patojen -Pathogen
Biyolojide, bir patojen ( Yunanca : πάθος, pathos "acı", "tutku" ve -γενής, -genēs "üretici") en eski ve en geniş anlamda, hastalık üretebilen herhangi bir organizma veya ajandır . Bir patojen aynı zamanda bulaşıcı bir ajan veya sadece bir mikrop olarak da adlandırılabilir .
Patojen terimi 1880'lerde kullanılmaya başlandı. Tipik olarak patojen terimi, bir virüs, bakteri, protozoan, prion, viroid veya mantar gibi enfeksiyöz bir mikroorganizmayı veya ajanı tanımlamak için kullanılır . Helmintler ve böcekler gibi küçük hayvanlar da hastalığa neden olabilir veya bulaştırabilir . Bununla birlikte, bu hayvanlara genellikle patojenlerden ziyade parazitler denir . Mikroskobik patojenik organizmalar da dahil olmak üzere mikroskobik organizmaların bilimsel çalışmasına mikrobiyoloji denirken, parazitoloji parazitlerin ve onlara ev sahipliği yapan organizmaların bilimsel çalışmasına atıfta bulunur.
Patojenlerin bir konakçıyı istila edebileceği birkaç yol vardır. Ana yolların farklı epizodik zaman çerçeveleri vardır, ancak toprak, bir patojeni barındırmak için en uzun veya en kalıcı potansiyele sahiptir.
İnsanlarda enfeksiyöz ajanların neden olduğu hastalıklara patojenik hastalıklar denir. Kirletici kömür tozuna maruz kalmaktan kaynaklanan siyah akciğer, orak hücre hastalığı gibi genetik bozukluklar ve lupus gibi otoimmün hastalıklar gibi tüm hastalıklara patojenler neden olmaz .
patojenite
Patojenite, enfektivite (patojenin konakçıları enfekte etme yeteneği) ve virülans (konakçı hastalığın ciddiyeti) kombinasyonunu içeren, patojenlerin potansiyel hastalığa neden olma kapasitesidir . Koch varsayımları, mikrobiyal patojenler ve hastalıklar arasında nedensel ilişkiler kurmak için kullanılır. Menenjite çeşitli bakteriyel, viral, fungal ve parazitik patojenler neden olabilirken, koleraya yalnızca bazı Vibrio cholerae suşları neden olur . Ek olarak, bazı patojenler yalnızca immün yetmezliği olan konakçılarda hastalığa neden olabilir . Bu fırsatçı enfeksiyonlar, genellikle zaten başka bir durumla mücadele eden hastalar arasında hastane kaynaklı enfeksiyonları içerir.
Enfektivite, enfekte konakçıların vücut sıvıları veya havadaki damlacıkları ile doğrudan temas, kontamine alanları/öğeleri içeren dolaylı temas veya sivrisinekler ve keneler gibi canlı vektörler yoluyla bulaşma yoluyla patojen bulaşmasını içerir . Bir enfeksiyonun temel üreme sayısı, bulaşma yoluyla neden olması muhtemel müteakip vakaların beklenen sayısıdır.
Virülans, patojenlerin hayatta kalmak için konakçı besinleri çıkarmasını, mikrobiyal toksinler üreterek ve immün baskılamaya neden olarak konakçı bağışıklık sistemlerinden kaçmasını içerir . Optimal virülans, kaynakları parazite etmek için ek konakçılara yayılan bir patojen arasında teorik bir dengeyi tanımlarken, konakçıları yavrularına dikey bulaşma için hayatta tutmak için virülanslarını düşürür .
patojen türleri
algler
Algler, genellikle patojenik olmayan tek hücreli ökaryotlardır . Prototheca cinsinden yeşil algler klorofilden yoksundur ve insanlarda, köpeklerde, kedilerde ve sığırlarda tipik olarak toprakla ilişkili Prototheca wickerhami türlerini içeren hastalık prototekozuna neden olduğu bilinmektedir .
bakteri
Bakteriler, boyutları 0,15 ile 700 μM arasında değişen tek hücreli prokaryotlardır . Sindirimi destekleyen insan bağırsağı mikrobiyomunun üyeleri gibi büyük çoğunluğu konakçıları için zararsız veya faydalı olsa da, küçük bir yüzdesi patojeniktir ve bulaşıcı hastalıklara neden olur. Bakteriyel virülans faktörleri, konakçı hücrelere bağlanmak için yapışma faktörlerini, konakçı hücrelere girişi destekleyen istila faktörlerini, opsonizasyonu ve fagositozu önlemek için kapsülleri, toksinleri ve demir elde etmek için sideroforları içerir.
