Um patógeno exibe tropismo para um hospedeiro específico se ele puder interagir com as células hospedeiras de uma forma que suporte o crescimento patogênico e a infecção. Vários fatores afetam a capacidade de um patógeno infectar uma determinada célula, incluindo: a estrutura dos receptores de superfície da célula; a disponibilidade de fatores de transcrição que podem identificar o DNA ou RNA patogênico; a capacidade das células e tecidos de suportar replicação viral ou bacteriana; e a presença de barreiras físicas ou químicas dentro das células e em todo o tecido circundante.
Receptores de superfície celularEditar
Patógenos freqüentemente entram ou aderem às células ou tecidos do hospedeiro antes de causar a infecção. Para que esta ligação ocorra, o patógeno deve reconhecer a superfície da célula e depois ligar-se a ela. Os vírus, por exemplo, devem frequentemente ligar-se a receptores específicos da superfície celular para entrar numa célula. Muitas membranas virais contêm proteínas da superfície do virião que são específicas para receptores de superfície de células hospedeiras específicas. Se uma célula hospedeira expressa o receptor de superfície complementar para o vírus, então o vírus pode se ligar e entrar na célula. Se uma célula não exprime esses receptores, então o vírus normalmente não o pode infectar. Portanto, se o vírus não pode se ligar à célula, ele não exibe tropismo para esse hospedeiro.
As bactérias infectam os hospedeiros de forma diferente da dos vírus. Ao contrário dos vírus, as bactérias podem se replicar e se dividir por si mesmas sem entrar em uma célula hospedeira. Ainda assim, para crescer e dividir, as bactérias precisam de certos nutrientes do seu ambiente. Estes nutrientes podem muitas vezes ser fornecidos pelos tecidos do hospedeiro, e é por isso que algumas bactérias precisam de um hospedeiro para sobreviver. Assim que uma bactéria reconhece os receptores das células hospedeiras ou o ambiente rico em nutrientes, ela coloniza a superfície da célula. As bactérias têm vários mecanismos para colonizar os tecidos do hospedeiro. Por exemplo, a produção de biofilme permite que as bactérias adiram à superfície do tecido hospedeiro e proporciona um ambiente protector ideal para o crescimento bacteriano. Algumas bactérias, como as espiroquetas, são capazes de proliferar a célula ou tecidos do hospedeiro. Isto então permite que a bactéria se envolva em um ambiente rico em nutrientes que a protege das respostas imunológicas e outros estressores.
Fatores de Transcrição, Nutrientes e Replicação PatogênicaEditar
Para que os vírus se reproduzam dentro de uma célula hospedeira e para que as bactérias realizem os processos metabólicos necessários para crescer e dividir, elas devem primeiro tomar os nutrientes necessários e os fatores de transcrição do seu ambiente. Mesmo que um vírus seja capaz de se ligar a uma célula hospedeira e transferir seu material genético através da membrana celular, a célula pode não conter as polimerases e enzimas necessárias para que ocorra a replicação viral e a patogênese continue.
Muitos patógenos também contêm importantes fatores de virulência dentro de seus genomas. Em particular, as bactérias patogênicas são capazes de traduzir genes de virulência localizados dentro de seus plasmídeos em diferentes fatores de virulência, a fim de auxiliar a bactéria na patogênese. Existem muitos tipos diferentes de fatores de virulência dentro dos patógenos, incluindo: fatores de aderência, fatores de invasão, cápsulas, sideróforos, endotoxinas e exotoxinas. Todos estes factores de virulência ou ajudam directamente na colonização do hospedeiro ou nos danos das células e tecidos do hospedeiro.
Mecanismos de Defesa das Células HospedeirasEditar
Os organismos hospedeiros estão equipados com uma variedade de diferentes mecanismos de defesa usados para proteger o hospedeiro da infecção patogénica. Os humanos em particular possuem múltiplas linhas de defesa que afetam a patogênese do início ao fim. Para que um vírus ou bactéria apresente tropismo para um hospedeiro específico, ele deve primeiro ter os meios para romper a linha de defesa do organismo hospedeiro. A primeira linha de defesa, conhecida como sistema imunitário inato, destina-se a prevenir a entrada e o estabelecimento de patogénios iniciais. O sistema imunológico inato é apenas amplamente específico para patógenos e inclui: barreiras anatômicas, inflamação, fagocitose e inibidores inespecíficos.
Uma barreira anatômica é qualquer barreira física ou química que ajude a prevenir a entrada de microorganismos no organismo. Isto inclui a pele, suor, camada mucosa, saliva, lacerações, revestimento endotelial e microbiota humana natural. A epiderme da pele fornece uma barreira física contra patógenos, mas pode ser facilmente comprometida por picadas de insetos, picadas de animais, arranhões ou outros pequenos traumas na pele. Suor, saliva e lágrimas são todas barreiras químicas que contêm enzimas, como lisozimas, que podem matar bactérias e vírus. A camada mucosa reveste a nasofaringe e serve como uma barreira física que encobre os patógenos estranhos e os transporta de volta para fora do corpo através do ranho e do catarro. A microbiota humana, os outros microorganismos que vivem dentro e sobre o corpo, competem com os organismos patogênicos e desempenham um grande papel no controle dos patogênicos. Finalmente, uma membrana semipermeável conhecida como barreira hemato-encefálica é um revestimento de células endoteliais que separa o sangue dos tecidos e órgãos. Sem este revestimento, vírus e bactérias poderiam facilmente infectar órgãos humanos vitais como o cérebro, pulmões e placenta.
Inflamação é uma das primeiras respostas imunológicas à infecção patogénica que muitos organismos hospedeiros possuem. A inflamação envolve uma temperatura elevada ao redor do local da infecção, acúmulo de CO2 e ácidos orgânicos, e uma diminuição na tensão de oxigênio do tecido infectado em resposta a danos celulares induzidos por patógenos. A coagulação do sangue (coagulação) também ocorre em uma área inflamada, fornecendo uma barreira física contra a infecção patogênica. Estas alterações acabam por criar condições de vida desfavoráveis para o patogénico (ou seja, alterações do pH, diminuição do ATP e alterações no metabolismo celular) e impedem a replicação e o crescimento.
Após uma bactéria ou vírus superar o sistema imunitário inato do organismo, o sistema imunitário adquirido do organismo hospedeiro assume o controlo. Esta resposta imunológica é altamente específica aos patógenos e fornece ao hospedeiro uma imunidade duradoura contra futuras infecções por esse patógeno específico. Quando os linfócitos reconhecem antígenos na superfície de um patógeno, eles secretam anticorpos que se ligam ao patógeno e alertam macrófagos e células assassinas naturais. Estas células visam o patógeno em si, matando-o ou tornando-o inativo. Este processo produz ainda células B de memória e células T de memória que permitem a ocorrência de imunidade duradoura.
Em conclusão, se um patógeno é capaz de superar várias defesas do hospedeiro, reconhecer uma célula hospedeira para infecção, e replicar-se com sucesso dentro de um tecido hospedeiro, então é provável que o patógeno possua tropismo para aquele hospedeiro específico.