Microbiologia medica I: agenti patogeni e microbioma umano

Di Andreas Vanilssen, Rogers Nilstrem e Allen Kuslovic

Esistono diversi percorsi attraverso i quali i patogeni possono invadere un host. I percorsi principali hanno diversi periodi episodici, ma il suolo ha il potenziale più lungo o più persistente per ospitare un agente patogeno. Le malattie nell'uomo causate da agenti infettivi sono note come malattie patogene. Il microbioma umano è l'aggregato di tutti microbiota che risiedono su o all'interno di tessuti umani e biofluidi insieme ai corrispondenti siti anatomici in cui risiedono, tra cui pelle, ghiandole mammarie, placenta, liquido seminale, utero, follicoli ovarici, polmone, saliva, mucosa orale, congiuntiva, tratto biliare e tratto gastrointestinale. Contenuto di questo libro: patogeno, prione, virus, batteri patogeni, fungo, fungo patogeno, parassita umano, protozoi, verme parassitario, elenco di parassiti umani, microbiologia clinica, interazione ospite-patogeno, malattia infettiva, elenco di malattie infettive, infezioni associati a malattie, microbioma umano, progetto di microbioma umano, ipotesi sulla salute della biodiversità, acquisizione iniziale di microbiota, viroma umano, gastrointestinale umano microbiota, Asse del cervello-intestino, Psicobiotico, Resistenza alla colonizzazione, Flora della pelle, Flora vaginale, Flora vaginale in gravidanza, Elenco di vaginosi batterica microbiota, Microbioma placentare, Microbioma del latte umano, Ecologia orale, Microbioma salivare, Polmone microbiota, Elenco di umano microbiota, probiotici, probiotici in bambini, Psychobiotic, Bacillus clausii, Postbiotic, Proteobiotics, simbiotici, Bacillus coagulans, vaginosi batterica, Bifidobacterium animalis, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, Botryosphaeran, Clostridium butyricum, Escherichia coli Nissle 1917, fattore di trascrizione Gal4, Ganeden, Lactinex, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus crispatus .
Authors: Andreas Vanilssen, Rogers Nilstrem, Allen Kuslovic

• Lingua: Italiano
• Editore: Cambridge Stanford Books
• Data di uscita: 20 set 2020
• ISBN: 9781005844455

Anteprima del libro

Microbiologia medica

La microbiologia medica, l'ampio sottoinsieme della microbiologia applicata alla medicina, è una branca della scienza medica che si occupa della prevenzione, diagnosi e cura delle malattie infettive. Inoltre, questo campo della scienza studia varie applicazioni cliniche dei microbi per il miglioramento della salute. Esistono quattro tipi di microrganismi che causano malattie infettive: batteri, funghi, parassiti e virus e un tipo di proteina infettiva chiamata prione.

Un medico microbiologo studia le caratteristiche dei patogeni, le loro modalità di trasmissione, i meccanismi di infezione e crescita. Utilizzando queste informazioni, è possibile ideare un trattamento. I microbiologi medici spesso fungono da consulenti per i medici, fornendo l'identificazione di agenti patogeni e suggerendo opzioni di trattamento.Altri compiti possono includere l'identificazione di potenziali rischi per la salute per la comunità o il monitoraggio dell'evoluzione di ceppi di microbi potenzialmente virulenti o resistenti, istruire la comunità e assistere in la progettazione di pratiche sanitarie. Allo stesso modo possono aiutare a prevenire o controllare epidemie e focolai di malattie. Non tutti i medici microbiologi studiano la patologia microbica; alcuni studiano specie comuni non patogene per determinare se le loro proprietà possono essere utilizzate per sviluppare antibiotici o altri metodi di trattamento.

L'epidemiologia, lo studio dei modelli, delle cause e degli effetti delle condizioni di salute e malattie nelle popolazioni, è una parte importante della microbiologia medica, nonostante la caratteristica clinica del campo si concentri fondamentalmente sulla presenza e sulla crescita di infezioni microbiche negli individui, i loro effetti sul corpo umano e i metodi di trattamento di tali infezioni. In questo contesto l'intero campo, in quanto scienza applicata, può essere concettualmente suddiviso in sotto-specialità accademiche e cliniche, nonostante in realtà esista un continuum fluido tra la microbiologia della sanità pubblica e la microbiologia medico-diagnostica, così come lo stato dell'arte. nei laboratori clinici dipende da continui miglioramenti nella medicina accademica e nei laboratori di ricerca.

Malattie infettive comunemente trattate

Batterico

Faringite streptococcica

Chlamydia

Tifo

Tubercolosi

Virale

Rotavirus

Epatite C

Umano papillomavirus ( HPV)

Parassita

Malaria

Giardia lamblia

Toxoplasma gondii

Fungal

Candida

Istoplasmosi

Cause e trasmissione di malattie infettive

Le infezioni possono essere causate da batteri, es, funghi e parassiti. L'agente patogeno che causa il disturbo può essere esogeno (acquisito da una fonte esterna; ambientale, animale o altre persone, es. Influenza) o endogeno (dalla normale flora es. Candidosi).

Il sito in cui un microbo entra nel corpo è indicato come il portale di ingresso. Questi includono il tratto respiratorio, il tratto gastrointestinale, il tratto genito-urinario, la pelle e le mucose. Il portale di accesso per un microbo specifico dipende principalmente da come viaggia dal suo habitat naturale all'ospite.

Ci sono vari modi in cui unil può essere trasmesso tra individui. Questi includono:

Contatto diretto: toccare un host infetto, incluso il contatto sessuale

Contatto indiretto: toccare una superficie contaminata

Contatto con goccioline - Tosse o starnuti

Via fecale-orale - Ingestione di cibo o fonti d'acqua contaminati

Trasmissione per via aerea - Patogeno che trasporta spore

Trasmissione vettoriale - Un organismo che non causa un disturbo ma trasmette l'infezione trasportando agenti patogeni da un ospite all'altro

Trasmissione di fomite - Un oggetto o una sostanza inanimata in grado di trasportare germi o parassiti infettivi

Ambientale - Infezione acquisita in ospedale (infezioni nosocomiali)

Come altri patogeni, usano questi metodi di trasmissione per entrare nel corpo, ma differiscono in quanto devono ugualmente entrare nelle cellule reali dell'ospite. Una volta che ha avuto accesso alle cellule dell'ospite, il materiale genetico (RNA o DNA) deve essere introdotto nella cellula. La replica tra i due è molto varia e dipende dal tipo di geni coinvolti in essi. La maggior parte dei DNA si riunisce nel nucleo, d'altra parte la maggior parte degli RNA si sviluppa esclusivamente nel citoplasma.

I meccanismi di infezione, proliferazione e persistenza di a nelle cellule dell'ospite sono cruciali per la sua sopravvivenza. Ad esempio, alcune malattie, ad esempio il morbillo, impiegano una strategia in base alla quale deve diffondersi a una serie di ospiti. In queste forme di infezione virale, la malattia è spesso trattata dalla risposta immunitaria dell'organismo e quindi è necessario che si disperda in nuovi ospiti prima che venga distrutta dalla resistenza immunologica o dall'ospite death. Considerando che alcuni agenti infettivi, ad esempio il felino leukemia, sono in grado di resistere alle risposte immunitarie e sono in grado di raggiungere la residenza a lungo termine all'interno di un singolo ospite, pur conservando la capacità di diffondersi in ospiti successivi.

Test diagnostici

L'identificazione di un agente infettivo per una malattia minore può essere semplice quanto la presentazione clinica; per esempio disturbi gastrointestinali e infezioni della pelle. Per fare una stima plausibile su quale microbo potrebbe essere la causa del disturbo, è necessario considerare i fattori epidemiologici; per esempio la probabilità del paziente di esposizione all'organismo sospetto e la presenza e la prevalenza di un ceppo microbico in una comunità.

La diagnosi di malattia infettiva viene quasi sempre iniziata consultando l'anamnesi del paziente e conducendo un esame fisico. Tecniche di identificazione più dettagliate riguardano colture microbiche, microscopia, test biochimici e genotipizzazione. Altre tecniche meno comuni (come i raggi X, le scansioni CAT, le scansioni PET o NMR) vengono utilizzate per produrre immagini di anomalie interne derivanti dalla crescita di un agente infettivo.

Coltivazione microbica

La coltura microbiologica è l'operazione primaria utilizzata per l'isolamento di malattie infettive da studiare in laboratorio. I campioni di tessuto o fluido vengono testati per la presenza di un patogeno specifico, che è determinato dalla crescita in un mezzo selettivo o differenziale.

I 3 tipi principali di supporti utilizzati per i test sono:

Coltivazione solida: viene creata una superficie solida utilizzando una miscela di nutrienti, sali e agar. Un singolo microbo su una piastra di agar può quindi crescere in colonie (cloni in cui le cellule sono identiche tra loro) contenenti migliaia di cellule. Questi sono fondamentalmente usati per coltivare batteri e funghi.