Esas olarak Mycobacterium tuberculosis'in neden olduğu bakteriyel hastalık tüberkülozu, en yüksek hastalık yüklerinden birine sahiptir ve 2021'de çoğu Afrika ve Güneydoğu Asya'da olmak üzere 1,6 milyon insanı öldürür. Bakteriyel pnömoniye başlıca Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae ve Haemophilus influenzae neden olur . Gıda kaynaklı hastalıklar tipik olarak Campylobacter, Clostridium perfringens, Escherichia coli, Listeria monocytogenes ve Salmonella'yı içerir . Patojenik bakterilerin neden olduğu diğer bulaşıcı hastalıklar arasında tetanoz, tifo, difteri ve cüzzam bulunur .
mantarlar
Mantarlar, patojen olarak işlev görebilen ökaryotik organizmalardır. Pamukçukun en yaygın nedeni olan Candida albicans ve ciddi bir menenjit formuna neden olabilen Cryptococcus neoformans dahil olmak üzere, insanlar için patojenik olduğu bilinen yaklaşık 300 mantar vardır . Tipik mantar sporları 4,7 μm uzunluğunda veya daha küçüktür.
Prionlar
Prionlar, anormal katlanma modellerini nükleik asit kullanmadan proteinin diğer kopyalarına ileten yanlış katlanmış proteinlerdir . Başkalarından prion almanın yanı sıra, bu yanlış katlanmış proteinler, ya aile öyküsünden ya da sporadik mutasyonlardan kaynaklanan genetik farklılıklardan kaynaklanır. Bitkiler prionları kontamine topraktan alır ve onları gövdelerine ve yapraklarına taşır, potansiyel olarak prionları otçul hayvanlara iletir . Ek olarak, ahşap, kayalar, plastik, cam, çimento, paslanmaz çelik ve alüminyumun prionları bağladığı, tuttuğu ve saldığı gösterilmiştir, bu da proteinlerin çevresel bozunmaya direndiğini gösterir.
Prionlar en çok Creutzfeldt-Jakob hastalığı (CJD), değişken Creutzfeldt-Jakob hastalığı (vCJD), Gerstmann-Sträussler-Scheinker sendromu (GSS), ölümcül ailevi uykusuzluk (FFI) ve kuru gibi bulaşıcı süngerimsi ensefalopati (TSE) hastalıklarına neden olmakla bilinir. insanlarda.
Prionlar tipik olarak protein amiloid liflerinin nörodejeneratif plaklarda birikmesine neden olan patojenler olarak görülse de Susan Lindquist, mayanın prionları evrimsel olarak yararlı özellikler aktarmak için kullandığını gösteren araştırmalara öncülük etti.
Viroidler
Virüsoidler veya virüslerle karıştırılmamalıdır, viroidler bilinen en küçük bulaşıcı patojenlerdir. Viroidler, çeşitli tarımsal mahsulleri etkileyen patates iğsi yumru viroidi gibi yalnızca bitki hastalıklarına neden olduğu bilinen küçük, tek sarmallı, dairesel RNA'dır . Viroid RNA, bir protein kılıfı tarafından korunmaz ve herhangi bir proteini kodlamaz, yalnızca diğer biyokimyasal reaksiyonları katalize etmek için bir ribozim görevi görür .
