Википедија

Faktori virulencije

Faktori virulencije (poznati i kao faktori patogenosti ili efektori u nauci o biljkama) ćelijske su strukture, molekuli i regulatorni sistemi koji omogućavaju patogenim mikroorganizmima da postignu: kolonizaciju u domaćinu, imunoevaziju, izbegavanje imunološkog odgovora domaćina, imunosupresiju, inhibiciju imunološkog odgovora domaćina ulazak i izlazak iz ćelija, dobiti ishranu od domaćina.

U literaturi se kao sinonim za faktor virulencije, koristi termin faktoru patogenosti, iako patogenost opisuje osnovni kvalitet koji izaziva bolest, dok virulencija opisuje kvantitativni obim pokretanja bolesti.

Specifični patogeni poseduju širok spektar faktora virulencije. Neki su hromozomski kodirani i svojstveni su bakterijama (npr kapsule i endotoksin), dok se drugi dobijaju iz mobilnih genetskih elemenata kao što su plazmidi i bakteriofagi (npr neki egzotoksini). Faktori virulencije kodirani na mobilnim genetskim elementima šire se horizontalnim prenosom gena i mogu pretvoriti bezopasne bakterije u opasne patogene. Bakterije poput Escherichia coli, gram-negativne, fakultativno anaerobna, koliformne bakterije O157:H7 dobijaju većinu svoje virulencije od mobilnih genetskih elemenata. Gram-negativne bakterije luče različite faktore virulencije na interfejsu domaćin-patogen, putem prometa membranskih vezikula kao vezikula spoljašnje membrane bakterija za invaziju, ishranu i drugu komunikaciju ćelija-ćelija. Utvrđeno je da su se mnogi patogeni konvergirali na slične faktore virulencije u borbi protiv odbrane domaćina eukariota. Ovi dobijeni faktori bakterijske virulencije imaju dva različita načina da im pomognu da prežive i rastu:

Ovi faktori se koriste da pomognu i promovišu kolonizaciju domaćina i uključuju adhezine, invazine i antifagocitne faktore, uključujući i toksine, hemolizine i proteaze, koje takože nanose štetu domaćinu.

Značaj uredi

Koncept faktora virulencije bio je moćan pokretač istraživanja i intelektualnog toka u oblastima patogeneze mikroba i zaraznih bolesti. Na praktičnom nivou nalaz da su efektivni imuni odgovori često ciljani faktorima virulencije pružaju putokaz za budući dizajn vakcine. Međutim, postoje značajna ograničenja za ovaj koncept, koja su ukorenjenia u nemogućnosti da se definišu virulencija i faktori virulencije u odsustvu domaćina i faktori odgovora domaćina. U stvari, ovaj koncept se pokazai da najbolje deluje kod bakterijskih patogene, dok je manje pogodan za viruse i komenzalne mikroorganiuzme sa patogenim potencijalom.[1]

Vrste faktora uredi

Atributi mikroba koji daju potencijal za virulenciju svrstavaju se u nekoliko kategorija, uključujući mogućnost ulaska u domaćina; sposobnost izbegavanja odbrane domaćina; sposobnost rasta u okruženju domaćinu; sposobnost suprotstavljanja imunološkim odgovorima domaćina; sposobnost sticanja gvožđe i hranljivih materije iz okoline i sposobnost da promene životnu sredine. Međutim, pokušavajući da se uklope faktori virulencije u okviru urednih kategorija njihova uloga je bezuspešna pošto se neke kategorije preklapaju a neki atributi se mogu dodeliti više od jednoj grupa. Na primer, enzimi koji vare oštećenje tkiva domaćina domaćina, stvaraju hranljive materije i mogu da podstiču ulazak, i mehanizme koji dozvoljavaju mikrobu da izbegne fagocitozu omogućiti opstanak u domaćinu. Kada ishod ovih adaptacije izazivaju oštećenje domaćina, mikrob je patogen a njegova virulencija je relativna mera štete koju može indukovati. Mikrobne determinante koje posreduju u oštećenju u kontekstu mikrobne patogenosti i virulencije su faktori virulencije prikazani na oovoj stranici. Kold procena doprinosa faktora virulencije virulenciji, važno je razmotriti sledeće teme:

  • nekoliko faktora virulencije koji funkcioniše kao determinante na principu sve ili ništa
  • oštećenje domaćina može nastati i iz direktnih mikrobnih oštećenja, interakcija mikrobnih komponenti sa domaćinom ili imunim odgovorom na komponente mikrob
  • imuni odgovori, a posebno specifični odgovori antitela, mogu neutralisati mnoge, ako ne i većinu faktora virulencije.