Coltivazione liquida: le cellule vengono coltivate all'interno di un mezzo liquido. La crescita microbica è determinata dal tempo impiegato dal liquido per formare una sospensione colloidale. Questa tecnica viene utilizzata per diagnosticare i parassiti e rilevare mycobacteria .

Colture cellulari: le colture cellulari umane o animali sono infettate dal microbo di interesse. Queste colture vengono quindi osservate per determinare l'effetto che il microbo ha sulle cellule. Questa tecnica viene utilizzata per identificare.

Microscopia

Le tecniche colturali useranno spesso un esame microscopico per aiutare nell'identificazione del microbo. Strumenti per esempio microscopi ottici composti possono essere utilizzati per valutare aspetti critici dell'organismo. Questa operazione può essere eseguita immediatamente dopo che il campione è stato prelevato dal paziente e viene utilizzato insieme a tecniche di colorazione biochimica, consentendo la risoluzione delle caratteristiche cellulari. Anche microscopi elettronici e microscopi a fluorescenza vengono utilizzati per osservare i microbi in modo più dettagliato per la ricerca.

Test biochimici

È possibile utilizzare test biochimici rapidi e relativamente semplici per trovare agenti infettivi. Per l'identificazione batterica, l'uso di caratteristiche metaboliche o enzimatiche è comune perché la loro capacità di fermentare i carboidrati secondo schemi caratteristici del loro genere e specie. Acidi, alcoli e gas vengono comunemente rilevati in questi test quando i batteri vengono coltivati ​​in mezzi liquidi o solidi selettivi, come menzionato sopra. Per eseguire questi test in massa vengono utilizzate macchine automatizzate. Queste macchine eseguono più test biochimici contemporaneamente, utilizzando schede con diversi pozzetti contenenti diversi prodotti chimici disidratati. Il microbo di interesse reagirà con ciascuna sostanza chimica in un processo specifico, favorendone l'identificazione.

I metodi sierologici sono test di laboratorio altamente sensibili, specifici e spesso estremamente rapidi utilizzati per trovare diversi tipi di microrganismi. I test si basano sulla capacità di un anticorpo di legarsi in particolare a un antigene. L'antigene (solitamente una proteina o un carboidrato prodotto da un agente infettivo) è legato dall'anticorpo, consentendo a questo tipo di test di essere utilizzato per organismi diversi dai batteri. Questo legame innesca quindi una catena di eventi che possono essere facilmente e definitivamente osservati, a seconda del test. Più complex tecniche sierologiche sono note come immunodosaggi. Utilizzando una base simile a quella descritta sopra, i dosaggi immunologici possono rivelare o misurare antigeni da agenti infettivi o proteine ​​generate da un ospite infetto in risposta all'infezione.

Reazione a catena della polimerasi

Le analisi della reazione a catena della polimerasi( PCR) sono la tecnica molecolare più utilizzata per rivelare e studiare i microbi. Rispetto ad altri metodi, il sequenziamento e il controllo sono definitivi, affidabili, accurati e veloci. Oggi, il quantitativo PCR è la tecnica principale utilizzata, poiché questa operazione fornisce dati più veloci rispetto a un test PCR standard. Ad esempio, le tecniche PCR tradizionali richiedono l'uso di gel electrophoresis per visualizzare le molecole DNA amplificate dopo che la reazione è terminata. Quantitativo PCR non lo richiede, poiché l'ordine stabilito per il rilevamento utilizza la fluorescenza e le sonde per rivelare il DNA molecole mentre vengono amplificate. Inoltre, il quantitativo PCR rimuove anche il rischio di contaminazione che può verificarsi durante le procedure standard PCR ( PCR trasferimento del prodotto PCR nelle successive PCR). Un altro vantaggio dell'utilizzo di PCR per rivelare e studiare i microbi è che le sequenze DNA di microbi o ceppi infettivi scoperti di recente possono essere confrontate con quelle già elencate nei database, il che a sua volta aiuta ad aumentare la comprensione di quale organismo sta causando il contagio ail e di conseguenza quali possibili metodi di trattamento potrebbero essere utilizzati. Questa tecnica è lo standard corrente per rilevare infezioni virali, ad esempio AIDS ed epatite.

Trattamenti

Una volta che un'infezione è stata diagnosticata e identificata, le opzioni di trattamento adeguate devono essere valutate dal medico e dal consulto medico microbiologo. Alcune infezioni possono essere affrontate dall'organismo immunitario stabilito, ma le infezioni più gravi vengono trattate con farmaci antimicrobici. Le infezioni batteriche sono trattate con antibatterici (spesso chiamati antibiotici) mentre le infezioni fungine e virali sono trattate rispettivamente con antimicotici e antivirali. Una vasta classe di farmaci noti come antiparassitari viene utilizzata per trattare le malattie parassitarie.

I microbiologi medici spesso formulano raccomandazioni sul trattamento al medico del paziente in base al ceppo microbico e alle sue resistenze agli antibiotici, al sito di infezione, alla potenziale tossicità dei farmaci antimicrobici e alle eventuali allergie ai farmaci del paziente.

Oltre ai farmaci specifici per un certo tipo di organismo (batteri, funghi, ecc.), Alcuni farmaci sono specifici per un certo genere o specie di organismo e non funzioneranno su un altro organismo. Sulla base di questa specificità, i microbiologi medici devono considerare l'efficacia di alcuni farmaci antimicrobici quando formulano raccomandazioni. Inoltre, i ceppi di un organismo possono essere resistenti a un certo farmaco o classe di farmaci, anche quando è comunemente efficace contro la specie. Questi ceppi, chiamati ceppi resistenti, presentano una seria preoccupazione per la salute pubblica di crescente importanza per l'industria medica, poiché la diffusione della resistenza agli antibiotici peggiora. La resistenza antimicrobica è un problema sempre più problematico che porta a milioni di morti ogni anno.

Mentre la resistenza ai farmaci coinvolge comunemente i microbi che inattivano chimicamente un farmaco antimicrobico o una cellula che blocca meccanicamente l'assorbimento di un farmaco, un'altra forma di resistenza ai farmaci può derivare dalla formazione di biofilm. Alcuni batteri sono in grado di formare biofilm aderendo alle superfici di dispositivi impiantati, ad esempio cateteri e protesi, e creando una matrice extracellulare a cui aderire altre cellule. Ciò fornisce loro un ambiente stabile da cui i batteri possono disperdersi e infettare altre parti dell'ospite. Inoltre, la matrice extracellulare e il denso strato esterno delle cellule batteriche possono proteggere le cellule batteriche interne dai farmaci antimicrobici.

La microbiologia medica non riguarda solo la diagnosi e il trattamento di una malattia, ma anche lo studio di microbi benefici. I microbi hanno dimostrato di essere utili nella lotta contro le malattie infettive e nella promozione della salute. I trattamenti possono essere sviluppati dai microbi, come dimostrato dalla scoperta della penicillina da parte di Alexander Fleming in aggiunta allo sviluppo di nuovi antibiotici dal genere batterico Streptomyces tra molti altri. Non solo i microrganismi sono una fonte di antibiotici, ma alcuni possono anche agire come probiotics per fornire benefici per la salute all'ospite, ad esempio fornendo una migliore salute gastrointestinale o inibendo i patogeni.

Patogeno

In biologia, un agente patogeno nel senso più antico e più ampio è tutto ciò che può produrre un disturbo. Allo stesso modo, un agente patogeno può essere definito un agente infettivo o semplicemente un germe.

Il termine patogeno è entrato in uso negli anni 1880. Comunemente, il termine è usato per descrivere un microrganismo o agente infettivo, ad esempio un batterio, un protozoo, un viroide o un fungo. Anche i piccoli animali, ad esempio certi tipi di vermi e larve di insetti, possono produrre disturbi. Tuttavia, questi animali sono comunemente, nel linguaggio comune, indicati come parassiti invece che patogeni. Lo studio scientifico degli organismi microscopici, compresi gli organismi patogeni microscopici, è chiamato microbiologia, d'altra parte lo studio di tutti gli organismi che possono includere questi patogeni è chiamato patologia. La parassitologia, invece, è lo studio scientifico dei parassiti e degli organismi che li ospitano.

Esistono diversi percorsi attraverso i quali gli agenti patogeni possono invadere un ospite. I percorsi principali hanno intervalli di tempo episodici disparati, ma il suolo ha il potenziale più lungo o più persistente di ospitare un agente patogeno. Le malattie nell'uomo causate da agenti infettivi sono note come malattie patogene, anche se non tutte le malattie sono causate da agenti patogeni. Alcune malattie, ad esempio la malattia di Huntington, sono causate dall'eredità di geni anomali.

Patogenicità

La patogenicità è la potenziale capacità patogena dei patogeni. La patogenicità è correlata alla virulenza nel significato, ma alcune autorità sono arrivate a scoprirla come termine qualitativo, al contrario quest'ultimo è quantitativo. In base a questo standard, un organismo può essere definito patogeno o non patogeno in un particolare contesto, ma non più patogeno di altri. Tali confronti sono invece descritti in termini di virulenza relativa. La patogenicità è altrettanto diversa dalla trasmissibilità del, che quantifica il rischio di infezione.

