La interacción huésped-patógeno se define como la forma en que los microbios o virus se mantienen dentro de los organismos huésped a nivel molecular, celular, de organismo o de población. Este término se usa más comúnmente para referirse a la enfermedad -causing microorganismos a pesar de que no pueden causar la enfermedad en todos los hosts. [1] Debido a esto, la definición se ha ampliado a la forma en que los patógenos conocidos sobreviven dentro de su huésped , ya sea que causen enfermedades o no.
A nivel molecular y celular, los microbios pueden infectar al huésped y dividirse rápidamente, causando enfermedades al estar allí y causar un desequilibrio homeostático en el cuerpo, o al secretar toxinas que hacen que aparezcan los síntomas. Los virus también pueden infectar al huésped con ADN virulento, que puede afectar los procesos celulares normales ( transcripción , traducción , etc.), el plegamiento de proteínas o evadir la respuesta inmune . [2]
Patogenicidad
Historia de patógenos
Uno de los primeros patógenos observados por los científicos fue Vibrio cholerae , descrito en detalle por Filippo Pacini en 1854. Sus hallazgos iniciales fueron solo dibujos de la bacteria pero, hasta 1880, publicó muchos otros artículos sobre la bacteria. Describió cómo causa la diarrea y desarrolló tratamientos efectivos contra ella. La mayoría de estos hallazgos pasaron desapercibidos hasta que Robert Koch redescubrió el organismo en 1884 y lo relacionó con la enfermedad. [3] Giardia lamblia fue descubierta por Leeuwenhoeck en la década de 1600 [2] [4] pero no se encontró que fuera patógena hasta la década de 1970, cuando se llevó a cabo un simposio patrocinado por la EPA después de un gran brote en Oregon que involucró al parásito. Desde entonces, se han identificado muchos otros organismos como patógenos, como H. pylori y E. coli , que han permitido a los científicos desarrollar antibióticos para combatir estos microorganismos dañinos.
Tipos de patógenos
Los patógenos incluyen bacterias , hongos , protozoos , helmintos y virus . Cada uno de estos diferentes tipos de organismos se puede clasificar posteriormente como patógeno en función de su modo de transmisión. Esto incluye lo siguiente: transmitido por los alimentos, por el aire, por el agua, por la sangre y por vectores. Muchas bacterias patógenas, como Staphylococcus aureus y Clostridium botulinum transmitidas por los alimentos , secretan toxinas en el huésped para causar síntomas. El VIH y la hepatitis B son infecciones virales causadas por patógenos transmitidos por la sangre. Aspergillis , el hongo patógeno más común, segrega aflatoxina , que actúa como carcinógeno y contamina muchos alimentos, especialmente los que se cultivan bajo tierra (nueces, patatas, etc.). [5]
Métodos de transmisión
Dentro del huésped, los patógenos pueden hacer una variedad de cosas para causar enfermedades y desencadenar la respuesta inmune. Los microbios y los hongos causan síntomas debido a su alta tasa de reproducción e invasión de tejidos. Esto causa una respuesta inmune, lo que resulta en síntomas comunes a medida que los fagocitos descomponen las bacterias dentro del huésped. Algunas bacterias, como H. pylori , pueden secretar toxinas en los tejidos circundantes, lo que provoca la muerte celular o la inhibición de la función normal del tejido. Los virus, sin embargo, utilizan un mecanismo completamente diferente para causar enfermedades. Al ingresar al host, pueden hacer una de dos cosas. Muchas veces, los patógenos virales entran en el ciclo lítico; esto es cuando el virus inserta su ADN o ARN en la célula huésped, se replica y finalmente hace que la célula se lisie, liberando más virus al medio ambiente. El ciclo lisogénico, sin embargo, es cuando el ADN viral se incorpora al genoma del huésped, lo que permite que el sistema inmunológico lo note. Finalmente, se reactiva y entra en el ciclo lítico, lo que le da una "vida útil" indefinida, por así decirlo. [6]
Interacciones de host basadas en el contexto
Tipos de interacciones
Dependiendo de cómo el patógeno interactúe con el huésped, puede estar involucrado en una de las tres interacciones huésped-patógeno. El comensalismo ocurre cuando el patógeno se beneficia mientras que el huésped no gana nada con la interacción. Un ejemplo de esto es Bacteroides thetaiotaomicron , que reside en el tracto intestinal humano pero no proporciona beneficios conocidos. [7] El mutualismo ocurre cuando tanto el patógeno como el huésped se benefician de la interacción, como se ve en el estómago humano. Muchas de las bacterias ayudan a descomponer los nutrientes del huésped y, a cambio, nuestros cuerpos actúan como su ecosistema. [8] El parasitismo ocurre cuando el patógeno se beneficia de la relación mientras que el anfitrión se ve perjudicado. Esto se puede ver en el parásito unicelular Plasmodium falciparum que causa la malaria en los seres humanos.
