טרופיזם מארח - ויקיפדיה - Host tropism

מארח טרופיזם האם ה הַדבָּקָה ספציפיות של מסוימים פתוגנים לפרט מארחים ומארח רקמות. הסוג הזה של כְּמִיהוּת מסביר מדוע מרבית הפתוגנים מסוגלים להדביק רק מגוון מוגבל של אורגניזמים מארחים.

חוקרים יכולים לסווג אורגניזמים פתוגניים לפי מגוון המינים וסוגי התאים שהם מציגים עבורם טרופיזם מארח. לדוגמא, נאמר כי פתוגנים המסוגלים להדביק מגוון רחב של מארחים ורקמות אמפוטרופי. אקוטרופי לעומת זאת, פתוגנים מסוגלים להדביק רק טווח צר של מארחים ורקמות מארח. הידע על הספציפיות של מארח הפתוגן מאפשר לאנשי מקצוע בענף המחקר והרפואה לדגמן פתוגנזה ולהתפתח חיסונים, תרופות, ו צעדי מנע להילחם נגד זיהום. שיטות כמו הנדסת תאים, הנדסה ישירה והתפתחות מסייעת של פתוגנים המותאמים למארח ומסכים גנטיים הכוללים גנום משמשים כיום חוקרים כדי להבין טוב יותר את טווח המארח של מגוון אורגניזמים פתוגניים שונים.[1]

איך עובד הטרופיזם המארח

פתוגן מציג טרופיזם עבור מארח ספציפי אם הוא יכול לקיים אינטראקציה עם תאי המארח באופן התומך בצמיחה והידבקות פתוגניים. גורמים שונים משפיעים על יכולתו של פתוגן להדביק תא מסוים, כולל: מבנה קולטני פני התא; הזמינות של גורמי שעתוק שיכולים לזהות DNA או RNA פתוגניים; היכולת של התאים והרקמות לתמוך בשכפול ויראלי או חיידקי; ונוכחות מחסומים פיזיקליים או כימיים בתוך התאים ובכל הרקמות שמסביב.[2]

קולטני שטח תא

פתוגנים נכנסים לעתים קרובות לתאים או לרקמות המארח או נדבקים לפני שהם גורמים לזיהום. כדי שחיבור זה יתרחש, על הפתוגן לזהות את פני התא ואז להיקשר אליו. וירוסים למשל, לעתים קרובות חייב להיקשר לספציפי קולטנים למשטח התא להיכנס לתא. ממברנות נגיפיות רבות מכילות חלבונים על פני הוויריון הספציפיים לקולטנים מסוימים של משטח התא.[2] אם תא מארח מבטא את קולטני השטח המשלימים לנגיף, הרי שהנגיף יכול להתחבר ולהיכנס לתא. אם תא אינו מבטא את הקולטנים הללו, הנגיף אינו יכול להדביק אותו בדרך כלל. לכן, אם הנגיף אינו יכול להיקשר לתא, הוא אינו מציג טרופיזם עבור אותו מארח.

בַּקטֶרִיָה להדביק מארחים בצורה שונה ממה שנגיפים עושים. שלא כמו וירוסים, חיידקים יכולים להשתכפל ולהתחלק בכוחות עצמם מבלי להיכנס לתא מארח. ובכל זאת, כדי לגדול ולהתחלק, חיידקים דורשים ודאות חומרים מזינים מסביבתם. לרוב רקמות מארחות יכולות לספק חומרים מזינים אלה ולכן חיידקים מסוימים זקוקים למארח לצורך הישרדותם. ברגע שחיידק מזהה את קולטני התאים המארחים או את הסביבה העשירה בחומרים מזינים, הוא מושב את משטח התא.[3] לחיידקים יש מנגנונים שונים ליישוב רקמות המארח. לדוגמה, ביופילם ייצור מאפשר לחיידקים להיצמד למשטח הרקמה המארח, והוא מספק סביבה מגינה אידיאלית לצמיחת חיידקים.[4] חיידקים מסוימים, כמו ספירוכטים, מסוגלים להתרבות בתא או ברקמות המארח. זה מאפשר לחיידק להקיף את עצמו בסביבה עשירה בחומרים מזינים המגנה עליו מפני תגובות חיסוניות ומלחצים אחרים.