Un patogeno può essere descritto in termini della sua capacità di produrre tossine, entrare nei tessuti, colonizzare, dirottare i nutrienti e la sua capacità di immunosopprimere l'ospite.

Patogenicità dipendente dal contesto

È comune parlare di un'intera specie di batteri come patogena quando viene identificata come causa di un disturbo (cfr. Postulati di Koch). Tuttavia, la visione moderna è che la patogenicità dipende dall'ecosistema microbico nel suo insieme. Un batterio può partecipare a infezioni opportunistiche in ospiti immunocompromessi, acquisire fattori di virulenza mediante infezione plasmidica, trasferirsi in un sito diverso all'interno dell'ospite o rispondere a cambiamenti nel numero prevalentemente di un altro batterio presente. Ad esempio, l'infezione delle ghiandole mesenteriche dei topi con Yersinia può eliminare il processo di infezione continua di questi siti da Lactobacillus, possibilmente mediante un meccanismo di cicatrizzazione immunologica.

Concetti correlati

Virulenza

La virulenza (la tendenza di un agente patogeno a ridurre la forma fisica di un ospite) si evolve quando un agente patogeno può diffondersi da un ospite malato, nonostante l'ospite diventi debilitato. La trasmissione orizzontale avviene tra ospiti della stessa specie, mentre quella verticale, che tende ad evolversi verso la simbiosi (dopo un periodo di elevata morbilità e mortalità nella popolazione) collegando il successo evolutivo del patogeno al successo evolutivo dell'organismo ospite. La biologia evolutiva propone che molti agenti patogeni sviluppino una virulenza ottimale alla quale la forma fisica ottenuta dall'aumento dei tassi di replicazione è bilanciata da compromessi nella trasmissione ridotta, ma i meccanismi esatti alla base di queste relazioni rimangono controversi.

Trasmissione

La trasmissione di agenti patogeni avviene attraverso molte vie disparate, incluso il contatto aereo, diretto o indiretto, il contatto sessuale, attraverso il sangue, il latte materno o altri fluidi corporei e attraverso la via fecale-orale.

Tipi di agenti patogeni

I prioni

I prioni sono proteine ​​mal ripiegate che possono trasferire il loro stato mal ripiegato ad altre proteine ​​principalmente ripiegate dello stesso tipo. Non contengono DNA o RNA e non possono replicare altro che convertire le proteine ​​normali già esistenti nello stato mal ripiegato. Queste proteine ​​piegate in modo anomalo si trovano sicuramente in alcune malattie come la scrapie, l'encefalopatia spongiforme bovina (malattia della mucca pazza) e Creutzfeldt-Jakob ail.

I virus

I virus sono piccole particelle, generalmente di lunghezza compresa tra 20 e 300 nanometri, contenenti RNA o DNA .es richiedono una cellula ospite per replicarsi. Alcune delle malattie causate da agenti patogeni virali includono vaiolo, influenza, parotite, morbillo, varicella, ebola, HIV e rosolia.

Gli Adenoviridae agenti patogeni appartengono strettamente alle famiglie: Adenoviridae, Picornaviridae, Herpesviridae, Hepadnaviridae, Flaviviridae, Retroviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Papovaviridae, Polyomavirus, Rhabdoviridae e Togaviridae. HIV è un membro importante della famiglia Retroviridae che ha colpito 37,9 milioni di persone in tutto il mondo nel 2018.

Bacteria

La stragrande maggioranza dei batteri, che possono variare tra 0,15 e 700 μM di lunghezza, sono innocui o benefici per l'uomo. Tuttavia, un elenco relativamente piccolo di possono causare malattie infettive. Esistono diversi modi in cui possono causare disturbi. Possono influenzare direttamente le cellule del loro ospite, produrre endotossine che danneggiano le cellule del loro ospite o causare una risposta immunitaria abbastanza forte da danneggiare le cellule ospiti.

Una delle malattie batteriche con il maggior carico di malattie è la tubercolosi, causata dal batterio Mycobacterium tuberculosis, che ha ucciso 1,5 milioni di persone nel 2013, normalmente nell'Africa sub-sahariana. Contribuisce ad altre malattie significative a livello globale, ad esempio la polmonite, che può essere causata da batteri, ad esempio Streptococcus e Pseudomonas, e malattie di origine alimentare, che possono essere causate da batteri, ad esempio Shigella, Campylobacter e Salmonella. Allo stesso modo causano infezioni, ad esempio tetano, febbre tifoide, difterite, sifilide e lebbra.

Fungo

I funghi sono organismi eucarioti che possono fungere da patogeni. Esistono circa 300 funghi noti che sono patogeni per l'uomo, inclusi Candida albicans, che è la causa più comune di mughetto, e Cryptococcus neoformans, che possono causare una forma grave di meningite. La dimensione tipica delle spore fungine è <4,7 μm di lunghezza, ma alcune spore possono essere più grandi.

Alghe

Le alghe sono piante unicellulari che sono chiaramente non patogene nonostante esistano varietà patogene. Protothecosis è un Protothecosis disturbo riscontrato in cani, gatti, bovini e nell'uomo causato da un tipo di alga verde nota come prototeca priva di clorofilla.

Altri parassiti

Alcuni organismi eucarioti, tra cui un certo numero di protozoi ed elminti, lo sono.

Ospiti patogeni

Bacteria

Sebbene i batteri possano essere essi stessi agenti patogeni, possono anche essere infettati da agenti patogeni, noti anche come fagi, che infettano i batteri portando spesso al death dei batteri che sono stati infettati. I comuni includono T7 e il fago Lamda. Ci sono che infettano ogni tipo di batterio, inclusi sia gram-negativi che gram-positivi. Anche quella infetta un'altra specie, inclusi gli umani, può essere infettata da un fago.

Impianti

Le piante possono ospitare una vasta gamma di tipi di patogeni, inclusi batteri, funghi, nematodi e persino altre piante. Tra le piante degne di nota vi sono il papaya ringpot che ha causato milioni di dollari di danni agli agricoltori nelle Hawaii e nel sud-est asiatico, e il mosaico del tabacco che ha indotto lo scienziato Martinus Beijerinck a coniare il termine virus nel 1898. Anche i patogeni batterici delle piante sono un grave Beijerinck problema. problema che causa macchie fogliari, piaghe e marciumi in molte specie di piante. I primi due patogeni batterici per le piante sono P. Syringae e R. Solanacearum che causano l'imbrunimento delle foglie e altri problemi in patate, pomodori e banane.

I funghi sono un altro importante tipo di patogeno per le piante. Possono causare un'ampia varietà di problemi, ad esempio l'altezza della pianta più corta, escrescenze o fosse sui tronchi degli alberi, marciume delle radici o dei semi e macchie di foglie. I funghi delle piante comuni e gravi includono il fungo scoppio del riso, l'olmo olandese, la ruggine delle castagne e il nodo nero e le malattie del marciume bruno di ciliegie, prugne e pesche. Si stima che da solo causi una riduzione fino al 65% della resa del raccolto.

Nel complesso, le piante hanno una vasta gamma di agenti patogeni ed è stato stimato che solo il 3% dei problemi causati da agenti patogeni delle piante può essere gestito.

Animali

Gli animali spesso vengono infettati da molti agenti patogeni uguali o simili come esseri umani inclusi, es, batteri e funghi. D'altra parte gli animali selvatici spesso si ammalano, il pericolo maggiore è per gli animali da allevamento. Si stima che nelle aree rurali il 90% o più delle morti di bestiame possa essere attribuito ad agenti patogeni. L'encefalopatia spongiforme bovina ail, tipicamente nota come mucca pazza ail, è una delle poche malattie che colpiscono gli animali. Altre malattie degli animali includono una varietà di disturbi da immunodeficienza causati da malattie correlate HIV all'immunodeficienza umana( HIV) tra cui BIV e FIV .

Gli esseri umani

Gli esseri umani possono essere infettati da molti tipi di agenti patogeni inclusi, es, batteri e funghi. I batteri che infettano gli esseri umani possono causare sintomi come starnuti, tosse, febbre, vomito e persino portare a death. Alcuni di questi sintomi sono causati da se stessi, d'altra parte altri sono causati dall'ordine immunitario stabilito della persona infetta.

Trattamento

Prion

Nonostante i numerosi tentativi, ad oggi nessuna terapia ha dimostrato di fermare la progressione delle malattie.

Virus

Esistono numerose opzioni di prevenzione e trattamento per alcuni patogeni virali. I vaccini sono una misura preventiva comune ed efficace contro una varietà di agenti patogeni virali. I vaccini innescano l'ordine immunitario stabilito dell'ospite, in modo che quando il potenziale ospite incontra il selvaggio, l'ordine immunitario stabilito può difendersi rapidamente dalle infezioni. I vaccini esistono per esempio contro il morbillo, la parotite, la rosolia e l'influenza. Alcuni per esempio HIV, dengue e chikungunya non hanno vaccini disponibili.

