La interacción huésped-patógeno se define como la forma en que los microbios o virus se mantienen dentro de los organismos huéspedes a nivel molecular, celular, de organismo o de población. Este término se utiliza más comúnmente para referirse a microorganismos que causan enfermedades , aunque es posible que no causen enfermedades en todos los huéspedes. [1] Debido a esto, la definición se ha ampliado para incluir la forma en que los patógenos conocidos sobreviven dentro de su huésped , ya sea que causen enfermedades o no.
A nivel molecular y celular, los microbios pueden infectar al huésped y dividirse rápidamente, causando enfermedades al estar allí y causar un desequilibrio homeostático en el cuerpo, o al secretar toxinas que hacen que aparezcan los síntomas. Los virus también pueden infectar al huésped con ADN virulento, que puede afectar los procesos celulares normales ( transcripción , traducción , etc.), el plegamiento de proteínas o evadir la respuesta inmunitaria . [2]
Uno de los primeros patógenos observados por los científicos fue el Vibrio cholerae , descrito en detalle por Filippo Pacini en 1854. Sus hallazgos iniciales fueron solo dibujos de la bacteria, pero hasta 1880 publicó muchos otros artículos relacionados con ella. Describió cómo causa diarrea y desarrolló tratamientos efectivos contra ella. La mayoría de estos hallazgos pasaron desapercibidos hasta que Robert Koch redescubrió el organismo en 1884 y lo relacionó con la enfermedad.
Giardia lamblia fue descubierta por Leeuwenhoeck en el siglo XVII[2][3],pero no se descubrió que fuera patógena hasta la década de 1970,cuando se celebró un simposio patrocinado por la EPA tras un gran brote en Oregón relacionado con el parásito. Desde entonces, se han identificado muchos otros organismos como patógenos, comoH. pyloriyE. coli, lo que ha permitido a los científicos desarrollar antibióticos para combatir estos microorganismos dañinos.
Los patógenos incluyen bacterias , hongos , protozoos , gusanos parásitos (helmintos) y virus .
Cada uno de estos diferentes tipos de organismos puede clasificarse además como patógeno en función de su modo de transmisión. Esto incluye lo siguiente: transmitido por los alimentos, transmitido por el aire, transmitido por el agua, transmitido por la sangre y transmitido por vectores. Muchas bacterias patógenas, como el Staphylococcus aureus y el Clostridium botulinum transmitidos por los alimentos , secretan toxinas en el huésped para causar síntomas. El VIH y la hepatitis B son infecciones virales causadas por patógenos transmitidos por la sangre. Aspergillus , el hongo patógeno más común, secreta aflatoxina , que actúa como carcinógeno y contamina muchos alimentos, especialmente los que crecen bajo tierra (nueces, patatas, etc.). [4]
Dentro del huésped, los patógenos pueden hacer una variedad de cosas para causar enfermedades y desencadenar la respuesta inmune.
Los microbios y hongos causan síntomas debido a su alta tasa de reproducción e invasión de tejidos. Esto provoca una respuesta inmunitaria, que da lugar a síntomas comunes a medida que los fagocitos descomponen las bacterias dentro del huésped.
Algunas bacterias, como H. pylori , pueden secretar toxinas en los tejidos circundantes, lo que provoca la muerte celular o la inhibición del funcionamiento normal del tejido.
