- Pathologie -

Teil 12 des Glossars cytologischer, biochemischer und mikrobiologischer Fachbegriffe

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• Teil 13 - Organismen
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Pathologie

Pathogen

- Krankheitserreger, d.h. eine Krankheit direkt verursachender oder auslösender Stoff oder Organismus.

Pathogenität

- Die Pathogenität ist die Fähigkeit eines Pathogens, insb. eines Mikroorganismus, Krankheiten auszulösen. Aspekte der Pathogenität von Mikroorganismen lassen sich durch deren Invasivität und Toxizität ausdrücken. Die Gesamtheit dieser Aspekte bestimmt die Virulenz eines Organismus, die ein Mass für dessen Pathogenität ist.

Pathogenese

- Mechanismen und Verlauf der Entwicklung und Ausbildung einer Krankheit.

Infektion

- Als Infektion wird der Befall und die Besiedlung durch Vermehrung eines Wirtsorganismus durch andere Organismen, wie z.B. Mikroorganismen oder Protozoen bezeichnet, unabhängig davon, ob der infizierende Organismus pathogen, also krankheitserregend, ist oder nicht.

Virulenz

- Mass für die Pathogenität, also die Fähigkeit Krankheiten zu verursachen oder auszulösen, von Pathogenen (insb. von Viren oder Bakterien). Die Virulenz wird durch die Gesamtheit aller krankheitserregenden Faktoren eines Pathogens bestimmt. Sie wird durch die Anzahl der Zellen angegeben, die nötig sind, um die von dem Pathogen bedingte Krankheit innerhalb eines bestimmten Zeitraums hervorzurufen. Statistisch lässt sich die Virulenz eines Pathogens z.B. durch den LD₅₀-Wert ausdrücken.

Invasivität

- Die Invasivität eines Organismus ist ein Aspekt der Pathogenität, also der krankheitsverursachenden Wirkung, eines Organismus und gibt an, inwieweit die Pathogenität durch die Anwesenheit und Vermehrung des Organismus verursacht wird, d.h. krankheitsauslösend zu wirken ohne eigentliche Toxine zu produzieren.

Toxizität

- Mass für die relative Stärke eines Toxins. Sie wird i.d.R. durch die im Tierversuch ermittelten LD₅₀-Wert angegeben. Die Toxizität kann einen Aspekt der Virulenz bzw. Pathogenität eines Pathogens darstellen.

LD₅₀

- Abk. für Letale Dosis 50 (engl. lethal dose 50). Der LD₅₀-Wert bezeichnet diejenige Dosis einer Substanz oder eines Pathogens, bei dem in einem Tierversuch 50% der Versuchstiere sterben. Er stellt damit ein statistisches Mass für die Toxizität einer Substanz oder eines Pathogens dar und bestimmt daher massgeblich auch die Virulenz eines Pathogens. Der LD₅₀ wird i.d.R. in μg, mg oder g der getesteten Substanz pro Kilogramm Körpergewicht des Versuchstieres angegeben. Ergänzt wird diese Information meist durch Angabe der Applikationsmethode, wie etwa i.p. für intraperitoneal oder i.m. für intramuskulär.

BLV

- Abk. für engl. Biological Limit Value, dt. biologischer Grenzwert. Mit den BLV werden Mindestkonzentrationen von Schadstoffen, insb. von Toxinen, in Geweben, Organen oder Körperflüssigkeiten, wie dem Blut oder dem Urin, zum Ausdruck gebracht, bei denen von einer Gesundheitsgefährdung ausgegangen werden muss und die dementsprechend zur Diagnose von Vergiftungen oder anderen Schädigungen eingesetzt werden können.

Kontamination

- Allg. eine Verunreinigung von Chemikalien, Nahrungsmitteln, Wasser, Böden, Organismen oder auch ganzen Ökosystemen durch Fremdmaterial, wie Schadstoffen, Toxinen, Pathogenen o.ä..

Mykose

- Allg. eine durch Pilzbefall hervorgerufene Krankheit.

Toxikose

- Allg. eine Vergiftung, also ein durch Toxine hervorgerufenes Krankheitsbild.

Endotoxämie

- Die Anwesenheit von bakteriellen Endotoxinen im Blut.

Hämolyse

- Allg. wird mit Hämolyse die Auflösung und der Abbau von Erythrozyten verstanden, wie er unter natürlichen, physiologischen Bedingungen nach Ablauf der durchschnittlichen Lebensdauer der Erythrozyten von ca. 120 Tagen, v.a. in der Milz, erfolgt.
Im mikrobiologischen Kontext versteht man unter Hämolyse v.a. das Vermögen von Mikroorganismen Erythrozyten, aber auch andere Blutzellen wie Leukozyten aufzulösen. Eine Nachweismethode der hämolytischen Aktivität von Bakterien ist die Kultivierung auf Blutagar, bei der unter Auflösung der Erythrozyten des Agars eine charakteristische Hofbildung um die Bakterienkolonien erfolgt. Anhand dieser Hofbildung unterscheidet man verschiedene Formen der Hämolyse:
Bei der α-Hämolyse erfolgt nur eine bedingte oder gar keine Lyse der Erythrozyten, jedoch findet eine Entfärbung der Zellen statt, die durch Reduktion des Hämoglobins zu Bilirubin ("Vergrünung") und Kaliumverlust der Zellen verursacht wird.
Bei der β-Hämolyse werden die Erythrozyten lysiert und das Hämoglobin vollständig abgebaut.
In der γ-Hämolyse findet keine Lyse der Blutzellen und kein Abbau des Hämoglobins statt.
Die die Hämolyse verursachenden Toxine werden als Hämolysine bezeichnet, wobei die Wirkungsweise auf unterschiedlichen Mechanismen beruht.