Il trattamento delle infezioni virali spesso comporta il trattamento dei sintomi dell'infezione anziché la somministrazione di qualsiasi farmaco che influisca sul patogeno virale stesso. Il trattamento dei sintomi di un'infezione virale dà all'ospite il tempo di ordine immunitario stabilito per sviluppare anticorpi contro il patogeno virale che poi eliminerà l'infezione. In alcuni casi, è necessario un trattamento contro il. Un esempio di ciò è HIV dove la terapia antiretrovirale, nota anche come ART o HAART, è necessaria per prevenire la perdita di cellule immunitarie e la progressione in AIDS .

Bacteria

Proprio come i patogeni virali, l'infezione da parte di alcuni patogeni batterici può essere prevenuta tramite i vaccini. I vaccini contro i patogeni batterici includono il vaccino anthrax e il vaccino contro lo pneumococco. Molti altri patogeni batterici mancano di vaccini come misura preventiva, ma l'infezione da questi batteri può spesso essere trattata o prevenuta con antibiotici. Gli antibiotici comuni includono amoxicillina, ciprofloxacina e doxiciclina. Ogni antibiotico ha diversi batteri contro i quali è efficace e ha meccanismi disparati per ucciderli. Ad esempio, la doxiciclina inibisce la sintesi di nuove proteine ​​sia nei batteri gram-negativi che in quelli gram-positivi, il che porta al death dei batteri colpiti.

A causa in parte della prescrizione eccessiva di antibiotici in circostanze in cui non sono necessari, alcuni patogeni batterici hanno sviluppato resistenza agli antibiotici e stanno diventando difficili da trattare con gli antibiotici classici. Un ceppo geneticamente diseguale di chiamato MRSA è un esempio di un patogeno batterico difficile da trattare con i comuni antibiotici. Un rapporto pubblicato nel 2013 dal Center for ail Control( CDC) ha stimato che ogni anno negli Stati Uniti almeno 2 milioni di persone contraggono un'infezione batterica resistente agli antibiotici e almeno 23.000 persone muoiono a causa di tali infezioni.

Fungo

L'infezione da agenti patogeni fungini viene trattata con farmaci antifungini. Le infezioni fungine, ad esempio il piede d'atleta, il prurito dell'atleta e la tigna sono infezioni della pelle e possono essere trattate con farmaci antifungini topici come il clotrimazolo. Un'altra comune infezione fungina include le infezioni da ceppo di lievito Candida albicans. La candida può causare infezioni della bocca o della gola, generalmente denominate mughetto, oppure può causare infezioni vaginali. Queste infezioni interne possono essere trattate con creme antifungine o con farmaci orali. I farmaci antifungini comuni per le infezioni interne includono la famiglia di farmaci Echinocandin e Fluconazole .

Alghe

Le alghe in genere non sono considerate agenti patogeni, ma il genere Prototheca è noto per causare disturbi negli esseri umani. Il trattamento per questo tipo di infezione è attualmente in fase di studio e non vi è coerenza nel trattamento clinico.

Interazioni sessuali

Molti agenti patogeni sono capaci di interazione sessuale. Tra, l'interazione sessuale avviene tra cellule della stessa specie per azione di trasformazione genetica naturale. La trasformazione implica il trasferimento di DNA da una cellula donatrice a una cellula ricevente e l'integrazione del donatore DNA nel genoma ricevente mediante ricombinazione. Esempi di patogeni batterici capaci di trasformazione naturale sono Helicobacter pylori, Haemophilus influenzae, Legionella pneumophila, Neisseria gonorrhoeae e Streptococcus pneumoniae .

Gli agenti patogeni eucariotici sono spesso capaci di interazione sessuale mediante un'azione che coinvolge meiosi e syngamy. La meiosi implica l'accoppiamento intimo dei cromosomi homologous e la ricombinazione tra di loro. Esempi di patogeni eucariotici capaci di sesso includono i protozoi parassiti Plasmodium falciparum, Toxoplasma gondii, Trypanosoma brucei, Giardia intestinalis e i funghi Aspergillus fumigatus, Candida albicans e Cryptococcus neoformans.

Anche i virus possono subire interazioni sessuali quando due o più genomi virali entrano nella stessa cellula ospite. Questa azione comporta l'accoppiamento dei genomi homologous e la ricombinazione tra di loro mediante un'azione denominata riattivazione della molteplicità. Esempi di quelli che subiscono questa azione sono l'herpes simplex, l'immunodeficienza umana e la vaccinia.

I processi sessuali nei batteri, negli eucarioti microbici e nelle ande comportano tutti la ricombinazione tra i genomi homologous che sembra facilitare la riparazione dei danni genomici inflitti al genoma dei patogeni dalle difese dei rispettivi ospiti bersaglio.

Prion

I prioni sono proteine ​​mal ripiegate con la capacità di trasmettere la loro forma mal ripiegata su varianti normali della stessa proteina. Caratterizzano diverse malattie neurodegenerative fatali e trasmissibili nell'uomo e in molti altri animali. Non è noto quale sia la causa del ripiegamento errato della proteina normale, ma si sospetta che la struttura tridimensionale anormale conferisca proprietà infettive, facendo collassare le molecole proteiche vicine nella stessa forma. La parola deriva da particella infettiva proteica. Il ruolo ipotizzato di una proteina come agente infettivo spetta a tutti gli altri agenti infettivi conosciuti come ases, batteri, funghi e parassiti, che contengono tutti acidi nucleici (DNA, RNA o entrambi).

Le varianti PrP prioniche della proteina( PrP), il cui servizio specifico è incerto, sono ipotizzate come causa di encefalopatie spongiformi trasmissibili (EST), compresa la scrapie negli ovini, deperimento cronico( CWD) nei cervi, encefalopatia spongiforme bovina( BSE) nei bovini (comunemente noto come "malattia della mucca pazza) e Creutzfeldt – Jakob ail( CJD) negli esseri umani. Tutte le malattie conosciute nei mammiferi influenzano la struttura del cervello o un altro tessuto neurale; tutti sono progressivi, non hanno un trattamento efficace noto e sono sempre fatali. Fino al 2015, tutte le malattie conosciute dei mammiferi erano considerate causate dalla proteina( PrP); tuttavia nel 2015 atrofia di ordine multiplo stabilito( MSA) è risultato essere trasmissibile ed è stato ipotizzato che fosse causato da una forma di alfa-sinucleina.

I prioni formano aggregati anormali di proteine ​​chiamate amiloidi, che si accumulano nel tessuto infetto e sono associate a danni ai tessuti e alle cellule death. Gli amiloidi sono anche responsabili di molte altre malattie neurodegenerative, ad esempio la malattia di Alzheimer e la malattia di Parkinson. Gli aggregati sono stabili, e questa stabilità strutturale significa che sono resistenti alla denaturazione da parte di agenti chimici e fisici: non possono essere distrutti dalla normale disinfezione o cottura. Ciò rende difficile lo smaltimento e il contenimento di queste particelle.

Un ail è un tipo di proteopatia, o un ail di proteine ​​strutturalmente anormali. Negli esseri umani, si ritiene che la s sia la causa di Creutzfeldt-Jakob ail( CJD), la sua variante( vCJD), la sindrome di Gerstmann-Sträussler-Scheinker( GSS), l'insonnia familiare fatale( FFI) e kuru. Ci sono anche prove che suggeriscono che possano giocare un ruolo nell'azione del morbo di Alzheimer, del morbo di Parkinson e della sclerosi laterale amiotrofica( ALS), e queste sono state definite malattie simili. Allo stesso modo sono state identificate diverse proteine ​​di lievito aventi proprietà genetiche. La replica è soggetta a epimutazione e selezione naturale proprio come per altre forme di replicazione e la loro struttura varia leggermente tra le specie.

Proteina prionica

Struttura

La proteina di cui è composta( PrP) si trova in tutto il corpo, anche nelle persone e negli animali sani. Tuttavia, PrP che si trova nel materiale infettivo ha una struttura PrP diversa ed è resistente alle proteasi, gli enzimi nel corpo che possono principalmente abbattere le proteine. La forma normale della proteina si chiama PrP C, d'altra parte la forma infettiva è chiamata PrP Sc- la C si riferisce a 'cellulare' PrP, d'altra parte la Sc si riferisce a 'scrapie', la malattia prototipica, che si verificano nelle pecore. D'altra parte PrP Cè strutturalmente ben definito, PrP Scè essenzialmente polidisperso e definito a un livello relativamente scarso. PrP può essere indotto a fold in altre isoforme più o meno ben definite in vitro e la loro relazione con le forme che sono patogene in vivo non è ancora chiara.