Variabilidad patogénica en hospedadores
Aunque los patógenos tienen la capacidad de causar enfermedades, no siempre lo hacen. Esto se describe como patogenicidad dependiente del contexto. Los científicos creen que esta variabilidad proviene de factores genéticos y ambientales dentro del huésped. Un ejemplo de esto en humanos es E. coli . Normalmente, esta bacteria florece como parte de la microbiota normal y saludable de los intestinos. Sin embargo, si se traslada a una región diferente del tracto digestivo o del cuerpo, puede causar diarrea intensa. Entonces, aunque E. coli se clasifica como patógeno, no siempre actúa como tal. [9] Este ejemplo también se puede aplicar a S. aureus y otra flora microbiana común en humanos.
Métodos actuales de tratamiento de patógenos
Actualmente, los antimicrobianos son el método de tratamiento principal para los patógenos. Estos medicamentos están diseñados específicamente para matar microbios o inhibir un mayor crecimiento en el entorno del huésped. Se pueden utilizar varios términos para describir los fármacos antimicrobianos. Los antibióticos son sustancias químicas fabricadas por microbios que pueden usarse contra otros patógenos, como la penicilina y la eritromicina. Los semisintéticos son antimicrobianos que se derivan de bacterias, pero están mejorados para tener un mayor efecto. A diferencia de ambos, los sintéticos se fabrican estrictamente en el laboratorio para combatir la patogenicidad. Cada uno de estos tres tipos de antimicrobianos se puede clasificar en dos grupos posteriores: bactericidas y bacteriostáticos. Las sustancias bactericidas matan a los microorganismos, mientras que las sustancias bacteriostáticas inhiben el crecimiento microbiano. [10]
El principal problema de los tratamientos con fármacos patógenos en el mundo moderno es la resistencia a los fármacos. Muchos pacientes no toman el tratamiento completo de medicamentos, lo que lleva a la selección natural de bacterias resistentes. Un ejemplo de esto es el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina ( MRSA ). Debido al uso excesivo de antibióticos, solo las bacterias que han desarrollado mutaciones genéticas para combatir el fármaco pueden sobrevivir. Esto reduce la eficacia de los medicamentos y hace que muchos tratamientos sean inútiles. [11]
Direcciones futuras
Gracias al análisis de redes de interacciones huésped-patógeno y análisis a gran escala de datos de secuenciación de ARN de células huésped infectadas, [12] sabemos que las proteínas patógenas que provocan un recableado extenso del interactoma huésped tienen un mayor impacto en la aptitud del patógeno durante la infección. Estas observaciones sugieren que los núcleos en el interactoma huésped-patógeno deberían explorarse como objetivos prometedores para el diseño de fármacos antimicrobianos. [13] Actualmente, muchos científicos tienen como objetivo comprender la variabilidad genética y cómo contribuye a la interacción y variabilidad de patógenos dentro del huésped. También tienen como objetivo limitar los métodos de transmisión de muchos patógenos para evitar una rápida propagación en los huéspedes. A medida que aprendamos más sobre la interacción huésped-patógeno y la cantidad de variabilidad dentro de los huéspedes, [14] la definición de la interacción debe redefinirse. Casadevall propone que la patogenicidad se determine en función de la cantidad de daño causado al huésped, clasificando los patógenos en diferentes categorías según su funcionamiento en el huésped. [15] Sin embargo, para hacer frente al entorno patógeno cambiante, los métodos de tratamiento deben revisarse para hacer frente a los microbios resistentes a los medicamentos.
Ver también
Referencias
- ^ Casadevall A, Pirofski LA (2000). "Interacciones huésped-patógeno: conceptos básicos de comensalismo microbiano, colonización, infección y enfermedad" . Infect Immun . 68 (12): 6511–8. doi : 10.1128 / IAI.68.12.6511-6518.2000 . PMC 97744 . PMID 11083759 .
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- ^ Pirofski, Liise-Anne ; Casadevall, Arturo (agosto de 1999). "Interacciones huésped-patógeno: redefiniendo los conceptos básicos de virulencia y patogenicidad" . Infección e inmunidad . 67 (8): 3703–3713.
enlaces externos
- Visualización de datos GPS-Prot para interacciones proteicas (VIH-anfitrión)
- Anfitrión celular y microbio (diario)
- Microbios e infecciones (Revista)
- VirHostNet - Vir nosotros- Host interacción proteína-proteína Net funciona la base de conocimientos
- PHI-base - Base de datos de interacción patógeno-huésped
- Mapa de la red Virus Human Interactome de Harvard