Medisinsk mikrobiologi I: patogener og humant mikrobiom
()
About this ebook
Det er flere veier gjennom hvilke patogener kan invadere en vert. De viktigste traséene har forskjellige episodiske tidsrammer, men jord har det lengste eller mest vedvarende potensialet for å oppdage en patogen. Sykdommer hos mennesker som er forårsaket av smittestoffer er kjent som sykdomsfremkallende sykdommer. Det menneskelige mikrobiomet er samlingen av alle microbiota som bor på eller i menneskelig vev og biofluider sammen med de tilsvarende anatomiske stedene der de bor, inkludert huden, brystkjertlene, morkaken, sædvæske, livmoren, eggstokkens follikler, lunge, spytt, munnslimhinne, konjunktiva, galleveiene og mage-tarmkanalen. Innholdet i denne boken: Patogen, Prion, virus, patogene bakterier, sopp, patogen sopp, menneskelig parasitt, protosoer, parasittisk orm, liste over parasitter på mennesker, klinisk mikrobiologi, vert-patogen interaksjon, smittsom sykdom, liste over smittsomme sykdommer, infeksjoner assosiert med sykdommer, Humant mikrobiom, Human Microbiome Project, Biodiversitetshypotese om helse, Innledende anskaffelse av microbiota, Human virome, Human gastrointestinal microbiota, Tarm-hjerne akse, Psykobiotisk, Koloniseringsresistens, Hudflora, Vaginal flora, Vaginal flora i svangerskapet, Liste over bakteriell vaginose microbiota, Morkaken i morkaken, Mikrobiome for humant melk, Oral økologi, Spyttmikrobiome, Lung microbiota, Liste over humant microbiota, Probiotiske, Probiotika hos barn, Psychobiotic, Bacillus clausii, Postbiotic, Proteobiotics, Synbiotika, Bacillus coagulans, bakteriell vaginose, Bifidobacterium animalis, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, Botryosphaeran, Clostridium butyricum, Escherichia coli Nissle 1917, Gal4 transkripsjonsfaktor, Ganeden, Lactinex, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus crispatus .
Authors: Andreas Vanilssen, Rogers Nilstrem, Allen Kuslovic
Reviews for Medisinsk mikrobiologi I
0 ratings0 reviews
Book preview
Medisinsk mikrobiologi I - Andreas Vanilssen
Medisinsk mikrobiologi
Medisinsk mikrobiologi, den store undergruppen av mikrobiologi som brukes til medisin, er en gren av medisinsk vitenskap som er opptatt av forebygging, diagnose og behandling av smittsomme sykdommer. Videre studerer dette fagfeltet ulike kliniske anvendelser av mikrober for forbedring av helse. Det er fire typer mikroorganismer som forårsaker smittsom sykdom: bakterier, sopp, parasitter og virus, og en type smittsomt protein som kalles prion.
En medisinsk mikrobiolog studerer egenskapene til patogener, deres smittemåter, infeksjonsmekanismer og vekst. Ved hjelp av denne informasjonen kan en behandling tenkes ut. Medisinske mikrobiologer fungerer ofte som konsulenter for leger, som gir identifisering av patogener og foreslår behandlingsalternativer. Andre oppgaver kan inkludere identifisering av potensiell helserisiko for samfunnet eller overvåke utviklingen av potensielt virulente eller resistente stammer av mikrober, utdanne samfunnet og hjelpe til med utforming av helsepraksis. De kan også hjelpe med å forhindre eller kontrollere epidemier og utbrudd av sykdom. Ikke alle medisinske mikrobiologer studerer mikrobiell patologi; noen studerer vanlige, ikke-patogene arter for å bestemme om deres egenskaper kan brukes til å utvikle antibiotika eller andre behandlingsmetoder.
Epidemiologi, undersøkelse av mønstre, årsaker og effekter av helse- og sykdomstilstander i populasjoner, er en viktig del av medisinsk mikrobiologi, til tross for det kliniske innslaget i feltet som i utgangspunktet fokuserer på tilstedeværelse og vekst av mikrobielle infeksjoner hos individer, deres virkning på menneskekroppen, og metodene for å behandle infeksjonene. I denne sammenhengen kan hele feltet, som anvendt vitenskap, konseptuelt deles inn i akademiske og kliniske subspesialiteter, til tross for at det i virkeligheten er et flytende kontinuum mellom folkehelsemikrobiologi og diagnostisk medisinsk mikrobiologi, akkurat som moderne teknikk i kliniske laboratorier avhenger av kontinuerlige forbedringer i akademisk medisin og forskningslaboratorier.
Vanlige behandlede smittsomme sykdommer
Bakteriell
Streptokokk faryngitt
Chlamydia
Tyfoidfeber
Tuberkulose
Viral
Rotavirus
Hepatitt C
Human papillomavirus ( HPV)
Parasittiske
Malaria
Giardia lamblia
Toxoplasma gondii
Fungal
Candida
Histoplasmosis
Årsaker og overføring av smittsomme sykdommer
Infeksjoner kan være forårsaket av bakterier, es, sopp og parasitter. Patogenet som forårsaker sykdom kan være eksogent (hentet fra en ekstern kilde; miljø, dyr eller andre mennesker, f.eks. Influensa) eller endogent (fra normal flora f.eks. Candidiasis).
Nettstedet der en mikrobe kommer inn i kroppen, blir referert til som inngangsportalen. Disse inkluderer luftveiene, mage-tarmkanalen, kjønnsorganene, huden og slimhinnene. Inngangsportalen for en spesifikk mikrobe er hovedsakelig avhengig av hvordan den reiser fra sitt naturlige habitat til verten.
Det er forskjellige måter som sykdom kan overføres mellom individer. Disse inkluderer:
Direkte kontakt - Berøre en infisert vert, inkludert seksuell kontakt
Indirekte kontakt - Berøre en forurenset overflate
Droppekontakt - hoste eller nyser
Fekal-oral rute - Svelging av forurenset mat eller vannkilder
Luftbåren overføring - Patogen som fører sporer
Vektoroverføring - En organisme som ikke forårsaker sykdom i seg selv, men som overfører smitte ved å overføre patogener fra en vert til en annen
Fomittoverføring - En livløs gjenstand eller et stoff som er i stand til å bære smittsomme bakterier eller parasitter
Miljø - Sykehus ervervet infeksjon (Nosocomial infeksjoner)
I likhet med andre patogener bruker de disse overføringsmetodene for å komme inn i kroppen, men skiller seg ut ved at de på samme måte må inn i vertens faktiske celler. Når den har fått tilgang til vertens celler, må det 'genetiske materialet (RNA eller DNA) føres inn i cellen. Replikasjon mellom disse er sterkt variert og avhenger av typen gener som er involvert i dem. De fleste DNAer samles i kjernen på den annen side de fleste RNAer utvikler seg bare i cytoplasma.
Mekanismene for infeksjon, spredning og utholdenhet av a i cellene i verten er avgjørende for overlevelse. Som noen sykdommer, for eksempel meslinger, bruker en strategi der den må spre seg til en rekke verter. I disse formene for virusinfeksjon behandles sykdommen ofte av kroppens egen immunrespons, og det er derfor påkrevd å spre seg til nye verter før den blir ødelagt av immunologisk resistens eller vert death. Mens noen smittestoffer, for eksempel Feline leukemia, er i stand til å motstå immunrespons og er i stand til å oppnå langtidsopphold i en individuell vert, mens de på samme måte beholder evnen til å spre seg til påfølgende verter.
Diagnostiske tester
Identifisering av et smittestoff for en mindre sykdom kan være så enkelt som klinisk presentasjon; for eksempel gastrointestinal sykdom og hudinfeksjoner. For å gjøre et utdannet estimat for hvilken mikrobe som kan forårsake sykdom, må epidemiologiske faktorer vurderes; for eksempel pasientens sannsynlighet for eksponering for den mistenkte organismen og tilstedeværelsen og utbredelsen av en mikrobiell belastning i et lokalsamfunn.
Diagnostisering av smittsom sykdom initieres nesten alltid ved å konsultere pasientens sykehistorie og gjennomføre en fysisk kontroll. Mer detaljerte identifikasjonsteknikker involverer mikrobiell avling, mikroskopi, biokjemiske tester og genotyping. Ytterligere mindre vanlige teknikker (som røntgenstråler, CAT -skanninger, PET -skanninger eller NMR) brukes til å produsere bilder av interne avvik som følge av vekst av et smittestoff.
Mikrobiell avling
Mikrobiologisk avling er den primære operasjonen som brukes til å isolere smittsom sykdom for studier på laboratoriet. Vevsprøver eller væskeprøver testes for nærvær av et spesifikt patogen, som bestemmes av vekst i et selektivt eller differensialmedium.
De tre hovedtyper mediene som brukes til testing er:
Fast avling: En solid overflate skapes ved hjelp av en blanding av næringsstoffer, salter og agar. En enkelt mikrobe på en agarplate kan da vokse til kolonier (kloner der celler er identiske med hverandre) som inneholder tusenvis av celler. Disse brukes i grunnen til å beskjære bakterier og sopp.
