Məlumat

2.4: Eukaryotik Patogenlər və Hostlar - Biologiya

2.4: Eukaryotik Patogenlər və Hostlar - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

-hüceyrələri membranla bağlanmış bir və ya çoxhüceyrəli orqanizmlər nüvə və mitoxondriya kimi digər membrana bağlı orqanoidlər.

(uni= 1 hüceyrə və ya çoxhüceyrəli= çoxlu hüceyrələrdən ibarətdir; Belkenin Şəkil 2.18 səh 46 və 473-474-cü səhifələrinə baxın. Biologiya; s. 474-də “malyariya patogeninin” şəkli yanlışdır)

Domain Eukary: 4 krallıq (“köhnə” Whittaker 5 Kingdom taksonomiyası əsasında):

a. Krallıq Protista məs. protozoa

məs. Plazmodium/malyariya

b. Krallıq Göbələklər məs. maya və qəliblər

məs. Coccidioides immitis/San Xoakin Vadisi Qızdırması

Candida albicans/fürsətçi infeksiyalar, "qarınqırtı", vaginal maya infeksiyaları

c. Krallıq Plantae: bitkilər

d. Krallıq Animalia:

-böyük, çoxhüceyrəli endo- və ektoparazitlər daxildir

-daxildir helmint/qurd parazitləri, məsələn, filarial qurdlar

-daxildir artropod vektorları məs. ağcaqanadlar, gənələr, birələr

Şəkil 2: kompozit hüceyrələr a=prokaryotik hüceyrə (bax, şəkil 2.17 səh 41 Belk Biologiyası)

b=eukaryotik hüceyrə (bax: Şəkil 2.18 və Biologiyada Cədvəl 2.1 səh 42-46)

Cədvəl 1: Patogenlərin və sahiblərin təsnifatı

Hüceyrəsiz mikroblar = hüceyrələrdən əmələ gəlmir

Hüceyrə orqanizmləri = hüceyrələrdən əmələ gəlir

Prionlar: "TSE"lərə səbəb olan "yanlış qatlanmış" zülallar, Transmissiv Spongiform Ensefalopatiyalar

Viruslar: RNT və ya DNT genomları + protein örtüyü +/- zərf

-məcburi hüceyrədaxili parazitlər

Prokaryotlar

-Domen Bakteriyaları

- bakterial patogenlər daxildir

-Domen Arxeya

Eukariotlar

-Domain Eukary

Krallıq Protista

məs. protozoa

Krallıq Göbələklər

məs. maya və qəliblər

Krallıq Plantae

Krallıq Animalia

məs. ekto- və endo-parazitlər

onurğalılar, o cümlədən insanlar

Cədvəl 2: Yoluxucu xəstəliklərin/patogenlərin törədicilərinin xüsusi nümunələri

_______________________________________________________________________________

Hüceyrəsiz agentlər Hüceyrə

prion virusları prokariotlar eukariotlar

süngərvari ensefalopatiyalar HİV Bakteriyalar: Protozoa:

"Dəli inək xəstəliyi" Ebola Mycobacterium tuberculosis/TB Plazmodium/malyariya

Kuru Hanta Stafilokok Kriptosporidium

Creutzfeldt-Jakobs Xəstəliyi Poliomielit Bacillus anthracis/sibir yarası Giardia

Xroniki Arıqlama Xəstəliyi Quduzluq E. coli Tripanosoma/yuxu xəstəliyi

Hepatit Salmonella

Çiçək xəstəliyi Xlamidiya/STD Göbələkləri:

Solğun treponema/sifilis Candida/Maya

Koksidioidlər

Heyvanlar

Helmintlər/"qurdlar"

Ektoparazitlər/vektorlar:

ağcaqanadlar, gənələr, birələr

Şəkil 3: Personaj Ağacı

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Əncir 4 Həyat Ağacı bax şək 2.19 səh 47 Belk's Biologiya

Mikrob sahibləri

Hostlar mikrob patogenlərinin çoxaldığı orqanizmlərdir. Mikroblar bütün hüceyrə orqanizmlərini yoluxa bilər, buna görə də bütün hüceyrə orqanizmləri mikrob sahibi kimi çıxış edə bilər.

  • Bakterial sahiblər və bakteriofaq terapiyası: mikroblar terapevtik vasitə kimi: Bakteriyalar (birhüceyrəli prokaryotlar) bakteriofaq adlanan bakterial viruslar tərəfindən yoluxa və öldürülə bilər. Bakteriofaq terapiyası patogen bakteriyaları öldürmək üçün bakterial virusların istifadəsidir. Bakteriofaq terapiyası ilk dəfə Birinci Dünya Müharibəsi zamanı təklif edilmiş və keçmiş Sovet İttifaqında fəal şəkildə həyata keçirilmişdir. İkinci Dünya Müharibəsi zamanı ilk antibiotik penisilin təqdim edildikdə, bakteriofaq terapiyası gözdən düşdü. Antibiotiklərə davamlı bakteriyaların artması ilə antibiotikə davamlı bakteriyaların müalicəsi və patogen bakteriyalarla çirklənmiş qidaların müalicəsi üçün bir üsul olaraq bakteriofaqların inkişafına maraq yenidən artır (məsələn, faglar öldürmək üçün istifadə olunur). Listeria monocytogenesçirklənmiş qidalarda)
  • Eukaryotik ev sahibləri: Bütün eukaryotik orqanizmlər (protistlər, göbələklər, bitkilər və heyvanlar) mikrob patogenləri ilə yoluxa bilər.
  • Mikrob patogenləri üçün ev sahibi kimi bitkilər; insan sağlamlığına təsir: Bitkilərin mikrob xəstəlikləri bütün dünyada böyük qida itkilərinə səbəb olur. Qida çatışmazlığı, qidalanma və aclıq heyvanların/insanların patogen infeksiyaya qarşı müqavimət qabiliyyətini xeyli azaldır. beləliklə, bitki xəstəlikləri dolayı yolla insanlarda yoluxucu xəstəlikləri artırır.

-Tarixən bitki xəstəlikləri bəşər tarixinə çox böyük təsir göstərmişdir. İki misal “su qəlibidir” Phytophthora infestans və göbələk Claviceps purpurea

-Kartofun gec zərərvericisi səbəb Pytophthora infestans İrlandiya kartof məhsulunun uğursuzluğuna və sonrakı aclığa səbəb oldu. Nəticədə bir çox yoxsul irlandlar ABŞ, Kanada və Avstraliyaya mühacirət etdilər. Phytophthora infestans dünyanın bəzi yerlərində kartof xəstəliyinə və aclığa səbəb olmaqda davam edir.

- Göbələk/kif Claviceps purpurea səbəb olan bitki patogenidir”ergot zəhərlənməsi” heyvanlarda/insanlarda. Claviceps nəm taxılda böyüyür və istiliyə davamlı toksin istehsal edir, erqotamin. Erqotaminin kimyəvi quruluşu LSD-yə bənzəyir və güclü halüsinogendir. ƏgərClaviceps-çirklənmiş taxıl un və sonradan çörəyə çevrilir, erqotamin hallüsinasiyalara, vazokonstriksiyaya (damarların daralmasına, qan axınının azalması nekroz, toxumaların ölümünə səbəb olur), hamar əzələlərin daralmasına (aborta səbəb olur) səbəb olur. Ergot zəhərlənməsinə "Müqəddəs Anthony atəşi" də deyilir, çünki qan axınının olmaması ağrılı yanma hissi yaradır. Müqəddəs Entoni ordeninin rahibləri tez-tez ergot zəhərlənməsi qurbanlarına qulluq edirdilər. Bəzi tarixçilər Salem cadugər sınaqlarının ergot zəhərlənməsinin məhsulu olduğuna inanırlar. Ergot zəhərlənməsi “küflü taxıl”la qidalanan təsərrüfat heyvanlarında da baş verir.

Heyvanlar mikrob sahibi kimi

  • Mikrob sahibi olaraq insan olmayan heyvanlar: Baytarlıq yoluxucu xəstəliklər (insan olmayan heyvanların yoluxucu xəstəlikləri) insan sağlamlığına böyük təsir göstərir.