virüsler
Virüsler genellikle 20-200 nm çapındadır. Hayatta kalmak ve replikasyon için virüsler genomlarını konakçı hücrelere enjekte eder, bu genleri konakçı genoma yerleştirir ve hücre patlamaları açılıncaya kadar ek enfeksiyonlar için serbest bırakana kadar konağın mekanizmasını ele geçirerek yüzlerce yeni virüs üretir. Litik döngü, konakçıları hızla öldürmenin bu aktif durumunu tanımlarken, lizojenik döngü, konakçı genomuna entegre edilmiş durumda potansiyel olarak yüzlerce yıllık uyuşukluğu tanımlar. Uluslararası Virüs Taksonomisi Komitesi (ICTV) tarafından düzenlenen taksonominin yanı sıra, Baltimore sınıflandırması virüsleri yedi mRNA üretimi sınıfına göre ayırır :
- I: dsDNA virüsleri (örneğin, Adenovirüsler, Herpesvirüsler ve Poxvirüsler ) uçuk, suçiçeği ve çiçek hastalığına neden olur
- II: ssDNA virüsleri (+ sarmal veya "duyu") DNA (örn. Parvovirüsler ), parvovirüs B19'u içerir
- III: dsRNA virüsleri (örn. Reovirüsler ), rotavirüsleri içerir
- IV: (+)ssRNA virüsleri (+ sarmal veya duyu) RNA (örn. Coronavirüsler, Picornavirüsler ve Togavirüsler ) COVID-19, dang humması, Hepatit A, Hepatit C, kızamıkçık ve sarı hummaya neden olur
- V: (−)ssRNA virüsleri (− sarmal veya antisens) RNA (örn. Orthomyxoviruses ve Rhabdoviruses ) ebola, influenza, kızamık, kabakulak ve kuduza neden olur
- VI: ssRNA-RT virüsleri (+ sarmal veya duyu) Yaşam döngüsünde DNA ara maddesine sahip RNA (örn. Retrovirüsler ) HIV/AIDS'e neden olur
- VII: dsDNA-RT virüsleri Yaşam döngüsünde RNA'lı DNA (örn. Hepadnavirüsler ) Hepatit B'ye neden olur
diğer parazitler
Protozoanlar, mikroorganizmalar ve organik dokularla beslenen tek hücreli ökaryotlardır. Birçok protozoa, sıtma, amoebiasis, giardiasis, toksoplazmoz, cryptosporidiosis, trichomoniasis, Chagas hastalığı, leishmaniasis, Afrika tripanozomiyazı (uyku hastalığı), Acanthamoeba keratiti ve birincil amipli meningoensefalit (naegleriazis) gibi hastalıklara neden olmak için patojenik parazitler olarak hareket eder .
Parazit solucanlar (helmintler) çıplak gözle görülebilen makroparazitlerdir. Solucanlar, yaşayan konakçılarında yaşar ve beslenirler, besinleri alırlar ve konakçılarının sindirim sisteminde veya kan dolaşımında barınak yaparlar. Ayrıca, konakçılarında yıllarca yaşamalarına izin veren immünomodülatör ürünleri salgılayarak konağın bağışıklık sistemini manipüle ederler. Helmintiyaz, tipik olarak yuvarlak solucanlar, tenyalar ve yassı solucanları içeren paraziter solucan enfeksiyonları için genelleştirilmiş bir terimdir .
Patojen konakçıları
bakteri
Bakteriler tipik olarak patojenler olarak görülse de, bakteriyofaj virüslerine (genellikle fajlar olarak bilinir) ev sahipliği yaparlar . Bakteriyofaj yaşam döngüsü, virüslerin genomlarını bakteri hücrelerine enjekte etmesini, bu genleri bakteri genomuna yerleştirmesini ve hücre patlayarak onları ek enfeksiyonlar için serbest bırakana kadar yüzlerce yeni faj üretmek için bakteri mekanizmasını ele geçirmesini içerir. Tipik olarak, bakteriyofajlar yalnızca belirli bir türü veya türü enfekte edebilir.
Streptococcus pyogenes, bakteriyofajlarla ilişkiliKümelenmiş Düzenli Aralıklı Kısa Palindromik Tekrarlar ( CRISPR ) ile eşleşen yabancı DNA'yı parçalamak için bir Cas9 nükleaz kullanırBu mekanizma, yapay CRISPR gen düzenlemesi için değiştirilmiştir.
Bitkiler
Bitkiler, virüsler, bakteriler, mantarlar, nematodlar ve hatta diğer bitkiler dahil olmak üzere çok çeşitli patojen türlerine ev sahipliği yapabilir. Önemli bitki virüsleri arasında Hawaii ve Güneydoğu Asya'daki çiftçilere milyonlarca dolar zarar veren papaya halkalı leke virüsü ve bilim adamı Martinus Beijerinck'in 1898'de "virüs" terimini icat etmesine neden olan tütün mozaik virüsü yer alır. Bakteriyel bitki patojenleri, yaprağa neden olur . birçok bitki türünde lekeler, yanıklık ve çürüklük. Bitkiler için en yaygın bakteriyel patojenler, patates, domates ve muzlarda yaprak kararmasına ve diğer sorunlara neden olan Pseudomonas syringae ve Ralstonia solanacearum'dur .
Mantarlar, bitkiler için başka bir önemli patojen türüdür. Daha kısa bitki boyu, ağaç gövdelerinde büyüme veya çukurlar, kök veya tohum çürümesi ve yaprak lekeleri gibi çok çeşitli sorunlara neden olabilirler. Yaygın ve ciddi bitki mantarları arasında pirinç patlaması mantarı, Hollanda karaağaç hastalığı, kestane yanıklığı ve kiraz, erik ve şeftalilerdeki siyah budaklı ve kahverengi çürüklük hastalıkları yer alır. Patojenik mantarların tek başına mahsul veriminde %65'e varan bir azalmaya neden olduğu tahmin edilmektedir.