Attenuation

- Vorgang des Verlustes der Virulenz pathogener Bakterien, z.B. durch Kultivierung. Für den gleichnamigen Mechanismus der Genregulation, s.a. Attenuation u. Termination

nosokomial

- Bez. für bakterielle Infektionen oder die verursachenden Keime, die durch Krankenhausaufenthalt oder im Wege medizinischer Behandlung, z.B. durch Kontamination medizinischen Geräts, entstehen.

Antibiotikum, Pl. Antibiotika, Adj. antibiotisch

- anti-mikrobiell wirkende Substanzen. Im engeren und ursprünglichen Sinne bezieht sich der Begriff Antibiotika nur auf von Bakterien oder Pilzen produzierte Substanzen, im erweiterten Sinne werden auch chemisch synthetisierte, anti-mikrobiell wirksame Substanzen einbezogen.

Antimykotika, Adj. antimykotisch

- Substanzen, die zur Behandlung von Pilzinfektionen (Mykosen) eingesetzt werden. Man unterscheidet anhand der Wirkungsweise Fungizide und Fungistatika.

Fungizide, Adj. fungizid

- Antimykotische Substanzen, die Pilze abtöten.

Algizide

- Substanzen, die Algen abtöten. Ein häufig verwendtes Algizid ist bspw. Kupfersulfat.

Bakterizide, Adj. bakterizid

- Substanzen, die Bakterien abtöten.

Bakteriostatikum, Pl. Bakteriostatika, Adj. bakteriostatisch

- Substanzen, die das Wachstum von Bakterien hemmen, ohne jedoch vorhandene Keime zwangsläufig abzutöten.

Fungistatikum, Pl. Fungistatika, Adj. fungistatisch

- Antimykotische Substanzen, die das Wachstum von Pilzen hemmen, ohne jedoch vorhandene Keime bzw. Sporen zwangsläufig abzutöten.

Virostatikum, Pl. Virostatika, Adj. virostatisch

- Substanzen, die die Vermehrung von Viren hemmen, also eine Virusinfektion u.U. abmildern, ohne jedoch zwangläufig vorhandene Viren zu beseitigen.

Insektizide, Adj. insektizid

- Substanzen, die Tiere aus der Gruppe der Insecta (Insekten) abtöten.

Rodentizide, Adj. rodentizid

- Substanzen, die Tiere aus der Gruppe der Rodentia (Nagetiere), wie v.a. Ratten und Mäuse, abtöten.

Herbizide, Adj. herbizid

- Substanzen, die Pflanzen abtöten, insb. solche, die gemeinhin als "Unkräuter" gelten.

Penicilline

- Klasse von Antibiotika, die sich von Substanzen ableitet, die aus zu den Ascomycota (Schlauchpilze) zählenden, namensgebenden Penicillium-Arten, wie z.B. Penicillium chrysogenum, isoliert wurden. So war das erste überhaupt beschriebene Antibiotikum ein Penicillin. Dieses stammte aus Penicillium chrysogenum oder Penicillium rubens und war von Alexander Fleming 1928 durch einen Zufall entdeckt worden. Penicilline zählen wie die Cephalosporine zu den β-Lactam-Antibiotika, deren bakterizide Wirkung durch Hemmung der Mureinsynthese zustande kommt. Sie wirken hierbei als Analoga des D-Ala-D-Ala Dipeptids und unterbinden die weitere Quervernetzung der Peptidoglykan-Schichten. Damit wird die Zellwand-Bildung, insb. bei gram-positiven Bakterien unterbunden und es erfolgt eine Lyse der Bakterien, indem sie aufgrund des hohen Zellinnendrucks (Turgor) aufplatzen. Penicilline sind bis heute eine wichtige Gruppe von Antibiotika, da sie zum einen für den Menschen gut verträglich sind und sich zum anderen aus natürlich gewonnenen Penicillinen, wie z.B. Penicillin G, durch verschiedene chem. Verfahren sog. halbsynthetische Penicilline herstellen lassen, was das Wirkungspektrum dieser Antibiotika-Klasse erheblich erweitert und auch etwaigen Resistenzbildungen entgegenwirkt. Zur Herstellung dieser halbsynthetischen Penicilline wird die Seitenkette des natürlich gewonnenen Penicillins abgespalten, so dass 6-Aminopenicillansäure entsteht, die auch den β-Lactam-Ring enthält. Durch Substitution an der Amino-Gruppe der 6-Aminopenicillansäure mit den Chloriden verschiedener org. Säurereste können zahllose Penicillinderivate hergestellt werden. Zu diesen zählen bspw. Ampicillin, Carbenicillin, Methicillin oder Phenethicillin. Einige der auf diesem Wege gewonnenen, halbsynthetischen Penicilline wirken auch auf Bakterienarten, die die Enzyme Penicillinase oder Penicillin-Acylase produzieren und so i.d.L. sind Penicilline unschädlich zu machen. Penicillinase spaltet den β-Lactam-Ring und Penicillin-Acylase trennt die an der Amino-Gruppe des β-Lactam-Rings gebundene Seitenkette ab.