Sin embargo, los virus utilizan un mecanismo completamente diferente para causar enfermedades. Al entrar en el huésped, pueden hacer una de dos cosas. Muchas veces, los patógenos virales entran en el ciclo lítico; es decir, cuando el virus inserta su ADN o ARN en la célula huésped, se replica y, finalmente, hace que la célula se lise, liberando más virus al medio ambiente. Sin embargo, el ciclo lisogénico es cuando el ADN viral se incorpora al genoma del huésped, lo que le permite pasar desapercibido para el sistema inmunológico. Finalmente, se reactiva y entra en el ciclo lítico, lo que le da una "vida útil" indefinida, por así decirlo. [5]
Existen tres tipos de interacciones entre el huésped y el patógeno, según la forma en que el patógeno interactúa con el huésped. El comensalismo es cuando el patógeno se beneficia mientras que el huésped no obtiene ningún beneficio de la interacción. Un ejemplo de esto es Bacteroides thetaiotaomicron, que reside en el tracto intestinal humano pero no proporciona ningún beneficio conocido. [6] El mutualismo ocurre cuando tanto el patógeno como el huésped se benefician de la interacción, como se ve en el estómago humano. Muchas de las bacterias ayudan a descomponer los nutrientes para el huésped y, a cambio, nuestros cuerpos actúan como su ecosistema. [7] El parasitismo ocurre cuando el patógeno se beneficia de la relación mientras que el huésped resulta perjudicado. Esto se puede ver en el parásito unicelular Plasmodium falciparum que causa la malaria en humanos. [8]
Aunque los patógenos tienen la capacidad de causar enfermedades, no siempre lo hacen. Esto se describe como patogenicidad dependiente del contexto. Los científicos creen que esta variabilidad proviene tanto de factores genéticos como ambientales dentro del huésped. Un ejemplo de esto en humanos es E. coli . Normalmente, esta bacteria prospera como parte de la microbiota normal y saludable en los intestinos. Sin embargo, si se reubica en una región diferente del tracto digestivo o del cuerpo, puede causar diarrea intensa. Entonces, aunque E. coli está clasificada como un patógeno, no siempre actúa como tal. [9] Este ejemplo también se puede aplicar a S. aureus y otra flora microbiana común en humanos.
En la actualidad, los antimicrobianos son el principal método de tratamiento de los patógenos. Estos fármacos están diseñados específicamente para matar microbios o inhibir su crecimiento en el entorno del huésped. Se pueden utilizar múltiples términos para describir los fármacos antimicrobianos. Los antibióticos son sustancias químicas elaboradas por microbios que se pueden utilizar contra otros patógenos, como la penicilina y la eritromicina. Los semisintéticos son antimicrobianos que se derivan de bacterias, pero se han mejorado para que tengan un mayor efecto. A diferencia de estos dos, los sintéticos se elaboran estrictamente en el laboratorio para combatir la patogenicidad. Cada uno de estos tres tipos de antimicrobianos se puede clasificar en dos grupos subsiguientes: bactericidas y bacteriostáticos. Las sustancias bactericidas matan a los microorganismos, mientras que las sustancias bacteriostáticas inhiben el crecimiento microbiano. [10]
El principal problema de los tratamientos farmacológicos patógenos en el mundo moderno es la resistencia a los medicamentos. Muchos pacientes no toman el tratamiento completo de los medicamentos, lo que lleva a la selección natural de bacterias resistentes. Un ejemplo de esto es el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina ( MRSA ). Debido al uso excesivo de antibióticos, solo las bacterias que han desarrollado mutaciones genéticas para combatir el medicamento pueden sobrevivir. Esto reduce la eficacia de los medicamentos y hace que muchos tratamientos sean inútiles. [11]
Gracias al análisis de redes de interacciones entre hospedador y patógeno y a los análisis a gran escala de datos de secuenciación de ARN de células hospedadoras infectadas, [12] sabemos que las proteínas patógenas que provocan una extensa reconfiguración del interactoma del hospedador tienen un mayor impacto en la aptitud del patógeno durante la infección. Estas observaciones sugieren que los centros del interactoma entre hospedador y patógeno deberían explorarse como objetivos prometedores para el diseño de fármacos antimicrobianos. [13] La proteómica de especies duales también podría emplearse para estudiar las interacciones entre hospedador y patógeno cuantificando simultáneamente las proteínas recién sintetizadas por el hospedador y el patógeno. [14] Actualmente, muchos científicos están tratando de comprender la variabilidad genética y cómo contribuye a la interacción y variabilidad de los patógenos dentro del hospedador. También están tratando de limitar los métodos de transmisión de muchos patógenos para prevenir una rápida propagación en los hospedadores. A medida que aprendemos más sobre la interacción entre hospedador y patógeno y la cantidad de variabilidad dentro de los hospedadores, [15] es necesario redefinir la definición de la interacción. Casadevall propone que la patogenicidad se debe determinar en función de la cantidad de daño causado al huésped, clasificando los patógenos en diferentes categorías según cómo funcionan en el huésped. [16] Sin embargo, para hacer frente al cambiante entorno patógeno, es necesario revisar los métodos de tratamiento para abordar los microbios resistentes a los medicamentos.