Modulini uredi

Velika grupa mikrobnih jedinjenja može oštetiti domaćina izazivanjem inflamatornih odgovora. Ova jedinjenja često ne ispunjavaju klasične kriterijume za faktor virulencije, jer su neophodne komponente bakterijske ćelije. Bakterijski lipopolisaharid je dobro poznat primer mikrobnog jedinjenja koje može izazvati ogromno oštećenje domaćina interakcijom sa receptorima i izazove inflamatorne kaskade.

Proizvodi mikrobakoji izazivaju štetne reakcije citokina, kao što je lipopolisaharid, nazvani su modulini.[2] Iako mnoge vrste komponenti koje izazivaju citokinski odgovori kao što su toksini i adhezini takođe imaju druge funkcije u patogenom procesu, njihova sposobnost da prouzrokuju štetu zajedničkim putem posredovanim od inflamatorne komponente domaćina dovele su do do saznanja da su to modulini.[2]

Egzotoksini uredi

Toksini su prepoznati kao faktori virulencije u ranom periodu medicinske mikrobiologije kada je nekoliko toksičnih bakterija, uključujući Corynebacterium diphtheria, Vibrio cholera i Clostridium tetani, koje su bile povezane sa bolestima, kao uzročnici difterije, kolere i tetanusa. Toksini koje proizvode ove bakterije su egzotoksini, koji su neophodni za izazivanje bolesti, ali ne i za održivost ćelije. Uneseni geni obično kodiraju fage, plazmide ili ostrva patogenosti ovih toksina a ukidanje proizvodnje toksina je obično praćeno ukidanjem virulencije. Pored toga, toksini Corynebacterium diphtheria i Clostridium tetanii mogu se denaturisati da bi se proizveli toksoidi koji izazivaju zaštitne imune odgovore koji vrđem neutralisanje toksina i sprečavaju bolest. Bakterijski toksini doprinose virulenciji ometanjem ćelijske homeostaze, dok se bakterijska bolest u potpunosti pripisuje delovanju toksina na domaćin.

Generalno, bakterijski toksini posreduju oštećenja bez obzira na imuni odgovor jer oviproteini retko izazivaju neutralizirajuće odgovore u kontekstu prirodne infekcije, verovatno zato što se proizvode u premalim količinama da bi izazvale imuni odgovor. Shodno tome, bolesti izazvane toksinima kao što su tetanus i difterija ne stvaraju imunitet i obolele osobe mogu ponovo doživeti istu bolest. Međutim, primena prethodno formiranog neutralizirajućeg antitela ili vakcinacije sa toksoidi mogu izazvati odgovor antitela koji neutrališu toksine i sprečavaju bolest.[3]

Enzimi uredi

Brojni enzimi su uključeni u virulenciju mikroba. Enzimi koji se smatraju faktorima virulencije su generalno aktivni protiv komponenti domaćina i doprinose virulenciji tako što oštećuju tkiva domaćina. Oštećenje tkiva čini domaćina osetnjivim za mikrobnu infekciju.

Faktori virulencije enzima koji oštećuju tkivo uključuju proteaze, neurominidaze i fosfolipaze. Ove enzimi oštećuju ćelije i obezbeđuju hranljive materije varenjem supstrate na manje komponente koje se mogu asimilovati mikrobima. Međutim, oni takođe menjaju ćeliju domaćina receptore na način koji može da podrži njihovo vezivanje za uobičajeni ligand, kao što je komplement, i ponašanje mikroba koje promoviše invazivnost, otpornost na serum i izbegavanje imunoloških mehanizama domaćina. Drugi enzimi, npr.kao ureaza, doprinose virulenciji olakšavajući preživljavanje unutar fagocitnih ćelija.[4]

Adhezini uredi

 
Vezivanje bakzterija za tkivo domaćina adhenzinima

Adhezini su komponente mikroba koje im omogućavaju da se vežu za tkiva domaćina. Pošto je široko prihvaćeno da je vezanost neophodna da bi većina mikroba inficirala i rasla u domaćinu, adhezini se smatraju faktorima virulencije.

