Patogeeni osoittaa trooppisuutta tiettyä isäntää kohtaan, jos se voi olla vuorovaikutuksessa isäntäsolujen kanssa tavalla, joka tukee patogeenistä kasvua ja tartuntaa. Erilaiset tekijät vaikuttavat patogeenin kykyyn infektoida tietty solu, mukaan lukien: solun pintareseptorien rakenne; sellaisten transkriptiotekijöiden saatavuus, jotka voivat tunnistaa patogeenisen DNA:n tai RNA:n; solujen ja kudoksen kyky tukea viruksen tai bakteerin replikaatiota; ja fyysisten tai kemiallisten esteiden olemassaolo soluissa ja koko ympäröivässä kudoksessa.
Solun pinnan reseptorit Muokkaa
Patogeenit kulkeutuvat usein isännän soluihin tai kudoksiin, tai ne kiinnittyvät niihin, ennen kuin ne aiheuttavat infektion. Jotta tämä yhteys tapahtuisi, patogeenin on tunnistettava solun pinta ja sitouduttava siihen. Esimerkiksi virusten on usein sitouduttava tiettyihin solupinnan reseptoreihin päästäkseen soluun. Monet viruskalvot sisältävät virionin pintaproteiineja, jotka ovat spesifisiä tietyille isäntäsolun pintareseptoreille. Jos isäntäsolu ilmentää virukselle komplementaarista pintareseptoria, virus voi kiinnittyä ja päästä soluun. Jos solu ei ilmentä näitä reseptoreita, virus ei voi normaalisti tartuttaa sitä. Jos virus ei siis pysty sitoutumaan soluun, sillä ei ole trooppisuutta kyseistä isäntäsolua kohtaan.
Bakteerit infektoivat isäntiä eri tavalla kuin virukset. Toisin kuin virukset, bakteerit voivat lisääntyä ja jakautua itsestään ilman pääsyä isäntäsoluun. Kasvaakseen ja jakautuakseen bakteerit tarvitsevat kuitenkin tiettyjä ravintoaineita ympäristöstään. Nämä ravintoaineet saadaan usein isäntäkudoksesta, ja siksi jotkut bakteerit tarvitsevat isäntäkudosta selviytyäkseen. Kun bakteeri tunnistaa isäntäsolun reseptorit tai ravinteikkaan ympäristön, se asettuu solun pinnalle. Bakteereilla on erilaisia mekanismeja isäntäkudosten kolonisoimiseksi. Esimerkiksi biofilmin tuottaminen mahdollistaa bakteerien kiinnittymisen isäntäkudoksen pintaan, ja se tarjoaa suojaavan ympäristön, joka on ihanteellinen bakteerien kasvulle. Jotkin bakteerit, kuten spirokeetat, pystyvät lisääntymään isäntäsolussa tai -kudoksessa. Tällöin bakteeri voi ympäröidä itsensä ravinteikkaaseen ympäristöön, joka suojaa sitä immuunivasteilta ja muilta stressitekijöiltä.
Transkriptiotekijät, ravinteet ja patogeeninen replikaatioTiedosto
Miksi virukset voivat lisääntyä isäntäsolussa ja bakteerit voivat suorittaa kasvuun ja jakautumiseen vaadittavia aineenvaihduntaprosesseja, niiden on ensin otettava tarvittavia ravinteita ja transkriptiotekijöitä ympäristöstään. Vaikka virus pystyisikin sitoutumaan isäntäsoluun ja siirtämään perintöaineksensa solukalvon läpi, solu ei välttämättä sisällä tarvittavia polymeraaseja ja entsyymejä, jotka ovat välttämättömiä viruksen replikaatiolle ja patogeneesin jatkumiselle.
Monet patogeenit sisältävät genomissaan myös tärkeitä virulenssitekijöitä. Erityisesti patogeeniset bakteerit kykenevät kääntämään plasmideissaan sijaitsevat virulenssigeenit erilaisiksi virulenssitekijöiksi auttaakseen bakteeria patogeneesissä. Patogeeneissä on monia erityyppisiä virulenssitekijöitä, kuten tarttumistekijöitä, invaasiotekijöitä, kapseleita, sideroforeja, endotoksiineja ja eksotoksiineja. Kaikki nämä virulenssitekijät auttavat joko suoraan isännän kolonisaatiossa tai isäntäsolujen ja kudosten vaurioitumisessa.