Flytende avling: Celler dyrkes i et flytende medium. Mikrobiell vekst bestemmes av tiden det tar for væsken å danne en kolloidal suspensjon. Denne teknikken brukes til å diagnostisere parasitter og påvise mycobacteria .
Celleavling: Cellevekster fra mennesker eller dyr er infisert med den aktuelle mikroben. Disse avlingene blir deretter observert for å bestemme effekten mikroben har på cellene. Denne teknikken brukes til å identifisere.
Mikroskopi
Avlingsteknikker vil ofte bruke en mikroskopisk undersøkelse for å hjelpe til med identifiseringen av mikroben. Instrumenter for eksempel sammensatte lysmikroskop kan brukes til å vurdere kritiske aspekter ved organismen. Dette kan utføres umiddelbart etter at prøven er tatt fra pasienten og brukes sammen med biokjemiske fargeteknikker, noe som muliggjør oppløsning av cellulære funksjoner. Elektronmikroskop og fluorescensmikroskop brukes også for å observere mikrober mer detaljert for forskning.
Biokjemiske tester
Raske og relativt enkle biokjemiske tester kan brukes til å finne smittestoffer. For bakteriell identifikasjon er bruk av metabolske eller enzymatiske kjennetegn vanlig av den grunn at deres evne til å gjære karbohydrater i mønstre som er karakteristiske for deres slekt og art. Syrer, alkoholer og gasser blir ofte påvist i disse testene når bakterier dyrkes i selektive flytende eller faste medier, som nevnt ovenfor. For å utføre disse testene på en masse, brukes automatiserte maskiner. Disse maskinene utfører flere biokjemiske tester samtidig, og bruker kort med flere brønner som inneholder forskjellige dehydratiserte kjemikalier. Mikroben av interesse vil reagere med hvert kjemikalie i en spesifikk prosess, og hjelpe til med identifisering.
Serologiske metoder er svært følsomme, spesifikke og ofte ekstremt raske laboratorietester som brukes til å finne forskjellige typer mikroorganismer. Testene er basert på et antistoffs evne til å binde seg spesielt til et antigen. Antigenet (vanligvis et protein eller karbohydrat laget av et smittestoff) er bundet av antistoffet, slik at denne typen tester kan brukes til andre organismer enn bakterier. Denne bindingen setter deretter av en kjede av hendelser som enkelt og definitivt kan observeres, avhengig av testen. Flere complex serologiske teknikker er kjent som immunanalyser. Ved å bruke et lignende grunnlag som beskrevet ovenfor, kan immunanalyser avsløre eller måle antigener fra enten smittestoffer eller proteiner generert av en infisert vert som respons på infeksjonen.
Polymerase kjedereaksjon
Polymerasekjedereaksjon( PCR) -analyser er den mest typiske molekylære teknikken for å avsløre og studere mikrober. Sammenlignet med andre metoder, er sekvensering og kontroll definitivt, pålitelig, nøyaktig og raskt. I dag er kvantitativ PCR den primære teknikken som brukes, ettersom denne operasjonen gir raskere data sammenlignet med en standard PCR -analyse. Så som tradisjonelle PCR teknikker krever bruk av gel electrophoresis for å visualisere amplifiserte DNA molekyler etter at reaksjonen er ferdig. Kvantitativ PCR krever ikke dette, ettersom den oppdagede etablerte rekkefølge bruker fluorescens og sonder for å avsløre DNA molekyler når de blir forsterket. Videre fjerner kvantitative PCR på samme måte risikoen for forurensning som kan oppstå under standard PCR -prosedyrer( PCR overføring av -produkt til påfølgende PCR-er). En annen fordel med å bruke PCR for å avsløre og studere mikrober, er at DNA -sekvensene av nyoppdagede smittsomme mikrober eller stammer kan sammenlignes med de som allerede er oppført i databaser, noe som igjen bidrar til å øke forståelsen for hvilken organisme som forårsaker den smittsomme sykdom og følgelig hvilke mulige behandlingsmetoder som kan brukes. Denne teknikken er den gjeldende standarden for å påvise virusinfeksjoner for eksempel AIDS og hepatitt.
Behandlinger
Når en infeksjon er diagnostisert og identifisert, må egnede behandlingsalternativer vurderes av legen og rådgivende medisinske mikrobiologer. Noen infeksjoner kan håndteres etter kroppens egen immunforsvar, men mer alvorlige infeksjoner behandles med antimikrobielle medikamenter. Bakterielle infeksjoner behandles med antibakterielle midler (ofte kalt antibiotika) i kontrast til soppinfeksjoner og virusinfeksjoner behandles med henholdsvis soppdrepende midler og antivirale midler. En bred klasse medikamenter kjent som antiparasittika brukes til å behandle parasittiske sykdommer.
Medisinske mikrobiologer gir ofte behandlingsanbefalinger til pasientens lege basert på belastningen på mikrob og dens antibiotikaresistens, infeksjonsstedet, den potensielle toksisiteten til antimikrobielle medikamenter og eventuelle medikamentallergier som pasienten har.
I tillegg til at medikamenter er spesifikke for en viss type organisme (bakterier, sopp, etc.), er noen medikamenter spesifikke for en viss slekt eller arten av organisme, og vil ikke fungere på en annen organisme. Med den grunn at av denne spesifisiteten må medisinske mikrobiologer vurdere effektiviteten av visse antimikrobielle medisiner når de kommer med anbefalinger. Dessuten kan stammer av en organisme være motstandsdyktig mot et visst legemiddel eller klasse medikament, selv når det ofte er effektivt mot arten. Disse stammene, betegnet som resistente stammer, presenterer et alvorlig folkehelseproblem med økende betydning for medisinsk industri når spredningen av antibiotikaresistens forverres. Antimikrobiell motstand er en stadig mer problematisk sak som fører til millioner av dødsfall hvert år.
Selv om medikamentresistens ofte involverer mikrober kjemisk inaktivering av et antimikrobielt medikament eller en celle som mekanisk stopper opptaket av et medikament, kan en annen form for medikamentresistens oppstå fra dannelse av biofilmer. Noen bakterier er i stand til å danne biofilmer ved å feste seg til overflater på implanterte enheter, for eksempel katetre og proteser, og lage en ekstracellulær matrise som andre celler kan feste seg til. Dette gir dem et stabilt miljø som bakteriene kan spre fra og infisere andre deler av verten. Dessuten kan den ekstracellulære matrisen og det tette ytre laget av bakterieceller beskytte de indre bakteriecellene mot antimikrobielle medikamenter.
Medisinsk mikrobiologi er ikke bare relatert til diagnostisering og behandling av sykdom, det involverer også studiet av gunstige mikrober. Mikrober har vist seg å være nyttige i bekjempelse av smittsom sykdom og fremme helse. Behandlinger kan utvikles fra mikrober, som demonstrert av Alexander Flemings oppdagelse av penicillin i tillegg som utvikling av nye antibiotika fra bakteriens slekt Streptomyces blant mange andre. Mikroorganismer er ikke bare en kilde til antibiotika, men noen kan også fungere som probiotics for å gi helsemessige fordeler for verten, for eksempel for å gi bedre gastrointestinal helse eller hemme patogener.
Patogen
I biologi, et patogen i eldste og bredeste forstand, er alt som kan gi sykdom. Et patogen kan på samme måte bli referert til som et smittsomt middel, eller bare en kim.
Begrepet patogen kom i bruk på 1880-tallet. Vanligvis brukes begrepet for å beskrive en smittsom mikroorganisme eller -middel, for eksempel a, bakterie, protosoaan, viroid eller sopp. Små dyr, for eksempel visse typer ormer og insektlarver, kan også produsere sykdom. Ikke desto mindre blir disse dyrene ofte referert til som parasitter i stedet for patogener, i vanlig parlance. Den vitenskapelige studien av mikroskopiske organismer, inkludert mikroskopiske patogene organismer, kalles mikrobiologi, på den annen side er studiet av ail som kan inkludere disse patogenene kalt patologi. Parasitologi er i mellomtiden den vitenskapelige undersøkelsen av parasitter og organismer som er vert for dem.
Det er flere veier gjennom hvilke patogener kan invadere en vert. De viktigste traséene har forskjellige episodiske tidsrammer, men jord har det lengste eller mest vedvarende potensialet for å oppdage et patogen. Sykdommer hos mennesker som er forårsaket av smittsomme stoffer er kjent som sykdomsfremkallende sykdommer, selv om ikke alle sykdommer er forårsaket av patogener. Noen sykdommer, for eksempel Huntingtons sykdom, er forårsaket av arv av unormale gener.
