Patógeno -Pathogen

Em biologia , um patógeno ( em grego : πάθος , pathos "sofrimento", "paixão" e -γενής , -genēs "produtor de") no sentido mais antigo e amplo, é qualquer organismo ou agente que pode produzir doenças . Um patógeno também pode ser referido como um agente infeccioso ou simplesmente um germe .

O termo patógeno entrou em uso na década de 1880. Normalmente, o termo patógeno é usado para descrever um microrganismo ou agente infeccioso , como um vírus , bactéria , protozoário , príon , viroide ou fungo . Pequenos animais, como helmintos e insetos, também podem causar ou transmitir doenças. No entanto, esses animais são geralmente referidos como parasitas em vez de patógenos. O estudo científico de organismos microscópicos, incluindo organismos patogênicos microscópicos, é chamado de microbiologia , enquanto a parasitologia refere-se ao estudo científico de parasitas e dos organismos que os hospedam.

Existem várias vias pelas quais os patógenos podem invadir um hospedeiro. As vias principais têm diferentes períodos de tempo episódico, mas o solo tem o potencial mais longo ou mais persistente para abrigar um patógeno.

Doenças em humanos causadas por agentes infecciosos são conhecidas como doenças patogênicas. Nem todas as doenças são causadas por patógenos, como o pulmão negro da exposição ao poluente pó de carvão , distúrbios genéticos como a doença falciforme e doenças autoimunes como o lúpus .

Patogenicidade

A patogenicidade é a capacidade potencial de causar doença dos patógenos, envolvendo uma combinação de infecciosidade (capacidade do patógeno de infectar hospedeiros) e virulência (gravidade da doença do hospedeiro). Os postulados de Koch são usados ​​para estabelecer relações causais entre patógenos microbianos e doenças. Enquanto a meningite pode ser causada por uma variedade de patógenos bacterianos, virais, fúngicos e parasitários, a cólera é causada apenas por algumas cepas de Vibrio cholerae . Além disso, alguns patógenos só podem causar doenças em hospedeiros com imunodeficiência . Essas infecções oportunistas geralmente envolvem infecções adquiridas em hospitais entre pacientes que já lutam contra outra condição.

A infecciosidade envolve a transmissão de patógenos por contato direto com fluidos corporais ou gotículas aéreas de hospedeiros infectados, contato indireto envolvendo áreas/itens contaminados ou transferência por vetores vivos, como mosquitos e carrapatos . O número básico de reprodução de uma infecção é o número esperado de casos subsequentes que ela provavelmente causará por meio da transmissão.

A virulência envolve patógenos extraindo nutrientes do hospedeiro para sua sobrevivência, escapando do sistema imunológico do hospedeiro produzindo toxinas microbianas e causando imunossupressão . A virulência ideal descreve um equilíbrio teórico entre um patógeno se espalhando para hospedeiros adicionais para parasitar recursos, enquanto diminui sua virulência para manter os hospedeiros vivos para transmissão vertical para seus descendentes.

Tipos de patógenos

Algas

As algas são eucariotos unicelulares que geralmente não são patogênicos. As algas verdes do gênero Prototheca carecem de clorofila e são conhecidas por causar a doença prototecose em humanos, cães, gatos e gado, geralmente envolvendo as espécies associadas ao solo Prototheca wickerhami .

Bactérias

As bactérias são procariotos unicelulares que variam em tamanho de 0,15 a 700 μM. Embora a grande maioria seja inofensiva ou benéfica para seus hospedeiros, como membros do microbioma intestinal humano que auxiliam na digestão, uma pequena porcentagem é patogênica e causa doenças infecciosas. Os fatores de virulência bacteriana incluem fatores de adesão para anexar às células hospedeiras, fatores de invasão que suportam a entrada nas células hospedeiras, cápsulas para prevenir a opsonização e fagocitose , toxinas e sideróforos para adquirir ferro.

Fotomicrografia de fezes com disenteria por shigella. Essas bactérias geralmente causam doenças transmitidas por alimentos.