1. İnsan mikrob patogenlərinin əksəriyyəti, ehtimal ki, “Yoluxucu Xəstəliklərin Qısa Tarixi” bölməsində təsvir olunduğu kimi, baytarlıq patogenlərindən əmələ gəlmişdir.

2. İnsan olmayan heyvanlar kimi su anbarları insanlar üçün patogenlər. Bir çox tibbi mikrobioloqlar inanırlar ki, yeni “yaxşılaşan” xəstəliklərin əksəriyyəti yeni olacaq zoonozlar, insan olmayan heyvan su anbarlarından insanlara keçəcək xəstəliklər

3. Yemək və iş heyvanları da daxil olmaqla kənd təsərrüfatı heyvanlarının yoluxucu xəstəlikləri (şumda/biçin zamanı istifadə olunan öküz nümunələri) qida çatışmazlığına və aclığa səbəb olmuşdur.

-Dünyada traktorların əlçatmaz olduğu bölgələrdə fermerlər şumlamaq, məhsul yığmaq və bazara nəql etmək və peyin şəklində bitki gübrələri mənbəyi kimi heyvanlara güvənirlər. Heyvanları xəstələnsə və ya ölsə, kifayət qədər yem yetişdirə bilməzlər.

-Dünyanın bir çox yerlərində pis qidalanma, heyvan mənşəli məhsulların (ət, quşçuluq, süd məhsulları, yumurta) təmin edə biləcəyi zülalın (kwashiorkor) çatışmazlığından qaynaqlanır.

- Qida/zülal çatışmazlığı insanların yoluxucu xəstəliklərə qarşı müqavimət qabiliyyətini azaldır, beləliklə, baytarlıq xəstəlikləri dolayı yolla insanların yoluxucu xəstəliklərini artırır.

  • Buğumayaqlılar patogenlərin vektorları kimi: həşərat və araxnidlər də daxil olmaqla, artropodlar yoluxmuş ev sahibindən yeni insan sahibinə patogenləri ötürə bilər. Bioloji buğumayaqlıların vektorları artropod sahibində təkrarlanan və/və ya yetişən patogenlə yoluxur.
  • İnsanlar mikrob sahibi kimi: İnsanlar bütün heyvanlar kimi eukariotlardır. Aşağıda müzakirə edildiyi kimi, insanı yoluxduran patogeni təsnif edə bilmək vacibdir ki, müvafiq antimikrob dərmanı seçilsin. Əksər mikrob əleyhinə dərmanlar müəyyən bir patogenlər qrupu üçün çox seçicidir, buna görə də patogen yanlış təsnif edilirsə, yanlış dərman heç bir fayda verməz. İnsanların eukaryotik orqanizmlər olduğunu başa düşmək həm də eukaryotik patogenləri inhibə etmək/öldürmək üçün istifadə edilən dərmanların bakterial (prokaryotik) patogenləri müalicə etmək üçün istifadə edilən dərmanlardan daha çox xoşagəlməz/təhlükəli yan təsirlərə malik olduğunu anlamağa kömək edir.

24.4 Göbələk parazitləri və patogenləri

Bu bölmənin sonunda siz aşağıdakıları edə biləcəksiniz:

  • Bitkilərin bəzi göbələk parazitlərini və patogenlərini təsvir edin
  • İnsanlarda müxtəlif növ göbələk infeksiyalarını təsvir edin
  • Göbələk və heyvan hüceyrələri arasındakı oxşarlıq səbəbiylə göbələk əleyhinə terapiyanın nə üçün çətinləşdiyini izah edin

Parazitizm birliyin bir üzvünün digərinin hesabına faydalandığı simbiotik əlaqəni təsvir edir. Həm parazitlər, həm də patogenlər ev sahibinə zərər verir, lakin patogenlər xəstəliyə səbəb olur, ev sahibi toxumalarına və ya fiziologiyasına zərər verir, parazitlər isə ümumiyyətlə etmir, lakin qida və ya digər resurslar üçün rəqabət nəticəsində ciddi zərər və ölümə səbəb ola bilər. Kommensalizm bir üzv digərinə təsir etmədən faydalandıqda baş verir.

Bitki parazitləri və patogenləri

Kifayət qədər yüksək keyfiyyətli məhsul istehsalı insan varlığı üçün vacibdir. Təəssüf ki, bitki xəstəlikləri bəşəriyyətin əkinçilik tarixi boyu bir çox məhsulu məhv etmiş, bəzən geniş miqyasda aclıq yaratmışdır. Bir çox bitki patogenləri toxumaların çürüməsinə və ev sahibinin son ölümünə səbəb olan göbələklərdir (Şəkil 24.26). Bitki toxumasını birbaşa məhv etməklə yanaşı, bəzi bitki patogenləri ev sahibi bitkini daha da zədələyə və öldürə bilən güclü toksinlər çıxararaq məhsulu korlayır. Göbələklər qidanın xarab olmasına və saxlanılan məhsulların çürüməsinə də cavabdehdirlər. Məsələn, göbələk Claviceps purpurea dənli bitkilərin (xüsusilə çovdarın) xəstəliyi olan erqot xəstəliyinə səbəb olur. Göbələk dənli bitkilərin məhsuldarlığını azaltsa da, ergotun alkaloid toksinlərinin insanlara və heyvanlara təsiri daha böyük əhəmiyyət kəsb edir. Heyvanlarda bu xəstəliyə deyilir ergotizm. Ən çox rast gəlinən əlamət və əlamətlər iribuynuzlu heyvanlarda qıcolmalar, halüsinasiyalar, qanqrenlər və süd itkisidir. Ergotun aktiv tərkib hissəsidir lisergik turşuLSD dərmanının xəbərçisi olan . Smutlar, paslar və toz və ya tüklü küf, məhsullara təsir edən ümumi mantar patogenlərinin digər nümunələridir.

Aflatoksinlər cinsin göbələkləri tərəfindən salınan zəhərli, kanserogen birləşmələrdir Aspergillus. Dövri olaraq, qoz-fındıq və taxıl məhsulu aflatoksinlərlə çirklənir və məhsulun kütləvi şəkildə geri çağırılmasına səbəb olur. Bu, bəzən istehsalçıları məhv edir və inkişaf etməkdə olan ölkələrdə ərzaq qıtlığına səbəb olur.

Heyvan və insan parazitləri və patogenləri

Göbələklər heyvanlara, o cümlədən insanlara bir neçə yolla təsir edə bilər. Mikoz, göbələklərin böyüməsi və infiltrasiyası nəticəsində infeksiya və birbaşa zədələnmə nəticəsində yaranan bir mantar xəstəliyidir. Göbələklər toxumaları koloniyalaşdırmaq və məhv etməklə birbaşa heyvanlara hücum edir. Mikotoksikoz göbələk toksinləri (mikotoksinlər) ilə çirklənmiş qidalarla insanların (və digər heyvanların) zəhərlənməsidir. Mycetismus xüsusi olaraq zəhərli göbələklərdə əvvəlcədən əmələ gələn toksinlərin qəbulunu təsvir edir. Bundan əlavə, qəliblərə və sporlara qarşı yüksək həssaslıq göstərən şəxslər güclü və təhlükəli allergik reaksiyalar inkişaf etdirə bilərlər. Mantar infeksiyalarının müalicəsi ümumiyyətlə çox çətindir, çünki bakteriyalardan fərqli olaraq göbələklər eukariotlardır. Antibiotiklər yalnız prokaryotik hüceyrələri hədəf alır, göbələkləri öldürən birləşmələr isə eukaryotik heyvan sahibinə də zərər verir.