Adhezini su hemijski različiti molekuli koji uključuju proteine, polisaharide i komponente ćelijskog zida bakterija. Tako npr. Entoamoebae histolytica pokazuje sklonost vezivanja za ćelije debelog creva posrestvom Gal/GalNAc lektina. Neki mikroorganizmi poput Streptococcus pyogenes imaju višestruke adhezina, uključujući lipoteihoične kiseline i M protein. Flagellae su adhezini za nekoliko bakterijskih sojeva, uključujući Aeromonas spp. i E. coli.[5][6] Mikrobne površine za prepoznavanje komponente su molekula adhezivne matrice i raznovrsna porodica proteina koji posreduju vezivanje za površine domaćina.

Pokretljivost uredi

 
Razne vrste flagela ili bičeva koje su povezane sa virulencijom, jer omogućavaju mikrobima kretanje intrecelularnim prostorima domaćina

Pokretljivost je složena osobina koja je povezana sa virulencijom i kod bakterija i kod parazita. Ona se manifestuje u oko 80% poznatih bakterijskih vrsta i kritična je za adaptaciju mobilnih mikroba u novim sredinama.[7] Bakterijske ćelije mogu da se kreću dejstvom specijalizovanih organela (flagela ili biča). Za kretanje u intracelularnim prostorima, mnogi mikrobi iskorišćavaju aktin domaćina da bi se pokrenuli.[8] Poput bakterija, neke protozoe koriste flagele za kretanje, dok amebe koriste pseudopodije za puzanje. Druge protozoe, poput Tokoplasma gondii, poseduje specijalizovani oblik kretanja koji se naziva klizeći motilitet, koji proizilazi iz dejstva miozin-aktinskog motora povezanog sa translokacija površinskih adhezina.[9]

Gljive nemaju specijalizovanu pokretljivost, ali ovi organizmi su sposobni da rastu hifama, koje im omogućavaju kretanje u telu domaćina.

Iako se virusi generalno ne smatraju sposoban za samoinicijativno kretanje, njihova pokretljivost zasnovana na aktinu opisan je za virus vakcinije.[8]

Ukratko, pokretljivost je uobičajena karakteristika kod patogenih organizama koja doprinosi virulenciji dozvoljavajući mikrobu da migrira u povoljne niše, kada naiđu na ćelije domaćina, prodru kroz ćelijske membrane i pobegnu iz intracelularnog prostora u životnu sredina. Prema tome svaki pokretni mikrob poseduje sposobnost kretanja koja zavisi od više gena koji su pod složenom regulatornom kontrolom i mutacijama koje narušavaju pokretljivost i često dovodi do slabljenja virulencije.

Intracelularno preživljavanje uredi

Podskup patogenih mikroba ima kapacitet za preživljavanje unutar fagocitnih ćelija i mehanizama koji obezbeđuje intracelularni opstanak. Neki mikrobi su postali toliko specijalizovani da su obavezni intracelularni patogeni u procesu koji je povezan sa redukcijom genoma, pa su potpuna zavisnost od ćelije domaćina za replikaciju. Ostali mikrobi zadržavaju sposobnost preživljavanja i razmnožavanja nezavisni od svojih domaćina i oni su poznati kao fakultativni intracelularni patogeni. Svaki intracelularni patogen ima jedinstven pristup za obezbeđivanje intracelularnog opstanak, uz upozorenje da sve varijacije funkcionišu tako što potkopavaju mehanizme ubijanja mikroba u fagocitnim ćelijama.

Pošto fagocitne ćelije ubijaju progutane mikrobe kroz dobar koreografski mehanizam koji uključuje formiranje fagozoma, sazrevanje i acidifikaciju, ima smisla da takozvani intracelularni patogeni koriste samo nekoliko opštih strategije za izbegavanje intracelularnog ubijanja. Na primer, Listeria monocytogenes izbegava fagozomsko ubijanje proizvodeći toksin poznat kao listeriolizin koji joj dozvoljava da pobegne u citosol gde se replicira i širi kroz druge ćelije pokretljivošću zasnovanoj na aktinu.

