숙주-병원체 상호작용

Host–pathogen interaction

숙주-병원체 상호작용은 미생물 또는 바이러스가 분자, 세포, 유기체 또는 개체군 수준에서 숙주 유기체 내에서 스스로를 유지하는 방법으로 정의됩니다. 이 용어는 모든 숙주에서 질병을 유발하지는 않지만 질병을 유발하는 미생물을 지칭할 때 가장 일반적으로 사용됩니다.[1] 이 때문에 알려진 병원체가 질병을 일으키든 말든 숙주 내에서 살아남는 방법으로 정의가 확대됐습니다.

분자 및 세포 수준에서 미생물은 숙주에 감염되어 빠르게 분열할 수 있으며, 숙주에 존재하여 신체의 항상성 불균형을 유발하거나 증상을 유발하는 독소를 분비하여 질병을 유발할 수 있습니다. 바이러스는 또한 독성 DNA로 숙주를 감염시킬 수 있으며, 이는 정상적인 세포 과정(전사, 번역 등), 단백질 접힘 또는 면역 반응을 회피할 수 있습니다.[2]

병원성

병원체 이력

과학자들에 의해 관찰된 최초의 병원체 중 하나는 1854년 필리포 파치니에 의해 자세히 기술된 콜레라균입니다. 그의 초기 발견은 박테리아의 그림에 불과했지만, 1880년까지 그는 박테리아에 관한 많은 다른 논문을 발표했습니다. 그는 어떻게 설사를 일으키는지와 그것에 대한 효과적인 치료법을 개발했는지 설명했습니다. 이러한 발견의 대부분은 로버트 코흐가 1884년에 이 유기체를 재발견하고 질병과 연관시킬 때까지 눈에 띄지 않았습니다.

람블편모충은 1600년대[2][3] Leeuenhoeck에 의해 발견되었지만 1970년대까지 병원성이 없는 것으로 밝혀졌는데, 그 때는 오리건주에서 기생충이 관련된 대규모 발병 후 EPA가 후원하는 심포지엄이 개최되었습니다. 그 이후로, H. pylori와 E. coli와 같은 다른 많은 유기체들이 병원체로 확인되었고, 이것은 과학자들이 이러한 해로운 미생물에 대항하기 위한 항생제를 개발할 수 있게 했습니다.

병원균의 종류

병원균에는 박테리아, 곰팡이, 원생동물, 기생충(선충), 바이러스가 포함됩니다.

그런 다음 이러한 다양한 유형의 유기체 각각은 전염 방식에 따라 병원체로 추가 분류될 수 있습니다. 여기에는 식품 매개, 공기 중, 수인성, 혈액 매개 및 매개체 매개가 포함됩니다. 식품 매개 황색포도상구균과 클로스트리디움 보툴리눔과 같은 많은 병원성 박테리아는 독소를 숙주로 분비하여 증상을 유발합니다. HIV와 B형 간염은 혈액 매개 병원체에 의해 발생하는 바이러스 감염입니다. 가장 흔한 병원성 진균인 아스페르길루스는 발암물질로 작용하여 많은 식품, 특히 지하에서 재배되는 식품(견과, 감자 등)을 오염시키는 아플라톡신을 분비합니다.[4]

전송방법

병원균은 숙주 내에서 질병을 일으키고 면역 반응을 유발하기 위해 다양한 역할을 할 수 있습니다.

미생물과 곰팡이는 번식률이 높고 조직 침입이 많아 증상을 유발합니다. 이것은 면역 반응을 일으켜 식세포가 숙주 내의 박테리아를 분해하면서 흔한 증상을 일으킵니다.

H. pylori와 같은 일부 박테리아는 주변 조직으로 독소를 분비하여 세포 사멸 또는 정상 조직 기능의 억제를 초래할 수 있습니다.

그러나 바이러스는 전혀 다른 메커니즘을 사용하여 질병을 일으킵니다. 호스트에 들어가면 두 가지 중 하나를 수행할 수 있습니다. 바이러스 병원체가 용해 주기에 들어가는 경우가 많은데, 이때 바이러스가 숙주 세포에 자신의 DNA나 RNA를 집어넣어 복제하고, 결국 세포를 용해시켜 더 많은 바이러스를 환경으로 방출합니다. 그러나 용원성 주기는 바이러스 DNA가 숙주 유전체에 통합되어 면역계에 의해 눈에 띄지 않게 되는 것입니다. 결국, 그것은 다시 활성화되어 용해 주기로 들어가, 말하자면 무한한 "저장 수명"을 부여합니다.[5]