גורמי תעתיק, חומרים מזינים והעתקה פתוגנית

עבור וירוסים כדי לשכפל בתוך תא מארח וכדי שחיידקים יבצעו את תהליכים מטבוליים דרושים לגדול ולחלק, עליהם קודם לקחת חומרים מזינים נחוצים ו גורמי שעתוק מסביבתם.[2] גם אם וירוס מסוגל להיקשר לתא מארח ולהעביר את החומר הגנטי שלו דרך קרום התא, ייתכן שהתא לא מכיל את הדרוש פולימראזות ואנזימים הנחוצים להתרחשות שכפול ויראלי ולהמשך הפתוגנזה.

פתוגנים רבים מכילים גם חשובים גורמי ארסיות בתוך הגנום שלהם. בפרט, חיידקים פתוגניים מסוגלים לתרגם גנים ארסיים הנמצאים בתוכם פלסמידים לגורמי ארסיות שונים על מנת לסייע לחיידק בפתוגנזה.[3] סוגים רבים ושונים של גורמי ארסיות קיימים בתוך פתוגנים, כולל: גורמי דבקות, גורמי פלישה, כמוסות, סידרופורים, אנדוטוקסינים, ו exotoxins.[5] כל גורמי הארסיות הללו מסייעים ישירות בהתיישבות המארח או בנזק לתאי מארח ורקמות.

מנגנוני הגנה על תאים מארחים

אורגניזמים מארחים מצוידים במגוון מנגנוני הגנה שונים המשמשים להגנה על המארח מפני זיהום פתוגני. במיוחד לבני אדם יש קווי הגנה מרובים המשפיעים על הפתוגנזה מההתחלה ועד הסוף. כדי שנגיף או חיידק יציגו טרופיזם עבור מארח ספציפי, תחילה עליו להיות האמצעי לפרוץ את קו ההגנה של האורגניזם המארח. קו ההגנה הראשון, המכונה מערכת חיסונית מולדת, נועד למנוע כניסה והתבססות פתוגניים ראשונית. מערכת החיסון המולדת ספציפית רק לפתוגנים והיא כוללת: מחסומים אנטומיים, דַלֶקֶת, פגוציטוזיס, ומעכבים לא ספציפיים.[6]

An מחסום אנטומי הוא כל מחסום פיזיקלי או כימי המסייע במניעת כניסת מיקרואורגניזמים לגוף. זה כולל את עור, זיעה, רִיר שכבה, רוק, דמעות, רירית אנדותל, ואנושי טבעי מיקרוביוטה. האפידרמיס של העור מהווה מחסום פיזי כנגד פתוגנים, אך ניתן לפגוע בו בקלות עקיצת חרקים, עקיצות של בעלי חיים, שריטות או טראומות עור קלות אחרות.[6] זיעה, רוק ודמעות הם מחסומים כימיים המכילים אנזימים, כגון ליזוזימים, שיכולים להרוג חיידקים ווירוסים. שכבת הריר מרפדת את לוֹעַ הָאַף ומשמש כמחסום פיזי העוטף פתוגנים זרים ומוביל אותם חזרה מהגוף באמצעות נזלת ו כִּיחַ.[6] המיקרוביוטה של ​​האדם, שאר המיקרואורגניזמים החיים בגוף ובגוף, מתחרים באורגניזמים פתוגניים וממלאים תפקיד גדול בשליטה פתוגנית. לבסוף, קרום חדיר למחצה המכונה מחסום דם מוח הוא רירית של תאי אנדותל המפרידים בין הדם לרקמות ולאיברים.[6] ללא רירית זו, נגיפים וחיידקים יכולים להדביק בקלות איברים אנושיים חיוניים כמו המוח, הריאות והשליה.