Patogenitet
Patogenitet er den potensielle sykdomsfremkallende kapasiteten til patogener. Patogenitet er relatert til virulens i betydningen, men noen myndigheter har kommet til å avdekke det som et kvalitativt begrep, i motsetning til det siste er kvantitativt. Ved denne standard kan en organisme sies å være sykdomsfremkallende eller ikke-patogen i en bestemt kontekst, men ikke mer sykdomsfremkallende
enn andre. Slike sammenligninger er beskrevet i stedet når det gjelder relativ virulens. Patogenisitet er på samme måte ulik fra overførbarheten til det, som kvantifiserer risikoen for infeksjon.
Et patogen kan beskrives med tanke på dets evne til å produsere giftstoffer, gå inn i vev, kolonisere, kapre næringsstoffer og dets evne til å immunsuppressere verten.
Kontekstavhengig patogenisitet
Det er vanlig å snakke om en hel bakterieart som sykdomsfremkallende når den identifiseres som årsaken til en sykdom (jf. Kochs postulater). Ikke desto mindre er det moderne synet at patogenisitet avhenger av det mikrobielle økosystemet som helhet. En bakterie kan delta i opportunistiske infeksjoner i immunkompromitterte verter, tilegne virulensfaktorer ved plasmidinfeksjon, bli overført til et annet sted i verten eller svare på endringer i det overveiende antall av en annen bakterie som er til stede. Slik som infeksjon av mesenteriske lymfekjertler hos mus med Yersinia kan fjerne prosessen for fortsatt infeksjon av disse stedene ved Lactobacillus, muligens ved en mekanisme for immunologisk arrdannelse
.
Beslektede konsepter
Virulens
Virulens (tendensen til et patogen til å redusere en vertens egnethet) utvikler seg når et patogen kan spre seg fra en syk vert, til tross for at verten blir svekket. Horisontal overføring skjer mellom verter av samme art, mens vertikal overføring, som har en tendens til å utvikle seg mot symbiose (etter en periode med høy sykelighet og dødelighet i befolkningen) ved å knytte patogens evolusjonssuksess til den evolusjonære suksessen til vertsorganismen. Evolusjonær biologi foreslår at mange patogener utvikler en optimal virulens der egnetheten som oppnås ved økt replikasjonsrate blir balansert av avveininger i redusert overføring, men de nøyaktige mekanismene som ligger til grunn for disse forholdene er fortsatt kontroversielle.
Overføring
Overføring av patogener skjer gjennom mange forskjellige veier, inkludert luftbåren, direkte eller indirekte kontakt, seksuell kontakt, gjennom blod, morsmelk eller andre kroppsvæsker, og gjennom fekal-oralt.
Typer patogener
Prioner
Prioner er feilfoldede proteiner som kan overføre sin feilfoldede tilstand til en annen hovedsakelig brettet proteiner av samme type. De inneholder ikke DNA eller RNA og kan ikke kopiere en annen enn å konvertere allerede eksisterende normale proteiner til feilfoldet tilstand. Disse unormalt brettede proteiner finnes definitivt i noen sykdommer, for eksempel scrapie, bovin spongiform encefalopati (gal ku-sykdom) og Creutzfeldt – Jakob ail.
Virus
Virus er små partikler, vanligvis mellom 20 og 300 nanometer i lengde, som inneholder RNA eller DNA .es krever en vertscelle for å replikere. Noen av sykdommene som er forårsaket av virale patogener inkluderer kopper, influensa, kusma, meslinger, vannkopper, ebola, HIV, og røde hunde.
Patogenices er strengt tatt fra familiene: Adenoviridae, Picornaviridae, Herpesviridae, Hepadnaviridae, Flaviviridae, Retroviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Papovaviridae, Polyomavirus, Rhabdoviridae, og Togaviridae. HIV er et kjent familiemedlem Retroviridae som berørte 37,9 millioner mennesker over hele verden i 2018.
Bacteria
De aller fleste bakterier, som kan variere mellom 0,15 og 700 μM i lengde, er ufarlige eller gunstige for mennesker. Likevel kan en relativt liten liste over føre til smittsomme sykdommer. Har flere måter de kan forårsake sykdom. De kan enten påvirke cellene i verten direkte, produsere endotoksiner som skader cellene i verten, eller forårsake en sterk nok immunrespons til at vertscellene blir skadet.
En av bakteriesykdommene med høyest belastning er tuberkulose, forårsaket av bakterien Mycobacterium tuberkulose, som drepte 1,5 millioner mennesker i 2013, normalt i Afrika sør for Sahara. Bidra til en annen globalt signifikante sykdommer, for eksempel lungebetennelse, som kan være forårsaket av bakterier for eksempel Streptococcus og Pseudomonas, og matbårne sykdommer, som kan være forårsaket av bakterier for eksempel Shigella, Campylobacter og Salmonella. Likeledes forårsaker infeksjoner som stivkrampe, tyfusfeber, difteri, syfilis og spedalskhet.
Sopp
Sopp er eukaryote organismer som kan fungere som patogener. Det er omtrent 300 kjente sopp som er sykdomsfremkallende for mennesker inkludert Candida albicans, som er den vanligste årsaken til trost, og Cryptococcus neoformans, som kan forårsake en alvorlig hjernehinnebetennelse. Den typiske soppsporstørrelsen er <4,7 um i lengde, men noen sporer kan være større.
Alger
Alger er encellede planter som tilsynelatende ikke er sykdomsfremkallende til tross for patogene varianter. Protothecosis er en sykdom som finnes hos hunder, katter, storfe og mennesker forårsaket av en type grønnalger kjent som prototheca som mangler klorofyll.
Andre parasitter
Noen eukaryote organismer, inkludert et antall protozoer og helminths, er.
Pathogen vert
Bacteria
Selv om bakterier kan være patogener i seg selv, kan de på samme måte smittes av patogener. Er øyer, også kjent som fag, som smitter bakterier som ofte fører til death av bakteriene som ble smittet. Vanlige inkluderer T7 og Lamda-fag. Det er arer som smitter alle slags bakterier, inkludert både gram-negative og gram-positive. Selv som smitter en annen art, inkludert mennesker, kan bli smittet med en fag.
Planter
Planter kan være vertskap for et bredt spekter av patogentyper, inkludert bakterier, sopp, nematoder og til og med andre planter. Viktige planter inkluderer Papaya-ringpotten som har forårsaket millioner av dollar skade på bønder på Hawaii og Sørøst-Asia, og tobakksmosaikken som fikk forskeren Martinus Beijerinck til å mynte begrepet virus
i 1898. Bakterieplantepatogener er også en alvorlig problemet forårsaker bladflekker, blights og rots i mange plantearter. De to øverste bakterielle patogenene for planter er P. Syringae og R. Solanacearum som forårsaker bladfarging og et annet problem i poteter, tomater og bananer.
Sopp er andre viktige patogener for planter. De kan forårsake en rekke problemer, for eksempel kortere plantehøyde, vekster eller groper på trestammer, rot- eller frørot og bladflekker. Vanlige og alvorlige plantesvampe inkluderer risblåsesvampen, nederlandsk alm-sykdom, kastanjeblåing og den svarte knuten og brune råtesykdommene i kirsebær, plommer og fersken. Det anslås at alene forårsaker opptil 65% reduksjon i avling.
Totalt sett har planter et bredt spekter av patogener, og det har blitt estimert at bare 3% av den sykdom som er forårsaket av plantepatogener, kan håndteres.
Dyr
Dyr blir ofte smittet med mange av de samme eller lignende patogener som mennesker inkludert, es, bakterier og sopp. På den annen side får ville dyr ofte sykdommer, jo større fare er det for husdyr. Det er anslått at i landlige omgivelser kan 90% eller mer av husdyrdødsfall tilskrives patogener. Ail bovine spongiform encefalopati, vanligvis kjent som Mad cow ail, er en av få sykdommer som rammer dyr. En annen dyresykdommer inkluderer en rekke immunsviktforstyrrelser som er forårsaket av kilder relatert til human immunsvikt( HIV) inkludert BIV og FIV .
Mennesker
Mennesker kan bli smittet med mange typer patogener, inkludert es, bakterier og sopp. Bakterier som infiserer mennesker kan forårsake symptomer, for eksempel nysing, hoste, feber, oppkast og til og med føre til death. Noen av disse symptomene er forårsaket av seg selv, på den annen side andre er forårsaket av den immunfestede rekkefølgen til den smittede personen.
Behandling
Prion
Til tross for mange forsøk, er det til dags dato ikke vist at noen terapi stopper progresjonen av sykdommer.
Virus
For noen virale patogener finnes det en rekke forebyggings- og behandlingsalternativer. Vaksiner er et vanlig og effektivt forebyggende tiltak mot en rekke virale patogener. Vaksiner primerer den immunopprettede rekkefølgen til verten, slik at når den potensielle verten møter i naturen, kan den immunopprettede ordenen forsvare seg mot infeksjoner raskt. Vaksiner eksisterer for eksempel meslinger, kusma og røde hunder og influensa. Noen har for eksempel HIV, dengue og chikungunya ikke tilgjengelige vaksiner.