Macrolide

- Klasse von Antibiotika

Tetracycline

- Klasse von Antibiotika

Cyclosporine

- Klasse von Antibiotika

Cephalosporine

- Klasse von Antibiotika, die sich von Substanzen ableiten, die erstmals aus dem zu den Ascomycota (Schlauchpilze) zählenden Pilz Cephalosporium isoliert wurden. Wie die Penicilline zählen die Cephalosporine zu den β-Lactam-Antibiotika und hemmen daher die Murein-Synthese, so dass der Zellwandaufbau unterbunden wird und eine Lyse der Bakterien erfolgt. Aus natürlich gewonnenen Cephalosporinen, wie etwa dem Cephalosporin C, lassen sich mit chem. Methoden sog. halbsynthetische Cephalosporine, wie z.B. Cephalothin oder Cephaloridin, herstellen, welche nicht nur das Wirkungsspektrum erweitern, sondern u.U. auch der Ausbildung von Resistenzen entgegenwirken.

Aminoglykoside

- Klasse von Antibiotika, die aus Aminozuckern und Cyclohexaneinheiten gebildeten Oligomeren bestehen.

Propolis

- Bienenharz, ein antibiotisch und antimykotisch wirkendes Stoffgemisch, das von Honigbienen (Apis mellifera) aus Baumharz, Pollenanteilen und Speichelsekret hergestellt wird und der Abwehr von Mikroorganismen, insb. von Pathogenen, innerhalb des Bienenstocks dient. Zu diesem Zweck werden Öffnungen des Bienenstocks, das Innere der Waben und Fremdkörper mit Propolis abgedichtet oder abgekapselt. Antibiotische, antimykotische, virostatische, antioxidative und cytotoxische Eigenschaften sind z.T. nachgewiesen oder werden vermutet. Propolis wird medizinisch genutzt, z.B. bei der Behandlung entzündlicher Wunden. Die chemische Zusammensetzung ist komplex: Propolis besteht aus einem Gemisch aus metallischen Spurenelementen, wie Zink, Eisen, Magnesium, Selen, Silizium, Kupfer, aus den Vitaminen A, B₃, E, sowie aus Fettsäuren, ätherischen Ölen, Flavonoiden, phenolischen Verbdg., Polysacchariden u.a. Substanzen.

H-Antigen

- Antigen-Wirkung der bakteriellen Flagellen-Proteine

K-Antigen

- Antigen-Wirkung der bakteriellen, Kapsel-bildenden Polysaccharide

O-Antigen

- Antigen-Wirkung der LPS der äusseren Membran der gramnegativen Bakterien

Pathovar

- Klassifizierung, d.h. Bestimmung eines Subtyps, von pathogenen (meist Pflanzenpathogene) Mikroorganismen (Bakterien und Viren) anhand der von diesen verursachten Krankheiten und/oder der von diesen befallenen Organismen. Ein solcher Pathovar kann sich auf einen oder mehrere Stämme einer Bakterienart beziehen und wird dem binominalen Taxon durch die Abkürzung 'pv.' und dem Namen des Pathovars zugefügt, z.B. Xanthomonas campestris pv. campestris

Karies

- Durch Bakterien hervorgerufene Schädigung des Zahnschmelzes. Karies wird insb. durch Milchsäurebakterien, wie bspw. Streptococcus sobrinus, Streptococcus mutans oder Streptococcus salivarius, verursacht. Diese Bakterien sind in der westlichen Welt (Europa, Nordamerika) Teil der mikrobiellen Flora der Mundschleimhaut und besiedeln zusammen mit anderen Arten in Form eines Biofilms (Zahnbelag bzw. Plaque) die Zähne. Die Bakterien produzieren durch Vergärung von Zuckern Milchsäure, welche das Calciumphosphat des Zahnschmelzes (Enamel) auflöst und Löcher verursachen kann, die zu der schmerzhaften Karies führen. Insb. das Disaccharid Saccharose wird als Hauptursache für Karies angesehen. Einige der Streptococcus-Arten können entweder nur die Fructose (z.B. Streptococcus mutans) oder nur die Glucose aus der Saccharose zu Milchsäure fermentieren, der jeweils andere Zucker wird zu polymeren Dextranen bzw. Laevanen gewandelt, die dann als zusätzliche Bestandteile des Zahnbelags den Zellen der Bakterien auf der Zahnoberfläche eine gute Wachstumsunterlage bieten.

Gingivitis

- Entzündung (Inflammation) des Zahnfleisches (Gingiva), die durch verschiedene Bakterienarten, wie etwa die fusiformen, fakultativ aeroben Capnocytophaga, die aeroben Rothia oder gar die obligat anaeroben, methanogenen Archaea Methanobrevibacter verursacht werden kann. Zu den Symptomen der Gingivitis zählen die Blutung bei Berührung, Ulzeration, Schwellung und/oder Rötung des Zahnfleisches. Bei einer Gingivitis findet im Unterschied zur Parodontitis kein Knochenabbau statt. Eine Gingivitis kann jedoch in eine Parodontitis übergehen oder bestehende Parodontitis verstärken bzw. beschleunigen.