Bir çox mantar infeksiyası var səthi yəni heyvanın dərisində olurlar. Müddətli dəri (“dəri”) mikozlar, onlar dağıdıcı təsirlərə malik ola bilərlər. Məsələn, son illərdə dünya qurbağalarının populyasiyasının azalması (qismən) xitrid göbələkləri ilə bağlıdır. Batrachochytrium dendrobatidis. Bu ölümcül göbələk qurbağaların dərisini yoluxdurur və ehtimal ki, amfibiyaların sağ qalması üçün vacib olan dəri qazının mübadiləsinə mane olur. Eynilə, ABŞ-da bir milyondan çox yarasa yarasanın ağzı ətrafında ağ halqa kimi görünən ağ burun sindromu ilə öldürülüb. Bu soyuq sevən göbələk səbəb olur Pseudogymnoascus destructansyarasaların qış yuxusuna getdiyi mağaralarda ölümcül sporlarını yayır. Mikoloqlar xəstəliyin ötürülməsi, mexanizmi və nəzarətini araşdırırlar P. destructans yayılmasını dayandırmaq üçün.

Epidermisin, saçın və dırnaqların səthi mikozlarına səbəb olan göbələklər nadir hallarda əsas toxumaya yayılır (Şəkil 24.27). Bu göbələklər tez-tez yunan sözlərindən "dermatofitlər" adlanır dermis dəri və mənasını verir fit bitki deyilsə də, bitki deməkdir. Dermatofitlər də adlanır "ringworms" dəridə meydana gətirdikləri qırmızı halqaya görə. Onlar parçalanan hüceyrədənkənar fermentlər ifraz edirlər keratin (saçda, dəridə və dırnaqlarda olan bir zülal) atletin ayağı və idman qaşınması kimi vəziyyətlərə səbəb olur. Bu şərtlər adətən reseptsiz yerli kremlər və tozlarla müalicə olunur və asanlıqla təmizlənir. Daha davamlı səthi mikozlar reçeteli oral dərmanlar tələb edə bilər.

Sistemli mikozlar daxili orqanlara yayılır, ən çox bədənə tənəffüs sistemi ilə daxil olur. Misal üçün, koksidioidomikoz (çox vaxt vadi qızdırması adlanır) adətən ABŞ-ın cənub-qərbində, lakin göbələklərin tozda məskunlaşdığı Vaşinqtona qədər şimalda rast gəlinir. Nəfəs aldıqdan sonra sporlar ağciyərlərdə inkişaf edir və vərəmə bənzər simptomlar yaradır. Histoplazmoz dimorf göbələk səbəb olur Histoplasma capsulatum. İnsan ev sahibliyində, Histoplazma maya kimi böyüyür, ağciyər infeksiyalarına, daha nadir hallarda isə beyin və onurğa beyni membranlarının şişməsinə səbəb olur. Bu və bir çox digər mantar xəstəliklərinin müalicəsi ciddi yan təsirləri olan antifungal dərmanların istifadəsini tələb edir.

Fürsətçi mikozlar ya bütün mühitlərdə yayılmış, ya da normal biotanın bir hissəsi olan göbələk infeksiyalarıdır. Onlar əsasən immun sistemi zəif olan insanlara təsir göstərir. QİÇS-in gec mərhələlərində olan xəstələr həyat üçün təhlükə yarada bilən fürsətçi mikozlardan əziyyət çəkirlər. maya Candida Təbii biotanın ümumi üzvü olan sp., ətraf mühitin pH-ı, insanın immun müdafiəsi və ya normal bakteriya populyasiyası dəyişərsə, nəzarətsiz böyüyə və vajinaya və ya ağıza (ağız boşluğuna) yoluxa bilər.

Miketizm zəhərli göbələklər yeyildikdə baş verə bilər. Göbələk yığımı mövsümündə bir sıra insan ölümünə səbəb olur. Göbələklərin bir çox yeməli meyvə cəsədləri çox zəhərli qohumlara bənzəyir və həvəskar göbələk ovçularına məhsullarını diqqətlə yoxlamaq və şübhəli mənşəli göbələkləri yeməkdən çəkinmələri barədə xəbərdarlıq edilir. “Cəsarətli göbələk toplayanlar və köhnə göbələk yığanlar var, amma köhnə, cəsarətli göbələk toplayanlar yoxdur” məsəli təəssüf ki, doğrudur.

Elmi metod əlaqəsi

Hollandiya Qarağac Xəstəliyi

Sual: Hollandiya qarağac xəstəliyinə davamlı ağaclar antifungal birləşmələr ifraz edirmi?

Hipoteza: Bu suala cavab verən fərziyyə qurun.

Fon: Holland qarağac xəstəliyi bir çox qarağac növlərinə təsir edən göbələk infeksiyasıdır (Ulmus) Şimali Amerikada. Göbələk ağacın damar sistemini yoluxdurur, bu da bitki daxilində su axınının qarşısını alır və quraqlıq stresini təqlid edir. 1930-cu illərin əvvəllərində təsadüfən ABŞ-a gətirilən o, bütün qitədə Amerika qarağac kölgəsi ağaclarını məhv etdi. Buna göbələk səbəb olur Ophiostoma ulmi. Qarağac qabığı böcəyi vektor rolunu oynayır və xəstəliyi ağacdan ağaca ötürür. Bir çox Avropa və Asiya qarağacları xəstəliyə Amerika qarağaclarına nisbətən daha az həssasdır.

Fərziyyəni yoxlayın: Bu fərziyyəni sınaqdan keçirən tədqiqatçı aşağıdakıları edə bilər. fraqmentləri ilə göbələklərin böyüməsini dəstəkləyən bir mühit olan bir neçə Petri plitələrini aşılayın Ofiostoma miselyum. Amerika qarağaclarının həssas sortlarının və davamlı Avropa və Asiya qarağaclarının damar toxumasından bir neçə diski (metal zımba ilə) kəsin. Mühitin və inkubasiya şəraitinin göbələk böyüməsinə mane olmadığını yoxlamaq üçün bitki toxuması olmayan miseliya ilə aşılanmış nəzarət Petri plitələrini daxil edin. Müsbət nəzarət olaraq, miselyumla aşılanmış Petri plitələrinə məlum funqisidlə hopdurulmuş kağız diskləri əlavə edin.

Göbələklərin böyüməsinə və miselyumun lövhənin səthinə yayılmasına imkan vermək üçün plitələri müəyyən günlər ərzində inkubasiya edin. Toxuma nümunələrinin və funqisid nəzarət diskinin ətrafında, əgər varsa, təmizləmə zonasının diametrini qeyd edin.

Müşahidələrinizi aşağıdakı cədvəldə qeyd edin.

Disk İnhibisyon zonası (mm)
Distillə edilmiş su
Funqisid
Həssas Qaraağacdan toxuma #1
Həssas Qaraağacdan toxuma #2
Dayanıqlı Qarağacdan toxuma #1
Dayanıqlı Qarağacdan toxuma #2

Məlumatları təhlil edin və nəticələri bildirin. Distillə edilmiş suyun təsirini funqisidlə müqayisə edin. Bunlar eksperimental quruluşu təsdiqləyən mənfi və müsbət nəzarətlərdir. Funqisid göbələk inkişafının maneə törədildiyi aydın bir zona ilə əhatə olunmalıdır. Müxtəlif qarağac növləri arasında fərq varmı?

Nəticə çıxarın: Funqisiddən gözlənildiyi kimi antifungal fəaliyyət var idimi? Nəticələr fərziyyəni dəstəklədi? Yoxdursa, bunu necə izah etmək olar? Bir neçə mümkün izahat var.


2.4: Eukaryotik Patogenlər və Hostlar - Biologiya

Yaranmaqda olan və ya ortaya çıxa bilən çoxlu sayda xəstəlik törədən orqanizmlər və meydana çıxa biləcək coğrafi ərazilərin böyük müxtəlifliyi səbəbindən yaranan yoluxucu xəstəliklərə nəzarət çətin olacaq. Patogenin virulentliyinin təkamülünə müasir baxış - xüsusilə onun artan ev sahibinin istismarından patogenə verilən xərclər və faydalar arasındakı mübadilə - nəzarət proqramlarına ən təhlükəli patogenləri (yüksək virulentliklə müəyyən edilə bilən) müəyyən etməyə və onlara diqqət yetirməyə imkan verir. insan populyasiyaları).

