Вирулентность — это способность патогена или микроорганизма причинять вред хозяину.
В большинстве систем, особенно в животных, вирулентность относится к степени повреждения, наносимого микробом своему хозяину . [1] Патогенность организма — его способность вызывать заболевание — определяется его факторами вирулентности . [2] [3] В конкретном контексте генных систем, часто в растениях, вирулентность относится к способности патогена заражать резистентного хозяина. [4] Вирулентность также может передаваться с помощью плазмиды .
Существительное вирулентность ( лат. virulentia ) происходит от прилагательного вирулентный , означающего тяжесть заболевания. [5] Слово вирулентный происходит от латинского слова virulentus , означающего « отравленная рана» или «полный яда». [5] [6] Термин вирулентность применяется не только к вирусам.
С экологической точки зрения вирулентность — это потеря приспособленности, вызванная паразитом у своего хозяина. Вирулентность можно понять с точки зрения непосредственных причин — тех специфических черт патогена, которые помогают сделать хозяина больным, — и конечных причин — эволюционного давления, которое приводит к появлению вирулентных черт в штамме патогена. [7]
Способность бактерий вызывать заболевание описывается с точки зрения количества инфицирующих бактерий, пути проникновения в организм, эффектов защитных механизмов хозяина и внутренних характеристик бактерий, называемых факторами вирулентности . Многие факторы вирулентности представляют собой так называемые эффекторные белки , которые вводятся в клетки хозяина специализированными секреторными аппаратами, такими как система секреции третьего типа . Опосредованный хозяином патогенез часто важен, поскольку хозяин может агрессивно реагировать на инфекцию, в результате чего защитные механизмы хозяина наносят ущерб тканям хозяина, пока инфекция противостоит (например, цитокиновый шторм ).
Факторами вирулентности бактерий обычно являются белки или другие молекулы, которые синтезируются ферментами . Эти белки кодируются генами в хромосомной ДНК, ДНК бактериофага или плазмидах . Некоторые бактерии используют мобильные генетические элементы и горизонтальный перенос генов . Поэтому были предложены стратегии борьбы с определенными бактериальными инфекциями путем воздействия на эти специфические факторы вирулентности и мобильные генетические элементы. [8] Бактерии используют кворумное восприятие для синхронизации высвобождения молекул. Все это является непосредственными причинами заболеваемости у хозяина.
Факторы вирулентности вируса позволяют ему размножаться, изменять защитные механизмы хозяина и распространяться внутри хозяина, и они токсичны для хозяина. [9]
Они определяют, происходит ли заражение и насколько серьезны симптомы вирусного заболевания. Вирусам часто требуются рецепторные белки на клетках хозяина, с которыми они специфически связываются. Обычно эти белки клетки хозяина подвергаются эндоцитозу , а затем связанный вирус проникает в клетку хозяина. Вирулентные вирусы, такие как ВИЧ , вызывающий СПИД , обладают механизмами для обхода защитных сил хозяина. ВИЧ инфицирует Т-хелперные клетки , что приводит к снижению адаптивного иммунного ответа хозяина и в конечном итоге приводит к состоянию с ослабленным иммунитетом. Смерть наступает в результате оппортунистических инфекций, вторичных по отношению к нарушению иммунной системы, вызванному СПИДом. Некоторые факторы вирусной вирулентности обеспечивают способность к репликации во время защитных воспалительных реакций хозяина, таких как лихорадка , вызванная вирусом . Многие вирусы могут существовать внутри хозяина в течение длительных периодов, в течение которых наносится небольшой ущерб. Чрезвычайно вирулентные штаммы могут в конечном итоге эволюционировать путем мутации и естественного отбора в популяции вирусов внутри хозяина. Термин « нейровирулентный » используется для таких вирусов, как вирус бешенства и вирус простого герпеса , которые могут проникать в нервную систему и вызывать ее заболевание.
Широко изученные модельные организмы вирулентных вирусов включают вирус Т4 и другие Т-четные бактериофаги , которые инфицируют Escherichia coli и ряд родственных бактерий .
Литический жизненный цикл вирулентных бактериофагов контрастирует с умеренным жизненным циклом умеренных бактериофагов. [10] [11]
