Вирулентность
Вирулентность – это способность патогена или микроорганизма причинять вред хозяину.
В большинстве случаев, особенно в животных системах, вирулентность означает степень ущерба, причиняемого микробом своему хозяину . [1] Патогенность организма — его способность вызывать заболевание — определяется его факторами вирулентности . [2] [3] В конкретном контексте генных систем, часто у растений, вирулентность относится к способности патогена заражать устойчивого хозяина. [4]
Существительное , означающего вирулентность ( латинское существительное virulentia ) происходит от прилагательного вирулентный тяжесть заболевания. [5] Слово вирулентный происходит от латинского слова virulentus , что означает «отравленная рана» или «полная яда». [5] [6] Термин «вирулентность» применим не только к вирусам.
С экологической точки зрения вирулентность — это потеря приспособленности, вызванная паразитом у своего хозяина. Вирулентность можно понимать с точки зрения непосредственных причин — тех специфических свойств патогена, которые способствуют заболеванию хозяина, — и конечных причин — эволюционного давления, которое приводит к появлению вирулентных признаков у штамма патогена. [7]
Вирулентные бактерии
[ редактировать ]Способность бактерий вызывать заболевание описывается с точки зрения количества инфицирующих бактерий, пути проникновения в организм, действия защитных механизмов хозяина и внутренних характеристик бактерий, называемых факторами вирулентности . Многие факторы вирулентности представляют собой так называемые эффекторные белки , которые вводятся в клетки-хозяева с помощью специализированных аппаратов секреции, таких как система секреции третьего типа . Патогенез, опосредованный хозяином, часто важен, поскольку хозяин может агрессивно реагировать на инфекцию, в результате чего защитные механизмы хозяина повреждают ткани хозяина во время противодействия инфекции (например, цитокиновый шторм ).
Факторами вирулентности бактерий обычно являются белки или другие молекулы, синтезируемые ферментами . Эти белки кодируются генами хромосомной ДНК, ДНК бактериофага или плазмид . Некоторые бактерии используют мобильные генетические элементы и горизонтальный перенос генов . Поэтому были предложены стратегии борьбы с некоторыми бактериальными инфекциями путем воздействия на эти специфические факторы вирулентности и мобильные генетические элементы. [8] Бактерии используют чувство кворума для синхронизации высвобождения молекул. Все это непосредственные причины заболеваемости хозяина.
Способы, с помощью которых бактерии вызывают заболевания
[ редактировать ]- Адгезия
- Многим бактериям сначала приходится связываться с поверхностью клеток-хозяев. Идентифицировано множество молекул бактерий и хозяина, которые участвуют в адгезии бактерий к клеткам-хозяевам. Часто рецепторы поверхности клетки- хозяина для бактерий являются белками, необходимыми для выполнения других функций. Из-за наличия слизистой оболочки и антимикробных веществ вокруг некоторых клеток-хозяев некоторым патогенам трудно установить прямую контактную адгезию.
- Колонизация
- Некоторые вирулентные бактерии производят специальные белки, которые позволяют им колонизировать части тела хозяина. Helicobacter pylori способна выживать в кислой среде желудка человека, вырабатывая фермент уреазу . Колонизация слизистой оболочки желудка этой бактерией может привести к язве желудка и раку . Вирулентность различных штаммов Helicobacter pylori имеет тенденцию коррелировать с уровнем продукции уреазы.
- Вторжение
- Некоторые вирулентные бактерии производят белки, которые либо разрушают мембраны клеток-хозяев, либо стимулируют собственный эндоцитоз или макропиноцитоз в клетках-хозяевах. Эти факторы вирулентности позволяют бактериям проникать в клетки-хозяева и облегчают проникновение в организм через слои эпителиальной ткани на поверхности тела.
- Ингибиторы иммунного ответа
- Многие бактерии производят факторы вирулентности, которые подавляют защиту иммунной системы хозяина. Например, распространенная бактериальная стратегия заключается в выработке белков, связывающих антитела хозяина. Полисахаридная . капсула Streptococcus pneumoniae ингибирует фагоцитоз бактерии иммунными клетками хозяина
- Токсины
- Многие факторы вирулентности представляют собой белки, вырабатываемые бактериями, которые отравляют клетки-хозяева и вызывают повреждение тканей. Например, существует множество пищевого отравления, токсинов вырабатываемых бактериями, которые могут загрязнять пищу человека. Некоторые из них могут оставаться в «испорченной» пище даже после ее приготовления и вызывать заболевания при употреблении зараженной пищи. Другие бактериальные токсины химически изменяются и инактивируются под воздействием тепла при приготовлении пищи.