A doença bacteriana tuberculose , causada principalmente pelo Mycobacterium tuberculosis , tem uma das maiores cargas de doenças , matando 1,6 milhão de pessoas em 2021, principalmente na África e no Sudeste Asiático. A pneumonia bacteriana é causada principalmente por Streptococcus pneumoniae , Staphylococcus aureus , Klebsiella pneumoniae e Haemophilus influenzae . Doenças transmitidas por alimentos normalmente envolvem Campylobacter , Clostridium perfringens , Escherichia coli , Listeria monocytogenes e Salmonella . Outras doenças infecciosas causadas por bactérias patogênicas incluem tétano , febre tifóide , difteria e lepra .

fungos

Os fungos são organismos eucarióticos que podem funcionar como patógenos. Existem aproximadamente 300 fungos conhecidos que são patogênicos para humanos, incluindo Candida albicans , que é a causa mais comum de candidíase , e Cryptococcus neoformans , que pode causar uma forma grave de meningite . Os esporos de fungos típicos têm 4,7 μm de comprimento ou menos.

príons

Ampliado 100x e corado. Esta fotomicrografia do tecido cerebral mostra a presença de alterações espongióticas proeminentes no córtex, com perda de neurônios em um caso de uma variante da doença de Creutzfeldt-Jakob (vCJD)

Os príons são proteínas mal dobradas que transmitem seu padrão de dobramento anormal para outras cópias da proteína sem o uso de ácidos nucléicos . Além de obter príons de outras pessoas, essas proteínas mal dobradas surgem de diferenças genéticas, seja por histórico familiar ou por mutações esporádicas. As plantas absorvem os príons do solo contaminado e os transportam para o caule e as folhas, potencialmente transmitindo os príons aos animais herbívoros . Além disso, madeira, rochas, plástico, vidro, cimento, aço inoxidável e alumínio demonstraram ligação, retenção e liberação de príons, mostrando que as proteínas resistem à degradação ambiental.

Os príons são mais conhecidos por causar doenças de encefalopatia espongiforme transmissível (TSE), como a doença de Creutzfeldt-Jakob (CJD), variante da doença de Creutzfeldt-Jakob (vCJD), síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS), insônia familiar fatal (FFI) e kuru em humanos.

Embora os príons sejam normalmente vistos como patógenos que causam o acúmulo de fibras proteicas amiloides em placas neurodegenerativas, Susan Lindquist conduziu uma pesquisa mostrando que as leveduras usam príons para transmitir características evolutivamente benéficas.

Viróides

Não deve ser confundido com virusóides ou vírus , os viróides são os menores patógenos infecciosos conhecidos. Os viroides são pequenos RNA circulares de fita simples que são conhecidos apenas por causar doenças em plantas, como o viroide do tubérculo do fuso da batata que afeta várias culturas agrícolas. O RNA do viróide não é protegido por uma capa proteica e não codifica nenhuma proteína, atuando apenas como uma ribozima para catalisar outras reações bioquímicas.

vírus

Os vírus têm geralmente entre 20-200 nm de diâmetro. Para sobrevivência e replicação, os vírus injetam seu genoma nas células hospedeiras, inserem esses genes no genoma do hospedeiro e sequestram a maquinaria do hospedeiro para produzir centenas de novos vírus até que a célula se abra para liberá-los para infecções adicionais. O ciclo lítico descreve esse estado ativo de matar hospedeiros rapidamente, enquanto o ciclo lisogênico descreve potencialmente centenas de anos de dormência enquanto integrado ao genoma do hospedeiro. Juntamente com a taxonomia organizada pelo Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (ICTV), a classificação de Baltimore separa os vírus por sete classes de produção de mRNA :

Outros parasitas

Dois oxiúros ao lado de uma régua, medindo 6 milímetros de comprimento

Os protozoários são eucariotos unicelulares que se alimentam de microrganismos e tecidos orgânicos. Muitos protozoários agem como parasitas patogênicos para causar doenças como malária , amebíase , giardíase , toxoplasmose , criptosporidiose , tricomoníase , doença de Chagas , leishmaniose , tripanossomíase africana (doença do sono), ceratite por Acanthamoeba e meningoencefalite amebiana primária (naegleriase).

Vermes parasitas (helmintos) são macroparasitas que podem ser vistos a olho nu. Os vermes vivem e se alimentam em seu hospedeiro vivo, adquirindo nutrientes e abrigo no trato digestivo ou na corrente sanguínea de seu hospedeiro. Eles também manipulam o sistema imunológico do hospedeiro, secretando produtos imunomoduladores que lhes permitem viver no hospedeiro por anos. Helmintíase é o termo generalizado para infecções por vermes parasitas, que normalmente envolvem lombrigas , tênias e platelmintos .

Hospedeiros de patógenos

Bactérias

Embora as bactérias sejam normalmente vistas como patógenos, elas servem como hospedeiros para vírus bacteriófagos (comumente conhecidos como fagos). O ciclo de vida do bacteriófago envolve os vírus injetando seu genoma em células bacterianas, inserindo esses genes no genoma bacteriano e sequestrando o maquinário da bactéria para produzir centenas de novos fagos até que a célula se abra para liberá-los para infecções adicionais. Normalmente, os bacteriófagos só são capazes de infectar uma espécie ou cepa específica.