Behandling av virusinfeksjoner innebærer ofte å behandle symptomene på infeksjonen i stedet for å gi medisiner som påvirker selve viruspatogenet. Behandling av symptomene på en virusinfeksjon gir vertsimmunet etablert ordretid for å utvikle antistoffer mot det virale patogenet som deretter vil fjerne infeksjonen. I noen tilfeller er behandling mot det nødvendig. Et eksempel på dette er HIV der antiretroviral terapi, også kjent som ART eller HAART, er nødvendig for å forhindre tap av immunceller og progresjonen til AIDS .
Bacteria
Mye som virale patogener, kan infeksjon av visse bakterielle patogener forhindres via vaksiner. Vaksiner mot bakterielle patogener inkluderer anthrax vaksinen og pneumokokkvaksinen. Mange andre bakterielle patogener mangler vaksiner som et forebyggende tiltak, men infeksjon av disse bakteriene kan ofte behandles eller forhindres med antibiotika. Vanlige antibiotika inkluderer amoksicillin, ciprofloxacin og doksysyklin. Hvert antibiotikum har forskjellige bakterier som det er effektivt mot og har forskjellige mekanismer for å drepe bakteriene. Slik som doksysyklin hemmer syntesen av nye proteiner i både gramnegative og grampositive bakterier som fører til death til de berørte bakteriene.
Delvis på grunn av for forskrivning av antibiotika under omstendigheter der det ikke er behov for dem, har noen bakteriepatogener utviklet antibiotikaresistens og blir vanskelig å behandle med klassiske antibiotika. En genetisk ulik stamme av kalt MRSA er et eksempel på et bakteriepatogen som er vanskelig å behandle med vanlige antibiotika. En rapport utgitt i 2013 av Center for ail Control( CDC) anslått at hvert år i USA får minst 2 millioner mennesker en antibiotikaresistent bakteriell infeksjon, og at minst 23 000 mennesker dør av disse infeksjonene.
Sopp
Infeksjon med sopppatogener behandles med soppdrepende medisiner. Soppinfeksjoner, for eksempel fotsopp, kløe og ringorm, er infeksjoner i huden og kan behandles med aktuelle soppdrepende medisiner som Clotrimazole. En annen vanlig soppinfeksjon inkluderer infeksjoner av gjærstammen Candida albicans. Candida kan forårsake infeksjoner i munnen eller halsen, vanligvis referert til som trost, eller det kan forårsake vaginale infeksjoner. Disse interne infeksjonene kan enten behandles med soppkremer eller med oral medisinering. Vanlige soppdrepende medikamenter mot interne infeksjoner inkluderer Echinocandin-familien av legemidler og Fluconazole .
Alger
Alger er vanligvis ikke tenkt som patogener, men slekten Prototheca er kjent for å forårsake sykdom hos mennesker. Behandling for denne typen infeksjoner er for tiden under utredning, og det er ingen konsistens i klinisk behandling.
Seksuelle interaksjoner
Mange patogener er i stand til seksuell interaksjon. Blant forekommer seksuell interaksjon mellom celler av samme art ved handling av naturlig genetisk transformasjon. Transformasjon innebærer overføring av DNA fra en donorcelle til en mottakercelle og integrering av donoren DNA i mottakergenomet ved rekombinasjon. Eksempler på bakterielle patogener som er i stand til naturlig transformasjon, er Helicobacter pylori, Haemophilus influenzae, Legionella pneumophila, Neisseria gonorrhoeae og Streptococcus pneumoniae .
Eukaryote patogener er ofte i stand til seksuell interaksjon ved en handling som involverer meiose og syngamy. Meiose innebærer en intim sammenkobling av homologous kromosomer og rekombinasjon mellom dem. Eksempler på eukaryote patogener som er i stand til sex, inkluderer de protosoiske parasittene Plasmodium falciparum, Toxoplasma gondii, Trypanosoma brucei, Giardia intestinalis og soppene Aspergillus fumigatus, Candida albicans og Cryptococcus neoformans.
Virus kan på samme måte gjennomgå seksuell interaksjon når to eller flere virale genomer kommer inn i den samme vertscellen. Denne handlingen involverer sammenkobling av homologous genom og rekombinasjon mellom dem ved en handling kalt multiplikasjonsreaktivering. Eksempler på som gjennomgår denne virkningen er herpes simplex, human immunsvikt og vaksinering.
De seksuelle prosessene i bakterier, mikrobielle eukaryoter og andre involverer rekombinasjon mellom homologous genom som ser ut til å lette reparasjonen av genomskader påført genen til patogenene ved forsvaret av deres respektive målverter.
Prion
Prioner er feilfoldede proteiner med evnen til å overføre sin feilfoldede form til normale varianter av samme protein. De kjennetegner flere dødelige og overførbare nevrodegenerative sykdommer hos mennesker og mange andre dyr. Det er ikke kjent hva som får det vanlige proteinet til å foldes sammen, men den unormale tredimensjonale strukturen mistenkes for å ha smittende egenskaper, og kollapser proteinmolekyler i nærheten i samme form. Ordet stammer fra proteinholdig smittsom partikkel
. Den hypotetiserte rollen til et protein som et smittestoff er mens alle andre kjente smittestoffer som aser, bakterier, sopp og parasitter, som alle inneholder nukleinsyrer (DNA, RNA eller begge deler).
Prionvarianter av proteinet( PrP), hvis spesifikke tjeneste er usikre, antas å være årsaken til overførbare spongiforme encefalopatier (TSE), inkludert skrapie hos sauer, kronisk bortkastet sykdom( CWD) i hjort, bovin spongiform encefalopati( BSE) hos storfe (ofte kjent som "gal ku-sykdom) og Creutzfeldt – Jakob ail( CJD) hos mennesker. Alle kjente sykdommer hos pattedyr påvirker strukturen i hjernen eller et annet nevralt vev; alle er progressive, har ingen kjent effektiv behandling og er alltid dødelige. Fram til 2015 ble alle kjente pattedyrsykdommer ansett for å være forårsaket av proteinet( PrP); ikke desto mindre i 2015 flere etablerte bestillingsatrofier( MSA) ble funnet å være overførbar og ble antatt å være forårsaket av en form for alfa-synuclein.
Prioner danner unormale aggregater av proteiner som kalles amyloider, som akkumuleres i infisert vev og er assosiert med vevsskade og celle death. Amyloider er også ansvarlige for flere andre nevrodegenerative sykdommer, for eksempel Alzheimers ail og Parkinsons sykdom. Aggregater er stabile, og denne strukturelle stabiliteten betyr at de er motstandsdyktige mot denaturering av kjemiske og fysiske midler: De kan ikke ødelegges ved vanlig desinfeksjon eller matlaging. Dette vanskeliggjør avhending og inneslutning av disse partiklene.
En sykdom er en type proteopati, eller sykdom med strukturelt unormale proteiner. Hos mennesker antas s å være årsaken til Creutzfeldt – Jakob ail( CJD), dens variant( vCJD), Gerstmann – Sträussler – Scheinker syndrom( GSS), dødelig familiær søvnløshet( FFI) og Kuru. Det er også bevis på at antydninger kan spille en rolle i virkningen av Alzheimers sykdom, Parkinsons ail og amyotrofisk lateral sklerose( ALS), og disse har blitt betegnet som lignende sykdommer. Flere gjærproteiner er på samme måte blitt identifisert som å ha genetiske egenskaper. Replikering er underlagt epimutering og naturlig seleksjon akkurat som for en annen form for replikasjon, og strukturen deres varierer litt mellom arter.
Prion-protein
Struktur
Proteinet som er laget av( PrP) finnes i hele kroppen, selv hos friske mennesker og dyr. Ikke desto mindre har PrP funnet i smittsomt materiale en forskjellig struktur og er motstandsdyktig mot proteaser, enzymene i kroppen som hovedsakelig kan bryte ned proteiner. Den normale formen for proteinet kalles PrP C, på den annen side kalles den smittsomme formen PrP Sc- C refererer til 'cellulær' PrP, på den annen side refererer Scen til 'scrapie', den prototype ailen, som forekommer hos sauer. På den annen side er PrP Cstrukturelt veldefinert, PrP Scer hovedsakelig polydispergert og definert på et relativt dårlig nivå. PrP kan induseres til fold til en annen mer eller mindre veldefinerte isoformer in vitro, og deres forhold til form (er) som er patogene in vivo er fremdeles ikke klar.
PrP C.
PrP C er et normalt protein som finnes på membranene til celler. Den har 209 aminosyrer (hos mennesker), en disulfidbinding, en molekylmasse på 35–36 kDa og en strengt alfa-helisk struktur. Flere topologiske former eksisterer; en celleoverflateform forankret via glykolipid og to transmembranformer. Det normale proteinet er ikke sedimenterbart; noe som betyr at det ikke kan skilles ved hjelp av sentrifugeringsteknikker. Tjenesten er et complex problem som fortsetter å bli undersøkt. PrP Cbinder kobber (II) -ioner med høy affinitet. Betydningen av dette funnet er ikke klart, men det antas å forholde seg til PrP struktur eller tjeneste. PrP Cblir lett fordøyd av proteinase K og kan frigjøres fra celleoverflaten in vitro av enzymet fosfoinositid phospholipase C (PI-PLC), som spalter glykofosfatidylinositol( GPI) glykolipidanker. PrP har blitt rapportert å spille viktige roller i celle-celleadhesjon og intracellulær signalering in vivo, og kan derfor være involvert i celle-celle-kommunikasjon i hjernen.