Yaranan xəstəliklərin tədqiqi, əsasən, müxtəlif ortaya çıxan patogenlərin spektrinə, ortaya çıxmanın epidemioloji səbəblərinə və meydana çıxmağa nəzarət etmək üçün müdaxilələrə yönəlmişdir. Xəstəliyə nəzarətin mümkünlüyünə potensial olaraq çoxlu sayda yaranan və yenidən əmələ gələn patogenlər, coğrafi mənbələrin müxtəlifliyi, bu mənbələrdən qlobal sürətlə yayılma potensialı və yaranmasına təsir edən çoxsaylı ekoloji və sosial amillər mane olur (1-4). Ən sıx tədqiqat, müşahidə və nəzarət səyləri üçün ən təhlükəli patogenlər seçilə bilsə, xəstəliklərə nəzarət daha asan idarə edilə bilər. Bu problemi təkamül nöqteyi-nəzərindən deyil, epidemioloji baxımdan həll edən mütəxəssislər ən çox zərər verən yeni patogenlərin yaranmasının proqnozlaşdırılması və qarşısının alınmasının məqsədəuyğunluğu ilə bağlı razılaşmırlar (5-8). Bu perspektivdə mən iddia edirəm ki, virulentliyin təkamülünü başa düşmək (geniş şəkildə infeksiyanın zərərliliyi kimi müəyyən edilir) bu məqsədi iki yolla daha reallaşdıra bilər: 1) ən böyük təhlükə törədən patogenlərin müəyyənləşdirilməsini və bloklanmasını asanlaşdırmaqla insan populyasiyalarında formalaşır (məsələn, Yersinia pestis Orta əsrlərdə və son onilliklərdə insanın immunçatışmazlığı virusu [İİV]) və 2) insan populyasiyalarında artıq müəyyən edilmiş patogenlərin xüsusilə virulent variantlarının (məsələn, 1918-ci il qrip pandemiyasına səbəb olan patogen və virulent, antibiotiklərə davamlı suşları Staphylococcus aureus).

Virulentliyin təkamülünün müasir anlayışı patogenlərin məruz qaldığı bir mübadilə üzərində cəmlənir: patogenlərin sahiblərin artan istismarı nəticəsində əldə etdiyi rəqabət faydaları və yoluxmuş və həssas sahiblər arasında yoluxucu təması azaldan xəstəliyin hər hansı təsirindən yaranan xərclər. Ənənəvi baxış, təbii seçmənin ev sahibi və parazit arasında xeyirxah birgəyaşayışa doğru təkamülü dəstəkləyəcəyini güman edirdi (9-12). Bununla belə, müasir baxış vurğulayır ki, əgər ev sahiblərini istismar edən patogenlər xoş xasiyyətli birgəyaşayış əldə edənlərə nisbətən ötürülmə dövrlərində daha çox müvəffəqiyyət əldə edərsə, bu cür xoşxassəli birgəyaşayış qeyri-sabit olacaqdır (13-17).

Bu təkamül arqumentinin əsas fərziyyəsi ondan ibarətdir ki, artan toksin virulentliyi patogenin yayılmasının artması ilə əlaqələndirilir (xəstələr daxilində patogen reproduksiyanın artması və/yaxud yoluxmuş hostlardan patogenin tökülməsi kimi özünü göstərir). Bu korrelyasiya ev sahibi/patogen assosiasiyaları arasında güclü olmamalıdır ki, arqumentlər patogen mexanizmlərdə etibarlı fərqlər olsun, məsələn, son dərəcə müxtəlif növ patogenlər müqayisə edildikdə korrelyasiya faktiki olaraq aşkar edilə bilməz hala gələ bilər. Əksinə, mübadilə arqumenti müəyyən bir patogen üçün (xüsusi tropizmləri və patogen mexanizmləri ilə) ev sahibinin istismar səviyyəsini artıran mutasiyaların zərərliliyi artırdığını bildirir. Virulentlik, istismar və patogenin yayılması arasında əlaqə "vəhşi tip" mutantlar arasında gözlənilir, lakin laboratoriyada yaradılan yeni virulentlər arasında deyil. Artan virulentliyə aparan bir çox yollar olduğundan və laboratoriya tərəfindən yaradılan variantlar çox vaxt in vivo rəqabət üstünlüyü əsasında seçilmədiyindən, laboratoriyada yaradılan variantların artan virulentliyi yayılma üstünlüyü ilə əlaqəli olmaya bilər. Bunun əksinə olaraq, təbii seleksiya virulentliyin artması patogenin uyğunluğunun artması ilə əlaqəli olmayan hər hansı variantı aradan qaldırmalıdır.

Virulentlik, ev sahibinin istismarı və patogenin yayılması arasında əlaqə dolayı və ya birbaşa ola bilər. Əgər patogen mexanizm toksin istehsalını əhatə edirsə, istehsal və patogenin yayılması arasında müsbət əlaqə gözlənilir. In Vibrio vəbaməsələn, yüksək toksin istehsalı, zahirən, toksinin bağırsaq traktından rəqabət aparan orqanizmlərin yuyulması nəticəsində nəcis materialında vibrionların sıxlığının artması ilə əlaqələndirilir (17). Digər orqanizmlərdə virulentlik, ev sahibinin istismarı və patogenin yayılması arasında əlaqə daha birbaşadır. Daha geniş şəkildə çoxalmış insan plazmodiyası tez-tez daha ağır xəstəliklərə səbəb olur və həyat üçün daha təhlükəlidir (16). Eynilə, vektor daşıyan dang virusunun daha virulent suşları hüceyrə mədəniyyətində daha geniş şəkildə çoxalır (18). -nin artım templəri Salmonella typhimurium onun virulentlik plazmidlərindən birini ləğv etməklə və spv genlərini kodlayan 8 kb-lik bir bölgənin plazmidin ifadəsini maneə törətməklə azaldılmış, artan böyümə sürətini bərpa etmişdir (19). Müqayisə Şigella növlər virulentlik və patogenin çoxalması arasında oxşar əlaqə olduğunu göstərir (20).

Cinsi yolla keçən patogenlər analoji birləşmələr göstərir. Ən yaxşı öyrənilmiş patogen HİV üçün daha sürətli replikativ HİV in vitro hüceyrənin daha çox məhv edilməsi, immunitet sisteminin daha sürətli məhv edilməsi və QİÇS-in daha sürətli başlaması ilə əlaqələndirilir (21-35). Eynilə, insan papilloma-viruslarının (HPV) daha onkogen serotipləri hüceyrə bölünməsini məhdudlaşdıran hüceyrə mexanizmlərinə müdaxilə edərək daha çox sayda nəsil yaradır (36). Hər iki virus üçün artan viral yük təmasda olan şəxslərə ötürülmə ehtimalının artması ilə əlaqələndirilir (37-39) və HİV-2-dən daha yüksək sıxlığa yayılan HİV-1 hər təmasda daha çox ötürülür (40).

İnsan populyasiyalarında təbii şəkildə dolaşan patogenlərdə virulentlik və virus yayılması arasındakı əlaqə, buna görə də, ev sahibinin istismarındakı dəyişikliklərin funksiyası olaraq patogenlər tərəfindən toplanan xərclər və fitnes faydaları arasında uyğunlaşmaya müasir vurğunu dəstəkləyir.

Yüksək virulentliklə əlaqəli ötürülmə

Hərəkətsiz Hostlardan ötürülmə

Ev sahibi/parazit birgə təkamülünə dair ənənəvi baxış kimi, müasir baxış da ana xəstəliyini patogen üçün potensial məsuliyyət kimi müəyyən edir. Patogenlər həssas ev sahiblərinə çatmaq üçün hazırkı ev sahibinin hərəkətliliyinə güvəndikdə, intensiv istismar nəticəsində yaranan xəstəlik adətən ötürülmə potensialını azaldır. Ev sahibi/parazitlərin birgə təkamülünə dair müasir perspektiv ənənəvi olandan fərqlidir, lakin bu uğursuzluqları istismarın faydaları ilə müqayisə etmək vurğulanır: istismar nəticəsində yaranan zərərdən parazitlərin çəkdiyi xərclər xüsusilə kiçik olduqda yüksək virulentlik təkamül sabitliyinə kömək edə bilər. və/yaxud istismardan əldə edilən faydalar xüsusilə böyükdür. Beləliklə, əgər ev sahibinin immobilizasiyası ötürülməyə çox az mənfi təsir göstərərsə, ev sahibini o qədər intensiv şəkildə istismar edən patogen variantları, onun immobilizasiyası istismarın faydalarını əldə edəcəkdir. Daha ümumi şəkildə desək, immobilizasiya ilə bağlı ötürülmə ilə bağlı çəkilən xərclər kiçik olduqda, istismar xərcləri immobilizasiyanın ötürülməni ciddi şəkildə pozduğu halda baş verə biləcəyindən daha yüksək istismar səviyyəsindəki faydalardan daha yüksək olmalıdır (16).