O Streptococcus pyogenes usa uma nuclease Cas9 para clivar o DNA estranho correspondente às Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas Regularmente Interespaçadas ( CRISPR ) associadas a bacteriófagos, removendo os genes virais para evitar a infecção. Este mecanismo foi modificado para edição artificial de genes CRISPR .

plantas

As plantas podem ser hospedeiras de uma ampla gama de tipos de patógenos, incluindo vírus, bactérias, fungos, nematóides e até mesmo outras plantas. Vírus de plantas notáveis ​​incluem o vírus da mancha anelar do mamão , que causou milhões de dólares em danos aos agricultores no Havaí e no Sudeste Asiático, e o vírus do mosaico do tabaco , que levou o cientista Martinus Beijerinck a cunhar o termo "vírus" em 1898. Patógenos bacterianos de plantas causam folhas manchas, ferrugem e podridão em muitas espécies de plantas. Os patógenos bacterianos mais comuns para plantas são Pseudomonas syringae e Ralstonia solanacearum , que causam o escurecimento das folhas e outros problemas em batatas, tomates e bananas.

Doença fúngica da podridão marrom em uma maçã. A podridão marrom geralmente atinge uma variedade de frutas de topo.

Os fungos são outro tipo importante de patógeno para as plantas. Eles podem causar uma grande variedade de problemas, como menor altura da planta, crescimentos ou caroços em troncos de árvores, podridão de raízes ou sementes e manchas nas folhas. Fungos de plantas comuns e graves incluem o fungo da brusone do arroz , doença holandesa do olmo , ferrugem do castanheiro e o nó preto e doenças da podridão marrom de cerejas, ameixas e pêssegos. Estima-se que os fungos patogênicos sozinhos causem uma redução de até 65% no rendimento das culturas.

No geral, as plantas possuem uma grande variedade de patógenos e estima-se que apenas 3% das doenças causadas por patógenos de plantas possam ser manejadas.

animais

Os animais geralmente são infectados com muitos dos mesmos patógenos ou semelhantes aos humanos, incluindo príons, vírus, bactérias e fungos. Embora os animais selvagens muitas vezes adoeçam, o maior perigo é para os animais de criação. Estima-se que em ambientes rurais, 90% ou mais das mortes de gado podem ser atribuídas a patógenos. A encefalopatia espongiforme transmissível por animais (TSEs) envolvendo príons inclui a encefalopatia espongiforme bovina (doença da vaca louca), doença debilitante crônica , tremor epizoótico , encefalopatia transmissível do vison , encefalopatia espongiforme felina e encefalopatia espongiforme ungulada. Outras doenças animais incluem uma variedade de distúrbios de imunodeficiência causados ​​por vírus relacionados ao vírus da imunodeficiência humana (HIV), como BIV e FIV .

Humanos

Os seres humanos podem ser infectados com muitos tipos de patógenos, incluindo príons, vírus, bactérias e fungos, causando sintomas como espirros, tosse, febre, vômitos e falência de órgãos potencialmente letal . Enquanto alguns sintomas são causados ​​pela infecção patogênica, outros são causados ​​pelos esforços do sistema imunológico para matar o patógeno, como temperaturas corporais febrilmente altas destinadas a desnaturar as células patogênicas.

Tratamento

príon

Apesar de muitas tentativas, nenhuma terapia demonstrou interromper a progressão das doenças causadas por príons.

Vírus

Existe uma variedade de opções de prevenção e tratamento para alguns patógenos virais. As vacinas são uma medida preventiva comum e eficaz contra uma variedade de patógenos virais. As vacinas estimulam o sistema imunológico do hospedeiro, de modo que, quando o hospedeiro em potencial encontrar o vírus na natureza, o sistema imunológico possa se defender rapidamente contra a infecção. As vacinas projetadas contra vírus incluem as vacinas anuais contra influenza e a vacina tríplice viral de duas doses contra sarampo , caxumba e rubéola . Não há vacinas disponíveis contra os vírus responsáveis ​​pelo HIV/AIDS , dengue e chikungunya .

