A kórokozó akkor mutat tropizmust egy adott gazdaszervezetre, ha a gazdasejtekkel olyan kölcsönhatásba tud lépni, amely támogatja a kórokozó növekedését és a fertőzést. Különböző tényezők befolyásolják, hogy egy kórokozó képes-e megfertőzni egy adott sejtet, többek között: a sejtfelszíni receptorok szerkezete; a kórokozó DNS-t vagy RNS-t azonosítani képes transzkripciós faktorok elérhetősége; a sejtek és szövetek képessége a vírus vagy baktérium replikáció támogatására; valamint a fizikai vagy kémiai akadályok jelenléte a sejteken belül és a környező szövetekben.
Sejtfelszíni receptorokSzerkesztés
A kórokozók gyakran belépnek a gazdasejtekbe vagy szövetekbe, vagy oda tapadnak, mielőtt fertőzést okoznak. Ahhoz, hogy ez a kapcsolódás létrejöjjön, a kórokozónak fel kell ismernie a sejt felszínét, majd kötődnie kell hozzá. A vírusoknak például gyakran specifikus sejtfelszíni receptorokhoz kell kötődniük ahhoz, hogy bejussanak egy sejtbe. Sok vírusmembrán tartalmaz olyan virionfelszíni fehérjéket, amelyek specifikusak bizonyos gazdasejtfelszíni receptorokhoz. Ha egy gazdasejt kifejezi a vírus számára komplementer felszíni receptort, akkor a vírus meg tud kapcsolódni és be tud jutni a sejtbe. Ha egy sejt nem fejezi ki ezeket a receptorokat, akkor a vírus normális esetben nem tudja megfertőzni. Ezért, ha a vírus nem tud kötődni a sejthez, akkor nem mutat tropizmust az adott gazdaszervezet számára.
A baktériumok másképp fertőzik a gazdaszervezeteket, mint a vírusok. A vírusokkal ellentétben a baktériumok képesek önállóan szaporodni és osztódni anélkül, hogy behatolnának egy gazdasejtbe. A növekedéshez és osztódáshoz a baktériumoknak mégis szükségük van bizonyos tápanyagokra a környezetükből. Ezeket a tápanyagokat gyakran a gazdaszövetek biztosítják, és ezért van az, hogy néhány baktériumnak gazdaszervezetre van szüksége a túléléshez. Amint egy baktérium felismeri a gazdasejt receptorait vagy a tápanyagokban gazdag környezetet, megtelepszik a sejtfelszínen. A baktériumok különböző mechanizmusokkal rendelkeznek a gazdaszövetek kolonizálására. A biofilmképzés például lehetővé teszi a baktériumok számára, hogy megtapadjanak a gazdaszövet felszínén, és a baktériumok számára ideális védőkörnyezetet biztosít a baktériumok növekedéséhez. Egyes baktériumok, például a spirochéták, képesek a gazdasejt vagy a szövetek elszaporodására. Ez aztán lehetővé teszi a baktérium számára, hogy tápanyagokban gazdag környezetben vegye körül magát, amely megvédi az immunválaszoktól és más stresszoroktól.
Transzkripciós faktorok, tápanyagok és a patogén szaporodásSzerkesztés
Azért, hogy a vírusok a gazdasejtben szaporodjanak, és hogy a baktériumok a növekedéshez és osztódáshoz szükséges anyagcsere-folyamatokat elvégezhessék, először a környezetükből kell felvenniük a szükséges tápanyagokat és transzkripciós faktorokat. Még ha egy vírus képes is kötődni a gazdasejthez és átvinni genetikai anyagát a sejtmembránon keresztül, a sejt nem feltétlenül tartalmazza a vírus replikációjához és a patogenezis folytatásához szükséges polimerázokat és enzimeket.
Néhány kórokozó fontos virulenciafaktorokat is tartalmaz a genomjában. Különösen a patogén baktériumok képesek a plazmidjaikban található virulenciagéneket különböző virulenciafaktorokká alakítani annak érdekében, hogy segítsék a baktériumot a patogenezisben. A kórokozókban sokféle virulenciafaktor létezik, többek között: tapadási faktorok, inváziós faktorok, kapszulák, sziderofórok, endotoxinok és exotoxinok. Mindezek a virulenciafaktorok vagy közvetlenül segítik a gazdaszervezet kolonizációját, vagy a gazdasejtek és szövetek károsodását.
