Вирулентность - Virulence

Вирулентность - это способность патогена или микроорганизма причинять вред хозяину.

В большинстве случаев, особенно в системах животных, вирулентность означает степень повреждения, причиненного микробом своему хозяину . Патогенность организма-его способность вызывать болезни -is определяется его вирулентности факторов . В конкретном контексте гена для генных систем, часто у растений, вирулентность относится к способности патогена инфицировать резистентного хозяина.

В существительное вирулентности происходит от прилагательного вирулентного , что означает тяжесть заболевания. Слово вирулентный происходит от латинского слова virulentus , что означает «отравленная рана» или «полная яда».

С экологической точки зрения вирулентность - это потеря приспособленности паразитом к своему хозяину. Вирулентность может быть понята с точки зрения непосредственных причин - тех специфических черт патогена, которые вызывают заболевание хозяина, - и конечных причин - эволюционного давления, которое приводит к появлению вирулентных черт в штамме патогена.

Вирулентные бактерии

Способность бактерий вызывать заболевание описывается с точки зрения количества инфекционных бактерий, пути проникновения в организм, эффектов защитных механизмов хозяина и внутренних характеристик бактерий, называемых факторами вирулентности . Многие факторы вирулентности представляют собой так называемые эффекторные белки , которые вводятся в клетки-хозяева специализированными аппаратами секреции, такими как система секреции третьего типа . Опосредованный хозяином патогенез часто важен, потому что хозяин может агрессивно реагировать на инфекцию, в результате чего защитные механизмы хозяина наносят ущерб тканям хозяина, пока инфекция противостоит (например, цитокиновый шторм ).

Факторы вирулентности бактерий обычно представляют собой белки или другие молекулы, которые синтезируются ферментами . Эти белки кодируются генами хромосомной ДНК, ДНК бактериофага или плазмид . Некоторые бактерии используют мобильные генетические элементы и горизонтальный перенос генов . Поэтому были предложены стратегии борьбы с некоторыми бактериальными инфекциями путем воздействия на эти специфические факторы вирулентности и мобильные генетические элементы. Бактерии используют кворум для синхронизации высвобождения молекул. Все это непосредственные причины заболеваемости хозяина.

Способы, которыми бактерии вызывают заболевание

Вторжение
  • Адгезия. Многие бактерии сначала должны связываться с поверхностью клеток-хозяев. Идентифицировано множество бактериальных молекул и молекул-хозяев, которые участвуют в адгезии бактерий к клеткам-хозяевам. Часто рецепторы бактерий на поверхности клетки- хозяина являются важными белками для других функций. Из-за наличия слизистой оболочки и антимикробных веществ вокруг некоторых клеток-хозяев некоторым патогенам трудно установить прямую контактную адгезию.
  • Колонизация. Некоторые вирулентные бактерии производят особые белки, которые позволяют им колонизировать части тела хозяина. Helicobacter pylori способен выживать в кислой среде желудка человека, вырабатывая фермент уреазу . Колонизация слизистой оболочки желудка этой бактерией может привести к язве желудка и раку . Вирулентность различных штаммов Helicobacter pylori имеет тенденцию коррелировать с уровнем продукции уреазы.
  • Нашествие. Некоторые вирулентные бактерии продуцируют белки, которые либо разрушают мембраны клеток-хозяев, либо стимулируют собственный эндоцитоз или макропиноцитоз в клетки-хозяева. Эти факторы вирулентности позволяют бактериям проникать в клетки-хозяева и облегчают проникновение в организм через слои эпителиальной ткани на поверхности тела.
  • Ингибиторы иммунного ответа. Многие бактерии продуцируют факторы вирулентности, которые подавляют защиту иммунной системы хозяина. Например, обычной бактериальной стратегией является производство белков, связывающих антитела хозяина. Полисахаридной капсулы из пневмококк ингибирует фагоцитоз бактерии иммунными клетками - хозяевами.
  • Токсины. Многие факторы вирулентности - это белки, производимые бактериями, которые отравляют клетки-хозяева и вызывают повреждение тканей. Например, существует множество токсинов пищевого отравления, производимых бактериями, которые могут загрязнять пищевые продукты человека. Некоторые из них могут оставаться в «испорченной» пище даже после приготовления и вызывать болезнь при употреблении зараженной пищи. Другие бактериальные токсины химически изменяются и инактивируются под воздействием высокой температуры приготовления.

Вирулентные вирусы

Факторы вирулентности вируса позволяют ему реплицироваться, изменять защиту хозяина и распространяться внутри хозяина, и они токсичны для хозяина.

Они определяют, возникает ли инфекция и насколько серьезны симптомы вирусного заболевания. Вирусы часто требуют рецепторных белков на клетках-хозяевах, с которыми они специфически связываются. Обычно эти белки клетки-хозяина подвергаются эндоцитозу, и связанный вирус затем попадает в клетку-хозяин. Вирулентные вирусы, такие как ВИЧ , вызывающий СПИД , имеют механизмы, позволяющие уклоняться от защиты хозяина. ВИЧ заражает Т-хелперные клетки , что приводит к снижению адаптивного иммунного ответа хозяина и, в конечном итоге, к состоянию с ослабленным иммунитетом. Смерть наступает в результате оппортунистических инфекций, вторичных по отношению к нарушению иммунной системы, вызванному СПИДом. Некоторые факторы вирусной вирулентности придают способность к репликации во время защитных воспалительных реакций хозяина, например, во время лихорадки, вызванной вирусом . Многие вирусы могут существовать внутри хоста в течение длительных периодов времени, в течение которых наносится небольшой ущерб. Чрезвычайно вирулентные штаммы могут в конечном итоге эволюционировать в результате мутации и естественного отбора в популяции вируса внутри хозяина. Термин « нейровирулентный » используется для обозначения вирусов, таких как бешенство и простой герпес, которые могут проникать в нервную систему и вызывать там заболевание.

Широко изученные модельные организмы вирулентных вирусов включают вирус Т4 и другие Т-четные бактериофаги, которые инфицируют Escherichia coli и ряд родственных бактерий .

Литического жизненного цикла вирулентных бактериофагов контрастируют с умеренным жизненным циклом умеренных бактериофагов.

Эволюция

Согласно эволюционной медицине , оптимальная вирулентность увеличивается при горизонтальной передаче (от неродственников) и уменьшается при вертикальной передаче (от родителя к ребенку). Это связано с тем, что приспособленность хозяина связана с приспособленностью к вертикальной передаче, но не так привязана к горизонтальной передаче.

Смотрите также

использованная литература