Parodontitis

- Entzündung (Inflammation) des Zahnfleisches (Gingiva), die durch verschiedene Bakterienarten des Zahnbelags (Plaque) hervorgerufen werden kann und die mit einem Abbau des Zahnhalteapparates (Parodontium) einhergeht. Dabei wird der Abbau von Bindegewebe und Knochen durch die körpereigene Immunantwort verursacht und nicht durch die infizierenden Bakterien. Zu den verursachenden Bakterien zählen obligat oder fakultativ anaerobe, gramnegative, schwarzpigmentierte Arten wie etwa Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola, Tannerella forsythensis (Bacteroides forsythus) oder Actinobacillus (Aggregatibacter) actinomycetemcomitans Subtyp B.

SSSS

- Abk. für engl. Staphylococcal Scalded Skin Syndrome, eine durch die Toxinklasse der Exfoliantine des Bakteriums Staphylococcus aureus hervorgerufene systemische Hautkrankheit bei Menschen, bei der die im Blut zirkulierenden Exfoliantine zu einer Blasenbildung der Haut, ähnlich zu Verbrühungserscheinungen, durch Ablösung des Stratum corneum von dem Stratum granulosum führt.

TSS

- Abk. für engl. Toxic Shock Syndrome, auch "Tamponkrankheit", eine durch das engl. Toxic Shock Syndrome Toxin (TSST) hervorgerufene Krankheit. Das Toxin wird von dem Bakterium Staphylococcus aureus produziert und wirkt als Superantigen. Die Toxinwirkung ruft durch eine Überstimulation von T-Lymphozyten Symptome wie Fieber, Hautrötung und -ausschlag, Beeinträchtigung der Organfunktionen (insb. Nieren und Leber) bis hin zum Multiorganversagen, hervor. Das Auftreten von TSS war in der Vergangenheit häufig durch die Benutzung von Tampons bedingt, die durch unsachgemässe Handhabung oder falsche Produktionsmethoden, kontaminiert wurden.

STSS

- Abk. für engl. Streptococcus induced Toxic Shock Syndrome, eine durch, von dem Bakterium Streptococcus pyogenes produzierten, Bakteriotoxin hervorgerufene Krankheit, die eine Variante des TSS darstellt, aber durch zusätzliche Komplikationen gekennzeichnet ist.

Botulismus

- Eine durch das, von dem Bakterium Clostridium botulinum produzierten, Botulinumtoxin hervorgerufene Vergiftungskrankheit, bei der durch die neurotoxische Wirkung des Botulinumtoxins eine allgemeine Erschlaffung der Muskulatur erfolgt, die bis zu einem tödlichen Atemstillstand führen kann.

Tetanus

- Wundstarrkrampf, eine durch das, von dem Bakterium Clostridium tetani produzierten, Tetanustoxin verursachte Erkrankung, bei der eine Verkrampfung der Muskulatur erfolgt, die im schlimmsten Fall zum Tod durch Atemstillstand führen kann. Die Infektion mit Clostridium tetani erfolgt über offene Wunden, von wo aus sich das zu den Neurotoxinen zählende Tetanustoxin, einem AB-Toxin, über den ganzen Körper ausbreitet.

Gasbrand

- Durch verschiedene Arten des Bakteriums Clostridium (z.B. Clostridium perfringens, Clostridium histolyticum, Clostridium sordelii, Clostridium septicum, Clostridium novyi) hervorgerufene, extrem gefährliche Wundinfektion.

Cholera

- Eine durch von Vibrio cholerae produziertem Exotoxin, dem Choleratoxin, hervorgerufene Durchfallerkrankung, die aufgrund des hohen Wasserverlustes tödlich sein kann

Diphtherie

- Durch Corynebacterium diphtheriae hervorgerufene Infektion (Toxikose) des Nasen-Rachenraums.

Brucellose

- Durch verschiedene Arten des Bakteriums Brucella hervorgerufene Fieber-Erkrankung.

Keuchhusten

- Eine durch eine Infektion des respiratorischen Traktes durch das Bakterium Bordetella pertussis hervorgerufene Krankheit, wobei die von Bordetella pertussis produzierten Toxine, insb. das Pertussistoxin, als Hauptursache des Krankheitsverlaufes angesehen werden.

Borreliose

- Zusammenfassender Begriff für verschiedene, durch Arten des Bakteriums Borrelia verursachte Infektionen. Häufig ist mit der Borrelliose, die durch Borrelia burgdorferi hervorgerufene und durch Zeckenbisse übertragene Lyme-Krankheit gemeint.

Tuberkulose

- Durch verschiedene Arten des Bakteriums Mykobacterium (Mykobacterium tuberculosis, Mykobacterium bovis, Mykobakterium africanum, Mykobacterium microti) hervorgerufene Infektion der Lunge.

EPEC

- Abk. für engl. enteropathogen E. coli, also dt. enteropathogene Stämme von E. coli

AIEC

- Abk. für engl. adherent invasive E. coli, also dt. Stämme von adhärenten, invasiven E. coli

ETEC

- Abk. für engl. enterotoxigen E. coli, also dt. Enterotoxin produzierende Stämme von E. coli. Diese Stämme produzieren die A/B-Typ Enterotoxine LTI und LTII, sowie ein hitzestabiles Enterotoxin ST, die u.a. durch Aktivierung von Adenylat- und Guanylatcyclase der Darm-Epithelzellen Durchfallerkrankungen auslösen können (sog. Reisediarrhoe).