PrP C

PrP La C è una normale proteina presente sulle membrane delle cellule. Ha 209 amminoacidi (nell'uomo), un legame disolfuro, una massa molecolare di 35-36 kDa e una struttura strettamente alfa-elicoidale. Esistono diverse forme topologiche; una forma di superficie cellulare ancorata tramite glicolipide e due forme transmembrana. La proteina normale non è sedimentabile; il che significa che non può essere separato dalle tecniche di centrifugazione. Il suo servizio è un problema complex che continua a essere esaminato. PrP C lega gli ioni rame (II) con elevata affinità. Il significato di questo risultato non è chiaro, ma si presume che si riferisca alla struttura o al servizio PrP. PrP Cviene facilmente digerito da proteinase K e può essere liberato dalla superficie cellulare in vitro dall'enzima fosfoinositide phospholipase C (PI-PLC), che scinde l' ancoraggio glicolipidico del glicofosfatidilinositolo( GPI). PrP è stato segnalato per svolgere un ruolo importante nell'adesione cellula-cellula e nella segnalazione intracellulare in vivo e può quindi essere coinvolto nella comunicazione cellula-cellula nel cervello.

PrP ris

La proteina PrP resistente alla proteasi Sc-like (PrP res) è la denominazione data a qualsiasi isoforma di PrP cche è strutturalmente alterata e convertita in una forma proteinase resistente al K in vitro. Per modellare la conversione di PrP Cin PrP Scin vitro, Saborio et al. ha convertito rapidamente PrP Cin un PrP resmediante un procedimento che prevede l'amplificazione ciclica del misfolding proteico. Il termine PrP res è stato usato per scoprire tra PrP Sc, che è isolato dal tessuto infettivo e associato all'agente di encefalopatia spongiforme trasmissibile. Ad esempio, a differenza di PrPSc, PrP respotrebbe non essere necessariamente contagioso.

PrP Sc

L'isoforma infettiva di PrP, nota come PrP Sc, o semplicemente il, è in grado di convertire le normali proteine PrP Cnell'isoforma infettiva cambiando la loro conformazione o forma; questo, a sua volta, altera il processo di interconnessione delle proteine. PrP Sccausa sempre problemi. Nonostante l'esatta struttura 3D di PrP Sc non sia nota, ha una proporzione maggiore di struttura a fogli β piuttosto che la normale struttura a elica α. Le aggregazioni di queste isoforme anomale formano fibre amyloid altamente strutturate, che si accumulano per formare placche. L'estremità di ciascuna fibra funge da modello su cui possono attaccarsi le molecole proteiche libere, consentendo alla fibra di crescere. Nella maggior parte dei casi, solo PrP molecole con una sequenza amminoacidica identica al PrP Scinfettivo sono incorporate nella fibra in crescita. Tuttavia, è anche possibile una rara trasmissione incrociata tra specie.

Servizio normale PrP

Il servizio fisiologico della proteina rimane scarsamente compreso. D'altra parte i dati provenienti da esperimenti in vitro suggeriscono molti ruoli dissimili, studi sui PrP topi knockout hanno fornito solo informazioni limitate sulla base del fatto che questi animali mostrano solo anomalie minori. In una ricerca condotta sui topi, è stato scoperto che la scissione delle proteine PrP nei nervi periferici causa l'attivazione della riparazione myelin nelle cellule di Schwann e che la mancanza di proteine PrP causa la demielinizzazione in quelle cellule.

PrP e morte cellulare regolata

MAVS, RIP1 e RIP3 sono proteine ​​simili che si trovano in altre parti del corpo. Allo stesso modo polimerizzano in fibre filamentose amyloid che, in caso di infezione virale, amyloid danno inizio alla cellula regolata death per impedire la diffusione dei virioni ad altre cellule circostanti.

PrP e memoria a lungo termine

Una revisione delle prove nel 2005 ha suggerito che PrP può avere un normale servizio nel mantenimento della memoria a lungo termine. Inoltre, uno studio del 2004 ha scoperto che i topi privi di geni per la normale proteina PrP cellulare mostrano un potenziamento ippocampale alterato a lungo termine. Un recente studio che potrebbe spiegare perché si è scoperto che la proteina neuronale CPEB ha una sequenza genetica simile alle proteine ​​del lievito. La formazione simile di CPEB è essenziale per mantenere i cambiamenti sinaptici a lungo termine associati alla formazione della memoria a lungo termine.

PrP e rinnovamento delle cellule staminali

Un articolo del 2006 del Whitehead Institute for Biomedical Research indica che PrP il modo o il modo di espressione sulle cellule staminali è necessario per l'auto-rinnovamento del midollo osseo di un organismo. Lo studio ha mostrato che tutte le cellule staminali ematopoietiche a lungo termine esprimono PrP sulla loro membrana cellulare e che i tessuti ematopoietici con cellule staminali PrP-null mostrano una maggiore sensibilità alla deplezione cellulare.

PrP e immunità innata

Ci sono alcune prove che PrP possa svolgere un ruolo nell'immunità innata, poiché il modo o il modo di espressione del PRNP, il gene PrP, è sovraregolato in molte infezioni virali e PrP ha proprietà antivirali contro molti, tra cui HIV .

Replicazione dei prioni

La prima ipotesi che ha cercato di spiegare come si replicano in un modo solo proteico è stata il modello eterodimero. Questo modello presuppone che una singola molecola di PrP Scsi leghi a una singola molecola di PrP Ce catalizzi la sua conversione in PrP Sc. I due PrP Scmolecole quindi si separano e possono andare a convertire più PrP C. Tuttavia, un modello di replica deve spiegare entrambi come si propagano e perché il loro aspetto spontaneo è così raro. Manfred Eigen ha dimostrato che il modello eterodimero richiede che PrP Sc sia un catalizzatore straordinariamente efficace, aumentando la velocità della reazione di conversione di un fattore di circa 10 ¹⁵. Questo problema non si verifica se PrP Scesiste solo in forme aggregate per esempio amyloid, dove la cooperatività può agire come una barriera alla conversione spontanea. Inoltre, nonostante i notevoli sforzi, la PrP Scmonomerica infettiva non è mai stata isolata.

Un modello alternativo presume che PrP Scesista solo come fibrille e che le estremità delle fibrille leghino PrP Ce lo convertano in PrP Sc. Se questo fosse tutto, la quantità di s aumenterebbe linearmente, formando fibrille sempre più lunghe. Ma si osserva una crescita esponenziale sia di PrP Sc che della quantità di particelle infettive durante tutto. Ciò può essere spiegato tenendo conto della rottura della fibrilla. È stata trovata una soluzione matematica per il tasso di crescita esponenziale risultante dalla combinazione di crescita della fibrilla e rottura della fibrilla. Il tasso di crescita esponenziale dipende popolarmente dalla radice quadrata del PrP Cconcentrazione. Il periodo di incubazione è determinato dal tasso di crescita esponenziale e i dati in vivo sulle malattie nei topi transgenici corrispondono a questa previsione. La stessa dipendenza dalla radice quadrata si osserva anche in vitro in esperimenti con una varietà di proteine amyloid disparate .

Il meccanismo di replicazione ha implicazioni per la progettazione di farmaci. Poiché il periodo di incubazione delle malattie è così lungo, un farmaco efficace non ha bisogno di eliminare tutto, ma deve semplicemente rallentare il tasso di crescita esponenziale. I modelli prevedono che il processo più efficace per raggiungere questo obiettivo, utilizzando un farmaco con la dose più bassa possibile, è scoprire un farmaco che si lega alle estremità delle fibrille e impedisce loro di crescere ulteriormente.

Malattie

Malattie causate da

Animali colpiti

ail

Pecora, Capra (Animale / i colpito / i)

ail

scrapie

Bovini (Animali colpiti)

ail

Morbo della mucca pazza

Cammello (Animali colpiti)

ail

Encefalopatia spongiforme di cammello( CSE)

Visone (Animale / i colpito / i)

ail

Encefalopatia di visone trasmissibile( TME)

Cervo dalla coda bianca, alce, cervo mulo, alce (Animali colpiti)

ail

CWD Ail spreco cronico( CWD)

Gatto (animale / i colpito / i)

ail

Encefalopatia spongiforme felina( FSE)

Nyala, Oryx, Greater Kudu (Animale / i Oryx colpito / i)

ail

Encefalopatia ungulata esotica (EUE)

Struzzo (Animale / i colpito / i)

ail

Encefalopatia spongiforme (non è stato dimostrato che sia trasmissibile.)

