Взаимодействие хозяин-патоген - Host–pathogen interaction

Взаимодействие хост-патоген определяется как , как микробы или вирусы поддерживать себя в принимающих организмов на молекулярном, клеточном, организменном или популяционном уровне. Этот термин обычно используется для обозначения заболевания -causing микроорганизмов , хотя они не могут вызвать болезнь у всех хозяев. Из-за этого определение было расширено до того, как известные патогены выживают внутри своего хозяина , независимо от того, вызывают они болезнь или нет.

На молекулярном и клеточном уровне микробы могут инфицировать хозяина и быстро делиться, вызывая болезнь, находясь там и вызывая гомеостатический дисбаланс в организме, или выделяя токсины, вызывающие появление симптомов. Вирусы также могут инфицировать хозяина вирулентной ДНК, которая может влиять на нормальные клеточные процессы ( транскрипцию , трансляцию и т. Д.), Укладку белка или уклонение от иммунного ответа .

Патогенность

История возбудителя

Одним из первых патогенов, обнаруженных учеными, был холерный вибрион , подробно описанный Филиппо Пачини в 1854 году.

Его первоначальные открытия были просто рисунками бактерий, но до 1880 года он опубликовал много других статей, касающихся бактерий.

Он описал, как он вызывает диарею, а также разработал эффективные методы лечения. Большинство этих открытий остались незамеченными, пока Роберт Кох повторно не открыл этот организм в 1884 году и не связал его с болезнью.

Лямблии лямблии были обнаруженыЛевенхоком в 1600-х годах,но не были признаны патогенными до 1970-х годов , когда после крупной вспышки паразита в Орегоне был проведен симпозиум, спонсируемый Агентством по охране окружающей среды. С тех пор многие другие организмы были идентифицированы как патогены, такие как H. pylori и E. coli ,что позволило ученым разработатьантибиотики для борьбы с этими вредными микроорганизмами.

Виды возбудителей

Патогены включают бактерии , грибы , простейшие , гельминты и вирусы .

Затем каждый из этих различных типов организмов может быть далее классифицирован как патоген в зависимости от способа его передачи. Сюда входят: пищевые, воздушно-капельные, водные, кровяные и трансмиссивные. Многие патогенные бактерии , такие как пищевой Staphylococcus aureus и Clostridium botulinum , выделяют токсины в хозяина, вызывая симптомы. ВИЧ и гепатит B - это вирусные инфекции, вызываемые патогенами, передающимися с кровью. Аспергиллы , наиболее распространенные патогенные грибы, выделяют афлатоксин , который действует как канцероген и загрязняет многие продукты питания, особенно те, которые выращиваются под землей (орехи, картофель и т. Д.).

Способы передачи

Внутри хозяина патогены могут делать множество вещей, вызывая болезнь и запускать иммунный ответ.

Микробы и грибки вызывают симптомы из-за высокой скорости их размножения и проникновения в ткани. Это вызывает иммунный ответ, приводящий к общим симптомам, поскольку фагоциты разрушают бактерии в организме хозяина.

Некоторые бактерии, такие как H. pylori , могут выделять токсины в окружающие ткани, что приводит к гибели клеток или угнетению нормальной функции тканей .

Однако вирусы вызывают заболевание по совершенно другому механизму. После входа в хост они могут делать одно из двух. Часто вирусные патогены вступают в литический цикл; это когда вирус вставляет свою ДНК или РНК в клетку-хозяин, реплицируется и, в конечном итоге, заставляет клетку лизироваться, высвобождая больше вирусов в окружающую среду. Однако лизогенный цикл - это когда вирусная ДНК включается в геном хозяина, что позволяет иммунной системе оставаться незамеченной. В конце концов, он снова активируется и входит в литический цикл, давая ему, так сказать, неопределенный «срок годности».

