การก่อโรคและปัจจัยก่อความรุนแรง

การก่อโรคของแบคทีเรียคือการศึกษาว่าแบคทีเรียทำให้เกิดโรคได้อย่างไร และปัจจัยก่อความรุนแรงคือเครื่องมือระดับโมเลกุลที่แบคทีเรียใช้ในการก่อโรค พื้นที่นี้สำรวจกลยุทธ์ที่แบคทีเรียก่อโรคใช้ซ้ำๆ เพื่อเข้าสู่โฮสต์ เกาะติดกับพื้นผิวของโฮสต์ ทำลายสิ่งกีดขวาง เพิ่มจำนวน ทำลายเนื้อเยื่อ และหลบเลี่ยงการป้องกันของโฮสต์ โดยถือว่าความรุนแรงเป็นคุณสมบัติของความสัมพันธ์ระหว่างโฮสต์กับเชื้อโรค มากกว่าที่จะเป็นคุณสมบัติของจุลชีพเพียงอย่างเดียว

Definition

การก่อโรคคือลำดับเหตุการณ์ที่แบคทีเรียก่อให้เกิดการติดเชื้อและโรคในโฮสต์; ปัจจัยก่อความรุนแรงคือผลิตภัณฑ์ของยีน (แอดฮีซิน, สารพิษ, ระบบการหลั่ง, แคปซูล และโครงสร้างพื้นผิว) ที่มีส่วนช่วยในความสามารถนี้ และความรุนแรงคือระดับเชิงปริมาณของความเสียหายที่เชื้อโรคก่อขึ้น

Scope

พื้นที่นี้จัดระเบียบสาระสำคัญของความรุนแรงของแบคทีเรียออกเป็นขั้นตอนหลักและชุดเครื่องมือ ได้แก่ การยึดเกาะและการตั้งรกราก สารพิษที่หลั่งออกมา ฤทธิ์ของเอนโดทอกซินของผนังเซลล์ การบุกรุกและการอยู่รอดภายในเซลล์ และการหลบเลี่ยงภูมิคุ้มกันของโฮสต์ โดยจัดทำเป็นหัวข้ออ้างอิงในสาขาแบคทีเรียวิทยา และไม่ใช่คู่มือสำหรับการวินิจฉัยหรือรักษาการติดเชื้อใดๆ

Sub-topics

• การยึดเกาะและการตั้งรกรากของแบคทีเรีย
• การรุกรานของแบคทีเรียและการอยู่รอดภายในเซลล์
• สารพิษจากแบคทีเรียและสารพิษภายนอกเซลล์
• เอนโดทอกซินและไลโปโพลีแซคคาไรด์
• กลไกการหลบเลี่ยงภูมิคุ้มกัน

Core questions

• ลักษณะทางโมเลกุลใดที่แยกแยะเชื้อโรคออกจากจุลชีพประจำถิ่นที่ไม่เป็นอันตราย?
• แบคทีเรียยึดเกาะ บุกรุก และคงอยู่ในเนื้อเยื่อของโฮสต์ได้อย่างไร?
• ผลิตภัณฑ์ของแบคทีเรียทำลายโฮสต์โดยตรงหรือผ่านการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของโฮสต์ด้วยกลไกใด?
• เชื้อโรคทำลายหรือหลบเลี่ยงภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวได้อย่างไร?

Key concepts

• เชื้อโรคเทียบกับจุลชีพประจำถิ่น
• ปัจจัยก่อความรุนแรง
• การยึดเกาะและการตั้งรกราก
• สารพิษภายนอกและเอนโดทอกซิน
• การบุกรุกและการอยู่รอดภายในเซลล์
• การหลบเลี่ยงภูมิคุ้มกัน
• ระบบการหลั่ง
• เกาะก่อโรค

Key theories

กรอบแนวคิดความรุนแรงแบบการตอบสนองต่อความเสียหาย

ความรุนแรงไม่ใช่คุณสมบัติโดยธรรมชาติของจุลชีพ แต่เป็นผลลัพธ์ของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโฮสต์กับจุลชีพ ซึ่งวัดได้จากความเสียหายที่เกิดขึ้น; สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันอาจไม่เป็นอันตรายหรือถึงแก่ชีวิตได้ขึ้นอยู่กับสถานะภูมิคุ้มกันของโฮสต์