EIEC

- Abk. für engl. enteroinvasive E. coli, also dt. enteroinvasive Stämme von E. coli, die i.d.L. sind, in die Darm-Epithelzellen einzudringen und sich innerhalb, wie auch zwischen diesen weiterzubewegen. Solche Infektionen können zu schleimig-blutigen oder in abgeschwächter Form zu wässrigen Durchfällen führen.

EAEC

- Abk. für engl. enteroaggregative E. coli, also dt. Stämme von enteroaggregativen E. coli. EAEC besitzen spezielle Fimbrien, die sie zur Autoaggregation befähigen. Aggregieren solche Stämme an den Darm-Epithelzellen können sie Durchfallerkrankungen verursachen.

EAggEC

- Abk. für engl. enteroadherent aggregative E. coli, also dt. Stämme von enteroadhärenten aggregativen E. coli. Andere Bezeichnung für EAEC.

DAEC

- Abk. für engl. diffuse adherent E. coli, also dt. Stämme von diffus adhärenten E. coli.

EHEC

- Abk. für engl. enterohemorrhagic E. coli, also dt. enterohämorrhagische Stämme von E. coli, die blutige Durchfälle hervorrufen können. Diese Durchfallerkrankungen werden auf die Produktion des Enterotoxins Verotoxin oder Shigatoxin bzw. Shiga ähnliches Toxin durch diese Stämme zurückgeführt, entsprechend werden diese Stämme auch als VTEC, STEC oder SLTEC bezeichnet.

VTEC

- Abk. für engl. verotoxigenic E. coli, also dt. Verotoxin produzierende Stämme von E. coli. Durch Umbenennung des Verotoxins in Shiga ähnliches Toxin werden diese Stämme auch als STEC oder SLTEC bezeichnet.

STEC

- Abk. für engl. shiga toxin producing E. coli, also dt. Shigatoxin produzierende Stämme von E. coli.

SLTEC

- Abk. für engl. shiga like toxin producing E. coli, also dt. Shiga ähnliches Toxin produzierende Stämme von E. coli.

UPEC

- Abk. für engl. uropathogenic E. coli, also uropathogene Stämme von E. coli, die eine Infektion des Urinaltraktes hervorrufen können

NMEC

- Abk. für engl. neonatal meningitis E. coli, also dt. Stämme von neonataler Meningitis verursachender E. coli.

Virologie

- Wissenschaft und Lehre der Viren, sowie der von ihnen verursachten Krankheiten.