컨텍스트 기반 호스트 상호 작용

상호작용의 종류

병원체가 숙주와 어떻게 상호작용하느냐에 따라 세 가지 숙주-병원체 상호작용 중 하나에 관여할 수 있습니다. 공생은 병원체가 이익을 얻는 반면 숙주는 상호작용에서 아무것도 얻지 못하는 경우입니다. 그 예로는 Bacteroides thetaiotaomicron이 있는데, 이것은 사람의 장관에 존재하지만 알려진 이점을 제공하지 않습니다.[6] 상호주의는 사람의 위에서 볼 수 있듯이 병원체와 숙주가 상호작용을 통해 이익을 얻을 때 발생합니다. 많은 박테리아가 숙주의 영양소 분해를 돕고, 그 대가로 우리 몸이 그들의 생태계 역할을 합니다.[7] 기생은 숙주가 해를 입는 동안 병원체가 관계에서 이득을 볼 때 발생합니다. 이것은 인간에게 말라리아를 일으키는 단세포 Plasmodium falciparum 기생충에서 볼 수 있습니다.[8]

숙주의 병원성 변동성

병원균은 질병을 일으키는 능력이 있지만 항상 그렇게 하는 것은 아닙니다. 이것은 문맥 의존적 병원성으로 설명됩니다. 과학자들은 이 변동성이 숙주 내의 유전적 요인과 환경적 요인 모두에서 비롯된다고 믿고 있습니다. 인간에게 이것의 한 예는 대장균입니다. 일반적으로 이 박테리아는 장에서 정상적이고 건강한 미생물군의 일부로 번성합니다. 하지만 소화관이나 신체의 다른 부위로 이동할 경우 심한 설사를 유발할 수 있습니다. 따라서 대장균은 병원체로 분류되지만, 항상 그런 역할을 하는 것은 아닙니다.[9] 이 예는 황색포도상구균 및 인간의 다른 일반적인 미생물 식물군에도 적용될 수 있습니다.

현재 병원성 치료방법

현재 병원균 치료는 항균제가 주를 이루고 있습니다. 이러한 약물은 미생물을 죽이거나 숙주 환경 내에서 더 이상의 성장을 억제하도록 특별히 설계되었습니다. 항균제를 설명하는 데 여러 용어를 사용할 수 있습니다. 항생제는 미생물이 페니실린이나 에리트로마이신과 같은 다른 병원체에 대항하여 사용할 수 있는 화학물질입니다. 세미 합성물은 박테리아에서 유래한 항균제이지만 더 큰 효과를 내기 위해 강화되었습니다. 이 두 가지와 대조적으로 합성은 병원성을 방지하기 위해 엄격하게 실험실에서 만들어집니다. 이 세 가지 유형의 항균제는 각각 살균 및 정균의 두 가지 후속 그룹으로 분류할 수 있습니다. 살균 물질은 미생물을 죽이는 반면 정균 물질은 미생물의 성장을 억제합니다.[10]

현대에서 병원성 약물 치료의 가장 큰 문제는 약물 내성입니다. 많은 환자들이 약물을 완전히 복용하지 않아 자연스럽게 내성균을 선택하게 됩니다. 이것의 한 예는 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA)입니다. 항생제 남용으로 인해 약물에 대항하기 위해 유전자 돌연변이가 발생한 박테리아만이 생존할 수 있습니다. 이것은 약물 효과를 감소시키고 많은 치료법을 무용지물로 만듭니다.[11]

앞으로의 방향

숙주-병원체 상호작용에 대한 네트워크 분석과 감염된 숙주 세포의 RNA 서열화 데이터에 대한 대규모 분석 [12]덕분에 숙주 상호작용체의 광범위한 재배선을 유발하는 병원체 단백질이 감염 동안 병원체 적합성에 더 높은 영향을 미친다는 것을 알고 있습니다. 이러한 관찰은 숙주-병원체 상호작용체의 허브가 항균 약물 설계를 위한 유망한 표적으로 탐색되어야 함을 시사합니다.[13] 현재, 많은 과학자들은 유전적 가변성과 그것이 숙주 내의 병원체 상호작용과 가변성에 어떻게 기여하는지를 이해하는 것을 목표로 하고 있습니다. 그들은 또한 숙주에서 빠른 확산을 막기 위해 많은 병원체의 전염 방법을 제한하는 것을 목표로 하고 있습니다. 숙주-병원체 상호작용 및 숙주 내 변동성의 양에 대해 더 많이 알게 [14]됨에 따라 상호작용의 정의가 재정의되어야 합니다. Casadevall은 병원성을 숙주에 대한 손상의 양에 따라 결정해야 한다고 제안하고, 병원성을 숙주에서 어떻게 기능하는지에 따라 다른 범주로 분류합니다.[15] 하지만 변화하는 병원성 환경에 대처하기 위해서는 약물 내성 미생물에 대처하는 치료법의 개정이 필요합니다.

