Yükleniyor…
Brucella cinsi bakterilerin patojenitesi; klasik endotoksinler, ekzotoksinler, kapsül veya sitolizinler gibi geleneksel virülans faktörlerinden yoksundur. Bakterinin patobiyolojisi, konak hücre içi (özellikle monositler, makrofajlar ve dendritik hücreler) savunma mekanizmalarından kaçma, bu hücrelerin içinde hayatta kalma ve replike olma yeteneğine dayanır.
Brucella'nın konak hücresindeki bu sofistike intrasellüler yaşam döngüsü, bakterinin vakuol membranını manipüle ederek kendine güvenli bir replikatif niş oluşturduğu kronolojik bir süreçtir. Süreç dört ana evrede incelenir.
Konak hücre tarafından internalize edilen bakteri, fagozom benzeri tek membranlı bir vakuol olan “Brucella-containing vacuole” (BCV) içine hapsedilir. İlk 12 saat içinde bu vakuol, konak hücrenin endositer yolağı ile kontrollü etkileşimler gerçekleştirir.
BCV sırasıyla erken endozomlar, geç endozomlar ve lizozomlar ile kontrollü füzyonlar yaşayarak endozomal BCV (eBCV) yapısına dönüşür. Bu süreçte vakuol membranına LAMP-1, EEA-1, CD63 ve Rab7 gibi endozomal matürasyon belirteçleri entegre olur.
Lizozomal füzyonların ardından eBCV içi asitlenir. Normal koşullarda bakterilerin yok edilmesi gereken bu aşamadan Brucella suşlarının yaklaşık %10'u asitlenmeye ve lizozomal enzimlere direnç göstererek sağ kalmayı başarır.
eBCV içindeki asidik ortam ve besin kısıtlılığı, bakteriyel replikasyonu geçici olarak durdurur ve bakterinin G1 evresinde arrest olmasına yol açar. Ancak bu asidik stres, bakterinin hayatta kalması ve bir sonraki aşama için hayati olan virülans genlerinin ekspresyonu için asıl moleküler tetiği çeker.
eBCV içindeki asitlik ve besin kısıtlılığı, bakteriyel VirB operonunu uyararak Tip IV Salgı Sistemini (T4SS) aktive eder. T4SS, bakterinin intrasellüler efektör proteinlerini konak sitoplazmasına enjekte ettiği moleküler bir şırıngadır.
Salgılanan efektörler, eBCV'nin endoplazmik retikulum (ER) ve Golgi aygıtıyla doğrudan temas kurmasını sağlar. Vakuol, ER membranları ile sarılarak replikasyona izin veren rBCV yapısına dönüşür.
| Vakuol | Taşıdığı Belirteçler | Bakteriyel Durum |
|---|---|---|
| eBCV | LAMP-1, EEA-1, CD63, Rab7 | G1 arresti, replikasyon yok |
| rBCV | Sec61B, Calnexin, Calreticulin, LAMP-1 (CD63 ve endozomal belirteçler YOK) | Yoğun replikasyon |
| aBCV | Çift membran, LAMP-1 pozitif, LC3'ten yoksun | Egresyona hazırlık |
Güvenli replikatif niş oluştuktan sonra bakteriyel hücre döngüsü yeniden başlar. Bakteriyel bölünmeyle eş zamanlı olarak rBCV membranı da genişler; bu durum bakterinin konak ER ve sekretuvar yolağından aktif olarak membran kazandığını gösterir.
Brucella, konak hücresini kendi lehine yeniden şekillendirmek için geniş bir efektör protein repertuvarı kullanır.
Enfeksiyon döngüsünü tamamlamak ve sekonder enfeksiyon odakları oluşturmak için bakterinin hücreyi terk etmesi gerekir.
48–72 saatlik yoğun replikasyondan sonra rBCV'ler, otofagozom benzeri çift membranlı yapılarla kuşatılarak aBCV formuna dönüşür. Bu vakuoller LAMP-1 pozitif olup klasik otofajik belirteç LC3'ten yoksundur. Oluşumu konak otofaji proteinleri Beclin1 ve ULK1'e kesin olarak bağımlıdır.
Demir kısıtlılığı, konakta HIF-1α/BNIP3L aksı üzerinden mitokondriyal ağın fragmantasyonuna ve mitofajiye neden olur. BNIP3L susturulması, hücre dışına salınan bakteri miktarını ve yeniden enfeksiyon odaklarını yarı yarıya düşürür — mitofajinin aBCV oluşumunu ve hücreden çıkışı kolaylaştırdığının kanıtı.
Canlı video mikroskopisi çalışmaları, bakterilerin LBPA ve CD63 gibi klasik çok veziküllü cisimcik (MVB) belirteçlerini taşıyan konak membranöz vezikülleri içinde dışarı salındığını göstermiştir. Bu membranöz kılıf, çıkan bakterileri humoral immünite elemanlarından, antikorlardan ve hücre içine nüfuz edemeyen aminoglikozidlerden (örn. gentamisin) korur.
Otofajik aBCV'ler ile endozomal MVB'lerin füzyonu sonucu oluşan amfizomların, klasik dışı (unconventional) salgı mekanizmalarıyla dışarı salındığı ve bu iki ana egress yolağının amfizomlar üzerinden kesiştiği düşünülmektedir.
72. saatte bakterilerle dolup şişmiş mitokondriler (mBCV) gözlenir. Ancak mBCV biyojenezi mitofajiden ve aBCV'den bağımsızdır; bakterinin hücreden salınımı ile doğrudan ilişkili olmayan, geç dönem patolojik bir fenomendir.