Virus, Pl. Viren

- Sehr kleine (16 bis 300 nm), nicht-zelluläre Partikel von Erbinformationen, die in der Lage sind, sich mit Hilfe von prokaryontischen oder eukaryontischen Wirtszellen zu vervielfätigen, d.h. ihr Erbgut zu replizieren. Viren besitzen keinerlei eigenen Stoffwechsel und sind als solche nicht vermehrungsfähig, sondern in obligater Weise auf zelluläre Mechanismen angewiesen. Aufgrund des fehlenden Stoffwechsels und der Abhängigkeit der Replikation von lebenden Zellen anderer Organismen ist daher vielfach strittig, ob Viren als eigentliche (d.h. lebende) Organismen angesehen werden sollen oder nur blosse Fragmente genetischer Information darstellen. Dennoch werden die Viren aufgrund ihrer geringen Grösse i.d.R. zu den Mikroorganismen gerechnet und in der Biologie nach ähnlichen Kriterien klassifiziert, wie andere Organismen auch. D.h. die Viren werden taxonomisch erfasst, in einem eigenen Klassifikationssytem geordnet und u.U. phylogenetisch, also nach Kriterien der Evolution, untersucht. Diese Forschungstätigkeiten haben zu einer eigenen wissenschaftlichen Disziplin, der Virologie geführt.
Der Befall von Wirtszellen bzw. Wirtsorganismen mit Viren wird als Infektion bezeichnet. Durch die Penetration von Wirtszellen sind Viren i.d.L. die Lebensfunktionen von prokaryontischen oder eukaryontischen Organismen zu modulieren. Dies kann, muss aber nicht zwangläufig mit einer Pathogenese, also der Entwicklung von Krankheitssymptomen in den Wirtszellen verbunden sein. Viren finden sich in allen Organismenreichen, betreffen also Bakterien, Pflanzen und Tiere gleichermassen, und können zu ihrer Vermehrung an bestimmte Organismen gebunden sein oder eine Vielzahl auch unterschiedlicher Organismen infizieren. Die Bakterien infizierenden Viren werden dabei als Bacteriophagen bezeichnet. Das Wirtsspektrum eines Virus stellt somit ein wichtiges Kriterium bei der Klassifikation von Viren dar. Insb. bei menschlichen und tierischen Wirten dient die Pathogenität der Viren und die von ihnen hervorgerufenen Krankheitbilder in der Human- bzw. Veterinärmedizin, sowie der damit verbundenen klinischen Diagnostik als weiteres Unterscheidungsmerkmal. Unter den Gesichtspunkten der Molekularbiologie und der Genetik stellen jedoch die Erbinformationen der Viren und die damit verbundenen Mechanismen die entscheidenen Kriterien einer Klassifikation bereit. Die Erbinformation, d.h. das Genom, kann bei den unterschiedlichen Virentypen aus DNA (DNA-Viren) oder RNA (RNA-Viren) bestehen, wobei diese Nukleinsäuren einzel- (ssRNA, ssDNA) oder doppelsträngig (dsRNA, dsDNA) vorliegen können. Ferner kann das Genom linear, circulär oder segmentiert organisiert sein. Ist die Virus-DNA oder RNA einzelsträngig kann zwischen engl. sense oder antisense DNA bzw. RNA unterschieden werden. Die Begriffe sense und antisense geben die Polarität der Erbinformation an. Liegt die DNA in sense Orientierung vor, muss sie zunächst repliziert werden, so dass der komplementäre antisense-Strang gebildet wird, von dem eine mRNA transkribiert werden kann. Bei antisense Orientierung der DNA eines viralen Genoms kann die mRNA prinzipiell direkt von dieser DNA transkribiert werden. Die sense Orientierung viraler RNA entspricht der mRNA und kann prinzipiell direkt translatiert werden; eine sense-RNA wird auch als positivsträngig oder einfach als Plusstrang bezeichnet und u.U. durch ein vorgestelltes Pluszeichen als (+)-ssRNA gekennzeichnet. Antisense-RNA hat die gegenläufige Orientierung wie mRNA und kann daher nicht direkt translatiert werden, sondern muss über den Umweg der DNA-Synthese (Reverse Transkription) oder durch Bildung komplentärer RNA prozessiert werden. Antisense-RNA wird auch als negativsträngig oder als Minusstrang bezeichnet und i.d.R. durch ein vorgestelltes Minuszeichen als (-)-ssRNA gekennzeichnet. Häufig stellen die blossen Nukleinsäuren bereits den Virus dar ("nackte Viren"); in anderen Fällen ist die Erbinformation in eine meist aus Proteinen bestehende Hülle verpackt, die als Capsid bezeichnet wird und bei den unterschiedlichen Virustypen verschiedene Formen annehmen kann. Ein Capsid kann wiederum aus einzelnen, meist mit Hilfe der Elektronenmikroskopie oder der Röntgenstrukturanalyse morphologisch unterscheidbaren Bausteinen bestehen, die als Capsomeren bezeichnet werden und aus charakteristischen Proteinaggregaten gebildet werden. Ferner können mit oder ohne Capsid ausgestattete Viren von einer Membranhülle umgeben sein, die als engl envelope, für dt. "Umschlag", bezeichnet wird. Je nach Art werden Viren passiv, z.B. im Zuge endocytotischer Vorgänge, in die Zelle aufgenommen, dringen als vollstädige Partikel aktiv in die Zelle ein oder injizieren ihre Erbinformationen aus ihrem Capsid in das Zellinnere der befallenen Wirtszellen, wie z.B. der Bacteriophage λ.

viral

- auf ein Virus oder dessen Teile oder Produkte bezogen; zu einem Virus gehörig oder von einem Virus stammend; aber auch sich ähnlich wie Viren verhaltend.

antiviral

- gegen ein Virus oder dessen Teile und Produkte gerichtet, also insb. alle Vorgänge und Mechanismen des Immunsystems, die gegen eine Virusinfektion gerichtet sind. Aber auch die medizinischen Bemühungen und Therapien, die gegen die pathogenen Auswirkungen von Virusinfektionen gerichtet sind, werden als antiviral bezeichnet. Zu den antiviralen Therapeutika zählen bspw. die Virostatika.

Virion

- Bezeichnung für ein einzelnes funktionales, d.h. i.d.R. infektiöses, Virus-Partikel.