A gazdasejtek védelmi mechanizmusaiSzerkesztés
A gazdaszervezetek számos különböző védelmi mechanizmussal rendelkeznek, amelyeket a gazdaszervezet patogén fertőzéssel szembeni védelmére használnak. Különösen az ember rendelkezik több védelmi vonallal, amelyek a patogenezist elejétől a végéig befolyásolják. Ahhoz, hogy egy vírus vagy baktérium egy adott gazdaszervezethez való tropizmust mutasson, először is rendelkeznie kell a gazdaszervezet védelmi vonalának áttöréséhez szükséges eszközökkel. A veleszületett immunrendszer néven ismert első védelmi vonal célja, hogy megakadályozza a kórokozó kezdeti behatolását és megtelepedését. A veleszületett immunrendszer csak nagyjából specifikus a kórokozókra, és a következőket foglalja magában: anatómiai gátak, gyulladás, fagocitózis és nem specifikus gátlók.
Az anatómiai gát minden olyan fizikai vagy kémiai akadály, amely segít megakadályozni a mikroorganizmusok szervezetbe jutását. Ide tartozik a bőr, az izzadság, a nyálkahártya, a nyál, a könny, az endotélbélés és a természetes emberi mikrobióta. A bőr felhámrétege fizikai gátat képez a kórokozókkal szemben, de rovarcsípés, állatcsípés, karmolás vagy más kisebb bőrsérülés könnyen veszélyeztetheti. Az izzadtság, a nyál és a könny mind kémiai gátak, amelyek olyan enzimeket, például lizozimeket tartalmaznak, amelyek elpusztíthatják a baktériumokat és vírusokat. A nyálkaréteg az orrgaratot béleli ki, és fizikai gátként szolgál, amely körülveszi az idegen kórokozókat, és a takonyon és a váladékon keresztül viszi ki őket a szervezetből. Az ember mikrobiótája, a testben és a testén élő egyéb mikroorganizmusok versenyeznek a kórokozókkal, és nagy szerepet játszanak a kórokozók elleni védekezésben. Végül a vér-agy-gátként ismert félig áteresztő membrán az endothelsejtek bélése, amely elválasztja a vért a szövetektől és szervektől. E bélés nélkül a vírusok és baktériumok könnyen megfertőzhetnék az olyan létfontosságú emberi szerveket, mint az agy, a tüdő és a méhlepény.
A gyulladás az egyik első immunválasz a patogén fertőzésre, amellyel sok gazdaszervezet rendelkezik. A gyulladás magában foglalja a fertőzés helyét körülvevő megemelkedett hőmérsékletet, a CO2 és a szerves savak felhalmozódását, valamint a fertőzött szövet oxigénfeszültségének csökkenését válaszul a kórokozó okozta sejtkárosodásra. A vér alvadása (vérrögképződés) is bekövetkezik a gyulladt területen, ami fizikai gátat képez a patogén fertőzéssel szemben. Ezek a változások végül kedvezőtlen életfeltételeket teremtenek a kórokozó számára (pl. pH-változás, ATP-csökkenés és a sejtanyagcsere változásai), és megakadályozzák a további szaporodást és növekedést.
Mihelyt egy baktérium vagy vírus legyőzi a szervezet veleszületett immunrendszerét, a gazdaszervezet szerzett immunrendszere veszi át az irányítást. Ez az immunválasz rendkívül specifikus a kórokozókra, és hosszú távú védettséget biztosít a gazdaszervezet számára az adott kórokozó jövőbeli fertőzésével szemben. Amikor a limfociták felismerik a kórokozó felszínén lévő antigéneket, antitesteket választanak ki, amelyek kötődnek a kórokozóhoz, és riasztják a makrofágokat és a természetes ölősejteket. Ezek a sejtek magát a kórokozót veszik célba, elpusztítva vagy inaktívvá téve azt. Ez a folyamat továbbá memória B-sejteket és memória T-sejteket hoz létre, amelyek lehetővé teszik a hosszú távú immunitás kialakulását.
Végeredményben, ha egy kórokozó képes legyőzni a különböző gazdaszervezeti védekezéseket, felismerni egy gazdasejtet a fertőzéshez, és sikeresen szaporodik egy gazdaszövetben, akkor a kórokozó valószínűleg rendelkezik tropizmussal az adott gazdaszervezet számára.