Ümumi mübadilənin bu versiyasını tanımaq bir neçə proqnoza gətirib çıxardı: Vektor yolu ilə daşınan parazitlər immobilizasiya edilmiş ev sahiblərindən effektiv şəkildə ötürülə bildiyinə görə, onlar birbaşa ötürülən parazitlərdən daha yüksək virulentlik səviyyəsinə təkamül etməlidirlər (16). Eynilə, insan davranışının və mədəniyyətinin aspektləri patogenləri hərəkətsizdən həssas ev sahiblərinə ötürən "mədəni vektorlar" yarada bilər (41). Məsələn, əsasən su ilə keçən ishal patogenləri nisbətən yüksək virulentlik səviyyəsinə qədər təkamül etməlidir, çünki təsirli ötürülmə hətta yoluxmuş ev sahibləri səfərbər edildikdə belə baş verə bilər: çirklənmiş paltar və yataq dəstlərini daşıyan şəxslər, yataq dəstlərinin yuyulması üçün istifadə olunan su və çirklənmiş suyun hərəkəti. içməli suya birlikdə ağcaqanad sürüsü kimi hərəkət edərək, immobilizasiya edilmiş ev sahibindən patogenləri ötürür. Müşahidəçi tərəfindən ötürülən patogenlər də virulent olmalıdır. Həkimlər və tibb bacıları patogenləri bir immobilizasiya olunmuş xəstədən digərinə ötürdükdə, tibb bacıları tərəfindən ötürülmə tez-tez xəstəxanalarda baş verir. Qarşılıqlı proses o zaman baş verir ki, parazitlər həssas şəxslərə çatmaq üçün yoluxmuş ev sahiblərinin hərəkətliliyinə deyil, həssas şəxslərin hərəkətliliyinə güvənirlər. Beləliklə, xarici mühitdə davamlı olan parazitlər davamlı olmayan patogenlərə nisbətən daha yüksək virulentlik səviyyəsinə doğru təkamül etməlidir, çünki davamlı patogenlər həssas fərdlərin hərəkəti onları patogenlərlə təmasda olana qədər ətraf mühitdə canlı qala bilər.

Bu fərziyyələrin hər biri qiymətləndirilmiş və hər bir halda gözlənilən assosiasiya baş vermişdir: virulentlik vektor vasitəsilə ötürülmə, su yolu ilə ötürülmə, müşayiətçi vasitəsilə ötürülmə və xarici mühitdə davamlılıq ilə müsbət əlaqələndirilir (Cədvəl 1). Buna görə də bu təkamül çərçivəsi, insan parazitlərinin müxtəlifliyini ənənəvi baxışla kəskin şəkildə ziddiyyət təşkil edən şəkildə izah edir. Malyariya, vərəm, çiçək, vəba və tif kimi xəstəliklərin şiddəti uyğunsuzluğun əlaməti kimi görünmək əvəzinə, təkamül uyğunlaşmasının nəticəsi olaraq görülür, çünki səbəb parazitlər ötürülmə üçün ev sahibinin hərəkətliliyinə etibar etmirlər. İstismarın faydaları və məsrəfləri arasında uzlaşmalar, buna görə də, belə patogenlər üçün nisbətən yüksək səviyyədə istismarın təkamülünə və buna görə də ev sahibinə yüksək dərəcədə zərərin yaranmasına kömək edir.

Cinsi yolla ötürülmə

Cinsi yolla keçən xəstəliklərdə virulentliklə bağlı təkamül mübadilələri ev sahibinin cinsi davranışı ilə patogenlərə qoyulan cinsi yolla ötürülmə tələblərini əhatə edir. Qısa müddətə yoluxma müddəti cinsi yolla keçən patogenlərin əksəriyyəti üçün təsirsiz olacaqdır. Əgər insanlar ildə bir dəfə cinsi partnyorlarını dəyişsəydilər, məsələn, immunoloji müdafiə vasitəsi ilə yoluxucu olmayan patogenin və ya bir neçə həftə ərzində ev sahibinin ölümü ilə yoluxma şansı az olardı. Sağ qalmaq üçün patogen növbəti cinsi tərəfdaşlıq zamanına qədər uzanan bir müddət ərzində ötürülməlidir. İnkişaf etmək üçün patogen cinsi partnyorlarda birdən çox dəyişikliyi əhatə edən dövrlər ərzində ötürülməlidir, buna görə də cinsi yolla ötürülən patogenlər tez-tez hüceyrə və toxuma tropizmlərinə ehtiyac duya bilər ki, bu da onların immunitet sistemi tərəfindən nisbətən uzun müddət ərzində aradan qaldırılmasına mane olur.

Cinsi davranışdakı dəyişikliklərin virulentliyə təkamül təsiri davranış dəyişikliyindən əvvəl mövcud olan tropizmlərdən güclü şəkildə təsirlənə bilər. Cinsi yolla ötürülmə potensialının artması infeksiyanın başlanğıcından daha tez yayılan patogen variantlara üstünlük verməlidir. Əgər əvvəlcədən mövcud olan tropizmlər vacib olmayan hüceyrə növlərini hədəf alırsa, erkən çoxalma üçün bu seçim virulentliyə nisbətən az təsir göstərəcəkdir. Məsələn, insanlar bir neçə gündə cinsi partnyorlarını dəyişirlərsə, cinsi yolla ötürülən patogen, ötürülməsi üçün ev sahibinin hərəkətliliyinə əsaslanan tənəffüs yollarının patogenləri kimi virulentlik səviyyələrini inkişaf etdirməlidir. Bu cür patogenlərə misal olaraq cinsi yolla keçən birhüceyrəli patogenləri göstərmək olar Neisseria gonorrheaeChlamydia trachomatis, selikli qişa toxumalarını yoluxdurmağa meyllidir və buna görə də yetkin ev sahiblərinin sağ qalmasına nisbətən az mənfi təsir göstərir. Bununla belə, tropizmlər kritik hüceyrələri əhatə edərsə, ev sahibinin istismar səviyyəsinin artması ilə əlaqəli zərər ev sahibi üçün daha ağır olmalıdır. İİV bir nümunə verir: İİV immunoloji cavabların kritik tənzimləyiciləri olan köməkçi T hüceyrələri üçün tropizmə malikdir. Bu hüceyrələrdə yüksək replikasiya səviyyəsinə qısa müddət ərzində dözmək mümkün olsa da, son nəticədə (hələ də aydınlaşdırılan mexanizmlərlə) bu kateqoriyalı hüceyrələrin məhvinə və immun sisteminin çökməsinə gətirib çıxarır.