דַלֶקֶת היא אחת התגובות החיסוניות הראשונות לזיהום פתוגני שיש לאורגניזמים מארחים רבים. הדלקת כוללת טמפרטורה מוגברת סביב אתר ההדבקה, הצטברות של CO2 וחומצות אורגניות, וירידה במתח החמצן של הרקמה הנגועה בתגובה לפגיעה בתאים הנגרמת על ידי פתוגן.[6][7] קרישת דם (קרישת דם) מתרחשת גם באזור מודלק, מהווה מחסום פיזי נגד זיהום פתוגני.[8] שינויים אלה יוצרים בסופו של דבר תנאי מחייה שליליים לפתוגן (כלומר שינויים ב- pH, ירידה ב- ATP ושינויים בחילוף החומרים בתאים) ומונעים שכפול וצמיחה נוספים.

ברגע שחיידק או נגיף מתגבר על מערכת החיסון המולדת בגוף, האורגניזם המארח מערכת חיסונית נרכשת משתלט. תגובה חיסונית זו ספציפית מאוד לפתוגנים ומספקת למארח חסינות ארוכת טווח נגד זיהום עתידי על ידי אותו פתוגן ספציפי. מתי לימפוציטים לזהות אנטיגנים על פני פתוגן הם מפרישים נוגדנים הנקשרים לפתוגן ולהתראה מקרופאגים ו תאי רוצח טבעיים.[7][9] תאים אלה מכוונים לפתוגן עצמו, הורגים אותו או הופכים אותו ללא פעיל. תהליך זה מייצר עוד יותר תא B זיכרון ו תאי T זיכרון המאפשרים להתרחש חסינות לאורך זמן.

לסיכום, אם פתוגן מסוגל להתגבר על הגנות מארח שונות, לזהות תא מארח לזיהום ולהשתכפל בהצלחה ברקמה המארחת, סביר להניח שהפתוגן יחזיק בטרופיזם עבור אותו מארח ספציפי.

טרופיזם ויראלי

הטרופיזם של המארח הנגיפי נקבע על ידי שילוב של רגישות ומתירנות: תא מארח חייב להיות מתיר (לאפשר שכפול נגיפי) ורגיש (להחזיק את תוסף הקולטן הדרוש לכניסה נגיפית) כדי שנגיף יכול לבסס זיהום. ברגע שנגיף נקשר לתא מארח, על התאים המארחים לספק את גורמי התעתוק הדרושים הדרושים להתרחשות שכפול ויראלי. כאשר הנגיף מסוגל להשתמש בתא כדי לשכפל את המידע הגנטי שלו, הנגיף יכול להפיץ זיהום בגוף.

נגיף החיסון האנושי (HIV)

ה וירוס כשל חיסוני אנושי תערוכות טרופיזם מארח עבור CD4 תאים חיסוניים קשורים (למשל תאי עוזר T, מקרופאגים או תאים דנדריטים). תאים אלה מבטאים קולטן CD4, אליו HIV יכול להיקשר, דרך ה- gp120 ו gp41 חלבונים על פניו.[10] HIV דורש גם קולטן משותף שני יחד עם קומפלקס CD4-gp120 כדי להיכנס לתאי היעד - או CCR5 אוֹ CXCR4.[10] זה ממחיש דוגמה לאופן שבו קולטני שטח התא יכולים להשפיע על הטרופיזם של פתוגן נגיפי. מכיוון שבני אדם הם האורגניזמים היחידים שיש להם תאים עם קולטנים אלה, HIV מציג רק טרופיזם מארח לבני אדם. נגיף כשל חיסוני של סימיאן (SIV), נגיף הדומה ל- HIV, מסוגל להדביק פרימטים.[11]

1. אינטראקציה ראשונית בין gp120 ו- CD4. 2. שינוי קונפורמציה ב- gp120 מאפשר אינטראקציה משנית עם CCR5. 3. הקצות הדיסטליים של gp41 מוחדרים לקרום התא. 4. gp41 עובר שינוי קונפורמציה משמעותי; מתקפלים לשניים ויוצרים סלילי סליל. תהליך זה מושך את הממברנות הוויראליות והתאיות יחד, וממזג אותן. התרשים לעיל מצביע על כך שמדובר בתא עוזר T, אולם הקולטן המשותף בתא עוזר T למנגנון זה הוא CXCR4 ולא CCR5. אם הוא מכיל קולטן CCR5, סביר יותר שהוא יהיה מקרופאג.