Вирулентные вирусы
[ редактировать ]Факторы вирулентности вируса позволяют ему реплицироваться, изменять защиту хозяина и распространяться внутри хозяина, и они токсичны для хозяина. [9]
Они определяют, произошло ли заражение и насколько тяжелы возникшие симптомы вирусного заболевания. Вирусам часто требуются рецепторные белки на клетках-хозяевах, с которыми они специфически связываются. Обычно эти белки клетки-хозяина подвергаются эндоцитозу , и связанный вирус затем попадает в клетку-хозяина. Вирулентные вирусы, такие как ВИЧ , вызывающий СПИД , обладают механизмами уклонения от защиты хозяина. ВИЧ инфицирует Т-хелперные клетки , что приводит к снижению адаптивного иммунного ответа хозяина и в конечном итоге приводит к состоянию иммунодефицита. Смерть наступает в результате оппортунистических инфекций, вызванных нарушением иммунной системы, вызванным СПИДом. Некоторые факторы вирулентности вируса придают способность к репликации во время защитных воспалительных реакций хозяина, например, во время вызванной вирусом лихорадки . Многие вирусы могут существовать внутри хозяина в течение длительного периода времени, в течение которого наносится незначительный ущерб. Чрезвычайно вирулентные штаммы могут в конечном итоге развиться в результате мутации и естественного отбора внутри популяции вируса внутри хозяина. Термин " нейровирулентный » используется для лечения таких вирусов, как бешенство и простой герпес , которые могут проникать в нервную систему и вызывать там заболевания.
К широко изученным модельным организмам вирулентных вирусов относятся вирус Т4 и другие Т-четные бактериофаги , которые инфицируют Escherichia coli и ряд родственных бактерий .
Литический жизненный цикл вирулентных бактериофагов контрастирует с умеренным жизненным циклом умеренных бактериофагов. [10] [11]
См. также
[ редактировать ]- Взаимодействие хозяина и патогена
- Торговля мембранными пузырьками
- Бактериальный эффекторный белок
- Инфекционное заболевание
- Закон снижения вирулентности – Опровергнутая гипотеза эпидемиолога Теобальда Смита
- Оптимальная вирулентность
- Суперраспространитель
- Теория вирулентности - теория биолога Пола В. Эвальда
- Escherichia coli, продуцирующая веротоксин.
- Фактор вирулентности
- Противовирусное действие
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ Пирофски Л.А., Касадевалл А (2012). «Вопросы и ответы: Что такое патоген? Вопрос, который напрашивается» . БМК Биология . 10 :6. дои : 10.1186/1741-7007-10-6 . ПМК 3269390 . ПМИД 22293325 .
- ^ «MeSH – Медицинские предметные рубрики, Каролинский институт, 13 апреля 2010 г.» . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года . Проверено 13 апреля 2010 г.
- ^ Биология онлайн (7 октября 2019 г.). «Вирулентность» . Биология онлайн .
- ^ Тралл, Питер Х.; Бердон, Джереми Дж. (2003). «Эволюция вирулентности в метапопуляции растительного хозяина-патогена». Наука . 299 (5613): 1735–7. Бибкод : 2003Sci...299.1735T . дои : 10.1126/science.1080070 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 12637745 . S2CID 6894315 .
- ^ Jump up to: а б «вирулентный» . Оксфордский словарь английского языка (онлайн-изд.). Издательство Оксфордского университета . (Требуется подписка или членство участвующей организации .)
- ^ Льюис, Чарльтон Т.; Коротко, Чарльз. «вирулентус» . Латинский словарь . Проверено 2 января 2023 г.
- ^ «Болезни растений | Значение, типы, передача и борьба | Британника» . www.britanica.com . Проверено 2 января 2023 г.
- ^ Кин, ЕС (2012). «Парадигмы патогенеза: воздействие на мобильные генетические элементы болезней» . Границы клеточной и инфекционной микробиологии . 2 : 161. дои : 10.3389/fcimb.2012.00161 . ПМК 3522046 . ПМИД 23248780 .
- ^ Флинт, С.Джейн; Энквист, Линн В.; Раканиелло, Винсент Р.; Скалка, Анна Мари (2009). Принципы вирусологии. Том. II Патогенез и контроль (3-е изд.). Вашингтон, округ Колумбия: ASM. стр. 42–7. ISBN 978-1-55581-480-9 .
- ^ Мэдиган, Монтана; Мартинко, Дж. М. (2006). Брок Биология микроорганизмов (11-е изд.). Прентис Холл. ISBN 978-0-13-144329-7 .
- ^ «литический фаг | вирус | Британика» . www.britanica.com . Проверено 2 января 2023 г.