Təkamül qüvvələri və toxuma tropizmləri ilə bağlı bu arqumentlər İİV-ə şamil edilə bilərsə, HİV cinsi yolla ötürülmə potensialının daha çox olduğu ərazilərdə daha virulent olmalıdır. Bu proqnoza uyğun olaraq, HİV-2 HİV-1-dən daha az virulentdir, sübutlar göstərir ki, Afrikada HİV infeksiyasının ilk illərində HİV-2 cinsi yolla ötürülmə potensialı aşağı olan populyasiyalarda ötürülür ( 17,20). Bununla belə, HİV-in virulentliyinə bu yanaşmanın ümumi etibarlılığı müxtəlif coğrafi bölgələrdə HİV-in müxtəlif variantları ortaya çıxdığından daha yaxşı sınaqdan keçiriləcəkdir. Cinsi yolla ötürülmə potensialı haqqında məlumat müxtəlif coğrafi ərazilərdə HİV virulentliyinin təkamülünü proqnozlaşdırmağa kömək edə bilər. Yuxarıda qeyd olunan təkamül mübadilələri əsasında, məsələn, Taylandda (cinsi yolla ötürülmə potensialının böyük olduğu) E tipli HİV-1-lərin xüsusilə virulent olacağı proqnozlaşdırılır (17). Bu proqnozun ciddi şəkildə qiymətləndirilməsi tələb olunsa da, bu yaxınlarda toplanmış məlumatlar proqnozu təsdiqləyir: HİV-ə yoluxmuş şəxslərin CD4+ hüceyrə sayında azalma və bu xəstələrdə xəstəliyin inkişafı Taylandda xüsusilə sürətli görünür (43-44).

HİV-ə qarşı bu təkamül yanaşmasının ən mühüm tətbiqi İİV-in gələcək təkamülünü idarə etmək üçün istifadə edilə bilən müdaxilələrə aiddir. İİV-in xas virulentliyi təkamül olaraq cinsi yolla ötürülmə potensialından asılıdırsa, bu potensialı azaldan müdaxilələr HİV infeksiyasının yayılmasının azaldılması ilə yanaşı, uzunmüddətli təkamül effektinə, eləcə də geniş şəkildə tanınan qısamüddətli epidemioloji təsirlərə malik olmalıdır. müdaxilələr infeksiya başına zərərliliyi azaltmalıdır. İİV-1-ə yoluxmuş şəxslərin on ildən artıq müddət ərzində immun sistemi pisləşmədən müşahidəsi göstərir ki, infeksiyaların yumşaqlığı bəzən təbii olaraq yüngül viruslarla əlaqələndirilir (45-47). Deməli, bu təkamül dəyişikliyi üçün xammal artıq HİV genofondunda mövcuddur.

Cinsi yolla ötürülmə potensialı nisbətən aşağı olan Yaponiyada (48) E tipli HİV-1 bu yaxınlarda Cənub-Şərqi Asiyadan gətirilmişdir. Cinsi yolla ötürülmə potensialının aşağı olması mülayimliyə doğru təkamülə üstünlük verirsə, Yapon tipli E virusları növbəti bir neçə onillikdə daha yüngülləşməlidir.

Patogenlərin yaratdığı təhlükənin qiymətləndirilməsi

Qiymətləndirmə Məqsədləri

İstintaq və müdaxilə səylərini ən əhəmiyyətli xəstəlik təhlükələrinə yönəltmək yalnız təhlükələri etibarlı şəkildə qiymətləndirmək mümkün olduqda məna kəsb edir. Uzunmüddətli təhlükə yüksək patogen virulentliyinin təkamül sabitliyindən asılıdır və ən təhlükəli patogenlər ciddi zədələyici təzahürlərlə geniş yayılmış davamlılığı təhdid edənlərdir. Yaranan xəstəliklərə qarşı mübarizədə ən mühüm vəzifələrdən biri belə patogenləri meydana çıxmanın ilkin mərhələlərində, daha yaxşısı, onlar ortaya çıxmazdan əvvəl müəyyən edib bloklamaqdır. Ən təhlükəli patogenlər - QİÇS, malyariya, çiçək, vərəm və vəba səbəblərinin gələcək analoqları effektiv şəkildə bloklana bilsəydi, ortaya çıxan xəstəliklərə qarşı səylər uğurlu olardı. If not, the effort may be looked on as a failure in spite of successes against pathogens that are less able to effectively penetrate human populations or relatively benign when they do establish themselves. The emergence, spread, and persistence of pathogens with the characteristics of rhinoviruses, for example, would not be looked on as a great failure. The establishment of such pathogens would hardly be noticed against the current backdrop of mild to moderately severe respiratory tract pathogens.

To identify pathogens that must be studied and controlled most intensively, each pathogen should be assessed for two characteristics that are associated with high virulence: 1) an ability to spread well from human to human (directly or indirectly through vectors) rather than infecting humans as dead-end hosts, and 2) transmission features that select for high levels of virulence.

The existing associations between virulence and transmission characteristics (Table 1) can be used to make such identifications. Table 2 offers a checklist that could be applied to each emerging pathogen to determine whether it makes the first cut in the process of identifying the most dangerous candidates. Subsequent analyses of the pathogens would then assess the nature of any barriers that limit the establishment of pathogens in human populations (e.g., the absence of suitable arthropod vectors for large proportions of the year).

Durability

Although durability in various external environments was quantified in detail by microbiologists during the first half of this century (49), modern studies have paid this attribute little attention. Evolutionary considerations, however, indicate that it should be one of the first variables quantified when a new pathogen is being studied. If a new, directly transmitted pathogen can remain viable in the external environment for many days to many weeks, it falls in the category of especially dangerous pathogens. If, for example, Ebola virus were viable upon natural desiccation for weeks instead of hours, its level of host exploitation and potential for transmission from exploited hosts would not be so mismatched, and it, like smallpox virus, would pose a much more serious threat. Durability in the external environment depends largely on environmental conditions (49), and thus assessments of viability should cover all feasible environmental conditions.

Vector-borne Transmission

The most serious threat involved in vector-borne transmission comes from pathogens that can be maintained by human/mosquito cycles but are absent from suitable areas because of historical accidents or past eradication campaigns. Dengue and malaria are members of this category they have the potential to spiral out of control immediately upon release into areas with suitable vectors. Nonevolutionary analyses of emerging infections recognize the threat posed by these pathogens because their damaging effects on human populations are known.

Vector-borne pathogens that have not used humans as the primary vertebrate host but may be capable of doing so represent less easily recognized threats. Evolutionary considerations heighten concern because such vector-borne pathogens are expected to become increasingly harmful as they become adapted to human/vector cycles of transmission (16).

Rift Valley fever virus provides an example. For most of this century, this virus was believed to infect humans only as dead-end hosts. Although it was vector-borne in ungulates, humans were seen as acquiring the infection either when involved in the slaughtering process or when bitten by mosquitoes that had acquired infection from other vertebrates. Recent outbreaks have spread to an extent consistent with substantial human/mosquito cycling, but the existence of such cycling has not been conclusively documented. If human/mosquito cycling is occurring, the door is open for further adaptation to humans and for evolution of increased virulence in humans, increased efficiency of human/vector transmission, and increased spread through human populations. Rift Valley fever virus viremias seem sufficient for human/mosquito cycling, and the lethality of the largest outbreaks was particularly high, as one would expect if some evolution toward increased virulence accompanied a temporary establishment of human/mosquito cycles (50-51). To assess the long-term threat posed by Rift Valley fever virus and to block this virus should it prove to be particularly threatening, we need to emphasize the following research priorities: 1) study the transmission of Rift Valley fever virus in human/mosquito cycles, 2) assess the potential for such transmission over extended periods, and 3) evaluate the effects of such transmission on virus virulence.

All emerging vector-borne pathogens need not be viewed as equally threatening. Misal üçün, Borrelia burgdorferi, the agent of Lyme disease (an emerging vector-borne pathogen in human populations in North America), does not need to be monitored to avoid its establishment as a human pathogen because once emerged, it does not threaten to spiral out of control it is tick-borne, and ongoing human/tick cycles are not feasible because of the limited exposure of infected humans to susceptible tick populations of the appropriate instar. Tick- and mite-borne rickettsiae do not present a great threat for similar reasons.

Sexual Transmission

The tradeoff concerning sexually transmitted pathogens may prove particularly useful in identifying pathogens that are capable of sexual transmission and have cell tropisms that would cause severe damage if host exploitation increased but have not had high potential for sexual transmission. Human T-cell lymphotropic virus (HTLV) is in this category, even though by nonevolutionary criteria it could be dismissed because it has been geographically widespread in humans for a long time (1). HTLV type 1 (HTLV-I) is less damaging than HIV it kills or severely handicaps 5% to 10% of the people it infects, generally decades after infection. Although HTLV-I and HIV infections share many characteristics, HTLV does not have HIV's high mutation rate and hence does not have the potential for staying ahead of immune responses and eventually decimating the immune system. Instead, HTLV relies on modes of transmission that do not expose it to the immune system: proviral replication through stimulation of host cell proliferation and transmission through cell-to-cell contact. A concern with HTLV is that a high potential for sexual transmission may favor increased rates of viral replication leading to increased exposure to the immune system and increased mutation rates (48).