Kapsule uredi

Mnoge patogene bakterije poseduju polisaharidne kapsule, koje su potrebne za virulenciju kod sisara domaćina. Inkapsulirane bakterije sa polisaharidnim kapsulama uključuju Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningiitidis i Haemophilus influenzae. Među eukariotima, samo Cryptococcus neoformans ima polisaharidnu kapsulu.[10]

Većina kapsula funkcioniše u patogenezi mikroba tako što štiti mikrobe od dejstva imunoloških mehanizama domaćina. Međutim neke kapsularne strukture mogu poslužiti i kao adhezini. Na primer polisaharidne kapsule su obično slabo imunogene i antifagocitne i na taj način štite mikrobe od fagocitoze i intracelularnog ubijanja. Međutim, postoji sve više dokaza da rastvorljivi kapsularni polisaharid oslobođeni iz inkapsuliranih mikroba takođe mogu doprineti virulencija kroz imunomodulatorne efekte. Na primer, kapsularni polisaharid Cryptococcus neoformans može da posreduje u brojnim neželjenim efektima na imune ćelije od izazivanja promena i proizvodnje citokina do ometanja migracije leukocita.[10]

Pigmenti uredi

Proizvodnja pigmenata, a posebno pigmenata sličnih melaninu, povezana je sa virulencijom kod nekoliko mikroba.[11] Melanin u melanotičnim mikroorganizmi može obaviti zaštititu ovih organizama od raznih vrsta odbrane domaćina. Ovi mehanizmi uključuju tokove slobodnih radikala, defenzinemehanizme i fagocitozne mehanizme.[11]

Prototipski mikrorganiza Cryptococcus neoformans kod koga je proučaavan doprinos melanina u virulenciji, utvrđeno je da je melanizacija katalizovana lakazom.[12] Mutanti sa nedostatkom lakaze su manje virulentni i manje eksponirani poremećaima diseminacija od primarne plućne infekcije.[13]

Ometanjem melanizacija in vivo može se produžiti preživljavanje[14] jer se pokazalo da su antitela na melanin zaštitni mehanizam kod životinjskih modela infekcije.[15]

Ostali pigmenti povezani sa virulencijom javlja se u različiti mikrobima i mogu biti piocijanin u P. aeruginosa[16] i malarijski pigment u Plasmodium falciparum.[17]

Druge determinante virulencije uredi

Posebno treba pomenuti fenomene povezana sa virulencijom koja čine glavna polja proučavaju određene oblasti. Kod gljiva prelaz kvasca u hife (dugačka, končasta struktura gljiva, oomiceta ili aktinobakterija) povezan je sa virulencijom kod nekoliko patogenih organizama.[18][19]

Bakterije ometaju lučenje citokina i inflamatorne kaskade kroz brojne mehanizme koji se kreću od adhezije do direktnog ćelijske povrede posredovane sistemima sekrecije.[20]

Bakterije zahtevaju jone mangana i cinka kao transportera koji su povezani sa virulencijom.[1]

Sposobnost antigenske varijacija široko je rasprostranjena među patogenim mikrobi i može predstavljati osnovni mehanizam za izbegavanje imunoloških odgovora.[21] Brojni mehanizmi za antigene varijacije nalaze se kod bakterija, gljivičnih, protozoalnih i virusnih patogene.[21]

Razmatra se i termotolerancija temperature sisara kao bitne karakteristike za virulenciju patogena kod sisara.