Viroid

- Bezeichnung für kleine pflanzenpathogene Viren, deren Erbinformationen aus ca. 200-500 Nucleotiden RNA besteht, die nicht für Proteine codiert, jedoch in den Wirtszellen repliziert wird. Die Viroide sind weder von H¨llproteinen bzw. einem Capsid noch von einem membranösen engl. envelope umgeben, weshalb man auch von "nackten" Miniviren spricht. Die RNA der Viroide besteht aus einzelsträngiger RNA, die circulär geschlossen ist. Die Replikation der Viroid-RNA erfolgt vermutlich mittels der RNA Polymerase II durch einen als engl. rolling-circle replication (abgk. RCR) bezeichneten Mechanismus. An der weiteren Prozessierung können ferner RNAsen und RNA-Ligasen beteiligt sein. Aufgrund einer hohen Selbstkomplementarität faltet sich die Viroid-RNA im nativen Zustand i.d.R. zu einer stäbchenförmigen Struktur. Solche Faltungen können in der RNA-Sekundärstruktur zur Ausbildung einer sog. engl. hammerhead-Domäne führen, welche als Ribozym angesehen wird und eine Selbspaltungsaktivität aufweist. Anhand des Vorhandenseins dieser hammerhead Domäne, einem Sequenz-Motiv im zentralen Teil der Viroid-RNA und unterschiedlichen Replikationsmechanismen hat man die bisher bekannten Viroide in zwei Gruppen unterteilt, die als Avsunviroidae und Prospiviroidae bezeichnet werden. Die Prospiviroidae stellen den grössten Teil bekannter Viroide und werden in weitere Untergruppen unterteilt. Sie sind dadurch gekennzeichnet, dass sie ein als engl. central conserved region (abgk. CCR) bezeichnetes, zentrales RNA-Sequenz-Motiv besitzen, mittels des Mechanismus der asymmetrischen RCR replizieren, keine Ribozym-Aktivität besitzen und i.d.R. im Nucleus bzw. Nucleolus replizieren. Die Avsunviroidae bezitzen eine hammerhead Domäne und infolgedessen Ribozym-Aktivität, weisen keine CCR auf und replizieren mittels des Mechanismus eines symmetrischen RCR. Zudem geht man davon aus, dass die Avsunviroidae hpts. in Chloroplasten replizieren. Von den Avsunviroidae sind nur wenige Vertreter bisher entdeckt worden, zu diesen zählt das engl. avocado sunblotch viroid (abgk. ASBVd), das engl. peach latent mosaic viroid (abgk. PLMVd) und das engl. chrysanthemum chlorotic mottle viroid (abgk. CChMVd). Zu den Prospiviroidae zählen u.a. das die Spindelknollensucht der Kartoffel hervorrufende engl. potato spindle tuber viroid (abgk. PSTVd), das die Exocortis-Krankheit von Citruspflanzen hervorrufende engl. citrus exocortis viroid (abgk. CEVd), das die Stauchekrankheit von Chrysanthemum verursachende engl. chrysanthemum stunt viroid (abgk. CSVd), das die Rindenkrankheit von Äpfeln hervorrufende engl. apple scar skin viroid (abgk. ASSVd) oder das die Cadang-Cadang Krankheit von Kokosnüssen verursachende engl. coconut cadang-cadang viroid (abgk. CCCVd). Was genau die Pathogenität der Viroide bedingt ist vielfach noch nicht abschliessend geklärt, jedoch konnte gezeigt werden, dass die Viroid-RNA eine RNA-abhängige Protein-Kinase (PKR) in den Wirtszellen aktivieren kann, die eine Herabregulation der Proteinsynthese zur Folge hat. Ferner muss bedacht werden, dass die Wirtszellen von den Viroiden zur Replikation der Viroid-RNA umprogrammiert werden. Viele der Viroide richten in der Landwirtschaft erheblichen Schaden an, insb. die Cadang-Cadang-Krankheit ist hier herauszuheben. Es sind jedoch auch einige Viroide bekannt, die keine sichtbaren Krankheitsanzeichen an den befallenen Pflanzen hervorrufen. Solche Viroide werden auch als latente Viroide bezeichnet. Zu ihnen zählen bspw. das engl. columnea latent viroid (abgk. CLVd). Andere kleine RNA's, die nicht zu den Viroiden gerechnet werden, benötigen andere Pflanzenviren zu ihrer Replikation und werden daher als Virusoide bzw. Satelliten-Viren klassifiziert. Typischerweise treten in den Satelliten-RNA's hammerhead Domänen auf. Eine weitere Gruppe kleiner RNA's werden als Teile oder Bruchstücke von grösseren Viren angesehen und interferieren mit deren Wirkung. Solche interferierenden Viroide werden auch als engl. defective interfering RNA bezeichnet.

Links:

Viroids and Virusoids, MicrobiologyBytes
Subviral RNA Database, University of Ottawa, Canada

Virusoid

- Bezeichnung für Viren, die andere Viren bzw. deren Genprodukte zu ihrer Replikation benötigen. Virusoide werden auch als Satellitenviren bezeichnet.

Satellitenviren

- Bezeichnung für eine Gruppe von Viren, die andere Viren bzw. deren Genprodukte zu ihrer eigenen Replikation benötigen. Satellitenviren werden auch als Virusoide bezeichnet. Satellitenviren finden sich häufig unter den Pflanzenviren, unter den tierischen bzw. humanpathogenen Viren ist v.a. das Hepatitis D Virus als Satellitenvirus identifiziert worden. Es benötigt das Hepatitis B Virus zu seiner Replikation und kann zusammen mit diesem (Co-Infektion) einen Wirt infizieren oder bei einer bereits bestehenden Infektion hinzutreten (Superinfektion).

Capsid

- Die meist aus einem oder mehreren Proteinen gebildete Hülle eines Virus. Das Capsid bildet dabei i.d.R. einen Proteinhohlkörper, dessen Volumen zur Aufnahme der viralen Erbinformationen in Form von reinen Nukleinsäuren oder Nucleocapsiden (d.h. von mit Proteinen komplexierten Nukleinsäuren) befähigt ist. Grundsätzlich werden stäbchenförmige Capside mit helikaler Symmetrie und kubisch-sphärische Capside mit rotationssymmetrischem Aufbau unterschieden. Häufig lässt sich mit Hilfe der Elektronenmikroskopie oder der Röntgenstrukturanalyse in der Struktur der Capside ein Aufbau aus dedizierten Untereinheiten erkennen. Diese Bausteine des Capsids werden als Capsomeren bezeichnet. Den Capsomeren bzw. den Proteinen des Capsids kommt häufig eine wichtige Funktion beim Eintritt in potentielle Wirtszellen zu, da sie i.d.L. sind, mit Oberflächenproteinen (Membranproteinen) oder anderen Membranbausteinen zu interagieren, so dass eine Endocytose in die Wirtszelle erfolgt. Innerhalb der Pathologie kommt den Capsiden insofern eine besondere Bedeutung zu, als das die proteinogenen Bestandteile antigenische Eigenschaften aufweisen können, die u.U. Immunantworten auslösen.