A preliminary step toward evaluating the threat posed by the emergence of particularly virulent HTLVs is assessing whether HTLVs exposed to different levels of potential for sexual transmission vary in virulence. HTLV-I infections tend to lead to leukemias and lymphomas at younger ages in Jamaica, where the potential for sexual transmission is high, than in Japan, where potential for sexual transmission is low (48). This difference also occurs among North Americans of Japanese and Caribbean descent (52), who presumably are infected predominantly (if not exclusively) by Japanese and Caribbean HTLVs, respectively. The inherent virulence and mutation-proneness of the Japanese and Caribbean HTLVs need to be assessed. Similarly, HTLV virulence needs to be better studied in regions of Africa where it has been long endemic to determine whether variations in HTLV virulence are correlated with the potential for sexual transmission.

Although mutation-prone sexually transmitted viruses that infect critical cell types are particularly threatening, sexually transmitted viruses in general deserve special attention. Even if a sexually transmitted virus invades only epithelial cells and replicates with low mutation rates, a high potential for sexual transmission may lead to evolution of increased lethality. Death caused by HTLV-induced lymphomas and leukemias is one manifestation of the danger posed by an RNA virus that replicates substantially in its DNA form and hence is in a middle area within the spectrum of mutation-proneness. HPVs illustrate dangers posed by sexually transmitted viruses that, because they are DNA viruses, are even further away from HIV on the mutation-proneness continuum. The mechanism by which HPV nudges infectious cells toward cancer is associated with increased viral replication moreover, high potential for sexual transmission (as indicated by the number of lifetime sex partners) is a strong risk factor for infection with the more oncogenic HPV serotypes but not for the mild HPV serotypes (53). This association supports the idea that reductions in the potential for sexual transmission should cause evolution of reduced HPV virulence. Specifically, as the potential for sexual transmission decreases, the risk for acquiring the oncogenic serotypes (vs benign serotypes) should disproportionately decrease. Similarly, if interventions prevent the potential for sexual transmission from increasing, the emergence of oncogenic HPV serotypes should be disproportionately suppressed.

Waterborne Transmission

Although such pathogens as Vibrio vəba O139 and Şigella dizenteriyası type 1 threaten emergence in countries with inadequate water supplies, the threat is much lower in countries with safe water supplies. Although such pathogens continue to be brought into the countries with safe water supplies by travelers and commerce, the pathogens show little potential for emergence. For example, a major epidemic of S. dysenteriae type 1 spread from Guatemala through Central America during the early 1970s. It entered the United States in several places but dissipated without any great effort at containment. Its transmission was studied in a Los Angeles neighborhood, where each infection gave rise on average to about 0.4 new infections (54). Without amplification by waterborne transmission, this outbreak, like other introductions in the United States, was self-limited (54). The situation at the other end of Central America was similar. The S. dysenteriae epidemic dissipated as it moved into Costa Rica, where water supplies were relatively pure (L. J. Mata, pers. comm.).

Attendant-borne Transmission

Emerging hospital-acquired pathogens may pose one of the greatest and most controllable threats to people in countries like the United States, where more than 5% of hospital admissions and about 14% of intensive care patients acquire infections during their stay (55-57). According to some estimates, nosocomial infections rank among the ten leading causes of death in the United States (56), with dangerous bloodstream infections approximately doubling during the 1980s (58).

Although high virulence has been documented in pathogens involved in nosocomial outbreaks (59-63), the damage caused by nosocomial pathogens has generally been attributed to the state of hospitalized patients, who may be compromised by underlying disease, immunosuppressive drugs, and invasive procedures. These factors, however, do not explain why nosocomial pathogens, such as Staphylococcus aureus often cause symptomatic infections in hospital staff (60) but rarely in persons in the outside community. They also do not explain the association between the extent of nosocomial transmission and the virulence of infection, or the differences in symptomatic infections among otherwise healthy babies (17,20,41). In a New York City hospital, for example, where attendant-borne transmission rates were very low, only approximately one of 30 babies with S. aureus were symptomatic (64). Among nosocomial outbreaks of endemic disease, the analogous proportion may be 5- to 10-fold higher (65).

Without an evolutionary framework for understanding pathogen virulence, researchers would have no reason for expecting to find particularly virulent endemic pathogens in hospitals. The only serious attempts to explain the apparently high-level of pathogen virulence in hospitals involved the linking of virulence to another characteristic associated with hospitals: antibiotic resistance. The emergence of antibiotic-resistant organisms in hospitals in concert with the use of the antibiotics (66) led researchers to conclude that high levels of antibiotic use caused the emergence of resistant organisms and to speculate that antibiotic-resistant organisms might be inherently more virulent than their antibiotic-sensitive counterparts (67). Yet when infections caused by resistant nosocomial organisms are compared with sensitive (generally nosocomial) infections, the former are only sometimes found to be associated with more severe infections. Even when they are associated with more severe disease (62,63), any differences in inherent virulence tend to be confounded with other factors, such as increased severity due to lowered effectiveness of antibiotics. The increased severity of disease, however, is sometimes associated with resistance to antibiotics other than the one being used (61), suggesting that the increased damage is not simply a result of ineffective antibiotics. The presence of virulence-enhancing bacterial characteristics in damaging, resistant nosocomial strains (63,68) also suggests a link between nosocomial transmission, antibiotic resistance, and virulence: antibiotic-resistant strains may have been particularly virulent because they were nosocomial, but this virulence was not apparent in many of the comparisons because the sensitive strains were also nosocomial.

Although the controversy regarding virulence and antibiotic resistance in hospital-acquired infections can be explained by the hypothesized connection between attendant-borne transmission and the evolution of both virulence and antibiotic resistance, none of the investigations of the topic made measurements that would allow assessment of the connection between attendant-borne transmission and the emergence of variants with increased virulence. The critical measure is the harmfulness per person housing the organisms in question, and the critical comparison is between nosocomial and community-acquired strains. Among persons that harbor nosocomial strains of S. aureus, for example, the proportion that show symptomatic infection could be compared with the analogous proportion of matched persons who are harboring community strains. After virulence-enhancing mechanisms are well understood, pathogens can be assayed for their virulence directly. Beləliklə Clostridium difficile pathogens isolated from prolonged nosocomial outbreaks are predicted to be more toxigenic than C. difficile isolated from the outside community. Similarly, nosocomial Escherichia coli are predicted to have virulence-enhancing characteristics (e.g., invasiveness, adherence) (69) more often than community strains.

Further knowledge about virulence enhancing mechanisms and development of techniques for rapid detection (e.g., [72-75]) should offer opportunities for carefully controlled experiments to test whether reduction in attendant-borne transmission causes a greater decline in the inherent virulence of nosocomial pathogens in experimental hospitals than in control hospitals in which interventions are not imposed. Long-term follow-up should clarify the degree to which attendant-borne transmission may foster the emergence of virulent variants among both established human pathogens (e.g., S. aureus, E. coli) and new or newly recognized pathogens (e.g., Serratia spp., and Pseudomonas aeruginosa).

Harmful, often antibiotic-resistant, hospital-acquired pathogens can readily emerge beyond a hospital's boundary, when patients are moved, or attendants move between hospitals the documentation is particularly strong for dangerous variants of E. coliS. aureus (62,74-78). The degree to which emerging nosocomial pathogens spill over to generate outbreaks in the outside community is not well understood, but evidence suggests that this spillover represents a substantial threat when the organisms can infect healthy people. When large-scale communitywide epidemics of pathogenic E. coli have occurred, for example, transmission in hospitals often was strongly implicated. During 1953 and 1954, an E. coli epidemic advanced up the East Coast of the United States from the Carolinas through New England "As it spread, explosive outbreaks were limited to institutions, hospital wards, and newborn nurseries" (59). A focal study of the U.S. Army Hospital at Fort Belvoir, Virginia, indicated that the epidemic strain was brought into the hospital by infected people in the community, with the proportion of inpatient to outpatient cases reversing dramatically during the hospital's 5-month outbreak (59). Similarly, during the winter of 1961, in an outbreak in Chicago and adjacent communities in Indiana, about 5% of the infants were affected, and nearly half of the affected infants had direct or indirect contact with one of the 29 involved hospitals just before their illnesses (75).