참고 항목

참고문헌

  1. ^ Casadevall A, Pirofski LA (December 2000). "Host–pathogen interactions: basic concepts of microbial commensalism, colonization, infection, and disease". Infection and Immunity. 68 (12): 6511–6518. doi:10.1128/IAI.68.12.6511-6518.2000. PMC 97744. PMID 11083759.
  2. ^ a b Rendtorff RC (March 1954). "The experimental transmission of human intestinal protozoan parasites. II. Giardia lamblia cysts given in capsules". American Journal of Hygiene. 59 (2): 209–220. doi:10.1093/oxfordjournals.aje.a119634. PMID 13138586.
  3. ^ Dobell C (1920). "The Discovery of the Intestinal Protozoa of Man". Proceedings of the Royal Society of Medicine. 13 (Sect Hist Med): 1–15. PMC 2151982. PMID 19981292.
  4. ^ San-Blas G, Calderone RA (2008). Pathogenic fungi: Insights in molecular biology. Horizon Scientific Press.
  5. ^ "How Pathogens Make Us Sick". Infectious Disease. The National Academies.
  6. ^ Hooper LV, Gordon JI (May 2001). "Commensal host-bacterial relationships in the gut". Science. 292 (5519): 1115–1118. Bibcode:2001Sci...292.1115H. doi:10.1126/science.1058709. PMID 11352068. S2CID 44645045.
  7. ^ Bäckhed F, Ley RE, Sonnenburg JL, Peterson DA, Gordon JI (March 2005). "Host-bacterial mutualism in the human intestine". Science. 307 (5717): 1915–1920. Bibcode:2005Sci...307.1915B. doi:10.1126/science.1104816. PMID 15790844. S2CID 6332272.
  8. ^ Sato S (January 2021). "Plasmodium-a brief introduction to the parasites causing human malaria and their basic biology". Journal of Physiological Anthropology. 40 (1): 1. doi:10.1186/s40101-020-00251-9. PMC 7792015. PMID 33413683.
  9. ^ Clermont O, Bonacorsi S, Bingen E (October 2000). "Rapid and simple determination of the Escherichia coli phylogenetic group". Applied and Environmental Microbiology. 66 (10): 4555–4558. Bibcode:2000ApEnM..66.4555C. doi:10.1128/aem.66.10.4555-4558.2000. PMC 92342. PMID 11010916.
  10. ^ Brown, AE (2012). Benson's Microbiological Applications: Laboratory Manual in General Microbiology, Short Version (12th ed.). New York, U.S.: Mc-Graw-Hill.
  11. ^ Neu HC (August 1992). "The crisis in antibiotic resistance". Science. 257 (5073): 1064–1073. Bibcode:1992Sci...257.1064N. doi:10.1126/science.257.5073.1064. PMID 1509257. S2CID 1261981.
  12. ^ Chakravorty S, Yan B, Wang C, Wang L, Quaid JT, Lin CF, et al. (December 2019). "Integrated Pan-Cancer Map of EBV-Associated Neoplasms Reveals Functional Host-Virus Interactions". Cancer Research. 79 (23): 6010–6023. doi:10.1158/0008-5472.CAN-19-0615. PMC 6891172. PMID 31481499.
  13. ^ Crua Asensio N, Muñoz Giner E, de Groot NS, Torrent Burgas M (January 2017). "Centrality in the host–pathogen interactome is associated with pathogen fitness during infection". Nature Communications. 8: 14092. Bibcode:2017NatCo...814092C. doi:10.1038/ncomms14092. PMC 5241799. PMID 28090086.
  14. ^ Avraham R, Haseley N, Brown D, Penaranda C, Jijon HB, Trombetta JJ, et al. (September 2015). "Pathogen Cell-to-Cell Variability Drives Heterogeneity in Host Immune Responses". Cell. 162 (6): 1309–1321. doi:10.1016/j.cell.2015.08.027. PMC 4578813. PMID 26343579.
  15. ^ Casadevall A, Pirofski LA (August 1999). "Host–pathogen interactions: redefining the basic concepts of virulence and pathogenicity". Infection and Immunity. 67 (8): 3703–3713. doi:10.1128/IAI.67.8.3703-3713.1999. PMC 96643. PMID 10417127.

외부 링크