Genel olarak, bitkiler çok çeşitli patojenlere sahiptir ve bitki patojenlerinin neden olduğu hastalıkların yalnızca %3'ünün yönetilebileceği tahmin edilmektedir.
Hayvanlar
Hayvanlar genellikle prionlar, virüsler, bakteriler ve mantarlar dahil olmak üzere insanlarla aynı veya benzer patojenlerin çoğuyla enfekte olur. Yabani hayvanlar sıklıkla hastalığa yakalanırken, daha büyük tehlike çiftlik hayvanları içindir. Kırsal ortamlarda, çiftlik hayvanı ölümlerinin %90 veya daha fazlasının patojenlere bağlanabileceği tahmin edilmektedir. Prionları içeren hayvanlarla bulaşan süngerimsi ensefalopati (TSE'ler), sığır süngerimsi ensefalopati (deli dana hastalığı), kronik zayıflama hastalığı, scrapie, bulaşıcı vizon ensefalopatisi, kedi süngerimsi ensefalopati ve toynaklı süngerimsi ensefalopatiyi içerir. Diğer hayvan hastalıkları, BIV ve FIV gibi insan immün yetmezlik virüsü (HIV) ile ilgili virüslerin neden olduğu çeşitli immün yetmezlik bozukluklarını içerir .
insanlar
İnsanlar, hapşırma, öksürme, ateş, kusma ve potansiyel olarak ölümcül organ yetmezliği gibi semptomlara neden olan prionlar, virüsler, bakteriler ve mantarlar dahil olmak üzere birçok patojen türüyle enfekte olabilir . Bazı semptomlara patojenik enfeksiyon neden olurken, diğerleri, patojenik hücreleri denatüre etmeye yönelik ateşli yüksek vücut sıcaklıkları gibi bağışıklık sisteminin patojeni öldürme çabalarından kaynaklanır .
Tedavi
prion
Birçok denemeye rağmen, prion hastalıklarının ilerlemesini durduran hiçbir terapi gösterilmemiştir.
Virüs
Bazı viral patojenler için çeşitli önleme ve tedavi seçenekleri mevcuttur. Aşılar, çeşitli viral patojenlere karşı yaygın ve etkili bir önleyici tedbirdir. Aşılar, konağın bağışıklık sistemini hazırlar, böylece potansiyel konakçı vahşi doğada virüsle karşılaştığında, bağışıklık sistemi enfeksiyona karşı hızlı bir şekilde savunma yapabilir. Virüslere karşı tasarlanan aşılar arasında yıllık grip aşıları ve kızamık, kabakulak ve kızamıkçığa karşı iki doz MMR aşısı bulunur . HIV/AIDS, dang humması ve chikungunya'dan sorumlu virüslere karşı aşı mevcut değildir .
Viral enfeksiyonların tedavisi genellikle viral patojenin kendisiyle savaşmak için ilaç sağlamaktan ziyade enfeksiyonun semptomlarının tedavi edilmesini içerir. Bir viral enfeksiyonun semptomlarını tedavi etmek, konakçı bağışıklık sistemine viral patojene karşı antikorlar geliştirmesi için zaman verir. Bununla birlikte, HIV için, bağışıklık hücreleri kaybolduğunda viral hastalığın AIDS'e ilerlemesini önlemek için oldukça aktif antiretroviral tedavi (HAART) yapılır.
bakteri
Viral patojenlere çok benzer şekilde, belirli bakteriyel patojenlerin neden olduğu enfeksiyon aşılarla önlenebilir. Bakteriyel patojenlere karşı aşılar, şarbon aşısı ve pnömokok aşısını içerir . Diğer birçok bakteriyel patojen, önleyici bir önlem olarak aşılardan yoksundur, ancak bu bakterilerin neden olduğu enfeksiyon genellikle antibiyotiklerle tedavi edilebilir veya önlenebilir . Yaygın antibiyotikler arasında amoksisilin, siprofloksasin ve doksisiklin bulunur . Her antibiyotiğin etkili olduğu farklı bakteriler vardır ve bu bakterileri öldürmek için farklı mekanizmalara sahiptir. Örneğin, doksisiklin hem gram-negatif hem de gram-pozitif bakterilerde yeni proteinlerin sentezini inhibe eder, bu da onu çoğu bakteri türünü öldürebilen geniş spektrumlu bir antibiyotik yapar.