Capsomer, Pl. Capsomeren

- Bezeichnung für die einzelnen proteinogenen Bestandteile eines Viren-Capsids.

Nucleocapsid

- Das mit Proteinen komplexierte Genom von Viren. Bei den mit den Nukleinsäuren assoziierten Proteinen kann es sich um zelluläre Proteine des Wirtsorganismus (i.d.R. Histone) oder um viruseigene Proteine handeln. Häufig vermitteln die Proteine des Nucleocapsids die Bindung zum Capsid. Ferner hat die Bildung von Nucleocapsiden häufig den Effekt, dass das in Nucleocapsiden gebundene Genom nicht mehr für Transkription und Replikation zur Verfügung steht und so zur Freizusetzung vollst¨ndiger Virionen verwendet werden kann.

envelope

- engl. Bezeichnung für die Membranhülle von Viren. In den envelope können auch Proteine eingelagert sein, die u.U. antigenische Eigenschaften aufweisen.

Togaviridae, Togaviren

- Klasse von Viren mit einem Genom aus einzelsträngiger RNA in sense-Orientierung, also eine positivsträngige RNA (abgk. (+)-ssRNA). Innerhalb der Togaviren werden grundsätzlich zwei Gruppen unterschieden: Die Alphaviren und die Rubiviren, zu denen das Rötelnvirus zählt. Die Virionen der Togaviren haben einen Durchmesser von 60-80 nm und bestehen aus einem ikosaedrischen oder sphärischen Capsid mit einem Durchmesser von ca. 40 nm, das von einer Membranhülle (engl. envelope) umgeben ist. In den envelope sind die ein Heterodimer ausbildenenden Glykoproteine E1 und E2 eingelagert, welche wiederum zu ca. 80 Trimeren pro Virion zusammentreten, an die auch in Immunreaktionen die Antikörper binden und somit für die antigenen Eigenschaften des Virus verantwortlich sind. Das Capsid wird aus 240 Einheiten des Proteins C1 gebildet und enthält das RNA-Genom, welches mittels Aminosäuren an der Innenseite des Capsids befestigt ist. Die positivsträngige RNA besitzt ein 5'-G-Cap und ist am 3'-Ende polyadenyliert. Die Genomgrösse schwankt bei den verschiedenen Arten zwischen ca. 9500 und ca. 12000 Nucleotiden. Die RNA codiert in zwei engl. open reading frames (abgk. ORF) am 5'-Ende für die Nicht-Strukturproteine NSP1-4 und in der zum 3'-Ende hin gelegenen Hälfte für die Strukturproteine E1-2 und C1. Das Gen der Nicht-Strukturproteine wird im Cytoplasma infizierter Wirtszellen direkt translatiert und das entstehende Polyprotein autoproteolytisch in seine einzelnen Proteinkomponenten gespalten. Diese Spaltprodukte katalysieren nun die Synthese einer zum Plustrang komplementären antisense-RNA ((-)-ssRNA) von der das Gen der Strukturproteine transkribiert wird, ein 5'-G-Cap erhält und polyadenyliert wird. Die Strukturproteine entstehen ebenfalls zunächst als Polyprotein, das dann autoproteolytisch prozessiert wird. Von der antisense-RNA wird auch das Genom mittels Transkription in eine sense-RNA repliziert, wobei der entstehende Plusstrang ebenfalls ein 5'-Methylguanosin-Cap und eine 3'-Polyadenylierung erhält. Da alle diese Prozessierungsschritte im Cytoplasma der Wirtszelle ablaufen, müssen sowohl die RNA-abhängige RNA-Polymerase-Aktivität der Transkription, sowie die capping und Polyadenylierungsschritte von den NSP erbracht werden. Dabei wird die Autoprotease-Aktivität vom carboxy-terminalen Ende des NSP2 vermittelt.

Bacteriophagen

- Viren, die Bakterien infizieren. I.d.R. bestehen Bacteriophagen aus ihrer Erbsubstanz (meist DNA, selten RNA), sowie einer die Nucleinsäure schützenden Proteinhülle, dem sog. Capsid. Anhand der Form des Capsids lassen sich filamentöse, d.h. mit einer langgestreckten Proteinhülle ausgestattete Phagen (z.B. M13) und komplex gebaute Phagen, wie die aus einem sphärischen, ikosaedrischen Kopf- und einem gestreckten Schwanzteil, sowie weiteren Anhängen zur Anheftung an die Wirtszelle (engl. spikes) bestehenden Phagen unterscheiden (z.B. T4-Phage). Andere Unterscheidungsmerkmale von taxonomischer Relevanz sind die von den Phagen befallenenen Organismen, sowie die Struktur und Art der Erbsubstanz (dsDNA, ssDNA, dsRNA, ssRNA).

Phagen

- Kurzbezeichnung für Bacteriophagen

Phage λ

- Bacteriophage

Phage mu

- Bacteriophage

Phage T4

- Bacteriophage

Phage T7

- Bacteriophage

Phage M13

- Bacteriophage

© tom linder, b.sc.
Mikrobiologie

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Letzte Aktualisierung: 12.11.23