וירוס אפשטיין-בר (EBV)

ה וירוס אפשטיין בר (EBV) הוא אחד משמונה וירוסי הרפס ידועים. הוא מציג טרופיזם מארח עבור תאי B אנושיים דרך CD21 -gp350 / 220 מורכב ונחשב כגורם מחלת הנשיקה מדבקת, לימפומה של בורקיט, מחלת הודג'קין, קרצינומה באף הוושט, ו לימפומות.[12] EBV נכנס לגוף באמצעות העברת רוק דרך הפה, והוא נחשב להדביק יותר מ 90% מהאוכלוסייה הבוגרת בעולם.[13] EBV עשוי גם להדביק תאי אפיתל, תאי T ותאי רוצח טבעיים באמצעות מנגנונים שונים מהתהליך בתיווך קולטן CD21 בתאי B.[12]

וירוס זיקה (ZIKV)

ה נגיף זיקה הוא יתוש וירוס ארוב בסוג וירוס פלביוס המפגין טרופיזם עבור האם האנושית decidua, העובר שִׁליָה וחבל הטבור.[14] ברמה התאית, נגיף זיקה מכוון למקרופאגים נקביים, נקביים פיברובלסטים, טרופובלסטים, תאי הופבאואר, ו תאי גזע mesenchymal בשל יכולתם המוגברת לתמוך בשכפול וירוסים.[14] אצל מבוגרים, זיהום בנגיף זיקה עלול להוביל ל קדחת זיקה; ואם הזיהום מתרחש במהלך השליש הראשון להריון, סיבוכים נוירולוגיים כגון מיקרוצפליה יכול להתרחש.[15]

טרופיזם חיידקי

שחפת מיקובקטריום

שחפת מיקובקטריום הוא חיידק אנושי-טרופי שגורם שַׁחֶפֶת - סיבת המוות השנייה בשכיחותה בגלל גורם זיהומי.[16] מעטפת התא גליקוקונוג'טים מַקִיף M. שחפת לאפשר לחיידקים להדביק רקמות ריאות אנושיות תוך מתן עמידות פנימית לתרופות.[16] שחפת מ 'חודרת למעברי ריאות הכבד דרך טיפות אירוסול ואז הופכת לפאגוציטוזית על ידי מקרופאגים.[17] עם זאת, מכיוון שהמקרופאגים אינם מסוגלים להרוג לחלוטין M. שחפת, גרנולומות נוצרים בתוך הריאות, ומספקים סביבה אידיאלית להמשך קולוניזציה של חיידקים.[17]

סטפילוקוקוס אוראוס

על פי הערכות יותר מ -30% מאוכלוסיית העולם מושבת על ידי סטפילוקוקוס אוראוס, מיקרואורגניזם המסוגל לגרום לזיהומים בעור, זיהומים נוזוקומיים, והרעלת מזון בשל הטרופיות שלו לעור אנושי ורקמות רכות.[18] ה S. aureus קומפלקס משובט CC121 ידוע כמפגין טרופיזם רב מארח הן לבני אדם והן לארנבונים.[19] זה נחשב כתוצאה ממוטציה של נוקלאוטיד יחיד שהפכה את קומפלקס CC121 למכלול משובט ST121, השיבוט המסוגל להדביק ארנבות.[19]

אי קולי

אנטרופאתוגני ואנטרו-המורגי אי קולי (EPEC ו EHEC בהתאמה) מראים טרופיזם לתאי אפיתל במעי אנושי, מה שמוביל להרעלת מזון ובעיות עיכול.[20] הפרשת סוג III הוא המצב העיקרי של פתוגנזה לשתי צורות פתוגניות אלה של אי - קולי, אשר כרוך בהיצמדות של אינטמין לקולטני שטח תא אינטימיים טרנסלוקציה המוצגים על פני תאי האפיתל במעיים.[20] יחד עם מערכת ההפרשה מסוג III, הטמפרטורה עשויה גם להשפיע על הפרשת האינטימין, שעולה אי - קולי זיהומיות וטרופיזם לתאי מעיים אנושיים.[20]

