Pathogenese und Virulenzfaktoren
Die bakterielle Pathogenese ist die Untersuchung, wie Bakterien Krankheiten verursachen, und Virulenzfaktoren sind die molekularen Werkzeuge, mit denen sie dies tun. Dieser Bereich untersucht die wiederkehrenden Strategien, die pathogene Bakterien anwenden, um einen Wirt zu erreichen, sich an dessen Oberflächen anzuheften, dessen Barrieren zu durchbrechen, sich zu vermehren, Gewebe zu schädigen und dessen Abwehrmechanismen zu umgehen. Er betrachtet Virulenz als eine Eigenschaft der Wirt-Pathogen-Beziehung und nicht als eine Eigenschaft des Mikroorganismus allein.
Definition
Pathogenese ist die Abfolge von Ereignissen, durch die ein Bakterium eine Infektion etabliert und eine Krankheit in einem Wirt verursacht; Virulenzfaktoren sind die Genprodukte (Adhäsine, Toxine, Sekretionssysteme, Kapseln und Oberflächenstrukturen), die zu dieser Fähigkeit beitragen, und Virulenz ist der quantitative Grad der Schädigung, die ein Pathogen hervorruft.
Scope
Der Bereich gliedert die Grundlagen der bakteriellen Virulenz in ihre Hauptstadien und Werkzeuge: Adhärenz und Kolonisierung, sezernierte Toxine, die endotoxische Aktivität der Zellhülle, Invasion und intrazelluläres Überleben sowie die Umgehung der Wirtsimmunität. Diese werden als Referenzthemen in der Bakteriologie behandelt und sind keine Anleitung zur Diagnose oder Behandlung von Infektionen.
Sub-topics
Core questions
- Welche molekularen Merkmale unterscheiden ein Pathogen von einem harmlosen Kommensalen?
- Wie heften sich Bakterien an Wirtsgewebe an, dringen in dieses ein und persistieren darin?
- Durch welche Mechanismen schädigen bakterielle Produkte den Wirt direkt oder durch die eigene Immunantwort des Wirts?
- Wie untergraben oder umgehen Pathogene die angeborene und adaptive Immunität?
Key concepts
- Pathogen versus Kommensale
- Virulenzfaktor
- Adhärenz und Kolonisierung
- Exotoxine und Endotoxin
- Invasion und intrazelluläres Überleben
- Immunflucht
- Sekretionssysteme
- Pathogenitätsinseln
Key theories
- Schadens-Antwort-Modell der Virulenz
- Virulenz ist keine intrinsische Eigenschaft des Mikroorganismus, sondern ein Ergebnis der Wirt-Mikroben-Interaktion, gemessen am resultierenden Schaden; derselbe Organismus kann je nach Immunstatus des Wirts harmlos oder tödlich sein.
Mechanisms
Die meisten bakteriellen Pathogene folgen einer wiederkehrenden Abfolge: Sie erreichen und haften an einer Wirtsoberfläche, oft unter Verwendung von Pili, Fimbrien oder nicht-pilösen Adhäsinen; sie kolonisieren und können Biofilme bilden; einige durchbrechen epitheliale Barrieren durch Invasion und überleben innerhalb oder zwischen Zellen; und sie entwickeln Faktoren, die den Wirt schädigen, entweder direkt durch sezernierte Exotoxine und Oberflächenendotoxin oder indirekt durch die Auslösung von Entzündungen. In diesen Stadien liefern spezielle Sekretionssysteme Effektorproteine, und eine Reihe von Evasionsmechanismen dämpft Komplement, Phagozytose und Immunerkennung. Viele der relevanten Gene sind auf mobilen Pathogenitätsinseln gruppiert, was die horizontale Akquisition von Virulenz widerspiegelt.
Clinical relevance
Das Verständnis von Virulenzfaktoren erklärt, warum bestimmte Bakterien bestimmte Krankheitsmuster verursachen, und untermauert die Grundlage für Impfstoffe (z. B. Toxoid- und Adhäsin-basierte Impfstoffe) und die Anti-Virulenz-Forschung. Dieser Eintrag beschreibt pathogene Mechanismen zu Bildungszwecken und ist keine Grundlage für individuelle Diagnosen oder Behandlungen.
History
Die molekulare Untersuchung der Virulenz entwickelte sich aus Kochs Postulaten zu einer genzentrierten Disziplin im späten zwanzigsten Jahrhundert, als Falkows molekulare Kochsche Postulate und die vergleichende Genomik die spezifischen Determinanten identifizierten, die Bakterien pathogen machen. Finlay und Falkows Synthese gemeinsamer Themen in der mikrobiellen Pathogenität kristallisierte die Ansicht, dass verschiedene Pathogene wiederholt auf eine gemeinsame Reihe von Strategien konvergieren.
Debates
- Ist Virulenz eine Eigenschaft des Mikroorganismus oder der Wirt-Mikroben-Interaktion?
- Klassische Definitionen verorteten die Virulenz im Pathogen, aber das Schadens-Antwort-Modell definiert sie als ein emergentes Ergebnis der Interaktion neu, wobei der Immunstatus des Wirts bestimmt, ob derselbe Organismus harmlos oder tödlich ist.
Key figures
- Stanley Falkow
- B. Brett Finlay
- Pascale Cossart
- Arturo Casadevall
Related topics
Seminal works
- finlay-falkow-1997
- casadevall-pirofski-1999
Frequently asked questions
- Was ist der Unterschied zwischen einem Virulenzfaktor und einem Pathogen?
- Ein Pathogen ist ein Organismus, der Krankheiten verursachen kann; ein Virulenzfaktor ist ein spezifisches Molekül oder eine Struktur (wie ein Adhäsin, Toxin oder eine Kapsel), die zu dieser Fähigkeit beiträgt.
- Warum sind Virulenzgene oft zusammen gruppiert?
- Viele Virulenzdeterminanten befinden sich auf Pathogenitätsinseln oder anderen mobilen genetischen Elementen, was es ermöglicht, dass Blöcke von Virulenzgenen durch horizontalen Transfer erworben und gemeinsam vererbt werden.