PrP res
Protease-resistent PrP Sc-lignende protein (PrP res) er denominasjonen gitt til enhver isoform av PrP csom er strukturelt endret og omdannet til en feilfoldet proteinase K-resistent form in vitro. For å modellere konvertering av PrP Ctil PrP Scin vitro konverterte Saborio et al. raskt PrP Ctil en PrP- resved en fremgangsmåte som involverte syklisk amplifisering av proteinfoldfolding. Begrepet PrP res
er blitt brukt for å avdekke mellom PrP Sc, som er isolert fra smittsomt vev og assosiert med det overførbare spongiforme encefalopati-middel. Slik som i motsetning til PrPSc, PrP reser ikke nødvendigvis smittsomme.
PrP Sc
Den smittsomme isoformen av PrP, kjent som PrP Sc, eller ganske enkelt, er i stand til å konvertere normale PrP C- proteiner til den smittsomme isoformen ved å endre deres konformasjon, eller form; dette endrer i sin tur prosessen proteinene kobler sammen. PrP Scforårsaker alltid sykdom. Til tross for at den nøyaktige 3D-strukturen til PrP Sc ikke er kjent, har den en høyere andel p-arkstruktur snarere den normale a-helixstruktur. Aggregasjoner av disse unormale isoformene danner meget strukturerte amyloid fibre, som akkumuleres for å danne plakk. Enden av hver fiber fungerer som en mal som frie proteinmolekyler kan feste seg på, slik at fiberen kan vokse. Under de fleste omstendigheter er det bare PrP molekyler med en identisk aminosyresekvens som den smittsomme PrP Scblir inkorporert i den voksende fiberen. Ikke desto mindre er sjelden overføring av kryssarter også mulig.
Normal tjeneste PrP
Den fysiologiske tjenesten til proteinet forblir dårlig forstått. På den annen side antyder data fra in vitro-eksperimenter mange forskjellige roller, studier på PrP knockout mus har bare gitt begrenset informasjon med den begrunnelse at disse dyrene kun utviser mindre avvik. I forskning utført på mus, ble det funnet at spaltning av PrP proteiner i perifere nerver forårsaker aktivering av myelin reparasjon i Schwann-celler, og at mangelen på PrP proteiner forårsaket demyelinisering i disse cellene.
PrP og regulerte celledød
MAVS, RIP1 og RIP3 er lignende proteiner som finnes i andre deler av kroppen. De polymeriserer også i filamentøse amyloid fibre som initierer regulert celle death i tilfelle av en virusinfeksjon for å forhindre spredning av virjoner til en annen, omkringliggende celler.
PrP og langtidsminne
En gjennomgang av bevisene i 2005 antydet at PrP kan ha en normal tjeneste for å opprettholde langtidsminnet. I tillegg fant en studie fra 2004 at mus som mangler gener for normalt cellulært PrP -protein, har endret langtidspotensiering av hippocampal. En fersk undersøkelse som kan forklare hvorfor dette er funnet at neuronalt protein CPEB har en lignende genetisk sekvens som gjærproteiner. Den lignende formingen av CPEB er essensiell for å opprettholde langsiktige synaptiske endringer assosiert med langtidsminnedannelse.
PrP og fornyelse av stamceller
En artikkel fra 2006 fra Whitehead Institute for Biomedical Research indikerer at PrP modus eller uttrykksmåte på stamceller er nødvendig for en organismes selvfornyelse av benmarg. Studien viste at alle langtidshematopoietiske stamceller uttrykker PrP på cellemembranen deres, og at hematopoietiske vev med PrP-null-stamceller utviser økt følsomhet for celledeplusjon.
PrP og medfødt immunitet
Det er noe som tyder på at PrP kan spille en rolle i medfødt immunitet, ettersom modusen eller uttrykksmåten for PRNP, PrP -genet, er oppregulert i mange virusinfeksjoner og PrP har antivirale egenskaper mot mange, inkludert HIV .
Prion-replikering
Den første hypotesen som prøvde å forklare hvordan replikerer på en protein-bare måte, var heterodimer-modellen. Denne modellen antok at et enkelt PrP Sc-molekyl binder seg til et enkelt PrP C-molekyl og katalyserer omdannelsen til PrP Sc. De to PrP Scmolekyler deretter komme hverandre og kan gå på å konvertere mer PrP C. Likevel må en replikasjonsmodell forklare både hvordan man forplanter seg, og hvorfor deres spontane utseende er så sjelden. Manfred Eigen viste at heterodimer-modellen krever at PrP Scer en ekstraordinær effektiv katalysator, noe som øker hastigheten på konverteringsreaksjonen med en faktor på rundt 10 ¹⁵. Dette problemet oppstår ikke hvis PrP Sceksisterer bare i aggregerte former for eksempel amyloid, der samvirke kan fungere som en barriere for spontan konvertering. Til tross for betydelig anstrengelse, har smittsom monomer PrP Scaldri blitt isolert.
En alternativ modell antar at PrP Scbare eksisterer som fibriller, og at fibrilender binder PrP Cog omdanner det til PrP Sc. Hvis dette var alt, ville mengden økte lineært og danne stadig lengre fibriller. Men eksponentiell vekst av både PrP Sc og av mengden smittsomme partikler observeres under sykdom. Dette kan forklares ved å ta hensyn til fibrilbrudd. En matematisk løsning for eksponentiell veksthastighet som følge av kombinasjonen av fibrilvekst og fibrilbrudd er funnet. Den eksponentielle vekstraten avhenger populært av kvadratroten til PrP Ckonsentrasjon. Inkubasjonsperioden bestemmes av den eksponentielle veksthastigheten, og data in vivo om sykdommer hos transgene mus stemmer overens med denne prediksjonen. Den samme kvadratrotavhengigheten sees også in vitro i eksperimenter med en rekke forskjellige amyloid proteiner.
Mekanismen for replikasjon har implikasjoner for utforming av medikamenter. Siden inkubasjonsperioden for sykdommer er så lang, trenger et effektivt medikament ikke å eliminere alls, men trenger ganske enkelt å bremse hastigheten på eksponentiell vekst. Modeller forutsier at den mest effektive prosessen for å oppnå dette, ved bruk av et medikament med lavest mulig dose, er å avdekke et medikament som binder seg til fibrilender og blokkerer dem fra å vokse videre.
Sykdommer
Sykdommer forårsaket av
Berørte dyr (er)
ail
Sau, Geit (Berørte dyr (er))
ail
skrapesyke
Kveg (Berørte dyr (er))
ail
Kugalskap
Camel (Berørte dyr (er))
ail
Kamel spongiform encefalopati( CSE)
Mink (Berørte dyr (er))
ail
Overførbar minkeencefalopati( TME)
Hvit-tailed hjort, elg, muldyr rådyr, elg (Berørte dyr (er))
ail
Kronisk avfallsstoffer( CWD)
Katt (Berørte dyr (er))
ail
Feline spongiform encefalopati( FSE)
Nyala, Oryx, Greater Kudu (Berørte dyr (er))
ail
Eksotisk ungulat encefalopati (EUE)
Struts (Berørte dyr (er))
ail
Spongiform encefalopati (har ikke vist seg å være overførbar.)
Human (Berørte dyr (er))
ail
Creutzfeldt – Jakob ail( CJD)
Iatrogenic Creutzfeldt – Jakob ail (iCJD)
Variant Creutzfeldt – Jakob ail( vCJD)
Familial Creutzfeldt – Jakob ail (fCJD)
Sporadisk Creutzfeldt – Jakob ail (sCJD)
Gerstmann – Sträussler – Scheinker syndrom( GSS)
Dødelig familiær søvnløshet( FFI)
Kuru
Familie spongiform encefalopati
Variabelt proteasesensitiveopathy (VPSPr)
Prioner forårsaker nevrodegenerativ sykdom ved å aggregere ekstracellulært innenfor den etablerte sentralnervesorden for å danne plakk kjent som amyloid, som forstyrrer den normale vevsstrukturen. Denne forstyrrelsen er preget av hull
i vevet med resulterende svampaktig arkitektur av den grunn at vakuoldannelsen i nevronene. En annen histologisk forandring inkluderer astrogliose og fraværet av en betennelsesreaksjon. På den annen side er inkubasjonsperioden for sykdommer relativt lang (5 til 20 år), når symptomene først vises, utvikler plassen seg raskt, noe som fører til hjerneskade og death. Nevrodegenerative symptomer kan inkludere kramper, demens, ataksi (balanse og koordinasjonsdysfunksjon) og atferds- eller personlighetsendringer.