Isäntäsolujen puolustusmekanismitEdit
Isäntäorganismit on varustettu monilla erilaisilla puolustusmekanismeilla, joita käytetään isännän suojaamiseksi patogeeniseltä infektiolta. Erityisesti ihmisellä on useita puolustuslinjoja, jotka vaikuttavat patogeneesiin alusta loppuun. Jotta virus tai bakteeri voisi osoittaa tropismia tiettyä isäntää kohtaan, sillä on ensin oltava keinot murtautua isäntäorganismin puolustuslinjan läpi. Ensimmäinen puolustuslinja, jota kutsutaan synnynnäiseksi immuunijärjestelmäksi, on tarkoitettu estämään patogeenin alkuperäinen pääsy ja vakiintuminen. Synnynnäinen immuunijärjestelmä on vain laajasti spesifinen patogeeneille, ja siihen kuuluvat: anatomiset esteet, tulehdus, fagosytoosi ja epäspesifiset inhibiittorit.
Anatomisella esteellä tarkoitetaan mitä tahansa fysikaalista tai kemiallista estettä, joka auttaa estämään mikro-organismien pääsyn elimistöön. Tähän kuuluvat iho, hiki, limakerros, sylki, kyyneleet, endoteelin limakalvo ja ihmisen luonnollinen mikrobisto. Ihon epidermis muodostaa fyysisen esteen taudinaiheuttajia vastaan, mutta hyönteisten puremat, eläinten puremat, naarmut tai muut pienet ihovammat voivat helposti vaarantaa sen. Hiki, sylki ja kyyneleet ovat kaikki kemiallisia esteitä, jotka sisältävät entsyymejä, kuten lysotsyymejä, jotka voivat tappaa bakteereja ja viruksia. Limakerros vuoraa nenänielua ja toimii fyysisenä esteenä, joka koteloi vieraat taudinaiheuttajat ja kuljettaa ne takaisin ulos kehosta räkän ja liman välityksellä. Ihmisen mikrobisto eli muut elimistössä ja sen pinnalla elävät mikro-organismit kilpailevat patogeenisten organismien kanssa, ja niillä on suuri merkitys patogeenien torjunnassa. Veri-aivoesteeksi kutsuttu puoliläpäisevä kalvo on endoteelisolujen muodostama vuori, joka erottaa veren kudoksista ja elimistä. Ilman tätä limakalvoa virukset ja bakteerit voisivat helposti infektoida ihmisen elintärkeitä elimiä, kuten aivoja, keuhkoja ja istukkaa.
Tulehdus on yksi ensimmäisistä immuunivasteista patogeeniseen infektioon, joka monilla isäntäorganismeilla on. Tulehdukseen liittyy infektiokohtaa ympäröivä kohonnut lämpötila, hiilidioksidin ja orgaanisten happojen kertyminen sekä infektoituneen kudoksen happijännityksen lasku vastauksena patogeenin aiheuttamiin soluvaurioihin. Tulehtuneella alueella tapahtuu myös veren hyytymistä (hyytymistä), mikä muodostaa fyysisen esteen patogeenistä infektiota vastaan. Nämä muutokset luovat viime kädessä epäsuotuisat elinolosuhteet patogeenille (eli pH:n muutokset, ATP:n väheneminen ja muutokset solujen aineenvaihdunnassa) ja estävät lisääntymisen ja kasvun jatkumisen.
Kun bakteeri tai virus voittaa elimistön synnynnäisen immuunijärjestelmän, isäntäorganismin hankittu immuunijärjestelmä ottaa vallan. Tämä immuunivaste on erittäin spesifinen patogeeneille ja antaa isännälle pitkäkestoisen immuniteetin kyseisen patogeenin tulevia infektioita vastaan. Kun lymfosyytit tunnistavat patogeenin pinnalla olevat antigeenit, ne erittävät vasta-aineita, jotka sitoutuvat patogeeniin ja hälyttävät makrofagit ja luonnolliset tappajasolut. Nämä solut kohdistuvat itse patogeeniin tappaen sen tai tehden sen inaktiiviseksi. Tämä prosessi tuottaa lisäksi muistin B-soluja ja muistin T-soluja, jotka mahdollistavat pitkäkestoisen immuniteetin syntymisen.
Johtopäätöksenä voidaan todeta, että jos patogeeni kykenee voittamaan isännän erilaiset puolustusmekanismit, tunnistamaan isäntäsolun infektiota varten ja monistumaan menestyksekkäästi isäntäkudoksessa, patogeenilla on todennäköisesti trooppisuutta kyseistä tiettyä isäntäkudosta kohtaan.