Interacció hoste-patogen

La interacció hoste-patogen es defineix com la manera com els microbis o virus es mantenen dins dels organismes hostes a nivell molecular, cel·lular, d'organisme o de població. Aquest terme s'utilitza amb més freqüència per referir-se a microorganismes que causen malalties, tot i que potser no causen malalties a tots els hostes. A causa d'això, la definició s'ha ampliat a com sobreviuen els patògens dins del seu hoste, tant si causen malaltia com si no.

A nivell molecular i cel·lular, els microbis poden infectar l'hoste i dividir-se ràpidament, on pot causar malalties estant allà i pot provocar un desequilibri homeostàtic en el cos, o pot secretar toxines que causen l'aparició de símptomes. Els virus també poden infectar l'hoste amb ADN virulent, que pot afectar processos cel·lulars normals (transcripció, traducció, etc.), plegament de proteïnes o evasió de la resposta immune.

Patogenicitat

Història del patogen

Un dels primers patògens observats pels científics va ser Vibrio cholerae, descrit en detall per Filippo Pacini el 1854. Els seus primers resultats eren només dibuixos del bacteri, però fins al 1880 va publicar molts altres treballs sobre el bacteri. Va descriure com provoca la diarrea, així com va desenvolupar tractaments efectius contra ella. La majoria d'aquestes troballes van passar desapercebudes fins que Robert Koch va redescobrir l'organisme el 1884 i el va relacionar amb la malaltia. També va ser descobert el Giarda lambia per Leeuwenhoeck en la dècada de 1600, però no es va descobrir que es tractés d'un patogen fins a la dècada de 1970, durant un simposi patrocinat per l'EPA després d'un gran brot d'aquest bacteri a Oregon. Des de llavors, molts altres organismes han estat identificats com a patògens, com ara H. pylori i E. coli, que han permès als científics desenvolupar antibiòtics per combatre aquests microorganismes nocius.

Tipus de patògens

Entre els patògens que s'inclouen són els bacteris, fongs, protozous, helmints i virus. Cadascun d'aquests diferents tipus d'organismes es pot classificar posteriorment com a patogen en funció del seu mode de transmissió. Pel que fa a això tenim els següents tipus: transmissió alimentària, per la sang o per vectors. Molts bacteris patògens, com Staphylococcus aureus o Clostridium botulinum, són patògens transmesos pels aliments que segreguen les suficients toxines en l'hoste com per causar símptomes. El VIH i l'hepatitis B són infeccions virals causades per patògens transmesos per la sang. L'Aspergillus és un dels fongs patògens més comuns que secreta aflatoxina que actua com un carcinogen i que contamina molts aliments, especialment els que creixen sota terra (fruits secs, patates, etc.).

Mètodes de transmissió

Dins de l'hoste, els patògens poden fer diverses accions que provoquen la malaltia i desencadenar la resposta immunològica. Els microbis i els fongs provoquen símptomes a causa de la seva elevada taxa de reproducció i la seva invasió dels teixits. Això provoca una resposta immunològica, donant lloc a símptomes habituals ja que els fagòcits descomponen els bacteris dins de l'hoste. Alguns bacteris, com ara H. pylori, poden segregar toxines als teixits circumdants, el que provoca la mort cel·lular o la inhibició de la funció normal dels teixits. Tanmateix, els virus utilitzen un mecanisme completament diferent per provocar la malaltia. Una vegada a l'interior de l'hoste, poden fer una d'aquestes dues coses. Moltes vegades, els patògens virals entren al cicle lític; això es produeix quan el virus insereix el seu ADN o ARN a la cèl·lula hoste, se replica, i finalment, provoca la destrucció de la cèl·lula, alliberant més virus a l'entorn. Tanmateix, el cicle lisogènic es produeix quan l'ADN viral s'incorpora al genoma hoste, cosa que permet que el sistema immunitari passi desapercebut. Finalment, es reactiva i entra en el cicle lític, donant-li una "vida propia" indefinida per dir-ho així.

Interaccions amb l'hoste basades en el context

Tipus d'interaccions

Depenent de com interactua el patogen amb l'hoste, pot estar implicat en una d'aquestes tres interaccions hoste-patogen. El comensalisme és quan el patogen es beneficia quan l'hoste no obté res de la interacció. Un exemple d'això és Bacteroides thetaiotaomicron, que resideix al tracte intestinal humà però no proporciona beneficis coneguts. El mutualisme es produeix quan tant el patogen com l'hoste es beneficien de la interacció, tal com es veu a l'estómac humà. Molts dels bacteris ajuden a la descomposició de nutrients per a l'hoste i, a canvi, els nostres cossos actuen com el seu ecosistema. El parasitisme es produeix quan el patogen es beneficia de la relació, mentre que l'hoste en surt perjudicat. Això es pot veure al paràsit unicel·lular Plasmodium falciparum que causa la malària en els humans.