Alle kjente sykdommer er ubehandlede og dødelige. Ikke desto mindre kan en vaksine utviklet hos mus gi innsikt i å gi en vaksine for å motstå infeksjoner hos mennesker. Dessuten kunngjorde forskere i 2006 at de hadde genetisk konstruert storfe som manglet et nødvendig gen for produksjon - og følgelig teoretisk gjort dem immun mot BSE, og bygde videre på forskning som indikerte at mus som mangler hovedsakelig forekommende protein er resistente mot infeksjon med skrapieprotein. I 2013 avslørte en studie at 1 av 2 000 mennesker i Storbritannia kan huse det smittsomme proteinet som forårsaker vCJD .
Mange forskjellige pattedyrarter kan bli påvirket av sykdommer, da proteinet( PrP) er veldig likt hos alle pattedyr. Av den grunn at små forskjeller i PrP mellom forskjellige arter er det uvanlig at en sykdom overfører fra en art til en annen. Den humane aile-varianten Creutzfeldt – Jakob ail er likevel antatt å være forårsaket av en som ofte infiserer storfe, forårsaker bovin spongiform encefalopati og overføres gjennom infisert kjøtt.
Fram til 2015 ble alle kjente pattedyrsykdommer ansett for å være forårsaket av proteinet, PrP ; i 2015 ble flere etablerte ordensatrofier funnet å være overførbare og ble antatt å være forårsaket av en ny, feilfoldet form av et protein kalt alfa-synuclein. Den endogene, riktig brettede formen av proteinet betegnes PrP C(for vanlig eller cellulær), i motsetning til den sykdomsbundne, feilfoldede formen er betegnet PrP Sc (for Scrapie), etter at en av sykdommene først ble koblet sammen tos og nevrodegenerasjon. Den nøyaktige strukturen til er ikke kjent, selv om de kan dannes ved å kombinere PrP C, polyadenylsyre og lipider i en protein feilfolding cyclic amplification (PMCA) reaksjon. Denne operasjonen er dessuten bevis på at replikasjon ikke er avhengige nukleinsyrer.
Overføring
Det har blitt anerkjent at sykdommer kan oppstå på tre forskjellige måter: ervervet, familiær eller sporadisk. Det antas ofte at den syke formen direkte interagerer med den normale formen for å få den til å omorganisere strukturen. En idé, Protein X
-hypotesen, er at et hittil uidentifisert cellulært protein (Protein X) muliggjør konvertering av PrP Ctil PrP Scved å bringe et molekyl av hver av de to sammen til en complex .
Den primære operasjonen av infeksjon hos dyr er gjennom svelging. Det antas at det kan bli avsatt i miljøet gjennom restene av døde dyr og via urin, spytt og en annen kroppsvæske. De kan deretter somle i jorden ved å binde seg til leire og andre mineraler.
Et forskerteam fra University of California har gitt bevis for teorien om at infeksjon kan oppstå fra husdyrgjødsel. Og siden gjødsel er til stede i mange områder rundt vannmagasinene, i tillegg som brukt på mange avlingsmarker, øker det muligheten for utbredt overføring. Det ble rapportert i januar 2011 at forskere hadde oppdaget spredning gjennom luftbåren overføring på aerosolpartikler, i et dyreforsøkseksperiment i forbindelse med scrapie-infeksjon i laboratoriemus. Foreløpige bevis som støtter oppfatningen som kan overføres ved bruk av urin-avledet human menopausal gonadotropin, administrert for behandling av infertilitet, ble publisert i 2011.
Prioner i planter
I 2015 fant forskere ved University of Texas Health Science Center i Houston at planter kan være en vektorfors. Da forskere matet hamstergress som vokste på bakken der et hjort som døde med kronisk avfallsstoffer( CWD) ble begravet, ble hamstrene syke av CWD, noe som antydet at det kan binde seg til planter, som deretter tar dem opp i bladet og stilkestruktur, hvor de kan spises av planteetere, og følgelig fullføre syklusen. Det er følgelig mulig at det er et gradvis akkumulert antall mennesker i miljøet.
Sterilisering
Infeksiøse partikler som har nukleinsyre er avhengige av den for å rette deres fortsatte replikasjon. Ikke desto mindre er smittsom av deres effekt på normale versjoner av proteinet. Sterilisering krever derfor denaturering av proteinet til en tilstand der molekylet ikke lenger er i stand til å indusere unormal folding av normale proteiner. Vanligvis er s ganske motstandsdyktige mot proteaser, varme, ioniserende stråling og formaldehydbehandlinger, til tross for deres smitteevne kan reduseres ved slike behandlinger. Effektiv dekontaminering er avhengig av proteinhydrolyse eller reduksjon eller ødeleggelse av protein tertiær struktur. Eksempler inkluderer natriumhypokloritt, natriumhydroksyd og sterkt sure vaskemidler, for eksempel LpH. 134 ° C (273 ° F) i 18 minutter i en dampautoklave under trykk har vist seg å være noe effektiv til å deaktivere midlet til ail. Ozonsterilisering studeres for tiden som en potensiell operasjon for denaturering og deaktivering. Fornyelse av en helt denaturert til smittsom status er fortsatt ikke oppnådd; Ikke desto mindre kan delvis denaturerte omdannes til en smittestatus under visse kunstige forhold.
Verdens helseorganisasjon anbefaler en av de følgende tre prosedyrer for sterilisering av alle varmebestandige kirurgiske instrumenter for å sikre at de ikke er forurenset med:
Fordyp deg i 1N natriumhydroksyd og sett i en autoklav for tyngdekraften ved 121 ° C i 30 minutter; ren; skyll i vann; og utfør deretter rutinemessige steriliseringsprosesser.
Fordyp deg i 1N natriumhypokloritt (20 000 deler per million tilgjengelig klor) i 1 time; overføre instrumenter til vann; varme opp i en autoklav for tyngdekraften ved 121 ° C i 1 time; ren; og utfør deretter rutinemessige steriliseringsprosesser.
Fordyp deg i 1N natriumhydroksyd eller natriumhypokloritt (20 000 deler per million tilgjengelig klor) i 1 time; fjern og skyll i vann, overfør deretter til en åpen panne og varm opp i en tyngdekraftsforskyvning (121 ° C) eller i en porøs belastning (134 ° C) autoklav i 1 time; ren; og utfør deretter rutinemessige steriliseringsprosesser.
Nedbrytningsmotstand i naturen
Overveldende bevis viser at det motstår degradering og vedvarer i miljøet i årevis, og proteaser ødelegger dem ikke. Eksperimentelle bevis viser at ubundet forringes over tid, på den annen side forblir jordgrensene på stabile eller økende nivåer, noe som antyder at det sannsynligvis samler seg i miljøet.
Sopp
Proteiner som viser atferd-type er på samme måte funnet i noen sopp, noe som har vært nyttig for å bidra til å forstå pattedyr. Sopp ser ikke ut til å forårsake sykdom i vertene sine. I gjær er proteinfolding til konfigurasjonen hjulpet av chaperonproteiner, for eksempel Hsp104. Alle kjente induserer dannelsen av en amyloid fold, der proteinpolymerisasjonen blir et aggregat bestående av tettpakket beta-ark. Amyloidaggregater er fibriller, som vokser i endene, og replikerer når brudd får to voksende ender til å bli fire voksende ender. Inkubasjonsperioden for sykdommer bestemmes av den eksponentielle veksthastigheten assosiert med replikasjon, som er en balanse mellom den lineære veksten og bruddet av aggregater.
Soppproteiner som viser malformet konformasjonsendring ble oppdaget i gjæren Saccharomyces cerevisiae av Reed Wickner på begynnelsen av 1990-tallet. For sin mekanistiske likhet med pattedyr ble de betegnet som gjær. Etter dette er det også blitt funnet a i soppen Podospora anserina. Avhandlinger oppfører seg i tillegg til PrP, men er ofte ikke-giftige for vertene deres. Susan Lindquists gruppe ved Whitehead Institute har hevdet at noen av soppene ikke er assosiert med noen sykdomstilstand, men kan ha en nyttig rolle; ikke desto mindre forskere ved NIH har også gitt argumenter som antyder at sopp kan betraktes som en syk tilstand. Det er bevis på at soppproteiner har utviklet spesifikke funksjoner som er gunstige for mikroorganismen som forbedrer deres evne til å tilpasse seg sine forskjellige miljøer.
Forskning på sopp har gitt sterk støtte til proteinet-konseptet, ettersom renset protein ekstrahert fra celler med tilstand har vist seg å konvertere den normale formen til proteinet til en feilfoldet form in vitro, og i handlingen, bevare informasjonen som tilsvarer å skille ut stammer av staten. Den har på samme måte belyst domener, som er regioner i et protein som fremmer omdannelsen til et. Sopp har bidratt til å foreslå konverteringsmekanismer som kan gjelde for alls, selv om sopp virker ulik fra smittsomme pattedyr i mangel på kofaktor som kreves for forplantning. De karakteristiske domenene kan variere mellom arter - for eksempel er karakteristiske soppdomener ikke funnet hos pattedyr.
