रोगजनक उग्रता और स्ट्रेन भिन्नता

रोगजनक रोग उत्पन्न करने की अपनी क्षमता में भिन्न होते हैं, और एक ही प्रजाति के भीतर के स्ट्रेन भी भिन्न होते हैं। उग्रता (virulence), जो एक रोगजनक द्वारा पहुँचाई गई क्षति की डिग्री है, संक्रामकता और गंभीरता में स्ट्रेन-से-स्ट्रेन भिन्नता के साथ मिलकर यह समझाने में मदद करती है कि कुछ संक्रमण हल्के क्यों होते हैं और कुछ घातक क्यों होते हैं, और एक ही प्रजाति के प्रकोपों में तीव्र अंतर क्यों हो सकता है। यह विषय एक अवधारणा के रूप में उग्रता, इसे आकार देने वाली विकासात्मक शक्तियों, और स्ट्रेन भिन्नता किस प्रकार रोग में जनसंख्या भिन्नताओं में योगदान करती है, का परिचय देता है।

Definition

उग्रता (Virulence) एक मेजबान में क्षति या रोग उत्पन्न करने के लिए एक रोगजनक की डिग्री या क्षमता है; स्ट्रेन भिन्नता (strain variation) एक ही रोगजनक प्रजाति के आनुवंशिक प्रकारों के बीच उग्रता, संक्रामकता, प्रतिजनीता, या अन्य लक्षणों में अंतर है, जो आबादी में संक्रमण के परिणामों में भिन्नता में योगदान करती है।

Scope

यह विषय मेजबान-रोगजनक भिन्नता के रोगजनक पक्ष को शामिल करता है: उग्रता और रोगजनकता का क्या अर्थ है, उन्हें कैसे अवधारणाबद्ध किया जाता है, विकासात्मक व्यापार-बंद सोच जो बताती है कि उग्रता ऐसे मान क्यों लेती है, और स्ट्रेन या जीनोटाइप अंतर गंभीरता और संचरण में जनसंख्या भिन्नता में कैसे परिवर्तित होते हैं। इसे वैचारिक और महामारी विज्ञान के रूप में माना जाता है, न कि सूक्ष्मजीवविज्ञानी प्रयोगशाला प्रोटोकॉल या नैदानिक प्रबंधन के रूप में। यह मेजबान-पक्ष के विषयों को यह संबोधित करके पूरक करता है कि एक ही मेजबान विभिन्न स्ट्रेनों के खिलाफ अलग तरह से क्यों प्रतिक्रिया कर सकता है।

Core questions

• उग्रता और रोगजनकता का क्या अर्थ है, और क्या वे केवल सूक्ष्मजीव के गुण हैं?
• अधिकांश रोगजनकों में उग्रता न तो अधिकतम और न ही न्यूनतम क्यों होती है?
• संचरण के संबंध में उग्रता कैसे विकसित होती है?
• स्ट्रेन या जीनोटाइप भिन्नता रोग की गंभीरता और प्रसार में अंतर में कैसे योगदान करती है?

Key concepts

• उग्रता (Virulence)
• रोगजनकता (Pathogenicity)
• उग्रता कारक (Virulence factors)
• स्ट्रेन और जीनोटाइप भिन्नता (Strain and genotype variation)
• संचरण-उग्रता व्यापार-बंद (Transmission-virulence trade-off)
• क्षीणन (Attenuation)
• प्रतिजनी भिन्नता (Antigenic variation)

Key theories

उग्रता विकास की व्यापार-बंद परिकल्पना (Trade-off hypothesis of virulence evolution)

व्यापार-बंद परिकल्पना मानती है कि उग्रता चयन द्वारा आकार लेती है क्योंकि एक रोगजनक द्वारा पहुँचाई गई क्षति उसके संचरण से जुड़ी होती है, इसलिए अक्सर मध्यवर्ती उग्रता का पक्ष लिया जाता है; एलिज़ोन और सहयोगी इसके इतिहास, साक्ष्य और सीमाओं की समीक्षा करते हैं, और एंडरसन और मे ने सह-विकासवादी मॉडलिंग की नींव प्रदान की।

उग्रता का संबंधपरक दृष्टिकोण (क्षति-प्रतिक्रिया ढांचा) (Relational view of virulence (damage-response framework))

कैसडेवल और पिरोफ़्स्की ने तर्क दिया कि उग्रता और रोगजनकता निश्चित सूक्ष्मजीवी गुण नहीं हैं बल्कि मेजबान-रोगजनक अंतःक्रिया से उत्पन्न होते हैं, जिसमें परिणामी क्षति मेजबान की प्रतिरक्षा स्थिति के साथ-साथ सूक्ष्मजीवी गुणों पर भी निर्भर करती है।