O tratamento de infecções virais geralmente envolve tratar os sintomas da infecção, em vez de fornecer medicamentos para combater o próprio patógeno viral. Tratar os sintomas de uma infecção viral dá ao sistema imunológico do hospedeiro tempo para desenvolver anticorpos contra o patógeno viral. No entanto, para o HIV, a terapia antirretroviral altamente ativa (HAART) é conduzida para evitar que a doença viral progrida para a AIDS à medida que as células imunes são perdidas.

Bactérias

Uma estrutura da Doxiciclina, um antibiótico da classe das tetraciclinas

Assim como os patógenos virais, a infecção por certos patógenos bacterianos pode ser evitada por meio de vacinas. As vacinas contra patógenos bacterianos incluem a vacina contra o antraz e a vacina pneumocócica . Muitos outros patógenos bacterianos carecem de vacinas como medida preventiva, mas a infecção por essas bactérias geralmente pode ser tratada ou evitada com antibióticos . Antibióticos comuns incluem amoxicilina , ciprofloxacina e doxiciclina . Cada antibiótico tem diferentes bactérias contra as quais é eficaz e possui diferentes mecanismos para matar essas bactérias. Por exemplo, a doxiciclina inibe a síntese de novas proteínas em bactérias gram-negativas e gram-positivas , o que a torna um antibiótico de amplo espectro capaz de matar a maioria das espécies bacterianas.

Devido ao uso indevido de antibióticos, como prescrições encerradas prematuramente, expondo bactérias à pressão evolutiva sob doses subletais, alguns patógenos bacterianos desenvolveram resistência a antibióticos . Por exemplo, uma cepa geneticamente distinta de Staphylococcus aureus chamada MRSA é resistente aos antibióticos beta-lactâmicos comumente prescritos . Um relatório de 2013 dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC) estimou que, nos Estados Unidos, pelo menos 2 milhões de pessoas contraem uma infecção bacteriana resistente a antibióticos anualmente, com pelo menos 23.000 desses pacientes morrendo da infecção.

Devido à sua imprescindibilidade no combate às bactérias, novos antibióticos são necessários para o atendimento médico. Um alvo para novos medicamentos antimicrobianos envolve a inibição de metiltransferases de DNA , pois essas proteínas controlam os níveis de expressão de outros genes, como os que codificam fatores de virulência.

fungos

A infecção por patógenos fúngicos é tratada com medicamentos antifúngicos. Pé de atleta , coceira no atleta e micose são infecções fúngicas da pele tratadas com medicamentos antifúngicos tópicos, como o clotrimazol . Infecções envolvendo a espécie de levedura Candida albicans causam infecções fúngicas orais e vaginais . Essas infecções internas podem ser tratadas com cremes antifúngicos ou com medicação oral. Drogas antifúngicas comuns para infecções internas incluem a família de drogas equinocandina e fluconazol .

Algas

Enquanto as algas são comumente consideradas patógenos, o gênero Prototheca causa doenças em humanos . Atualmente, o tratamento para prototecose está em investigação, não havendo consistência no tratamento clínico.

Interações sexuais

Muitos patógenos são capazes de interação sexual. Entre as bactérias patogênicas , a interação sexual ocorre entre células da mesma espécie pelo processo de transformação genética . A transformação envolve a transferência de DNA de uma célula doadora para uma célula receptora e a integração do DNA doador no genoma do receptor por meio de recombinação genética . Os patógenos bacterianos Helicobacter pylori , Haemophilus influenzae , Legionella pneumophila , Neisseria gonorrhoeae e Streptococcus pneumoniae frequentemente sofrem transformação para modificar seu genoma para características adicionais e evasão de células imunes do hospedeiro.

Patógenos eucarióticos são frequentemente capazes de interação sexual por um processo envolvendo meiose e fertilização . A meiose envolve o pareamento íntimo de cromossomos homólogos e a recombinação entre eles. Exemplos de patógenos eucarióticos capazes de sexo incluem os parasitas protozoários Plasmodium falciparum , Toxoplasma gondii , Trypanosoma brucei , Giardia intestinalis e os fungos Aspergillus fumigatus , Candida albicans e Cryptococcus neoformans .

Os vírus também podem sofrer interação sexual quando dois ou mais genomas virais entram na mesma célula hospedeira. Este processo envolve o emparelhamento de genomas homólogos e a recombinação entre eles por um processo conhecido como reativação de multiplicidade. O vírus herpes simplex , o vírus da imunodeficiência humana e o vírus vaccinia sofrem essa forma de interação sexual.

Esses processos de recombinação sexual entre genomas homólogos suportam reparos a danos genéticos causados ​​por estressores ambientais e sistemas imunológicos do hospedeiro.

Veja também

Referências

links externos