WikiDer > Взаимодействие хозяин-патоген

Host–pathogen interaction

В взаимодействие хозяин-патоген определяется как то, как микробы или вирусы поддерживают себя в организме-хозяине на молекулярном, клеточном, организменном или популяционном уровне. Этот термин чаще всего используется для обозначения болезнь-вызывает микроорганизмы хотя они могут не вызывать болезни у всех хозяев.[1] Из-за этого определение было расширено до того, насколько известно патогены выжить в их хозяиннезависимо от того, вызывают ли они болезнь или нет.

На молекулярном и клеточном уровне микробы могут заразить хозяина и быстро разделиться, вызывая болезнь, находясь там и вызывая гомеостатический дисбаланс в организме, или выделяя токсины, вызывающие появление симптомов. Вирусы может также инфицировать хозяина вирулентной ДНК, которая может влиять на нормальные клеточные процессы (транскрипция, переводи т. д.), сворачивание белка или уклонение от иммунная реакция.[2]

Патогенность

История патогена

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.[3] Лямблии лямблии был обнаружен Левенхоком в 1600-х годах.[2][4] но патогенность не была обнаружена до 1970-х годов, когда после крупной вспышки этого паразита в Орегоне был проведен симпозиум, спонсируемый EPA. С тех пор многие другие организмы были идентифицированы как патогены, такие как Хеликобактер пилори и Кишечная палочка, которые позволили ученым разработать антибиотики для борьбы с этими вредными микроорганизмами.

Типы возбудителей

Возбудители 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. Это включает в себя следующее: пищевые, воздушно-капельные, водные, кровяные и трансмиссивные. Многие патогенные бактерии, например пищевые Золотистый стафилококк и Clostridium botulinum, выделяют токсины в хозяина, вызывая симптомы. ВИЧ и Гепатит Б являются вирусными инфекциями, вызываемыми патогенами, передающимися с кровью. Аспергиллис, наиболее распространенные патогенные грибы, выделяет афлатоксин, который действует как канцероген и заражает многие продукты питания, особенно те, которые выращиваются под землей (орехи, картофель и т. д.).[5]

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 Хеликобактер пилори, могут выделять токсины в окружающие ткани, что приводит к гибели клеток или подавлению 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 реактивируется и входит в литический цикл, давая ему, так сказать, неопределенный «срок годности».[6]

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 имеет известных преимуществ.[7] Мутуализм возникает, когда и патоген, и хозяин выигрывают от взаимодействия, как это видно на примере человеческого желудка. Многие из бактерий способствуют расщеплению питательных веществ для хозяина, и, в свою очередь, наши тела действуют как их экосистема.[8] Паразитизм возникает, когда патоген получает пользу от отношений, в то время как хозяину причинен вред. Это видно по одноклеточному Плазмодий falciparum паразит, вызывающий малярию у человека.

Патогенная изменчивость у хозяев

Хотя болезнетворные микроорганизмы действительно могут 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 хозяина. Одним из примеров этого у людей 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. Так что пока Кишечная палочка классифицируется как возбудитель, он не всегда действует как таковой.[9] Этот пример также можно применить к S. aureus и другая обычная микробная флора 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. Полусинтетические средства - 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, в то время как бактериостатические вещества подавляют рост микробов.[10]

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 устойчивость 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.[11]

