Патогенез и факторы вирулентности
Бактериальный патогенез — это изучение того, как бактерии вызывают заболевания, а факторы вирулентности — это молекулярные инструменты, с помощью которых они это делают. Эта область исследует повторяющиеся стратегии, которые патогенные бактерии используют для достижения хозяина, прикрепления к его поверхностям, преодоления его барьеров, размножения, повреждения тканей и уклонения от его защиты. Она рассматривает вирулентность как свойство взаимоотношений хозяин-патоген, а не только как свойство микроба.
Definition
Патогенез — это последовательность событий, посредством которых бактерия вызывает инфекцию и заболевание у хозяина; факторы вирулентности — это продукты генов (адгезины, токсины, секреторные системы, капсулы и поверхностные структуры), которые способствуют этой способности, а вирулентность — это количественная степень повреждения, которое вызывает патоген.
Scope
Эта область систематизирует основные аспекты бактериальной вирулентности по ее основным стадиям и инструментам: адгезия и колонизация, секретируемые токсины, эндотоксическая активность клеточной оболочки, инвазия и внутриклеточное выживание, а также уклонение от иммунитета хозяина. Она представляет их как справочные темы в бактериологии и не является руководством по диагностике или лечению какой-либо инфекции.
Sub-topics
Core questions
- Какие молекулярные признаки отличают патоген от безвредного комменсала?
- Как бактерии прикрепляются к тканям хозяина, проникают в них и сохраняются в них?
- Какими механизмами бактериальные продукты повреждают хозяина напрямую или через собственную иммунную реакцию хозяина?
- Как патогены подавляют или избегают врожденного и адаптивного иммунитета?
Key concepts
- Патоген против комменсала
- Фактор вирулентности
- Адгезия и колонизация
- Экзотоксины и эндотоксин
- Инвазия и внутриклеточное выживание
- Уклонение от иммунитета
- Секреторные системы
- Острова патогенности
Key theories
- Концепция вирулентности как реакции на повреждение
- Вирулентность не является внутренним свойством микроба, а результатом взаимодействия хозяина и микроба, измеряемым нанесенным ущербом; один и тот же организм может быть безвредным или смертельным в зависимости от иммунного статуса хозяина.
Mechanisms
Большинство бактериальных патогенов следуют повторяющейся последовательности: они достигают и прикрепляются к поверхности хозяина, часто используя пили, фимбрии или непилиевые адгезины; они колонизируют и могут образовывать биопленки; некоторые преодолевают эпителиальные барьеры путем инвазии и выживают внутри или между клетками; и они вырабатывают факторы, которые повреждают хозяина, либо непосредственно через секретируемые экзотоксины и поверхностный эндотоксин, либо косвенно, вызывая воспаление. На этих стадиях специализированные секреторные системы доставляют эффекторные белки, а набор механизмов уклонения ослабляет комплемент, фагоцитоз и иммунное распознавание. Многие из соответствующих генов сгруппированы на мобильных островах патогенности, что отражает горизонтальное приобретение вирулентности.
Clinical relevance
Понимание факторов вирулентности объясняет, почему конкретные бактерии вызывают конкретные паттерны заболеваний, и лежит в основе разработки вакцин (например, анатоксиновых и адгезин-основанных вакцин) и исследований по борьбе с вирулентностью. Эта статья описывает патогенные механизмы для образовательных целей и не является основой для индивидуальной диагностики или лечения.
History
Молекулярное изучение вирулентности развилось из постулатов Коха в геноцентрированную дисциплину в конце двадцатого века, когда молекулярные постулаты Коха Фалькоу и сравнительная геномика выявили специфические детерминанты, которые делают бактерии патогенными. Синтез Финлея и Фалькоу общих тем в микробной патогенности кристаллизовал представление о том, что разнообразные патогены неоднократно сходятся на общем наборе стратегий.
Debates
- Является ли вирулентность свойством микроба или взаимодействия хозяин-микроб?
- Классические определения относили вирулентность к патогену, но концепция реакции на повреждение переосмысливает ее как возникающий результат взаимодействия, при этом иммунный статус хозяина определяет, является ли один и тот же организм безвредным или смертельным.
Key figures
- Stanley Falkow
- B. Brett Finlay
- Pascale Cossart
- Arturo Casadevall
Related topics
Seminal works
- finlay-falkow-1997
- casadevall-pirofski-1999
Frequently asked questions
- В чем разница между фактором вирулентности и патогеном?
- Патоген — это организм, способный вызывать заболевание; фактор вирулентности — это специфическая молекула или структура (такая как адгезин, токсин или капсула), которая способствует этой способности.
- Почему гены вирулентности часто сгруппированы вместе?
- Многие детерминанты вирулентности находятся на островах патогенности или других мобильных генетических элементах, что позволяет приобретать блоки генов вирулентности путем горизонтального переноса и наследовать их вместе.