Adhesi dan Kolonisasi Bakteri

Adhesi adalah langkah awal yang krusial dalam sebagian besar infeksi bakteri: sebelum patogen dapat berkolonisasi, menginvasi, atau melepaskan toksin, ia harus menambatkan dirinya pada permukaan inang untuk melawan kekuatan pembersihan seperti aliran lendir, peristalsis, dan urin. Adhesin, molekul permukaan yang memediasi perlekatan ini, mengenali reseptor inang spesifik dan dengan demikian membantu menentukan jaringan mana yang dapat diduduki oleh patogen tertentu.

Definition

Adhesi bakteri adalah pengikatan spesifik bakteri pada sel atau permukaan inang melalui adhesin (pili/fimbriae atau protein yang tertambat di permukaan) yang mengenali reseptor inang komplementer; kolonisasi adalah pembentukan dan perkembangbiakan populasi bakteri selanjutnya di lokasi tersebut.

Scope

Topik ini mencakup mekanisme molekuler perlekatan bakteri, perbedaan antara adhesin pilus dan non-pilus, spesifisitas reseptor yang mendasari tropisme jaringan, dan transisi dari adhesi awal ke kolonisasi stabil dan pembentukan biofilm. Ini adalah topik referensi dalam patogenesis bakteri, bukan panduan klinis.

Core questions

• Molekul apa yang memediasi perlekatan, dan reseptor inang apa yang mereka kenali?
• Bagaimana spesifisitas adhesin-reseptor membentuk tropisme jaringan?
• Bagaimana kontak awal yang reversibel berkembang menjadi kolonisasi dan biofilm yang stabil?

Key concepts

• Adhesin
• Pili dan fimbriae
• Adhesin ujung (misalnya FimH)
• Adhesin non-pilus (afimbrial)
• Spesifisitas reseptor dan tropisme jaringan
• Kolonisasi
• Pembentukan biofilm

Mechanisms

Adhesi biasanya dimulai dengan pili atau fimbriae panjang seperti rambut yang dirakit oleh jalur khusus (seperti sistem chaperone-usher), yang adhesin ujungnya mengikat glikan atau protein inang yang terdefinisi; misalnya, pili tipe 1 dari Escherichia coli uropatogenik menggunakan adhesin FimH untuk mengikat reseptor termannosilasi. Adhesin non-pilus yang lebih pendek yang tertambat di dinding sel kemudian dapat memediasi kontak intim. Spesifisitas reseptor menentukan tropisme jaringan, membatasi patogen pada permukaan yang reseptornya dikenali oleh adhesinnya. Perlekatan yang stabil memungkinkan populasi untuk menahan pembersihan mekanis, berkembang biak, dan pada banyak spesies berkembang menjadi komunitas biofilm yang melekat pada permukaan.

Clinical relevance

Karena adhesi adalah langkah pertama infeksi, adhesin menjadi target penelitian vaksin dan anti-adhesi, dan spesifisitas reseptornya membantu menjelaskan mengapa bakteri tertentu menginfeksi jaringan tertentu. Entri ini menjelaskan mekanisme perlekatan untuk referensi dan tidak memberikan rekomendasi diagnostik atau pengobatan.

History

Pengakuan bahwa molekul permukaan spesifik mengatur perlekatan bakteri berkembang dari pekerjaan pertengahan abad ke-20 tentang fimbriae dan hemaglutinasi dan matang dengan diseksi molekuler jalur pilus chaperone-usher dan adhesin ujung seperti FimH, yang memberikan gambaran struktural konkret tentang bagaimana bakteri mengenali reseptor inang.

Key figures

• Pascale Cossart
• Javier Pizarro-Cerda
• Stanley Falkow
• Scott Hultgren

Seminal works

• pizarro-cerda-cossart-2006
• finlay-falkow-1997

Frequently asked questions

Mengapa adhesi dianggap sebagai langkah pertama infeksi?

Permukaan inang terus-menerus dibersihkan oleh aliran lendir, gerakan cairan, dan pelepasan; kecuali bakteri menambatkan dirinya dengan adhesin, ia akan terbawa sebelum dapat berkolonisasi, menginvasi, atau melepaskan toksin.

Bagaimana adhesi berhubungan dengan tropisme jaringan?

Adhesin mengikat reseptor inang spesifik, sehingga patogen hanya dapat berkolonisasi pada jaringan yang menampilkan reseptor yang cocok, yang merupakan penentu utama di mana infeksi terjadi.