Umano (animale / i colpito / i)

ail

Creutzfeldt – Jakob ail( CJD)

Creutzfeldt – Jakob ail iatrogeno (iCJD)

Variante Creutzfeldt – Jakob ail( vCJD)

Familiare Creutzfeldt – Jakob ail (fCJD)

Creutzfeldt – Jakob ail sporadico (sCJD)

Sindrome di Gerstmann – Sträussler – Scheinker( GSS)

Insonnia familiare fatale( FFI)

Kuru

Encefalopatia spongiforme familiare

Variabilmente sensibile alla proteasi (VPSPr)

I prioni causano disturbi neurodegenerativi aggregandosi a livello extracellulare all'interno dell'ordine stabilito dal nervo centrale per formare placche note come amyloid, che interrompono la normale struttura del tessuto. Questa interruzione è caratterizzata da buchi nel tessuto con conseguente architettura spugnosa per il motivo che la formazione del vacuolo nei neuroni. Un altro cambiamento istologico include l'astrogliosi e l'assenza di una reazione infiammatoria. D'altra parte il periodo di incubazione per le malattie è relativamente lungo (da 5 a 20 anni), una volta che i sintomi compaiono, la malattia progredisce rapidamente, portando a danni cerebrali e death. I sintomi neurodegenerativi possono includere convulsioni, demenza, atassia (disfunzione dell'equilibrio e della coordinazione) e cambiamenti comportamentali o della personalità.

Tutte le malattie conosciute sono incurabili e fatali. Tuttavia, un vaccino sviluppato nei topi può fornire informazioni sulla fornitura di un vaccino per resistere alle infezioni negli esseri umani. Inoltre, nel 2006 gli scienziati hanno annunciato di avere bovini geneticamente modificati privi di un gene necessario per la produzione, rendendoli teoricamente immuni a BSE, basandosi sulla ricerca che indica che i topi privi di proteine ​​presenti principalmente sono resistenti all'infezione da proteina scrapie. Nel 2013, uno studio ha rivelato che 1 persona su 2.000 nel Regno Unito potrebbe ospitare la proteina infettiva che causa vCJD .

Molte specie di mammiferi disparate possono essere colpite da malattie, poiché la proteina( PrP) è molto simile in tutti i mammiferi. Per la ragione che piccole differenze in PrP tra specie disparate è insolito che un male si trasmetta da una specie all'altra. Si ritiene tuttavia che la variante della malattia umana Creutzfeldt – Jakob ail sia causata da una malattia che comunemente infetta i bovini, causando encefalopatia spongiforme bovina e trasmessa attraverso la carne infetta.

Fino al 2015 tutte le malattie conosciute dei mammiferi erano considerate causate dalla proteina, PrP ; nel 2015 l'atrofia multipla di ordine stabilito è risultata trasmissibile e si è ipotizzato che fosse causata da una nuova forma mal ripiegata di una proteina chiamata alfa-sinucleina. La forma endogena, opportunamente ripiegata, della proteina è denotata PrP C(per Comune o Cellulare), al contrario la forma legata alla malattia, mal ripiegata è denotata PrP Sc (per Scrapie), dopo una delle malattie collegate per la prima volta a neurodegenerazione. Non si conosce la struttura precisa dei, anche se possono essere formati combinando PrP C, acido poliadenilico e lipidi in una reazione di amplificazione ciclica (PMCA) di ripiegamento errato delle proteine. Questa operazione è inoltre la prova che la replicazione non dipende dagli acidi nucleici.

Trasmissione

È stato riconosciuto che le malattie possono insorgere in tre modi diversi: acquisite, familiari o sporadiche. Si presume spesso che la forma malata interagisca direttamente con la forma normale per farle riorganizzare la sua struttura. Un'idea, l'ipotesi della Proteina X, è che una proteina cellulare non ancora identificata (Proteina X) consente la conversione di PrP Cin PrP Scriunendo una molecola di ciascuna delle due in una complex .

L'operazione principale di infezione negli animali è attraverso l'ingestione. Si pensa che possano essere depositati nell'ambiente attraverso i resti di animali morti e attraverso l'urina, la saliva e altri fluidi corporei. Possono quindi rimanere nel terreno legandosi all'argilla e ad altri minerali.

Un team di ricerca dell'Università della California ha fornito prove per la teoria secondo cui l'infezione può verificarsi da parte del letame. Inoltre, poiché il letame è presente in molte aree circostanti i bacini idrici, in aggiunta a quello utilizzato su molti campi coltivati, aumenta la possibilità di trasmissione diffusa. È stato riferito nel gennaio 2011 che i ricercatori avevano scoperto la diffusione attraverso la trasmissione aerea su particelle di aerosol, in un esperimento di test sugli animali in connessione con l'infezione da scrapie nei topi di laboratorio. Nel 2011 sono state pubblicate prove preliminari a sostegno della nozione che può essere trasmessa attraverso l'uso di gonadotropina menopausale umana derivata dall'urina, somministrata per il trattamento dell'infertilità.

Prioni nelle piante

Nel 2015, i ricercatori dell'Health Science Center dell'Università del Texas a Houston hanno scoperto che le piante possono essere un vettore per le piante. Quando i ricercatori hanno nutrito erba di criceti che cresceva sul terreno in cui era sepolto un cervo morto per deperimento cronico( CWD), i criceti si sono ammalati di CWD, suggerendo che questo può legarsi alle piante, che poi li prendono nella foglia e la struttura del fusto, dove possono essere mangiati dagli erbivori, completando di conseguenza il ciclo. Di conseguenza è possibile che vi sia un progressivo accumulo di numeri nell'ambiente.

Sterilizzazione

Le particelle infettive che possiedono acido nucleico dipendono da esso per dirigere la loro continua replicazione. Tuttavia, sono infettive per il loro effetto sulle versioni normali della proteina. La sterilizzazione, quindi, richiede la denaturazione della proteina ad uno stato in cui la molecola non è più in grado di indurre il ripiegamento anormale delle proteine ​​normali. Comunemente, sono abbastanza resistenti alle proteasi, al calore, alle radiazioni ionizzanti e ai trattamenti con formaldeide, nonostante la loro infettività possa essere ridotta da tali trattamenti. Una decontaminazione efficace si basa sull'idrolisi delle proteine ​​o sulla riduzione o distruzione della struttura terziaria delle proteine. Gli esempi includono ipoclorito di sodio, idrossido di sodio e detergenti fortemente acidi, ad esempio LpH. 134 ° C (273 ° F) per 18 minuti in un'autoclave a vapore pressurizzata si è dimostrato in qualche modo efficace nel disattivare l'agente di ail. La sterilizzazione con ozono è attualmente allo studio come potenziale operazione di denaturazione e disattivazione. La rinaturazione di uno stato da completamente denaturato a infettivo non è stata ancora raggiunta; tuttavia, i denaturati parzialmente possono essere rinaturati a uno stato infettivo in determinate condizioni artificiali.

L'Organizzazione Mondiale della Sanità raccomanda una delle seguenti tre procedure per la sterilizzazione di tutti gli strumenti chirurgici resistenti al calore per garantire che non siano contaminati con:

Immergere in idrossido di sodio 1N e porre in autoclave a spostamento per gravità a 121 ° C per 30 minuti; pulito; risciacquare in acqua; e quindi eseguire i processi di sterilizzazione di routine.

Immergere in ipoclorito di sodio 1N (20.000 parti per milione di cloro disponibile) per 1 ora; trasferire gli strumenti all'acqua; riscaldare in autoclave a gravità a 121 ° C per 1 ora; pulito; e quindi eseguire i processi di sterilizzazione di routine.

Immergere in idrossido di sodio 1N o ipoclorito di sodio (20.000 parti per milione di cloro disponibile) per 1 ora; rimuovere e sciacquare in acqua, quindi trasferire in una pentola aperta e riscaldare in autoclave a gravità (121 ° C) o porosa (134 ° C) per 1 ora; pulito; e quindi eseguire i processi di sterilizzazione di routine.

Resistenza alla degradazione in natura

Prove schiaccianti dimostrano che resistono al degrado e persistono nell'ambiente per anni, e le proteasi non le degradano. L'evidenza sperimentale mostra che gli unbounds si degradano nel tempo, d'altro canto i confini del suolo rimangono a livelli stabili o crescenti, suggerendo che è probabile che si accumulino nell'ambiente.

Fungo

Le proteine ​​che mostrano un comportamento di tipo si trovano anche in alcuni funghi, il che è stato utile per aiutare a capire i mammiferi. I funghi non sembrano causare disturbi nei loro ospiti. Nel lievito, il ripiegamento delle proteine ​​alla configurazione è assistito dalle proteine ​​chaperone, ad esempio Hsp104. Tutti i noti inducono la formazione di un amyloid fold, in cui la proteina polimerizza in un aggregato costituito da fogli beta strettamente imballati. Gli aggregati amiloidi sono fibrille, che crescono alle estremità e si replicano quando la rottura fa sì che due estremità crescenti diventino quattro estremità crescenti. Il periodo di incubazione delle malattie è determinato dal tasso di crescita esponenziale associato alla replicazione, che è un equilibrio tra la crescita lineare e la rottura degli aggregati.