Взаимодействие с хостом на основе контекста

Типы взаимодействий

В зависимости от того, как патоген взаимодействует с хозяином, он может участвовать в одном из трех взаимодействий между хозяином и патогеном. Комменсализм - это когда патоген получает выгоду, в то время как хозяин ничего не получает от взаимодействия. Примером этого является Bacteroides thetaiotaomicron , который находится в кишечном тракте человека, но не дает известных преимуществ. Мутуализм возникает, когда и патоген, и хозяин получают выгоду от взаимодействия, как это видно на примере человеческого желудка. Многие бактерии способствуют расщеплению питательных веществ для хозяина, и, в свою очередь, наши тела действуют как их экосистема. Паразитизм возникает, когда патоген извлекает выгоду из отношений, в то время как хозяину причиняется вред. Это можно увидеть у одноклеточного паразита Plasmodium falciparum, который вызывает малярию у людей.

Патогенная изменчивость у хозяев

Хотя болезнетворные микроорганизмы действительно способны вызывать заболевание, они не всегда это делают. Это описывается как контекстно-зависимая патогенность. Ученые считают, что эта изменчивость обусловлена ​​как генетическими факторами, так и факторами окружающей среды в организме хозяина. Одним из примеров этого у человека является кишечная палочка . Обычно эти бактерии процветают как часть нормальной здоровой микробиоты кишечника. Однако, если он переместится в другой участок пищеварительного тракта или тела, это может вызвать сильную диарею. Таким образом, хотя кишечная палочка классифицируется как патоген, она не всегда действует как таковая. Этот пример также может быть применен к S. aureus и другой распространенной микробной флоре человека.

Современные методы лечения патогенов

В настоящее время противомикробные препараты являются основным методом лечения патогенов. Эти препараты специально разработаны для уничтожения микробов или подавления дальнейшего роста в среде хозяина. Для описания противомикробных препаратов можно использовать несколько терминов. Антибиотики - это химические вещества, производимые микробами, которые могут использоваться против других патогенов, таких как пенициллин и эритромицин. Полусинтетика - это противомикробные средства, полученные из бактерий, но они усилены, чтобы иметь больший эффект. В отличие от них обоих, синтетические материалы производятся строго в лаборатории для борьбы с патогенностью. Каждый из этих трех типов противомикробных препаратов можно разделить на две следующие группы: бактерицидные и бактериостатические. Бактерицидные вещества убивают микроорганизмы, а бактериостатические вещества подавляют рост микробов.

Основная проблема лечения патогенными препаратами в современном мире - лекарственная устойчивость. Многие пациенты не принимают лекарства в полном объеме, что приводит к естественному отбору устойчивых бактерий. Одним из примеров этого является устойчивый к метициллину золотистый стафилококк ( MRSA ). Из-за чрезмерного использования антибиотиков выжить могут только бактерии, у которых развились генетические мутации для борьбы с препаратом. Это снижает эффективность лекарств и делает бесполезными многие методы лечения.

Будущие направления

Благодаря сетевому анализу взаимодействий хозяин-патоген и крупномасштабному анализу данных секвенирования РНК из инфицированных хозяйских клеток, мы знаем, что патогенные белки, вызывающие обширную перестройку взаимодействия хозяина, имеют большее влияние на приспособленность патогена во время инфекции. Эти наблюдения предполагают, что хабы во взаимодействии " хозяин-патоген" следует исследовать как многообещающие мишени для разработки противомикробных препаратов. В настоящее время многие ученые стремятся понять генетическую изменчивость и то, как она способствует взаимодействию патогенов и изменчивости в организме хозяина. Они также стремятся ограничить способы передачи многих патогенов, чтобы предотвратить быстрое распространение среди хозяев. По мере того как мы узнаем больше о взаимодействии "хозяин-патоген" и о степени изменчивости внутри хозяев, определение взаимодействия необходимо пересмотреть. Касадевалл предлагает определять патогенность на основе количества повреждений, нанесенных хозяину, классифицируя патогены по различным категориям в зависимости от того, как они функционируют в хозяине. Однако, чтобы справиться с изменяющейся патогенной средой, методы лечения необходимо пересмотреть, чтобы справиться с лекарственно-устойчивыми микробами.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки