Patogen vykazuje tropismus pro určitého hostitele, pokud může interagovat s buňkami hostitele způsobem, který podporuje patogenní růst a infekci. Schopnost patogenu infikovat určitou buňku ovlivňují různé faktory, včetně: struktury povrchových receptorů buňky, dostupnosti transkripčních faktorů, které mohou identifikovat patogenní DNA nebo RNA, schopnosti buněk a tkání podporovat virovou nebo bakteriální replikaci a přítomnosti fyzikálních nebo chemických bariér v buňkách a v celé okolní tkáni.
Receptory na povrchu buněkEdit
Patogeny často vstupují do hostitelských buněk nebo tkání nebo k nim přilnou, než způsobí infekci. Aby k tomuto spojení došlo, musí patogen rozpoznat povrch buňky a poté se na něj navázat. Například viry se často musí vázat na specifické receptory na povrchu buňky, aby do ní mohly vstoupit. Mnoho virových membrán obsahuje povrchové proteiny virionu, které jsou specifické pro určité receptory na povrchu hostitelské buňky. Pokud hostitelská buňka exprimuje komplementární povrchový receptor pro virus, může se virus připojit a vstoupit do buňky. Pokud buňka tyto receptory neexprimuje, virus ji nemůže normálně infikovat. Pokud se tedy virus nemůže na buňku navázat, nevykazuje tropismus pro daného hostitele.
Bakterie infikují hostitele jinak než viry. Na rozdíl od virů se bakterie mohou replikovat a dělit samy bez vstupu do hostitelské buňky. Přesto bakterie ke svému růstu a dělení potřebují určité živiny ze svého prostředí. Tyto živiny mohou často poskytnout tkáně hostitele, a proto některé bakterie potřebují k přežití hostitele. Jakmile bakterie rozpozná receptory hostitelské buňky nebo prostředí bohaté na živiny, kolonizuje povrch buňky. Bakterie mají různé mechanismy pro kolonizaci tkání hostitele. Například tvorba biofilmu umožňuje bakteriím přilnout k povrchu hostitelské tkáně a poskytuje ochranné prostředí ideální pro růst bakterií. Některé bakterie, například spirochéty, jsou schopny proliferovat hostitelskou buňku nebo tkáně. To pak umožňuje bakterii obklopit se prostředím bohatým na živiny, které ji chrání před imunitními reakcemi a dalšími stresory.
Transkripční faktory, živiny a replikace patogenůUpravit
Aby se viry mohly replikovat v hostitelské buňce a aby bakterie mohly provádět metabolické procesy potřebné k růstu a dělení, musí nejprve přijímat potřebné živiny a transkripční faktory ze svého okolí. I když se virus dokáže navázat na hostitelskou buňku a přenést svůj genetický materiál přes buněčnou membránu, nemusí buňka obsahovat potřebné polymerázy a enzymy nezbytné pro virovou replikaci a pokračování patogeneze.
Mnoho patogenů obsahuje ve svém genomu také důležité faktory virulence. Zejména patogenní bakterie jsou schopny převádět geny virulence umístěné v jejich plazmidech na různé faktory virulence, aby bakterii pomohly v patogenezi. V patogenech existuje mnoho různých typů faktorů virulence, včetně: adherenčních faktorů, invazních faktorů, kapsid, sideroforů, endotoxinů a exotoxinů. Všechny tyto faktory virulence buď přímo napomáhají kolonizaci hostitele, nebo poškození hostitelských buněk a tkání.
Obranné mechanismy hostitelské buňkyUpravit
Hostitelské organismy jsou vybaveny řadou různých obranných mechanismů, které slouží k ochraně hostitele před patogenní infekcí. Zejména člověk disponuje mnoha obrannými liniemi, které ovlivňují patogenezi od začátku až do konce. Aby mohl virus nebo bakterie projevit tropismus pro určitého hostitele, musí mít nejprve prostředky k prolomení obranné linie hostitelského organismu. První obranná linie, známá jako vrozený imunitní systém, má zabránit počátečnímu vstupu a usazení patogenu. Vrozený imunitní systém je pouze široce specifický pro patogeny a zahrnuje: anatomické bariéry, zánět, fagocytózu a nespecifické inhibitory.
Anatomická bariéra je jakákoli fyzikální nebo chemická bariéra, která pomáhá zabránit vstupu mikroorganismů do těla. Patří sem kůže, pot, vrstva hlenu, sliny, slzy, endotelová výstelka a přirozená lidská mikrobiota. Epidermis kůže představuje fyzickou bariéru proti patogenům, ale může být snadno narušena kousnutím hmyzem, kousnutím zvířetem, poškrábáním nebo jiným drobným poraněním kůže. Pot, sliny a slzy jsou chemické bariéry, které obsahují enzymy, například lysozymy, které mohou ničit bakterie a viry. Vrstva hlenu vystýlá nosohltan a slouží jako fyzická bariéra, která uzavírá cizorodé patogeny a odvádí je zpět z těla prostřednictvím soplů a hlenů. Mikrobiota člověka, tedy ostatní mikroorganismy žijící v těle a na těle, soupeří s patogenními organismy a hraje velkou roli při kontrole patogenů. A konečně polopropustná membrána známá jako hematoencefalická bariéra je výstelka endotelových buněk oddělující krev od tkání a orgánů. Bez této výstelky by viry a bakterie mohly snadno infikovat životně důležité lidské orgány, jako je mozek, plíce a placenta.
Zánět je jednou z prvních imunitních reakcí na patogenní infekci, kterou má mnoho hostitelských organismů. Zánět zahrnuje zvýšenou teplotu v okolí místa infekce, hromadění CO2 a organických kyselin a snížení napětí kyslíku v infikované tkáni v reakci na poškození buněk vyvolané patogenem. V zanícené oblasti také dochází ke koagulaci krve (srážení), což představuje fyzickou bariéru proti patogenní infekci. Tyto změny v konečném důsledku vytvářejí pro patogen nepříznivé životní podmínky (tj. změny pH, pokles ATP a změny v buněčném metabolismu) a brání jeho další replikaci a růstu.
Jakmile bakterie nebo virus překoná vrozený imunitní systém organismu, přebírá kontrolu získaný imunitní systém hostitelského organismu. Tato imunitní odpověď je vysoce specifická vůči patogenům a poskytuje hostiteli dlouhodobou imunitu proti budoucí infekci daným patogenem. Když lymfocyty rozpoznají antigeny na povrchu patogenu, vylučují protilátky, které se na patogen naváží a upozorní makrofágy a buňky přirozeného zabíjení. Tyto buňky se zaměří na samotný patogen a usmrtí ho nebo ho zneškodní. Tento proces dále vytváří paměťové B-buňky a paměťové T-buňky, které umožňují vznik dlouhodobé imunity.
Závěrem lze říci, že pokud je patogen schopen překonat různé obranné mechanismy hostitele, rozpoznat hostitelskou buňku pro infekci a úspěšně se replikovat v hostitelské tkáni, pak je pravděpodobné, že patogen má tropismus pro tohoto konkrétního hostitele.
.