Cellvägg

Kurs: Basvetenskap 6

Typ	Yttre strukturellt skal hos bakterier, svampar och växter
Huvudkomponent (bakterier)	Peptidoglykan (murein)
Funktion	Motstår turgortryck, ger form, skydd
Klinisk nytta	Grundar Gramfärgning och är mål för Betalaktamantibiotika
Saknas hos	Mykoplasma — därför resistent mot betalaktamer

Vad är det?

• Cellväggen är ett styvt hölje utanför plasmamembranet som förhindrar att cellen sprängs av det inre osmotiska trycket (upp till 25 atm hos grampositiva).
• Hos bakterier består den av Peptidoglykan — långa kedjor av alternerande N-acetylglukosamin (NAG) och N-acetylmuraminsyra (NAM), tvärbundna med korta peptider.
• Eftersom människan helt saknar peptidoglykan är cellväggssyntesen ett idealiskt selektivt toxicitetsmål.

Grampositiv kontra gramnegativ

Egenskap	Grampositiv	Gramnegativ
Peptidoglykanlager	Tjockt (20–80 nm), många lager	Tunt (2–7 nm), 1–2 lager
Yttermembran	Saknas	Finns, med LPS
Teikonsyror	Ja (lipoteikonsyra, väggteikonsyra)	Nej
Periplasmatiskt rum	Litet/rudimentärt	Väl utvecklat, innehåller betalaktamaser
Porinier	Nej	Ja — bestämmer antibiotikapenetration
Gramfärgning	Blå/violett (behåller kristallviolett-jod)	Röd (avfärgas av aceton/alkohol, motfärgas)
Endotoxin	Nej (LTA verkar liknande)	Ja — LPS lipid A

Syntes av peptidoglykan

1. Cytoplasma: UDP-NAM-pentapeptid byggs (MurA–MurF). Fosfomycin hämmar MurA; Cykloserin hämmar D-Ala-D-Ala-ligas.
2. Membran: byggstenen kopplas till lipidbäraren bactoprenol (lipid I/II) och flippas ut. Bacitracin blockerar återvinning av bactoprenol.
3. Utanför membranet: transglykosylering (kedjeförlängning) och transpeptidering (tvärbindning) katalyseras av penicillinbindande proteiner (PBP).
   • Betalaktamantibiotika är strukturanaloger till D-Ala-D-Ala och acylerar PBP irreversibelt → ingen tvärbindning → autolysinerna bryter ned väggen → osmotisk lys.
   • Vankomycin binder istället substratet D-Ala-D-Ala och blockerar sterisk åtkomst. VRE-resistens beror på byte till D-Ala-D-Lak.

Särskilda cellväggar

• Mycobacterium tuberculosis — peptidoglykan + arabinogalaktan + mykolsyror, extremt lipidrikt och impermeabelt; ger syrafasthet (Ziehl-Neelsen) och kräver Isoniazid (hämmar mykolsyrasyntes) och Etambutol (arabinogalaktan).
• Mykoplasma — helt utan cellvägg, membranet stabiliseras av steroler. Betalaktamer och vankomycin är verkningslösa; behandla med Makrolider, tetracyklin eller kinolon.
• Svampar — cellvägg av kitin och β-1,3-glukan; Echinocandiner (kaspofungin) hämmar glukansyntas.
• L-former och sfäroplaster — bakterier som tillfälligt tappat väggen, överlever bara i isoton miljö.

Immunologisk betydelse

• Peptidoglykanfragment känns igen av NOD1 och NOD2 intracellulärt; NOD2-mutation är associerad med Crohns sjukdom.
• Lipoteikonsyra och LPS aktiverar TLR2 respektive TLR4 → cytokinfrisättning.
• Massiv frisättning av cellväggsmaterial vid betalaktambehandling av Meningit kan förvärra inflammationen — därför ges kortison före/samtidigt med första antibiotikadosen vid pneumokockmeningit.

Klinisk pärla

Betalaktamer är baktericida endast mot växande bakterier — de hämmar nybyggnad av väggen, inte den befintliga. Det förklarar varför bakteriostatiska medel som Tetracyklin teoretiskt kan antagonisera penicillin, och varför vilande/persisterande bakterier i biofilm eller granulom är svåra att utrota.

Tenta-fokus

Kunna koppla antibiotikum till exakt steg: Fosfomycin (MurA, cytoplasma) → Cykloserin (D-Ala-D-Ala-ligas) → Bacitracin (bactoprenolrecirkulation) → Vankomycin (binder D-Ala-D-Ala) → Betalaktamantibiotika (hämmar PBP/transpeptidas). Och kom ihåg att Mykoplasma saknar cellvägg = betalaktamresistent per definition.

Kopplingar

• Peptidoglykan — huvudkomponenten
• Gramfärgning — bygger på cellväggsskillnader
• Betalaktamantibiotika — hämmar tvärbindningen
• Vankomycin — binder substratet istället för enzymet
• Lipopolysackarid — gramnegativa yttermembranets endotoxin
• Mykoplasma — undantaget utan cellvägg
• Mycobacterium tuberculosis — särskild mykolsyrarik vägg