Взаимодействие хозяина и патогена и популяционная изменчивость

Инфекция — это не фиксированное свойство микроба, а результат взаимодействия между патогеном и хозяином, разыгрывающегося в гетерогенной популяции. Одно и то же воздействие может оставить одного человека незараженным, вызвать у другого легкое самокупирующееся заболевание, а третьего убить. Эта область систематизирует факторы хозяина (возраст, иммунный статус, сопутствующие заболевания) и факторы патогена (вирулентность, штамм), которые объясняют, почему возникновение и тяжесть заболевания так сильно различаются между индивидуумами и группами.

Definition

Взаимодействие хозяина и патогена относится к динамическим отношениям между инфицирующим микроорганизмом и его хозяином, в которых исход (отсутствие инфекции, колонизация, заболевание или смерть) зависит как от характеристик хозяина, так и от свойств патогена; популяционная изменчивость — это результирующая гетерогенность риска инфекции и тяжести заболевания среди индивидуумов и групп.

Scope

Эта область объединяет детерминанты того, кто заражается и кто страдает тяжелым заболеванием, рассматриваемые на популяционном и концептуальном уровне, а не как клиническое ведение. Ее дочерние темы охватывают возрастную восприимчивость и тяжесть, иммунодефицит и особые популяции, вирулентность патогенов и изменчивость штаммов, а также сопутствующие заболевания и другие факторы риска инфекции. Она рассматривает их как движущие силы популяционной изменчивости риска инфекционных заболеваний, дополняя темы динамики передачи и эпиднадзора в других разделах эпидемиологии инфекционных заболеваний.

Sub-topics

• Age-Related Susceptibility and Severity
• Comorbidity and Risk Factors for Infection
• Immunocompromise and Special Populations
• Pathogen Virulence and Strain Variation

Core questions

• Почему один и тот же патоген вызывает очень разные исходы у разных людей?
• Какие атрибуты хозяина (возраст, иммунная компетентность, сопутствующие заболевания) формируют восприимчивость и тяжесть?
• Как вирулентность патогена и различия штаммов способствуют этой изменчивости?
• Как следует концептуализировать совместный вклад хозяина и патогена, а не приписывать его только одной стороне?

Key concepts

• Восприимчивость
• Тяжесть заболевания
• Вирулентность и патогенность
• Иммунный статус хозяина
• Популяционная гетерогенность
• Факторы риска инфекции
• Чистое повреждение хозяина

Key theories

Концепция повреждения-ответа

Касадевалл и Пирофски переосмыслили вирулентность и восприимчивость хозяина как реляционные: исход инфекции — это чистое повреждение хозяина, которое может возникать от патогена, от иммунного ответа хозяина или от обоих, и зависит от состояния иммунитета хозяина, а не только от микробных свойств.

Совместная эволюция хозяина-паразита и компромиссный взгляд на вирулентность

Андерсон и Мэй моделировали хозяина и паразита как связанную, совместно эволюционирующую систему, в которой вирулентность патогена формируется отбором по передаче, обеспечивая популяционно-динамическую основу для того, почему вирулентность не является ни максимальной, ни минимальной.

Mechanisms

Приводит ли воздействие к заболеванию, отражает встречу защитных сил хозяина и свойств патогена. Со стороны хозяина зрелость и компетентность врожденного и адаптивного иммунитета, модулируемые возрастом, иммуносупрессией и сопутствующими заболеваниями, определяют восприимчивость и способность ограничивать повреждения. Со стороны патогена факторы вирулентности и различия штаммов определяют способность к инвазии, репликации и провоцированию или уклонению от ответа хозяина. Касадевалл и Пирофски утверждали, что возникающее повреждение может исходить от микроба или от собственного ответа хозяина, так что исход лучше всего рассматривать как свойство взаимодействия, а не как свойство одной из сторон в изоляции. В масштабе популяции это взаимодействие встроено в совместно эволюционирующую систему хозяин-паразит, динамика которой формирует распределение вирулентности и восприимчивости.

Clinical relevance

Признание того, что исход инфекции совместно определяется хозяином и патогеном, помогает объяснить популяционные закономерности тяжести заболевания и информирует о том, как описывается риск для таких групп, как младенцы, пожилые люди и люди с ослабленным иммунитетом. Эта область является концептуальной основой для интерпретации гетерогенности риска инфекционных заболеваний; она описывает детерминанты изменчивости и не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Epidemiology

Популяционная изменчивость инфекции повсеместна: заболеваемость и летальность многих инфекций резко возрастают в крайних возрастных группах и у людей с иммунодефицитом или хроническими заболеваниями, в то время как различия в штаммах патогенов способствуют изменчивости тяжести от вспышки к вспышке. Возрастной градиент, наблюдаемый при коронавирусной болезни 2019 года, когда риск смерти резко возрастал с возрастом, является ярким примером обусловленной хозяином изменчивости воздействия одного и того же патогена.

History

Классическая микробиология рассматривала вирулентность микроба и восприимчивость хозяина как отдельные, фиксированные признаки. Совместно эволюционное моделирование Андерсона и Мэя в начале 1980-х годов включило оба аспекта в популяционную динамику, а работа Касадевалла и Пирофски на рубеже веков переосмыслила патогенность и повреждение хозяина как эмерджентные свойства взаимодействия хозяина и патогена. Эти сдвиги переместили область от каталогизации микробных или хозяйских признаков к объяснению изменчивости исходов.

Key figures

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

Seminal works

• casadevall-pirofski-1999
• casadevall-pirofski-2003
• anderson-may-1982

Frequently asked questions

Почему одна и та же инфекция по-разному влияет на разных людей?

Потому что исход зависит от взаимодействия между хозяином и патогеном: факторы хозяина, такие как возраст, иммунный статус и сопутствующие заболевания, наряду с вирулентностью патогена и штаммом, совместно определяют, приведет ли воздействие к отсутствию инфекции, легкому заболеванию или тяжелому заболеванию.

Является ли вирулентность фиксированным свойством микроба?

В современном представлении нет. Такие концепции, как модель повреждения-ответа, рассматривают вред от инфекции как реляционный, возникающий от патогена, ответа хозяина или от обоих, и зависящий от иммунного состояния хозяина, а не только от микроба.