Будущие направления

Благодаря сетевому анализу взаимодействий хозяин-патоген и крупномасштабному анализу данных секвенирования РНК из инфицированных хозяйских клеток,[12] мы знаем, что патогенные белки вызывают обширную перестройку хозяина. интерактом имеют большее влияние на приспособленность патогенов во время инфекции. Эти наблюдения предполагают, что узлы в хозяине-патогене интерактом следует рассматривать как многообещающие цели для разработки противомикробных препаратов.[13] 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 хозяина и патогена и степени изменчивости внутри хозяев,[14] 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.[15] Однако для того, чтобы справиться с изменяющейся патогенной средой, методы лечения необходимо пересмотреть, чтобы справиться с лекарственно-устойчивыми микробами.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Касадеваль А, Пирофски Л.А. (2000). «Взаимодействие патогена и хозяина: основные концепции микробного комменсализма, колонизации, инфекции и болезни». Заразить иммунную. 68 (12): 6511–8. Дои:10.1128 / IAI.68.12.6511-6518.2000. ЧВК 97744. PMID 11083759.
  2. ^ а б Рендторфф, Р. К. (1954). "Экспериментальная передача кишечных простейших паразитов человека. II. Лямблии лямблии кисты в капсулах ». Американский журнал гигиены. 59 (2): 209–20. Дои:10.1093 / oxfordjournals.aje.a119634. PMID 13138586.
  3. ^ Бентивольо М., Пачини П. (1995). «Филиппо Пачини: решительный наблюдатель» (PDF). Brain Res Bull. 38 (2): 161–5. CiteSeerX 10.1.1.362.6850. Дои:10.1016 / 0361-9230 (95) 00083-Q. PMID 7583342.
  4. ^ Клиффорд Добелл, «Открытие кишечных простейших человека», Труды Королевского медицинского общества, 13, Раздел истории медицины (1920–11): 1–15, PMID 19981292 [первоначально представлено 1919-12-17].
  5. ^ Сан-Блас Дж., Кальдероне РА (2008). Патогенные грибы: выводы из молекулярной биологии. Horizon Scientific Press.
  6. ^ Что нужно знать об инфекционных заболеваниях. nas.edu
  7. ^ Хупер Л.В., Гордон Дж. И. (2001). «Комменсальные отношения хозяина и бактерий в кишечнике». Наука. 292 (5519): 1115–8. Bibcode:2001Научный ... 292.1115H. Дои:10.1126 / science.1058709. PMID 11352068.
  8. ^ Backhed F, Ley RE, Sonnenburg JL, Peterson DA, Gordon JI (2005). «Хозяин-бактериальный мутуализм в кишечнике человека». Наука. 307 (5717): 1915–20. Bibcode:2005Наука ... 307.1915B. Дои:10.1126 / science.1104816. PMID 15790844.
  9. ^ Клермон О., Бонакорси С., Бинген Э. (2000). "Быстрое и простое определение кишечная палочка филогенетическая группа ". Appl Environ Microbiol. 66 (10): 4555–8. Дои:10.1128 / aem.66.10.4555-4558.2000. ЧВК 92342. PMID 11010916.
  10. ^ Браун, AE (2012). Микробиологические приложения Бенсона: лабораторное руководство по общей микробиологии, краткая версия (12-е изд.). Нью-Йорк, США: Мак-Гроу-Хилл.
  11. ^ Neu HC (1992). «Кризис устойчивости к антибиотикам». Наука. 257 (5073): 1064–73. Bibcode:1992Научный ... 257.1064N. Дои:10.1126 / science.257.5073.1064. PMID 1509257.
  12. ^ Чакраворти, S; Ян, Б; Ван, С; Ван, Л; Quaid, JT; Lin, CF; Бриггс, SD; Majumder, J; Канария, Округ Колумбия; Chauss, D; Чопра, G; Олсон, MR; Чжао, Б; Афзали, Б; Каземян, М (3 сентября 2019 г.). «Интегрированная панактическая карта новообразований, связанных с ВЭБ, показывает функциональные взаимодействия хозяина и вируса». Исследования рака. 79 (23): 6010–6023. Дои:10.1158 / 0008-5472.CAN-19-0615. PMID 31481499.
  13. ^ Crua Asensio, N; Муньос Гинер, Э; де Гроот, Н.С. Торрент Бургас, М (16 января 2017 г.). «Центральное место во взаимодействии хозяина и патогена связано с приспособленностью патогена во время инфекции». Nature Communications. 8: 14092. Bibcode:2017НатКо ... 814092C. Дои:10.1038 / ncomms14092. ЧВК 5241799. PMID 28090086.
  14. ^ Avraham, R; Haseley, N; Браун, D; Penaranda, C; Джихон, HB; Тромбетта, JJ; Satija, R; Шалек, АК; Xavier, RJ; Регев, А; Hung, DT (10 сентября 2015 г.). «Изменчивость патогена от клетки к клетке приводит к неоднородности иммунных ответов хозяина». Ячейка. 162 (6): 1309–21. Дои:10.1016 / j.cell.2015.08.027. ЧВК 4578813. PMID 26343579.
  15. ^ Пирофски, Лийзе-Анн; Касадеваль, Артуро (август 1999 г.). «Взаимодействие хозяина-патогена: новое определение основных понятий вирулентности и патогенности». Инфекция и иммунитет. 67 (8): 3703–3713.

внешние ссылки