Mechanisms

เชื้อแบคทีเรียก่อโรคส่วนใหญ่มักจะดำเนินไปตามลำดับที่เกิดขึ้นซ้ำๆ: พวกมันเข้าถึงและยึดเกาะกับพื้นผิวของโฮสต์ ซึ่งมักจะใช้พิไล, ฟิมเบรีย หรือแอดฮีซินที่ไม่ใช่พิไล; พวกมันตั้งรกรากและอาจสร้างไบโอฟิล์ม; บางชนิดทำลายสิ่งกีดขวางของเยื่อบุผิวโดยการบุกรุกและอยู่รอดภายในหรือระหว่างเซลล์; และพวกมันสร้างปัจจัยที่ทำลายโฮสต์ ไม่ว่าจะโดยตรงผ่านสารพิษภายนอกที่หลั่งออกมาและเอนโดทอกซินบนพื้นผิว หรือโดยอ้อมโดยการกระตุ้นการอักเสบ ในระหว่างขั้นตอนเหล่านี้ ระบบการหลั่งเฉพาะจะส่งโปรตีนเอฟเฟกเตอร์ และกลไกการหลบเลี่ยงจำนวนมากจะลดประสิทธิภาพของคอมพลีเมนต์, ฟาโกไซโตซิส และการจดจำภูมิคุ้มกัน ยีนที่เกี่ยวข้องจำนวนมากมักจะรวมกลุ่มกันบนเกาะก่อโรคที่เคลื่อนที่ได้ ซึ่งสะท้อนถึงการได้รับความรุนแรงในแนวนอน

Clinical relevance

การทำความเข้าใจปัจจัยก่อความรุนแรงอธิบายว่าทำไมแบคทีเรียบางชนิดจึงก่อให้เกิดรูปแบบโรคเฉพาะ และเป็นพื้นฐานสำหรับเหตุผลในการพัฒนาวัคซีน (เช่น วัคซีนทอกซอยด์และวัคซีนที่ใช้แอดฮีซิน) และการวิจัยต่อต้านความรุนแรง บทความนี้อธิบายกลไกการก่อโรคเพื่อการอ้างอิงทางการศึกษา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

History

การศึกษาความรุนแรงในระดับโมเลกุลพัฒนาจากสมมติฐานของคอค (Koch's postulates) ไปสู่สาขาวิชาที่เน้นยีนในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 เมื่อสมมติฐานของคอคในระดับโมเลกุลของฟัลคาว (Falkow's molecular Koch's postulates) และจีโนมิกส์เชิงเปรียบเทียบระบุปัจจัยกำหนดเฉพาะที่ทำให้แบคทีเรียก่อโรค การสังเคราะห์แนวคิดร่วมกันในการก่อโรคของจุลชีพโดยฟินเลย์และฟัลคาว (Finlay and Falkow) ได้ทำให้มุมมองที่ว่าเชื้อโรคที่หลากหลายมักจะมาบรรจบกันในชุดกลยุทธ์ร่วมกันมีความชัดเจนขึ้น

Debates

ความรุนแรงเป็นคุณสมบัติของจุลชีพหรือของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโฮสต์กับจุลชีพ?

คำจำกัดความแบบดั้งเดิมระบุว่าความรุนแรงอยู่ในเชื้อโรค แต่กรอบแนวคิดการตอบสนองต่อความเสียหายได้ปรับเปลี่ยนมุมมองใหม่ว่าเป็นผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นจากปฏิสัมพันธ์ โดยสถานะภูมิคุ้มกันของโฮสต์เป็นตัวกำหนดว่าสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันนั้นไม่เป็นอันตรายหรือถึงแก่ชีวิต

Key figures

• Stanley Falkow
• B. Brett Finlay
• Pascale Cossart
• Arturo Casadevall

Seminal works

• finlay-falkow-1997
• casadevall-pirofski-1999

Frequently asked questions

ปัจจัยก่อความรุนแรงกับเชื้อโรคแตกต่างกันอย่างไร?

เชื้อโรคคือสิ่งมีชีวิตที่สามารถก่อให้เกิดโรคได้; ปัจจัยก่อความรุนแรงคือโมเลกุลหรือโครงสร้างเฉพาะ (เช่น แอดฮีซิน, สารพิษ หรือแคปซูล) ที่มีส่วนช่วยในความสามารถนั้น

ทำไมยีนก่อความรุนแรงมักจะรวมกลุ่มกัน?

ปัจจัยกำหนดความรุนแรงจำนวนมากอยู่บนเกาะก่อโรคหรือองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เคลื่อนที่ได้อื่นๆ ซึ่งช่วยให้กลุ่มยีนก่อความรุนแรงสามารถถูกได้รับโดยการถ่ายโอนในแนวนอนและถูกถ่ายทอดร่วมกันได้