Svampeprinser
Protein
Naturlig vert
Normal funksjon
Prion-tilstand
Prion-fenotype
År identifisert
Naturlig vert - Ure2p (Protein)
Saccharomyces cerevisiae
Normal funksjon - Ure2p (Protein)
Nitrogen katabolitt repressor
Prion-tilstand - Ure2p (Protein)
(URE3)
Prion-fenotype - Ure2p (Protein)
Vekst på dårlige nitrogenkilder
År identifisert - Ure2p (Protein)
1994
Naturlig vert - Sup35p (Protein)
S. Cerevisiae
Normal funksjon - Sup35p (Protein)
Oversettelsesavslutningsfaktor
Prion-tilstand - Sup35p (Protein)
(PSI +)
Prion-fenotype - Sup35p (Protein)
Økte nivåer av tullundertrykkelse
År identifisert - Sup35p (Protein)
1994
Naturvært - HET-S (Protein)
Podospora anserina
Normal funksjon - HET-S (Protein)
Regulerer heterokaryon inkompatibilitet
Prion-tilstand - HET-S (Protein)
(Het-r)
Prion-fenotype - HET-S (Protein)
Heterokaryondannelse mellom inkompatible stammer
År identifisert - HET-S (Protein)
Ingenting
Naturlig vert - Rnq1p (Protein)
S. Cerevisiae
Normal funksjon - Rnq1p (Protein)
Proteinmalfaktor
Prion-tilstand - Rnq1p (Protein)
(RNQ +), (PIN +)
Prion-fenotype - Rnq1p (Protein)
Fremmer aggregering av andre
År identifisert - Rnq1p (Protein)
Ingenting
Naturlig vert - SWI1 (Protein)
S. Cerevisiae
Normal funksjon - Swi1 (Protein)
Chromatin ombygging
Prion-tilstand - Swi1 (Protein)
(SWI +)
Prion-fenotype - Swi1 (Protein)
Dårlig vekst på noen karbonkilder
År identifisert - Swi1 (Protein)
2008
Naturlig vert - Cyc8 (Protein)
S. Cerevisiae
Normal funksjon - Cyc8 (Protein)
Transkripsjonell repressor
Prion-tilstand - Cyc8 (Protein)
(OCT +)
Prion-fenotype - Cyc8 (Protein)
Transkripsjonell derepresjon av flere gener
År identifisert - Cyc8 (Protein)
2009
Natural host - Mot3 (Protein)
S. Cerevisiae
Normal funksjon - Mot3 (Protein)
Atomkopieringsfaktor
Prion state - Mot3 (Protein)
(MOT3 +)
Prion-fenotype - Mot3 (Protein)
Transkripsjonell derepresjon av anaerobe gener
År identifisert - Mot3 (Protein)
2009
Naturlig vert - Sfp1 (Protein)
S. Cerevisiae
Normal funksjon - Sfp1 (Protein)
Antatt kopieringsfaktor
Prion-tilstand - Sfp1 (Protein)
(ISP +)
Prion-fenotype - Sfp1 (Protein)
Antisuppression
År identifisert - Sfp1 (Protein)
2010
Behandlinger
Det er ingen effektive behandlinger for sykdommer. Kliniske studier hos mennesker har ikke oppnådd suksess og har blitt hemmet av sjeldenhetene av sykdommer. Til tross for at noen potensielle behandlinger har vist løfte i laboratoriet, har ingen vært effektive når sykdommen er satt inn.
I en annen sykdommer
Prionlignende domener er funnet i en rekke andre pattedyrproteiner. Noen av disse proteinene har blitt implisert i ontogenien av aldersrelatert nevrodegenerativ forstyrrelse, for eksempel amyotrofisk lateral sklerose( ALS), en motorisk neuron ail, frontotemporal lobar degenerasjon med ubiquitin-positive inneslutninger (FTLD-U), Alzheimers ail, Parkinson ail, og Huntingtons sykdom. De er også involvert i noen former for systemisk amyloidose, inkludert AA-amyloidose som utvikler seg hos mennesker og dyr med inflammatoriske og infeksjonssykdommer, for eksempel tuberkulose, Crohns ail, revmatoid artritt og HIV AIDS. AA-amyloidose, som sykdom, kan være overførbar. Dette har gitt opphav til 'prion-paradigmet', der ellers ufarlige proteiner kan omdannes til en patogen form av et lite antall feilfoldede, kjernefysiske proteiner.
Definisjonen av et lignende domene kommer fra studiet av sopp. I gjær har ogeniske proteiner et bærbart domene som er både nødvendig og tilstrekkelig for selv templering og proteinaggregering. Dette har vært som vist ved å knytte domenet til et reporterprotein, som deretter samles som et kjent. I tillegg fjerner domenet fra et soppproteininhibogenogenese. Dette modulære synet på atferd har ført til hypotesen om at lignende domener er til stede i dyreproteiner, videre til PrP. Disse soppdomenene har flere karakteristiske sekvensfunksjoner. De er ofte beriket med asparagin-, glutamin-, tyrosin- og glycinrester, idet en asparaginsk skjevhet spesielt bidrar til den samlede egenskapen til disse. Historisk sett har ogenese blitt sett på som uavhengig av sekvens og bare avhengig av relativ restinnhold. Ikke desto mindre har dette vist seg å være falsk, idet avstanden mellom proliner og ladede rester har vist seg å være kritisk i amyloid -formasjonen.
Bioinformatiske skjermer har spådd at over 250 humane proteiner inneholder lignende domene (PrLD). Disse domenene antas å ha de samme overførbare, amyloidogene egenskapene til PrP og kjente soppproteiner. Som i gjær, synes proteiner som er involvert i genmodus eller ekspresjonsmåte og RNA -binding å være spesielt beriket i PrLD-er, sammenlignet med andre proteinklasser. Spesielt har 29 av de kjente 210 proteiner med en RNA anerkjennelse motif også et formodet domene. I mellomtiden er flere av disse RNA-bindende proteiner uavhengig identifisert som sykdomsfremkallende i tilfeller av ALS, FTLD-U, Alzheimers ail og Huntingtons sykdom.
Roll ved nevrodegenerativ sykdom
Patogenisiteten til og proteiner med lignende domener antas å stamme fra deres egen templeringsevne og den resulterende eksponentielle veksten av amyloid -fibriller. Tilstedeværelsen av amyloid -fibriller hos pasienter med degenerative sykdommer er godt dokumentert. Disse amyloid -fibrillene blir sett på som et resultat av sykdomsfremkallende proteiner som selvformerer seg og danner svært stabile, ikke-funksjonelle aggregater. På den annen side innebærer dette ikke nødvendigvis en årsakssammenheng mellom amyloid og degenerative sykdommer, toksisiteten til visse amyloid former og overproduksjon av amyloid i familiære tilfeller av degenerative lidelser underbygger ideen om at amyloid dannelse er tydelig giftig.
Spesifikt er aggregering av TDP-43, et RNA-bindende protein, funnet hos ALS / MND-pasienter, og mutasjoner i genene som koder for disse proteiner, er identifisert i familiære tilfeller av ALS / MND. Disse mutasjonene fremmer feilfolding av proteinene til en lignende konformasjon. Den feilfoldede formen av TDP-43 danner cytoplasmatiske inneslutninger i plagede nevroner, og blir funnet utarmet i kjernen. Videre til ALS / MND og FTLD-U, TDP-43 patologi er et aspekt av mange tilfeller av Alzheimers sykdom, Parkinsons sykdom og Huntingtons sykdom. Feilfolding av TDP-43 er populært regissert av dets lignende domene. Dette domenet er iboende utsatt for feilfolding, på den annen side har det vist seg at patologiske mutasjoner i TDP-43 øker denne tilbøyeligheten til feilfolding, noe som forklarer tilstedeværelsen av disse mutasjonene i familiære tilfeller av ALS / MND. Som i gjær, har det lignende domene til TDP-43 vist seg å være både nødvendig og tilstrekkelig for proteinfolding og aggregering.
På samme måte er patogene mutasjoner identifisert i de lignende domenene til heterogene nukleære riboproteiner hnRNPA2B1 og hnRNPA1 i familiære tilfeller av muskel-, hjerne-, bein- og motorneuron-degenerasjon. Vildtypeformen av alle disse proteinene viser en tendens til selvmontering i amyloid -fibriller, på den annen side forverrer patogene mutasjoner denne oppførselen og fører til overflødig akkumulering.