Le proteine ​​fungine che esibiscono un cambiamento conformazionale Saccharomyces cerevisiae basato su modelli sono state scoperte nel lievito Saccharomyces cerevisiae da Reed Wickner all'inizio degli anni '90. Per la loro somiglianza meccanicistica con i mammiferi, erano chiamati lieviti. Successivamente, è stata trovata anche a nel fungo Podospora anserina. Le tesi si comportano in aggiunta a PrP, ma, comunemente, non sono tossiche per i loro ospiti. Il gruppo di Susan Lindquist al Whitehead Institute ha affermato che alcuni dei funghi non sono associati a nessuno stato di malattia, ma possono avere un ruolo utile; tuttavia, i ricercatori del NIH hanno anche fornito argomenti che suggeriscono che i funghi potrebbero essere considerati uno stato malato. Ci sono prove che le proteine ​​fungine hanno sviluppato funzioni specifiche che sono benefiche per il microrganismo che migliorano la loro capacità di adattarsi ai loro diversi ambienti.

La ricerca sui funghi ha dato un forte sostegno al concetto di sola proteina, poiché è stato dimostrato che la proteina purificata estratta da cellule con uno stato converte la forma normale della proteina in una forma piegata male in vitro e, nell'azione, conserva le informazioni corrispondenti a diversi ceppi dello stato. Allo stesso modo ha fatto luce sui domini, che sono regioni di una proteina che promuovono la conversione in a. I funghi hanno contribuito a suggerire meccanismi di conversione che possono essere applicati a tutti, anche se i funghi appaiono ineguali dai mammiferi infettivi per la mancanza del cofattore necessario per la propagazione. I domini caratteristici possono variare tra le specie - ad esempio, domini fungini caratteristici non si trovano nei mammiferi.

Prioni di funghi

Proteina

Ospite naturale

Funzione normale

Stato prionico

Fenotipo prionico

Anno identificato

Ospite naturale - Ure2p (proteine)

Saccharomyces cerevisiae

Funzione normale - Ure2p (Proteine)

Repressore dei cataboliti dell'azoto

Stato Ure2p prionico - Ure2p (Proteina)

(URE3)

Fenotipo Ure2p prionico - Ure2p (Proteina)

Crescita su povere fonti di azoto

Anno identificato - Ure2p (Proteina)

1994

Ospite naturale - Sup35p (proteine)

S. Cerevisiae

Funzione normale - Sup35p (Proteine)

Fattore di terminazione della traduzione

Stato prionico - Sup35p (Proteina)

(PSI +)

Fenotipo prionico - Sup35p (Proteina)

Livelli aumentati di soppressione di sciocchezze

Anno identificato - Sup35p (Proteine)

1994

Ospite naturale - HET-S (proteine)

Podospora anserina

Funzione normale - HET-S (Proteina)

Regola l' incompatibilità heterokaryon

Stato prionico - HET-S (proteina)

(Het-s)

Fenotipo prionico - HET-S (proteina)

Formazione di eterocarione tra ceppi incompatibili

Anno identificato - HET-S (Proteina)

Niente

Ospite naturale - Rnq1p (proteine)

S. Cerevisiae

Funzione normale - Rnq1p (Proteine)

Fattore modello proteico

Stato prionico - Rnq1p (Proteina)

(RNQ +), (+ PIN)

Fenotipo prionico - Rnq1p (Proteina)

Promuove l'aggregazione degli altri

Anno identificato - Rnq1p (Proteina)

Niente

Ospite naturale - Swi1 (proteine)

S. Cerevisiae

Funzione normale - Swi1 (Proteine)

Rimodellamento della cromatina

Stato prionico - Swi1 (Proteina)

(SWI +)

Fenotipo prionico - Swi1 (Proteina)

Scarsa crescita su alcune fonti di carbonio

Anno identificato - Swi1 (Proteine)

2008

Ospite naturale - Cyc8 (proteine)

S. Cerevisiae

Funzione normale - Cyc8 (Proteina)

Repressore trascrizionale

Stato prionico - Cyc8 (Proteina)

(OCT +)

Fenotipo prionico - Cyc8 (Proteina)

Derepressione trascrizionale di più geni

Anno identificato - Cyc8 (Proteina)

2009

Ospite naturale - Mot3 (proteine)

S. Cerevisiae

Funzione normale - Mot3 (Proteina)

Fattore di copiatura nucleare

Stato prionico - Mot3 (Proteina)

(MOT3 +)

Fenotipo prionico - Mot3 (Proteina)

Derepressione trascrizionale di geni anaerobici

Anno identificato - Mot3 (Proteina)

2009

Ospite naturale - Sfp1 (Proteina)

S. Cerevisiae

Funzione normale - Sfp1 (Proteine)

Fattore di copiatura putativo

Stato prionico - Sfp1 (Proteina)

(ISP +)

Fenotipo prionico - Sfp1 (Proteina)

Antisuppression

Anno identificato - Sfp1 (Proteina)

2010

Trattamenti

Non esistono cure efficaci per le malattie. Gli studi clinici sull'uomo non hanno avuto successo e sono stati ostacolati dalla rarità delle malattie. Nonostante alcuni potenziali trattamenti si siano dimostrati promettenti in laboratorio, nessuno è stato efficace una volta che il disturbo si è manifestato.

In altre malattie

Domini simili a prioni sono stati trovati in una varietà di altre proteine ​​dei mammiferi. Alcune di queste proteine ​​sono state implicate nell'ontogenesi dei disturbi neurodegenerativi legati all'età, ad esempio la sclerosi laterale amiotrofica( ALS) un ALS disturbo dei motoneuroni, degenerazione lobare frontotemporale con inclusioni ubiquitina-positive (FTLD-U), malattia di Alzheimer, malattia di Parkinson e Huntington's ail. Sono anche implicati in alcune forme di amiloidosi sistemica inclusa l'amiloidosi AA che si sviluppa negli esseri umani e negli animali con malattie infiammatorie e infettive come la tubercolosi, la malattia di Crohn, l'artrite reumatoide e HIV AIDS. L'amiloidosi AA, come tutta, può essere trasmissibile. Ciò ha dato origine al paradigma del prione, in cui proteine ​​altrimenti innocue possono essere convertite in una forma patogena da un piccolo numero di proteine ​​nucleanti male ripiegate.

La definizione di dominio simile nasce dallo studio dei funghi. Nel lievito, le proteine ​​ogeniche hanno un dominio portatile che è sia necessario che sufficiente per l'auto-modellazione e l'aggregazione proteica. Ciò è stato dimostrato collegando il dominio a una proteina reporter, che quindi si aggrega come un noto. Inoltre, la rimozione del dominio da una proteina fungina inibisce la genesi. Questa visione modulare del comportamento ha portato all'ipotesi che domini simili siano presenti nelle proteine ​​animali, oltre a PrP. Questi domini fungini hanno diverse caratteristiche di sequenza caratteristiche. Sono comunemente arricchiti in residui di asparagina, glutammina, tirosina e glicina, con un bias dell'asparagina che è specificamente favorevole alla proprietà aggregativa di s. Storicamente, l'ogenesi è stata vista come indipendente dalla sequenza e dipendente solo dal contenuto relativo di residui. Tuttavia, questo si è dimostrato falso, con la spaziatura delle proline e dei residui caricati che si sono dimostrati fondamentali nella formazione di amyloid .

Gli schermi bioinformatici hanno previsto che oltre 250 proteine ​​umane contengono domini simili (PrLD). Si ipotizza che questi domini abbiano le stesse proprietà trasmissibili e amiloidogeniche di PrP e proteine ​​fungine note. Come nel lievito, le proteine ​​coinvolte nella modalità o modalità di espressione genica e RNA nel legame RNA sembrano essere specificamente arricchite nelle PrLD, rispetto ad altre classi di proteine. Specialmente, 29 dei noti 210 proteine con un RNA riconoscimento motif Similmente hanno un dominio putative. Nel frattempo, molte di queste proteine ​​leganti l'RNA sono state identificate indipendentemente come patogene nei casi di ALS, FTLD-U, malattia di Alzheimer e malattia di Huntington.

Ruolo nelle malattie neurodegenerative

Si ipotizza che la patogenicità di s e proteine ​​con domini simili derivi dalla loro capacità di auto-modellazione e dalla conseguente crescita esponenziale delle fibrille amyloid. La presenza di fibrille amyloid in pazienti con malattie degenerative è stata ben documentata. Queste amyloid fibrille sono viste come il risultato di proteine ​​patogene che si auto-propagano e formano aggregati altamente stabili e non funzionali. D'altra parte questo non implica necessariamente una relazione causale tra amyloid e malattie degenerative, la tossicità di alcune forme amyloid e la sovrapproduzione di amyloid nei casi familiari di disturbi degenerativi supporta l'idea che amyloid la formazione è chiaramente tossica.