Variabilitat patògena en hostes

Tot i que els patògens tenen la capacitat de causar malalties, no sempre ho fan. Es descriu com una patogenicitat dependent del context. Els científics creuen que aquesta variabilitat prové de factors genètics i ambientals dins de l'hoste. Un exemple d'això en humans és E. coli. Normalment, aquest bacteri creix com una part de la microbiota normal i saludable dels intestins. Tanmateix, si es trasllada a una regió diferent del tracte digestiu o del cos, pot provocar diarrea intensa. Així, mentre que E. El coli es classifica com a patogen, no sempre actua com a tal. Aquest exemple també es pot aplicar a S. aureus i a altres que formen part de la flora microbiana comuna en humans.

Mètodes actuals de tractament patogènic

Actualment, els agents antimicrobians són el mètode de tractament primari dels patògens. Aquests medicaments estan dissenyats específicament per matar als microbis o per inhibir el seu creixement dins de l'entorn de l'hoste. Es poden utilitzar múltiples termes per descriure fàrmacs antimicrobians. Els antibiòtics són productes químics elaborats per microbis que es poden utilitzar contra altres patògens, com la penicil·lina i l'eritromicina. Els antibiòtics semisintètics són agents antimicrobians que es deriven de bacteris, però que s'ha millorat per tenir un efecte més gran. En contraposició a tots dos, els antibiòtics sintètics estan estrictament fets al laboratori per combatre els agents patògens. Cadascun d'aquests tres tipus d'agents antimicrobians es poden classificar en dos grups posteriors: els bactericides i els bacteriostàtics. Les substàncies bactericides maten els microorganismes mentre que les substàncies bacteriostàtiques inhibeixen el creixement dels microbis.

El principal problema amb els tractaments farmacològics contra els patògens al món modern, és la resistència als fàrmacs. Molts pacients no prenen el tractament complet dels fàrmacs, el que condueix a la selecció natural de bacteris resistents. Un exemple d'això és Staphylococcus aureus resistent a la meticil·lina (MRSA). A causa de l'ús d'antibiòtics, només poden sobreviure els bacteris que han desenvolupat mutacions genètiques per combatre el fàrmac. Això redueix l'eficàcia del fàrmac i fa inútils molts tractaments.

Rumb cap al futur

Gràcies a l'anàlisi de la xarxa d'interaccions hoste-patogen i l'anàlisi a gran escala de la seqüenciació de l'ARN de dades de cèl·lules hostes infectades, sabem que les proteïnes patogèniques que causen una extensió de cablejat de l'interactoma hoste tenen un impacte més gran en la forma de patògens durant la infecció. Aquestes observacions suggereixen que s'han d'explorar els nuclis de l'interactoma hoste-patogen com a objectius prometedors per al disseny de fàrmacs antimicrobians.

Actualment, molts científics tenen l'objectiu d'entendre la variabilitat genètica i com contribueix a la interacció amb els patògens i la seva variabilitat dins de l'hoste. També tenen l'objectiu de limitar els mètodes de transmissió de molts patògens per evitar la propagació ràpida dels hostes. A mesura que s'assabenta més sobre la interacció hoste-patogen i la quantitat de variabilitat en els hostes, cal redefinir la definició de la interacció. Casadevall proposa que la patogenicitat s'ha de determinar en funció de la quantitat de dany causat a l'hoste, classificant els patògens en diferents categories en funció del seu funcionament en l'hoste. Tanmateix, per tal de fer front al canvi de l'entorn patogen, cal revisar els mètodes de tractament per tractar els microbis resistents als fàrmacs.

Vegeu també

• Fitobioma

Enllaços externs

• GPS-Prot Visualització de dades per a interaccions proteiques (VIH-hoste) (anglès)
• Cell Host & Microbe (Revista) (anglès)
• Microbes & Infection (Revista) (anglès)
• VirHostNet – Virus-Host protein–protein interaction Networks knowledgebase (anglès)
• PHI-base – Base de dades d'interaccions patogen-hoste (anglès)
• Mapa de xarxa del virus de l'interactoma humà de Harvard (anglès)