Erken biten reçeteler gibi antibiyotiklerin yanlış kullanımı nedeniyle bakterileri öldürücü olmayan dozlarda evrimsel baskıya maruz bırakan bazı bakteriyel patojenler antibiyotik direnci geliştirmiştir . Örneğin, MRSA adı verilen genetik olarak farklı bir Staphylococcus aureus türü, yaygın olarak reçete edilen beta-laktam antibiyotiklere karşı dirençlidir . Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezlerinin (CDC) 2013 tarihli bir raporu, Amerika Birleşik Devletleri'nde yılda en az 2 milyon insanın antibiyotiğe dirençli bakteriyel enfeksiyona yakalandığını ve bu hastaların en az 23.000'inin enfeksiyondan öldüğünü tahmin ediyor.
Bakterilerle mücadelede vazgeçilmez olmaları nedeniyle tıbbi bakım için yeni antibiyotiklere ihtiyaç duyulmaktadır. Yeni antimikrobiyal ilaçlar için bir hedef, DNA metiltransferazların inhibe edilmesini içerir, çünkü bu proteinler, virülans faktörlerini kodlayanlar gibi diğer genlerin ekspresyon seviyelerini kontrol eder.
mantarlar
Mantar patojenlerinin neden olduğu enfeksiyon, mantar önleyici ilaçlarla tedavi edilir. Sporcu ayağı, sporcu kaşıntısı ve saçkıran, klotrimazol gibi topikal mantar önleyici ilaçlarla tedavi edilen mantar derisi enfeksiyonlarıdır . Candida albicans maya türlerini içeren enfeksiyonlar oral pamukçuk ve vajinal mantar enfeksiyonlarına neden olur . Bu iç enfeksiyonlar, mantar önleyici kremlerle veya ağızdan alınan ilaçlarla tedavi edilebilir. İç enfeksiyonlar için yaygın olarak kullanılan mantar önleyici ilaçlar, ekinokandin ilaç ailesini ve flukonazolü içerir .
algler
Algler genellikle patojen olarak kabul edilirken, Prototheca cinsi insanlarda hastalığa neden olur . Prototekoz tedavisi şu anda araştırılmaktadır ve klinik tedavide tutarlılık yoktur.
Cinsel etkileşimler
Birçok patojen cinsel etkileşim yeteneğine sahiptir. Patojenik bakteriler arasında, aynı türün hücreleri arasında genetik dönüşüm süreciyle cinsel etkileşim meydana gelir . Transformasyon, DNA'nın bir donör hücreden bir alıcı hücreye transferini ve donör DNA'nın genetik rekombinasyon yoluyla alıcı genoma entegrasyonunu içerir . Bakteriyel patojenler Helicobacter pylori, Haemophilus influenzae, Legionella pneumophila, Neisseria gonorrhoeae ve Streptococcus pneumoniae ek özellikler ve konakçı bağışıklık hücrelerinin kaçması için genomlarını değiştirmek üzere sık sık transformasyona uğrarlar.
Ökaryotik patojenler genellikle mayoz ve döllenmeyi içeren bir süreçle cinsel etkileşime girme yeteneğine sahiptir . Mayoz, homolog kromozomların yakın eşleşmesini ve aralarındaki rekombinasyonu içerir. Seks yapabilen ökaryotik patojenlerin örnekleri arasında protozoan parazitler Plasmodium falciparum, Toxoplasma gondii, Trypanosoma brucei, Giardia intestinalis ve Aspergillus fumigatus, Candida albicans ve Cryptococcus neoformans mantarları yer alır .
Virüsler ayrıca, iki veya daha fazla viral genom aynı konakçı hücreye girdiğinde cinsel etkileşime girebilir . Bu süreç, homolog genomların eşleştirilmesini ve çokluk reaktivasyonu olarak adlandırılan bir süreçle aralarındaki rekombinasyonu içerir. Herpes simpleks virüsü, insan immün yetmezlik virüsü ve vaccinia virüsü bu tür cinsel etkileşime girer.
Homolog genomlar arasındaki bu cinsel rekombinasyon süreçleri, çevresel stres faktörlerinin ve konakçı bağışıklık sistemlerinin neden olduğu genetik hasarın onarımını destekler .
Ayrıca bakınız
- antijenik kaçış
- Ekolojik yeterlilik
- Ortaya Çıkan Patojenler Enstitüsü
- İnsan patojeni
- Patojen-Ana Bilgisayar Etkileşim Veritabanı (PHI tabanlı)