Etymologi og uttale
Ordet, myntet i 1982 av Stanley B. Prusiner, er et portmanteau avledet fra protein og infeksjon, uunngåelig, og er en forkortelse for proteinholdig smittsom partikkel
, med henvisning til dens evne til å selv forplanting og overføre dens konformasjon til et annet protein. Den viktigste uttalen er / ˈpriːɒn / (lytt), til tross for / ˈpraɪɒn /, som den homografiske benevnelsen av fuglen uttales, blir også hørt. I sin artikkel fra 1982 som introduserte begrepet, spesifiserte Prusiner at det skulle være uttalt pree-on.
Virus
Et virus er et submikroskopisk smittestoff som replikerer bare inne i de levende cellene i en organisme. Vi kan infisere alle typer livsformer, fra dyr og planter til mikroorganismer, inkludert bakterier og archaea. Siden Dmitri Ivanovskys artikkel fra 1892 som beskriver en ikke-bakteriell patogen infisere tobakkplanter, og oppdagelsen av tobakksmosaikken av Martinus Beijerinck i 1898, er mer enn 6 000 arter beskrevet i detalj, av de millioner typene i miljøet. Disse finnes i nesten alle økosystemer på jorden og er den mest tallrike biologiske enheten. Studien av disse er kjent som virologi, en subspesialitet innen mikrobiologi.
Når den er infisert, blir en vertscelle tvunget til raskt å produsere tusenvis av identiske kopier av originalen. Når de ikke er inne i en infisert celle eller for å infisere en celle, finnes det i form av uavhengige partikler, eller virjoner, som består av: (i) genetisk materiale, dvs. lange molekyler av DNA eller RNA som koder strukturen til proteinene som verkene virker på; (ii) et proteinbelegg, kapsiden, som omgir og beskytter arvestoffet; og i noen tilfeller (iii) en utvendig konvolutt med lipider. Formene på disse partiklene spenner fra enkle spiralformede og icosahedrale former til flere complex strukturer. De fleste arter har virjoner som er for små til å kunne sees med et optisk mikroskop, ettersom de er en hundreledel på størrelse med flest bakterier.
Opprinnelsen til livets evolusjonshistorie er uklar: Noen kan ha utviklet seg fra plasmider - biter av DNA som kan bevege seg mellom celler - mens andre kan ha utviklet seg fra bakterier. I evolusjonen er es et viktig middel for horisontal genoverføring, noe som øker det genetiske mangfoldet i en prosess som er analog med seksuell reproduksjon. Disse blir av noen biologer ansett for å være en livsform på grunn av at de har genetisk materiale, reproduserer og utvikler seg til tross for at de mangler sentrale egenskaper (for eksempel cellestruktur) som tydelig anses som nødvendige for å oppregne som liv. På bakgrunn av at de besitter noen, men ikke alle slike kvaliteter, er de blitt beskrevet som organismer i utkanten av livet
, og som replikatorer.
Virus spres på mange måter. En overføringsvei er gjennom sykdomsbærende organismer kjent som vektorer: for eksempel blir det ofte overført fra plante til plante av insekter som lever av plantesaft, for eksempel bladlus; andes hos dyr kan bæres av blodsugende insekter. Influensaer spres ved hoste og nysing. Norovirus og rotavirus, vanlige årsaker til viral gastroenteritt, overføres via fekal-oralt, føres ved kontakt og kommer inn i kroppen i mat eller vann. HIV er en av flere som overføres gjennom seksuell kontakt og ved eksponering for infisert blod. Variasjonen av vertsceller som en kan infisere kalles det vertsområdet
. Dette kan være smalt, noe som betyr at a er i stand til å infisere få arter, eller bredt, noe som betyr at den er i stand til å infisere mange.
Virale infeksjoner hos dyr provoserer en immunrespons som ofte eliminerer infeksjonen. Immunrespons kan også produseres av vaksiner, som gir en kunstig ervervet immunitet mot den spesifikke virusinfeksjonen. Noen mennesker, inkludert de som forårsaker AIDS, HPV -infeksjon og viral hepatitt, unngår disse immunresponsene og resulterer i kroniske infeksjoner. Flere antivirale medisiner er utviklet.
Etymologi
Ordet bakterier er flertall av den nye latinske bakterien, som er latiniseringen av den greske βακτήριον (bakterion), som er reduseringen av βακτηρία (bakteria), som betyr stav, stokk
, med den begrunnelse at de første som er oppdaget var stavformet.
Opprinnelse og tidlig evolusjon
Forfedrene til moderne bakterier var encellede mikroorganismer som var de første livsformene som dukket opp på Jorden, for 4 milliarder år siden. For relasjoner til 3 milliarder år var de fleste organismer mikroskopiske, og bakterier og archaea var de dominerende livsformene. Til tross for bakteriefossiler finnes det for eksempel stromatolites, deres mangel på karakteristisk morfologi forhindrer dem i å bli brukt til å undersøke historien om bakterieutvikling, eller til å date opprinnelsestidspunktet for en bestemt bakterieart. Ikke desto mindre kan gensekvenser brukes til å rekonstruere bakteriefylogeni, og disse studiene indikerer at bakterier divergerte først fra arkaeal / eukaryotisk avstamning. Den siste vanlige stamfaren til bakterier og archaea var sannsynligvis en hypertermofil som levde for 2,5 til 3,2 milliarder år siden. Det tidligste livet på land kan ha vært bakterier for rundt 3,22 milliarder år siden.
Bacteria var på samme måte involvert i den andre store evolusjonsdivergensen, archaea og eukaryoter. Her resulterte eukaryoter fra at gamle bakterier gikk inn i endosymbiotiske assosiasjoner med forfedrene til eukaryote celler, som selv muligens var relatert til Archaea. Dette innebar oppsluking av protoeukaryote celler av alfaproteobakterielle symbionter for å danne enten mitokondrier eller hydrogenosomer, som ennå finnes i alle kjente Eukarya (noen ganger i sterkt redusert form, f.eks. I gamle amitokondriale
protozoer). Senere oppsluktet noen eukaryoter som allerede inneholdt mitokondrier, cyanobakterieaktige organismer, noe som førte til dannelse av kloroplast i og planter. Dette er kjent som primær endosymbiose.
Morfologi
Bacteria viser et bredt mangfold av former og størrelser, kalt morfologier. Bakterieceller er relatert til en tidel av størrelsen på eukaryote celler og er vanligvis 0,5–5,0 mikrometer i lengde. Likevel er noen få arter synlige for det blotte øye - for eksempel er Thiomargarita namibiensis opptil en halv millimeter lang og Epulopiscium fishelsoni når 0,7 mm. Blant de minste bakteriene er medlemmer av slekten Mycoplasma, som måler bare 0,3 mikrometer, så små som de største. Noen bakterier kan være enda mindre, men disse ultramikrobakteriene er ikke godt studert.
De fleste bakteriearter er enten sfæriske, kalt cocci (entall kokkus, fra gresk kókkos, korn, frø), eller stangformet, kalt bacilli (sing. Bacillus, fra latin baculus, pinne). Noen bakterier, kalt vibrio, er formet som svakt buede stenger eller kommaformet; andre kan være spiralformet, kalt spirilla, eller tett kveilet, kalt spirochaetes. Et lite antall andre uvanlige former er blitt beskrevet, for eksempel stjerneformede bakterier. Denne store variasjonen i former bestemmes av bakteriecelleveggen og cytoskjelettet, og er viktig med den begrunnelse at den kan påvirke bakterienes evne til å skaffe næringsstoffer, feste seg til overflater, svømme gjennom væsker og unnslippe rovdyr.
Mange bakteriearter eksisterer ganske enkelt som enkeltceller, andre forbinder i karakteristiske mønstre: Neisseria danner diploider (par), Streptococcus danner kjeder, og Staphylococcus-gruppen sammen i haug med druer
-klynger. Bacteria kan på samme måte grupperes for å danne større flercellede strukturer, for eksempel de langstrakte filamentene til Actinobacteria, aggregatene til Myxobacteria og complex hyferene til Streptomyces. Disse flercellede strukturene sees ofte bare under visse forhold. Slik som når Myxobacteria sultes av aminosyrer, avslører omkringliggende celler i en handling kjent som quorum-sensing, vandrer mot hverandre og samles for å danne fruktkropper opp til 500 mikrometer lange og inneholder omtrent 100 000 bakterieceller. I disse fruktkroppene utfører bakteriene separate oppgaver; som for eksempel en av ti celler vandrer til toppen av en fruktkropp og differensierer til en spesialisert sovende tilstand kalt en myxospore, som er mer motstandsdyktig mot tørking og andre ugunstige miljøforhold.
Bacteria fester seg ofte til overflater og danner tette aggregasjoner kalt biofilmer, og større formasjoner kjent som mikrobielle matter. Disse biofilmene og mattene kan variere fra noen få mikrometer i tykkelse til opptil en halv meter i dybden, og kan inneholde flere arter av bakterier, protister og archaea. Bacteria som lever i biofilmer viser en complex arrangement av celler og ekstracellulære komponenter, og danner sekundære strukturer, for eksempel mikrokolonier, gjennom hvilke det er nettverk av kanaler for å muliggjøre bedre diffusjon