Patojen Virülansı ve Suş Varyasyonu
Patojenler, hastalık oluşturma kapasiteleri açısından farklılık göstermekte, aynı tür içindeki suşlar da benzer şekilde çeşitlilik sergilemektedir. Bir patojenin neden olduğu hasarın derecesi olan virülans, suşlar arası bulaşıcılık ve şiddet farklılıklarıyla birlikte, bazı enfeksiyonların neden hafif, bazılarının ise ölümcül olduğunu ve aynı türün neden olduğu salgınların neden keskin farklılıklar gösterebildiğini açıklamaya yardımcı olmaktadır. Bu konu, virülansı bir kavram olarak, onu şekillendiren evrimsel güçleri ve suş varyasyonunun hastalıktaki popülasyon farklılıklarına nasıl katkıda bulunduğunu tanıtmaktadır.
Tanım
Virülans, bir patojenin bir konakta hasar veya hastalık oluşturma derecesi veya kapasitesidir; suş varyasyonu ise, aynı patojen türünün genetik varyantları arasındaki virülans, bulaşıcılık, antijenite veya diğer özelliklerdeki farklılıklar olup, popülasyonlar arası enfeksiyon sonuçlarındaki varyasyona katkıda bulunmaktadır.
Kapsam
Bu konu, konak-patojen varyasyonunun patojen tarafını ele almaktadır: virülans ve patojenitenin ne anlama geldiği, nasıl kavramsallaştırıldıkları, virülansın neden belirli değerleri aldığını açıklayan evrimsel ödünleşim (trade-off) düşüncesi ve suş veya genotip farklılıklarının şiddet ve bulaşmada popülasyon varyasyonuna nasıl dönüştüğü incelenmektedir. Konu, mikrobiyolojik laboratuvar protokolü veya klinik yönetim olarak değil, kavramsal ve epidemiyolojik açıdan işlenmektedir. Aynı konağın farklı suşlara karşı neden farklı sonuçlar gösterebildiğini ele alarak konak tarafındaki konuları tamamlamaktadır.
Temel sorular
- Virülans ve patojenite ne anlama gelmektedir ve bunlar yalnızca mikroorganizmanın özellikleri midir?
- Çoğu patojende virülans neden ne maksimal ne de minimaldir?
- Virülans, bulaşma ile ilişkili olarak nasıl evrimleşmektedir?
- Suş veya genotip varyasyonu, hastalık şiddeti ve yayılımındaki farklılıklara nasıl katkıda bulunmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Virülans
- Patojenite
- Virülans faktörleri
- Suş ve genotip varyasyonu
- Bulaşma-virülans ödünleşimi
- Attenüasyon
- Antijenik varyasyon
Temel kuramlar
- Virülans evriminin ödünleşim hipotezi
- Ödünleşim hipotezi, bir patojenin neden olduğu hasarın bulaşmasıyla bağlantılı olduğu için virülansın seçilim tarafından şekillendirildiğini savunmaktadır; bu nedenle genellikle ara virülans tercih edilmektedir. Alizon ve arkadaşları, bu hipotezin tarihçesini, kanıtlarını ve sınırlarını gözden geçirmekte, Anderson ve May ise koevrimsel modelleme temelini sağlamıştır.
- Virülansın ilişkisel görünümü (hasar-yanıt çerçevesi)
- Casadevall ve Pirofski, virülans ve patojenitenin sabit mikrobiyal özellikler olmadığını, ancak konak-patojen etkileşiminden ortaya çıktığını ve ortaya çıkan hasarın hem konağın immün durumuna hem de mikrobiyal özelliklere bağlı olduğunu savunmuştur.