Izvori uredi

  1. ^ a b Papp-Wallace, K. M. & Maguire, M. E. 2006 Manganese transport and the role of manganese in virulence. Ann. Rev. Microbiol. 60, 187–209.
  2. ^ a b Henderson, B., Poole, S. & Wilson, M. 1996 Bacterial modulins: a novel class of virulence factors which cause host tissue pathology by inducing cytokine synthesis. Microbiol. Rev. 60, 316–341.
  3. ^ Casadevall, A. & Pirofski, L. 2000 Host–pathogen interactions: the basic concepts of microbial commensalism, colonization, infection, and disease. Infect. Immun. 68, 6511–6518
  4. ^ Cox, G. M., Mukherjee, J., Cole, G. T., Casadevall, A. & Perfect, J. R. 2000 Urease as a virulence factor in experimental cryptococcosis. Infect. Immun. 68, 443–448
  5. ^ Kirov, S. M., Castrisios, M. & Shaw, J. G. 2004 Aeromonas flagella (polar and lateral) are enterocyte adhesins that contribute to biofilm formation on surfaces. „Infect”. Immun. 72 (4): 1939—1945. .
  6. ^ Pratt, L. A. & Kolter, R. 1998 Genetic analysis of Escherichia coli biofilm formation: roles of flagella, motility, chemotaxis and type I pili. „Mol”. Microbiol. 30 (2): 285—293. .
  7. ^ Soutourina, O. A. & Bertin, P. N. 2003 Regulation cascade of flagellar expression in Gram-negative bacteria. „FEMS Microbiol”. Rev. 27 (4): 505—523. .
  8. ^ a b Goldberg, M. B. 2001 Actin-based motility of intracellular microbial pathogens. Microbiol. Mol. „Biol”. Rev. 65 (4): 595—626. 
  9. ^ Sibley, L. D. (2003). „Toxoplasma gondii: Perfecting an intracellular life style”. Traffic. 4 (9): 581—586. PMID 12911812. S2CID 19858974. doi:10.1034/j.1600-0854.2003.00117.x. .
  10. ^ a b Vecchiarelli, A. 2000 Immunoregulation by capsular components of Cryptococcus neoformans. „Med”. Mycol. 38 (6): 407—417. .
  11. ^ a b Nosanchuk, J. D.; Casadevall, A. (2003). „The contribution of melanin to microbial pathogenesis”. Cell Microbiol. 5 (4): 203—223. PMID 12675679. S2CID 44622218. doi:10.1046/j.1462-5814.2003.00268.x. .
  12. ^ Malmström, B.G., Andréasson, L.-E. and Reinhammar, B. (1975). „Copper-containing oxidases and superoxide dismutase”. Ur.: Boyer, P.D. The Enzymes. 12 (3rd izd.). New York: Academic Press. str. 507—579.
  13. ^ Salas, S. D., Bennett, J. E., Kwon-Chung, K. J., Perfect, J. R. & Williamson, P. R. 1996 Effect of the laccase gene, CNLAC1, on virulence of Cryptococcus neoformans. J. Exp. Med. 184, 377–386
  14. ^ Nosanchuk, J. D., Ovalle, R. & Casadevall, A. 2001 Glyphosate inhibits melanization of Cryptococcus neoformans and prolongs survival of mice following systemic infection. J. Infect. Dis. 183, 1093–1099
  15. ^ Rosas, Ángel L.; Nosanchuk, Joshua D.; Casadevall, Arturo (2001). Kozel, T. R., ur. „Passive Immunization with Melanin-Binding Monoclonal Antibodies Prolongs Survival of Mice with Lethal Cryptococcus neoformans Infection”. Infection and Immunity (na jeziku: engleski). 69 (5): 3410—3412. ISSN 0019-9567. PMC 98300  . PMID 11292764. doi:10.1128/IAI.69.5.3410-3412.2001. 
  16. ^ Lindahl, G., Sjobring, U. & Johnsson, E. 2000 Human complement regulators: a major target for pathogenic microorganisms. Curr. „Opin”. Immunol. 12 (1): 44—51. .
  17. ^ Lyke, K. E., Diallo, D. A., Dicko, A., Kone, A., Coulibaly, D., Guindo, A., Cissoko, Y., Sangare, L., Coulibaly, S., Dakouo, B., Taylor, T. E., Doumbo, O. K. & Plowe, C. V. 2003 Association of intraleukocytic Plasmodium falciparum malaria pigment with disease severity, clinical manifestations, and prognosis in severe malaria. Am. J. Trop. „Med”. Hyg. 69 (3): 253—259. .
  18. ^ Gow, N. A., Brown, A. J. & Odds, F. C. 2002 Fungal morphogenesis and host invasion. Curr. „Opin”. Microbiol. 5 (4): 366—371. .
  19. ^ Romani, L., Bistoni, F. & Pucetti, P. 2002 Fungi, dendritic cells and receptors: a host perspective of fungal virulence. Trends Microbiol. 10, 508–514.
  20. ^ Wilson, M., Seymour, R. & Henderson, B. 1998 Bacterial perturbation of cytokine networks. „Infect”. Immun. 66 (6): 2401—2409. .
  21. ^ a b Dietrich, C., Heuner, K., Brand, B. C., Hacker, J. & Steinert, M. 2001 Flagellum of Legionella pneumophila positively affects the early phase of infection of eukaryotic host cells. „Infect”. Immun. 69 (4): 2116—2122. .

Spoljašnje veze uredi

 Molimo Vas, obratite pažnju na važno upozorenje
u vezi sa temama iz oblasti medicine (zdravlja).
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Фактори_вируленције&oldid=27735116”