ראה גם

הפניות

  1. ^ דואם, פלוריאן; גסקה, ג'נה מ.; ווינר, בנימין י. דינג, צ'יאנג; פון שאוון, מרקוס; פלוס, אלכסנדר (01/01/2015). "דיסקציה גנטית של הטרופיזם המארח של פתוגנים אנושיים-טרופיים". סקירה שנתית של גנטיקה. 49: 21–45. דוי:10.1146 / annurev-genet-112414-054823. ISSN  0066-4197. PMC  5075990. PMID  26407032.
  2. ^ א ב ג ברון, שמואל; פונס, מייקל; אלברכט, תומאס (1996). "פרק 45: פתוגנזה נגיפית". מיקרוביולוגיה רפואית (מהדורה רביעית). גלווסטון, טקסס: סניף הרפואה באוניברסיטת טקסס בגלווסטון. ISBN  978-0963117212. PMID  21413306.
  3. ^ א ב ריבט, דוד; פסקל, קוסארט (2015). "כיצד פתוגנים חיידקיים מתיישבים במארחיהם ופולשים לרקמות עמוקות יותר". חיידקים וזיהום. 17 (3): 173–183. דוי:10.1016 / j.micinf.2015.01.004. PMID  25637951.
  4. ^ אפרנה, מדהו שארמה; ידב, שריתה (01/01/2008). "ביופילמים: חיידקים ומחלות". כתב העת הברזילאי למחלות זיהומיות. 12 (6): 526–530. דוי:10.1590 / S1413-86702008000600016. ISSN  1413-8670. PMID  19287843.
  5. ^ פיטרסון, ג'וני וו. (01/01/1996). "פרק 7: פתוגנזה חיידקית". בברון, שמואל (עורך). מיקרוביולוגיה רפואית (מהדורה רביעית). גלווסטון (טקסס): סניף רפואי באוניברסיטת טקסס בגלווסטון. ISBN  978-0963117212. PMID  21413346.
  6. ^ א ב ג ד ה דיאנזני, פרדיננדו; ברון, סמואל (01/01/1996). "פרק 49: הגנות לא ספציפיות". בברון, שמואל (עורך). מיקרוביולוגיה רפואית (מהדורה רביעית). גלווסטון (טקסס): סניף רפואי באוניברסיטת טקסס בגלווסטון. ISBN  978-0963117212. PMID  21413325.
  7. ^ א ב צ'רלס ג'נוויי, ג'וניור; טרוורס, פול; וולפורט, מארק; שלומצ'יק, מארק ג'יי (2001-01-01). עקרונות של חסינות מולדת ומסתגלת.
  8. ^ צ'רלס ג'נוויי, ג'וניור; טרוורס, פול; וולפורט, מארק; שלומצ'יק, מארק ג'יי (2001-01-01). קו החזית של ההגנה המארחת.
  9. ^ קלימפל, גארי ר. (1996-01-01). "פרק 50: הגנות חיסון". בברון, שמואל (עורך). מיקרוביולוגיה רפואית (מהדורה רביעית). גלווסטון (טקסס): סניף רפואי באוניברסיטת טקסס בגלווסטון. ISBN  978-0963117212. PMID  21413332.
  10. ^ א ב פובדה, אווה; בריז, ורוניקה; קווינונס-מטאו, מיגל; סוריאנו, וינסנט (2006). "טרופיזם HIV: כלי אבחון והשלכות על התקדמות המחלה וטיפול במעכבי כניסה". איידס. 20 (10): 1359–1367. דוי:10.1097 / 01.aids.0000233569.74769.69. ISSN  0269-9370. PMID  16791010 - דרך Ovid.
  11. ^ וויליאמס, קנת ג '; בורדו, טרישיה ה '(28.03.2017). "זיהום ב- HIV ו- SIV - תפקידם של הגבלת התא והתגובות החיסוניות בשכפול ויראלי ופתוגנזה". APMIS. 117 (5–6): 400–412. דוי:10.1111 / j.1600-0463.2009.02450.x. ISSN  0903-4641. PMC  2739573. PMID  19400864.