In particolare, l'aggregazione di TDP-43, una proteina legante l'RNA, è stata trovata in ALS / pazienti con MND e mutazioni nei geni che codificano per queste proteine ​​sono state identificate in casi familiari di ALS / MND. Queste mutazioni promuovono il ripiegamento errato delle proteine ​​in una conformazione simile. La forma mal ripiegata di TDP-43 forma inclusioni citoplasmatiche nei neuroni afflitti e si trova impoverita nel nucleo. Inoltre a ALS / MND e FTLD-U, la patologia TDP-43 è un aspetto di molti casi di malattia di Alzheimer, malattia di Parkinson e malattia di Huntington. Il misfolding di TDP-43 è popolarmente diretto dal suo dominio simile. Questo dominio è intrinsecamente incline al misfolding, d'altra parte si è scoperto che mutazioni patologiche in TDP-43 aumentano questa propensione al misfold, spiegando la presenza di queste mutazioni nei casi familiari di ALS / MND. Come nel lievito, il dominio simile di TDP-43 ha dimostrato di essere sia necessario che sufficiente per il ripiegamento errato e l'aggregazione delle proteine.

Allo stesso modo, mutazioni patogene sono state identificate in domini simili a riboproteine ​​nucleari eterogenee hnRNPA2B1 e hnRNPA1 in casi familiari di degenerazione dei muscoli, cervello, ossa e motoneuroni. La forma wild-type di tutte queste proteine ​​mostra una tendenza ad autoassemblarsi in fibrille amyloid, d'altra parte le mutazioni patogene esacerbano questo comportamento e portano ad un eccesso di accumulo.

Etimologia e pronuncia

La parola, coniata nel 1982 da Stanley B. Prusiner, è un portmanteau derivato da proteina e infezione, inevitabilmente, ed è l'abbreviazione di particella infettiva proteica, in riferimento alla sua capacità di auto-propagarsi e trasmettere la sua conformazione ad altre proteine. La sua pronuncia principale è / ˈpriːɒn / (ascolta), nonostante / ˈpraɪɒn /, come viene pronunciata la denominazione omografica dell'uccello, si sente anche. Nel suo articolo del 1982 che introduceva il termine, Prusiner specificò che si trattava di pronunciato pree-on.

Virus

Un virus è un agente infettivo submicroscopico che si replica solo all'interno delle cellule viventi di un organismo.es può infettare tutti i tipi di forme di vita, da animali e piante a microrganismi, inclusi batteri e archeobatteri. infettando le piante di tabacco e la scoperta del mosaico del tabacco da parte di Martinus Beijerinck nel 1898, più di 6000 specie sono state descritte in dettaglio, dei milioni di tipi di specie presenti nell'ambiente. Si trovano in quasi tutti gli ecosistemi della Terra e sono il tipo più numeroso di entità biologica. Lo studio è noto come virologia, una sottospecialità della microbiologia.

Una volta infettata, una cellula ospite è costretta a produrre rapidamente migliaia di copie identiche dell'originale. Quando non si trova all'interno di una cellula infetta o nell'azione di infettare una cellula, esistono sotto forma di particelle indipendenti, o virioni, costituite da: (i) il materiale genetico, cioè molecole lunghe di DNA o RNA che codificano la struttura delle proteine ​​con cui agisce; (ii) un rivestimento proteico, il capside, che circonda e protegge il materiale genetico; e in alcuni casi (iii) un involucro esterno di lipidi. Le forme di queste particelle vanno da semplici forme elicoidali e icosaedriche a più strutture complex. La maggior parte delle specie ha virioni troppo piccoli per essere visti con un microscopio ottico poiché sono un centesimo delle dimensioni della maggior parte dei batteri.

Le origini di queste cose nella storia evolutiva della vita non sono chiare: alcune potrebbero essersi evolute da plasmidi - pezzi di DNA che possono muoversi tra le cellule - mentre altre potrebbero essersi evolute da batteri. In evoluzione, le es sono un mezzo importante per il trasferimento genico orizzontale, che aumenta la diversità genetica in un processo analogo alla riproduzione sessuale. Sono considerate da alcuni biologi una forma di vita, sulla base del fatto che trasportano materiale genetico, si riproducono ed evolvono. attraverso la selezione naturale, nonostante manchino di caratteristiche chiave (come la struttura cellulare) che sono chiaramente considerate necessarie per enumerare come vita. Sulla base del fatto che possiedono alcune ma non tutte queste qualità, sono stati descritti come organismi ai margini della vita e come replicatori.

I virus si diffondono in molti modi. Una via di trasmissione è attraverso organismi portatori di malattie noti come vettori: ad esempio, le es sono spesso trasmesse da una pianta all'altra da insetti che si nutrono di linfa delle piante, ad esempio gli afidi; le ande negli animali possono essere trasportate da insetti succhiatori di sangue. Le influenze si trasmettono con la tosse e gli starnuti. Norovirus e rotavirus, cause comuni di gastroenterite virale, si trasmettono per via fecale-orale, passano per contatto ed entrano nel corpo nel cibo o nell'acqua. HIV è uno dei tanti trasmessi attraverso il contatto sessuale e l'esposizione a sangue infetto. La varietà di cellule ospiti che una lattina può infettare è chiamata intervallo di ospiti. Questo può essere stretto, nel senso che a è in grado di infettare poche specie, o ampio, nel senso che è in grado di infettare molte specie.

Le infezioni virali negli animali provocano una risposta immunitaria che comunemente elimina l'infezione. Le risposte immunitarie possono anche essere prodotte dai vaccini, che conferiscono un'immunità acquisita artificialmente alla specifica infezione virale. Alcuni, compresi quelli che causano l' AIDS infezione, HPV e l'epatite virale, eludono queste risposte immunitarie e provocano infezioni croniche. Sono stati sviluppati diversi farmaci antivirali.

Etimologia

La parola batteri è il plurale del New Latin batterio, che è la latinizzazione del greco βακτήριον (bakterion), diminutivo di βακτηρία (bakteria), che significa bastone, canna, sulla base del fatto che i primi ad essere scoperti erano a forma di bastoncello.

Origine e prima evoluzione

Gli antenati dei batteri moderni erano microrganismi unicellulari che furono le prime forme di vita ad apparire sulla Terra, relative a 4 miliardi di anni fa. Per quanto riguarda 3 miliardi di anni, la maggior parte degli organismi erano microscopici e batteri e archaea erano le forme di vita dominanti. Nonostante esistano fossili batterici, ad esempio stromatolites, la loro mancanza di morfologia distintiva impedisce loro di essere utilizzati per esaminare la storia dell'evoluzione batterica, o per datare il tempo di origine di una particolare specie batterica. Tuttavia, le sequenze geniche possono essere utilizzate per ricostruire la filogenesi batterica e questi studi indicano che i batteri si sono discostati per primi dalla linea archaeal / eucariotica. L'antenato comune più recente di batteri e archeobatteri era probabilmente un ipertermofilo vissuto in relazione a 2,5 miliardi-3,2 miliardi di anni fa. La prima vita sulla terra potrebbe essere stata batteri circa 3,22 miliardi di anni fa.

Bacteria furono ugualmente coinvolti nella seconda grande divergenza evolutiva, quella degli archaea e degli eucarioti. In questo caso, gli eucarioti derivavano dall'ingresso di antichi batteri in associazioni endosimbiotiche con gli antenati delle cellule eucariotiche, che erano a loro volta legate alla Archaea. Ciò ha comportato il travolgimento da parte di cellule proto-eucariotiche di simbionti alfaproteobatterici per formare mitocondri o idrogenosomi, che si trovano ancora in tutti i Eukarya conosciuti (a volte in forma altamente ridotta, ad esempio negli antichi protozoi "amitocondriali). Successivamente, alcuni eucarioti che già contenevano mitocondri inghiottirono allo stesso modo organismi simili ai cianobatteri, portando alla formazione di cloroplasti nelle piante. Questo è noto come endosimbiosi primaria.

Morfologia

Bacteria mostrano un'ampia varietà di forme e dimensioni, chiamate morfologie. Le cellule batteriche sono relative a un decimo delle dimensioni delle cellule eucariotiche e sono comunemente lunghe 0,5-5,0 micrometri. Tuttavia, alcune specie sono visibili ad occhio nudo - per esempio, Thiomargarita namibiensis è lunga fino a mezzo millimetro e Epulopiscium fishelsoni raggiunge 0,7 mm. Tra i batteri più piccoli vi sono membri del genere Mycoplasma, che misurano solo 0,3 micrometri, piccoli quanto i più grandi. Alcuni batteri possono essere anche più piccoli, ma questi ultramicrobatteri non sono ben studiati.

La maggior parte delle specie batteriche sono o sferiche, chiamate cocci (singolare coccus, dal greco kókkos, grano, seme), oa forma di bastoncello, chiamate bacilli (cant. Bacillus, dal latino baculus, bastone). Alcuni batteri, chiamati vibrio, hanno la forma di bastoncelli leggermente curvi oa forma di virgola; altri possono essere a forma di spirale, chiamati spirilla, o strettamente arrotolati, chiamati spirochaetes. È stato descritto un piccolo numero di altre forme insolite, ad esempio batteri a forma di stella. Questa ampia varietà di forme è determinata dalla parete cellulare