Mechanisms

आणविक स्तर पर, उग्रता उन कारकों द्वारा मध्यस्थ होती है जो आसंजन (adhesion), आक्रमण (invasion), प्रतिकृति (replication), प्रतिरक्षा से बचाव (immune evasion), और विष उत्पादन (toxin production) को सक्षम करते हैं। जनसंख्या स्तर पर, व्यापार-बंद परिकल्पना (trade-off hypothesis) उग्रता को एक विकसित समझौते के रूप में प्रस्तुत करती है: मेजबान का अधिक शोषण संचरण को बढ़ा सकता है लेकिन मेजबान को अधिक तेज़ी से नुकसान या मार भी सकता है, इसलिए चयन अक्सर मध्यवर्ती मूल्यों का पक्षधर होता है, जैसा कि एलिज़ोन और सहयोगियों द्वारा समीक्षा की गई है और एंडरसन और मे के सह-विकासवादी ढांचे के भीतर प्रतिरूपित किया गया है। स्ट्रेन भिन्नता उत्परिवर्तन (mutation), पुनर्संयोजन (recombination), और चयन (selection) के माध्यम से उत्पन्न होती है, जिससे ऐसे प्रकार उत्पन्न होते हैं जो संक्रामकता, गंभीरता, या प्रतिजनीता में भिन्न होते हैं। कैसडेवल और पिरोफ़्स्की चेतावनी देते हैं कि उग्रता के लिए जिम्मेदार क्षति मेजबान पर भी निर्भर करती है, इसलिए उग्रता को एक निश्चित सूक्ष्मजीवी मात्रा के बजाय संबंधपरक के रूप में पढ़ना सबसे अच्छा है।

Clinical relevance

उग्रता और स्ट्रेन में अंतर यह समझाने में मदद करते हैं कि एक ही प्रजाति हल्के या गंभीर रोग क्यों उत्पन्न कर सकती है और प्रकोप क्यों भिन्न होते हैं, जो जनसंख्या स्तर पर निगरानी और गंभीरता संकेतों की व्याख्या के लिए प्रासंगिक है। यह विषय रोग भिन्नता में रोगजनक योगदान के लिए एक वैचारिक संदर्भ है; यह नैदानिक या उपचार मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Epidemiology

स्ट्रेन भिन्नता रोग में जनसंख्या भिन्नताओं में योगदान करती है: एक प्रजाति के प्रकार संक्रामकता और गंभीरता में भिन्न हो सकते हैं, जो प्रकोप-से-प्रकोप और स्थान-से-स्थान भिन्नता को आकार देते हैं। विकासात्मक व्यापार-बंद परिप्रेक्ष्य बताता है कि अधिकांश परिसंचारी रोगजनक न तो अविरल होते हैं और न ही समान रूप से घातक होते हैं, एक संतुलन जिसका उभरते हुए प्रकारों की निगरानी लगातार परीक्षण करती है।

History

प्रारंभिक सूक्ष्मजीव विज्ञान ने उग्रता को एक सूक्ष्मजीव का एक निश्चित, मापने योग्य गुण माना। एंडरसन और मे के 1982 में सह-विकासवादी मॉडलिंग ने उग्रता को मेजबान-परजीवी जनसंख्या गतिशीलता के भीतर रखा, जिससे संचरण-उग्रता व्यापार-बंद को प्रेरित किया गया जिसकी एलिज़ोन और सहयोगियों ने बाद में समीक्षा की और गंभीर रूप से मूल्यांकन किया। समानांतर में, कैसडेवल और पिरोफ़्स्की के 1999 से आगे के काम ने उग्रता और रोगजनकता को मेजबान-रोगजनक अंतःक्रिया के संबंधपरक गुणों के रूप में फिर से परिभाषित किया, जिससे क्षेत्र को केवल सूक्ष्मजीव-केंद्रित दृष्टिकोण से दूर कर दिया गया।

Debates

क्या संचरण-उग्रता व्यापार-बंद देखी गई उग्रता को पर्याप्त रूप से समझाता है?

व्यापार-बंद परिकल्पना प्रभावशाली है लेकिन इसकी व्यापकता और अनुभवजन्य समर्थन पर बहस होती है; एलिज़ोन और सहयोगी समीक्षा करते हैं कि यह कहाँ लागू होती है, कहाँ साक्ष्य कमजोर है, और उग्रता के विकास के लिए कौन से वैकल्पिक या पूरक स्पष्टीकरण मौजूद हैं।

Key figures

• Arturo Casadevall
• Liise-anne Pirofski
• Samuel Alizon
• Roy Anderson
• Robert May

Seminal works

• casadevall-pirofski-1999
• anderson-may-1982
• alizon-2009

Frequently asked questions

क्या उग्रता केवल सूक्ष्मजीव का एक गुण है?

आधुनिक दृष्टिकोण में नहीं। जबकि सूक्ष्मजीवों में उग्रता कारक होते हैं, क्षति-प्रतिक्रिया मॉडल जैसे ढांचे उग्रता को संबंधपरक मानते हैं: संक्रमण की हानि रोगजनक और मेजबान के बीच की अंतःक्रिया पर निर्भर करती है, जिसमें मेजबान की प्रतिरक्षा स्थिति भी शामिल है।

रोगजनक केवल यथासंभव हानिकारक होने के लिए क्यों विकसित नहीं होते हैं?

क्योंकि मेजबान को नुकसान एक रोगजनक के अपने संचरण को कम कर सकता है। व्यापार-बंद परिकल्पना प्रस्तावित करती है कि चयन अक्सर मध्यवर्ती उग्रता का पक्षधर होता है, जो मेजबान के शोषण को नए मेजबानों में फैलने की आवश्यकता के साथ संतुलित करता है।