Mekanizmalar
Moleküler düzeyde virülans, adezyon, invazyon, replikasyon, immün kaçış ve toksin üretimini sağlayan faktörler aracılığıyla gerçekleşmektedir. Popülasyon düzeyinde, ödünleşim hipotezi virülansı evrimleşmiş bir uzlaşma olarak ele almaktadır: Konağın daha fazla sömürülmesi bulaşmayı artırabilir ancak aynı zamanda konağa daha hızlı zarar verebilir veya onu öldürebilir; bu nedenle seçilim genellikle ara değerleri tercih etmektedir. Bu durum Alizon ve arkadaşları tarafından gözden geçirilmiş ve Anderson ve May'in koevrimsel çerçevesi içinde modellenmiştir. Suş varyasyonu, mutasyon, rekombinasyon ve seçilim yoluyla ortaya çıkmakta, bulaşıcılık, şiddet veya antijenite açısından farklılık gösteren varyantlar üretmektedir. Casadevall ve Pirofski, virülansa atfedilen hasarın konağa da bağlı olduğu konusunda uyarmakta, bu nedenle virülansın sabit bir mikrobiyal nicelikten ziyade ilişkisel olarak anlaşılmasının daha uygun olduğunu belirtmektedir.
Klinik önem
Virülans ve suş farklılıkları, aynı türün neden hafif veya şiddetli hastalığa yol açabildiğini ve salgınların neden farklılık gösterdiğini açıklamaya yardımcı olmakta, bu durum popülasyon düzeyindeki sürveyans ve şiddet sinyallerini yorumlamak açısından önem taşımaktadır. Bu konu, hastalığın varyasyonuna patojen katkısı için kavramsal bir referans niteliğindedir; tanı veya tedavi rehberliği sağlamamaktadır.
Epidemiyoloji
Suş varyasyonu, hastalıktaki popülasyon farklılıklarına katkıda bulunmaktadır: Bir türün varyantları bulaşıcılık ve şiddet açısından farklılık gösterebilmekte, salgından salgına ve yerden yere değişen varyasyonu şekillendirmektedir. Evrimsel ödünleşim perspektifi, dolaşımdaki patojenlerin çoğunun neden ne avirülan ne de tekdüze ölümcül olmadığını açıklamakta; bu denge, ortaya çıkan varyantların sürveyansı tarafından sürekli olarak test edilmektedir.
Tarihçe
Erken mikrobiyoloji, virülansı bir mikroorganizmanın sabit, ölçülebilir bir özelliği olarak ele almıştır. Anderson ve May'in 1982'deki koevrimsel modellemesi, virülansı konak-parazit popülasyon dinamikleri içine yerleştirmiş, bu durum Alizon ve arkadaşları tarafından daha sonra gözden geçirilen ve eleştirel olarak değerlendirilen bulaşma-virülans ödünleşimini teşvik etmiştir. Buna paralel olarak, Casadevall ve Pirofski'nin 1999'dan itibaren yaptıkları çalışmalar, virülans ve patojeniteyi konak-patojen etkileşiminin ilişkisel özellikleri olarak yeniden tanımlayarak alanı yalnızca mikroba odaklanan bir görüşten uzaklaştırmıştır.
Tartışmalar
- Bulaşma-virülans ödünleşimi, gözlemlenen virülansı yeterince açıklamakta mıdır?
- Ödünleşim hipotezi etkili olmakla birlikte, genelliği ve ampirik desteği tartışılmaktadır; Alizon ve arkadaşları, bu hipotezin geçerli olduğu durumları, kanıtların zayıf olduğu yerleri ve virülansın evrimi için mevcut alternatif veya tamamlayıcı açıklamaları gözden geçirmektedir.
Öne çıkan isimler
- Arturo Casadevall
- Liise-anne Pirofski
- Samuel Alizon
- Roy Anderson
- Robert May
İlgili konular
Temel eserler
- casadevall-pirofski-1999
- anderson-may-1982
- alizon-2009
Sıkça sorulan sorular
- Virülans yalnızca mikroorganizmanın bir özelliği midir?
- Modern görüşe göre değildir. Mikroorganizmalar virülans faktörleri taşısa da, hasar-yanıt modeli gibi çerçeveler virülansı ilişkisel olarak ele almaktadır: Enfeksiyonun zararı, konağın immün durumu da dahil olmak üzere patojen ve konak arasındaki etkileşime bağlıdır.
- Patojenler neden basitçe mümkün olduğunca zararlı olacak şekilde evrimleşmezler?
- Çünkü konağa verilen zarar, bir patojenin kendi bulaşmasını azaltabilir. Ödünleşim hipotezi, seçilimin genellikle ara virülansı tercih ettiğini, konağın sömürülmesi ile yeni konaklara yayılma ihtiyacını dengelediğini öne sürmektedir.