  12. ^ א ב תומפסון, מתיו פ. קורצרוק, רזאל (2004-02-01). "וירוס אפשטיין-בר וסרטן". מחקר קליני לסרטן. 10 (3): 803–821. דוי:10.1158 / 1078-0432.CCR-0670-3. ISSN  1078-0432. PMID  14871955.
  13. ^ אמון, וולפגנג; פארל, פול ג'יי (2005-05-01). "הפעלה מחדש של נגיף אפשטיין-בר מחביון". ביקורות בווירולוגיה רפואית. 15 (3): 149–156. דוי:10.1002 / rmv.456. ISSN  1099-1654. PMID  15546128.
  14. ^ א ב אל קוסטה, היכם; גוללי, ג'ורדי; מנסוי, ז'אן מישל; חן, צ'יאן; לוי, קלוד; קרטרון, ג'רלדין; ויז, פרנסיסקו; אלדקאק, ראם; איזופט, ז'אק (19/10/2016). "נגיף ZIKA מגלה טרופיזם רחב של רקמות ותאים במהלך השליש הראשון להריון". דוחות מדעיים. 6 (1): 35296. ביבקוד:2016 NatSR ... 635296E. דוי:10.1038 / srep35296. ISSN  2045-2322. PMC  5069472. PMID  27759009.
  15. ^ מוסו, דידייה; גובלר, דואן ג'יי (2016-07-01). "זיקה וירוס". סקירות מיקרוביולוגיה קליניות. 29 (3): 487–524. דוי:10.1128 / CMR.00072-15. ISSN  0893-8512. PMC  4861986. PMID  27029595.
  16. ^ א ב אנגלה, שיווה קומאר; בלרדינלי, חואן מנואל; האק-קלוסטר, אמילי; חיטה, ויליאם ה '; ג'קסון, מרי (01/01/2014). "התא עוטף גליקוקונוגטים של Mycobacterium tuberculosis". ביקורות קריטיות בביוכימיה וביולוגיה מולקולרית. 49 (5): 361–399. דוי:10.3109/10409238.2014.925420. ISSN  1040-9238. PMC  4436706. PMID  24915502.
  17. ^ א ב סמית ', איסר (2003-07-01). "Mycobacterium tuberculosis Pathogenesis and Molecular determinants of Virulence". סקירות מיקרוביולוגיה קליניות. 16 (3): 463–496. דוי:10.1128 / CMR.16.3.463-496.2003. ISSN  0893-8512. PMC  164219. PMID  12857778.
  18. ^ טונג, סטיבן י. סי .; דייויס, ג'ושוע ס.; אייכנברגר, אמילי; הולנד, תומאס ל '; פאולר, ואנס ג '(01/01/2015). "זיהומים בסטפילוקוקוס אאורוס: אפידמיולוגיה, פתופיזיולוגיה, ביטויים קליניים וניהול". סקירות מיקרוביולוגיה קליניות. 28 (3): 603–661. דוי:10.1128 / CMR.00134-14. ISSN  0893-8512. PMC  4451395. PMID  26016486.
  19. ^ א ב ויאנה, דיוויד; קומוס, מריה; מקדם, פול ר; וורד, מליסה ג'. סלבה, לורה; גווינאנה, קייטריונה מ.; גונזלס-מונוז, ביטריז מ.; טריסטן, אן; פוסטר, סיימון J (29/04/2017). "מוטציה טבעית אחת של נוקלאוטיד משנה את המארח-טרופיזם של הפתוגן החיידקי". גנטיקה טבעית. 47 (4): 361–366. דוי:10.1038 / ng.3219. ISSN  1061-4036. PMC  4824278. PMID  25685890.
  20. ^ א ב ג רוזנשיין, אילן (1998-10-01). "ספציפיות למינים וטרופיזם רקמות של EPEC ופתוגנים קשורים". מגמות במיקרוביולוגיה. 6 (10): 388. דוי:10.1016 / S0966-842X (98) 01355-9. ISSN  0966-842X. PMID  9807781.