Araşdırmalar S. aureus have also shown that nosocomial and community outbreaks are sometimes synchronous with transmission occurring in both directions between the hospital and the outside community (79-80). The long-term consequences of emergence of nosocomial strains for the outside community, however, still need to be assessed. The possibility that nosocomial pathogens may tend to be not only more resistant to antibiotics, but also more inherently virulent lends some urgency to this need.

Almost no work has been done to determine the potential of pathogens thought to be almost exclusively associated with nosocomial infection (e.g., Enterococcus, C. difficile) to take hold in the outside community. The high durability in the external environment of many nosocomial pathogens heightens the need for additional information. Durable pathogens that can infect uncompromised hosts (e.g., antibiotic-resistant S. aureus and to a lesser extent C. difficile) possess the basic characteristics that damaging organisms need to spread in the outside community. Durable organisms unable to infect healthy people pose a relatively low threat, but this inability is often presumed. Any transmission of durable nosocomial organisms like P. aeruginosa from patients after discharge heightens the threat to the outside community by providing an avenue for further adaptation to humans. Molecular analyses that allow reconstruction of epidemiologic patterns (e.g., molecular phylogenetics) could be used to improve assessments of the degree to which nosocomial pathogens can emerge in the outside community such studies need to provide quantitative assessments not only of the threats posed by nosocomial pathogens in their current state, but also of their potential to breach by evolution the barriers that have inhibited their broader spread in the past.

Conceptual Innovation, Explanatory Power, and Precision

Dangerous Emergences of the Past

Each of the organisms that caused devastating epidemics over the past 5 centuries, would have been identified as an extremely dangerous pathogen by the criteria proposed here. Y. pestis, for example, is durable in the external environment (49) and is vector-borne. Its threat is lower now than centuries ago when fleas and rats were abundant domiciliary inhabitants, but it still represents a threat where these hosts are present.

The periodic emergence of yellow fever in European and American cities during the 18th and 19th centuries took a heavy toll the 1878 epidemic, for example, killed about a quarter of the population of Memphis, Tennessee (81). If yellow fever virus were first encountered today, it would be recognized as an important threat because it is vector-borne and can be transmitted indefinitely through human/mosquito cycles.

With regard to the emergence of virulent variants from established pathogens, the influenza viruses circulating at the Western Front during World War I would be considered dangerous because barriers to transmission from immobile hosts were removed by cultural practices and because influenza virus is mutation prone (17,20). It is, therefore, not surprising that the Western Front has been identified as the source of the highly lethal variants of the 1918 influenza pandemic and that a pandemic of this severity has never recurred (17). More importantly, evolutionary considerations suggest that such a lethal pandemic will not recur unless influenza viruses are again exposed to opportunities that allow transmission from immobile hosts, as they are on poultry farms where highly lethal influenza outbreaks periodically emerge (17).

Uncertainty about the Dangerous Epidemics of the Future

These arguments about the evolution of virulence provide only coarse approximations of the selective processes in pathogen populations. To determine whether the implications of these arguments need to be substantially modified, we need empirical studies that evaluate these arguments against alternative explanations. Considering the current state of uncertainty, some might argue that it is dangerous to incorporate the current coarse understanding of the evolution of virulence into policy making. But failing to incorporate this understanding is dangerous.

If we do not adjust investments to take into account the evolutionary arguments, and the arguments prove correct, the reduction in death and illness per unit investment will be lower than it could have been. If we do adjust investments on the basis of these evolutionary arguments, and the arguments prove wrong, the nonevolutionary benefits of the investments would still be obtained.

Although the precise mechanisms that increase virulence in pathogens in the high-risk categories still need to be clarified, the associations (Table 1) are strong. One could argue, for example, that durable or waterborne pathogens are more harmful because hosts tend to pick up a greater diversity of genotypes from the environment when pathogens are more durable or are mixed in water if the within-host genetic variability of such pathogens is greater, they would have more potential for within-host competition, which could favor the evolution of increased virulence. By this argument, factors such as durability, vector-borne transmission, and waterborne transmission would increase virulence indirectly by increasing within-host genetic variation. With regard to the prevention of the emergence of highly virulent disease, uncertainties about mechanisms are not critical. Whether the effects of these factors are direct or indirect, elimination of the factors should discourage the emergence of severe disease and favor the decrease of highly virulent pathogens.

Decisions to invest in interventions without certainty about mechanisms is not new to the health sciences. The hygienic interventions to control hospital acquired diseases and the purification of water supplies to control cholera were appropriately advocated on the basis of epidemiologic data (from Ignaz Semmelweis and John Snow) a half century before the causative agents of these or any other infectious diseases were first identified. Jenner's smallpox vaccine program was accepted globally more than a century before viruses were discovered or the mechanisms by which vaccines provide protection were understood. Even now the mechanisms by which the immune system provides protection encompass major areas of uncertainty. This uncertainty is evidenced, for example, by the controversies about the importance of the different legs of the immune system (such as cytotoxic T cells, neutralizing antibody, and subsets of helper T cells) in HIV pathogenesis.

If the evolutionary arguments are correct, the emergence of the most harmful diseases can be countered not only for pathogens that are recognized as threats but also for those posing threats that are not yet recognized. Providing pure water supplies, reducing attendant-borne transmission, and reducing vector-borne transmission preferentially from ill people (e.g., by providing mosquito-proof houses [17]) should guard against the emergence of virulent pathogens, whether the pathogens are unidentified or are highly virulent variants of identified human pathogens. An understanding of the evolutionary determinants of virulence may thus make surveillance and prompt intervention much more manageable.

The emphasis thus is on suppression of the emergence of particularly virulent variants rather than suppression of the emergence of new disease organisms. The expectation is that the frequency of disease will drop even though the frequency of individuals harboring organisms may decline little if at all. The data on decentralization of nursery/maternity wards, for example, indicate that the rates of nosocomial infection decline among mothers and babies, even though the rates at which babies harbor pathogens (colonization plus infection) do not decline (82). Indeed the disagreement about the value of rooming-in as a mode of infection control (82) can be attributed to a failure to distinguish the prevalence of disease organisms from the prevalence of disease. Controversies about the value of waterborne transmission can be traced to a similar failure (17).

The lead article of the first issue of this journal was entitled, "Emerging infections: getting ahead of the curve" (4). I propose that integrating evolutionary principles with epidemiology would enhance our ability to stay ahead of the curve. Evolutionary insights should increase our ability to distinguish emerging pathogens according to the long-term threat that they pose and thereby adjust investments in accordance with the threat. Knowledge of the evolution of virulence should also guide us to identify for each pathogen the critical data that will allow us to make this assessment. Finally, evolutionary considerations should allow identification of infrastructural investments that will guard against the most dangerous pathogens, even if they are not blocked by surveillance and containment efforts and even if they have not yet been identified or are never identified as emerging pathogens.

Dr. Ewald is a professor in the Department of Biology at Amherst College. Trained in ecology and evolutionary biology, he works at the interface of these areas with epidemiology, focusing on the evolution of virulence among infectious diseases of humans and insects.


Videoya baxın: Cell Structure and Function 2021 تركيب الخلية 1: مكوناتها و وظائفها سمير (Iyul 2022).


Şərhlər:

  1. Pesach

    Noteworthy the very valuable information

  2. Tadd

    Səlahiyyətli cavab, maraqlı ...

  3. Grahem

    Ancaq yenə də variantlar?

  4. Kollyn

    Mən buna tam əminəm.



Mesaj yazmaq