Skip to main content
Global

15.2: Jinsi Pathogens husababisha Magonjwa

  • Page ID
    174746
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza

    • Kufupisha postulates Koch na postulates Masi Koch ya, kwa mtiririko huo, na kueleza umuhimu wao na mapungufu
    • Eleza dhana ya pathogenicity (virulence) kwa suala la dozi ya kuambukiza na ya hatari
    • Tofautisha kati ya vimelea vya msingi na vinavyofaa na kutambua mifano maalum ya kila mmoja
    • Kufupisha hatua za pathogenesis
    • Eleza majukumu ya bandari ya kuingia na kuondoka katika maambukizi ya magonjwa na kutambua mifano maalum ya bandari hizi

    Kwa magonjwa mengi ya kuambukiza, uwezo wa kutambua kwa usahihi pathogen causative ni hatua muhimu katika kutafuta au kuagiza matibabu madhubuti. Madaktari wa leo, wagonjwa, na watafiti wanadaiwa deni kubwa kwa daktari Robert Koch (1843—1910), ambaye alipanga mbinu ya utaratibu wa kuthibitisha uhusiano wa causative kati ya magonjwa na vimelea maalum.

    Postulates Koch

    Mwaka 1884, Koch alichapisha postulates nne ambazo zilifupisha njia yake ya kuamua kama microorganism fulani ilikuwa sababu ya ugonjwa fulani. Kila moja ya postulates ya Koch inawakilisha kigezo ambacho kinapaswa kukutana kabla ya ugonjwa huo kuunganishwa vyema na pathogen. Ili kuamua kama vigezo vinakutana, vipimo vinafanyika kwenye wanyama wa maabara na tamaduni kutoka kwa wanyama wenye afya na wagonjwa hulinganishwa (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).

    Postulates Koch

    1. Pathogen ya watuhumiwa inapaswa kupatikana katika kila kesi ya ugonjwa na haipatikani kwa watu wenye afya.
    2. Pathogen ya watuhumiwa inaweza kutengwa na kukua katika utamaduni safi.
    3. afya mtihani somo kuambukizwa na pathogen watuhumiwa lazima kuendeleza ishara sawa na dalili za ugonjwa kama inavyoonekana katika postulate
    4. Pathogen inapaswa kutengwa tena kutoka kwa mwenyeji mpya na lazima iwe sawa na pathogen kutoka kwa postulate 2.
    Mchoro Koch ya postulates. 1 — Wakala wa causative watuhumiwa lazima awe mbali na viumbe vyote vyenye afya lakini sasa katika viumbe vyote vya magonjwa. Hii inaonyeshwa kwa kuangalia slides chini ya darubini kutoka panya mgonjwa na kuona wakala aliyeshukiwa. Slide kutoka panya yenye afya inaonyesha seli nyekundu za damu. 2 — Wakala wa causative lazima awe pekee kutoka kwa viumbe vya wagonjwa na kukua katika utamaduni safi. Hii ni alionyesha kwa kuonyesha mzima juu ya sahani petri kutoka panya wagonjwa na hakuna ukuaji kutoka panya afya. 3 — Agend cultured lazima kusababisha ugonjwa huo wakati inoculated katika afya, wanahusika viumbe. Hii ni alionyesha kwa sindano ya panya afya na wakala cultured na kuwa na kwamba panya mgonjwa. 4 — Wakala huo causative lazima kisha reisolated kutoka viumbe inoculated magonjwa. Hii inaonyeshwa na sahani ya petri kutoka panya hii ya mwisho inayoonyesha ukuaji wa wakala wa causative.
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Hatua za kuthibitisha kwamba pathogen ni sababu ya ugonjwa fulani kwa kutumia postulates ya Koch.

    Kwa njia nyingi, postulates ya Koch bado ni muhimu kwa ufahamu wetu wa sasa wa sababu za ugonjwa. Hata hivyo, maendeleo katika microbiolojia yamefunua mapungufu muhimu katika vigezo vya Koch. Koch alifanya mawazo kadhaa ambayo sasa tunajua ni yasiyo ya kweli katika matukio mengi. Ya kwanza inahusiana na postulate 1, ambayo inadhani kwamba vimelea hupatikana tu katika wagonjwa, sio afya, watu binafsi. Hii si kweli kwa vimelea vingi. Kwa mfano, H. pylori, ilivyoelezwa mapema katika sura hii kama pathogen kusababisha gastritis sugu, pia ni sehemu ya microbiota ya kawaida ya tumbo katika binadamu wengi wenye afya ambao kamwe kuendeleza gastritis. Inakadiriwa kuwa zaidi ya asilimia 50 ya wakazi wa binadamu hupata H. pylori mapema maishani, huku wengi wakiudumisha kama sehemu ya microbiota ya kawaida kwa maisha yao yote bila ya kuendeleza ugonjwa huo.

    Dhana ya pili ya Koch ilikuwa kwamba masomo yote ya mtihani wa afya yanaathirika na magonjwa. Sasa tunajua kwamba watu binafsi hawana sawa na ugonjwa huo. Watu binafsi ni wa kipekee katika suala la microbiota zao na hali ya mfumo wao wa kinga wakati wowote. Maandalizi ya microbiota ya mkazi yanaweza kuathiri uwezekano wa mtu binafsi kwa maambukizi. Wanachama wa microbiota ya kawaida huwa na jukumu muhimu katika kinga kwa kuzuia ukuaji wa vimelea vya muda mfupi. Katika baadhi ya matukio, microbiota inaweza kuzuia kisababishi kisababishi kisababishi kuanzisha maambukizi; kwa wengine, haiwezi kuzuia maambukizi kabisa lakini inaweza kuathiri ukali au aina ya ishara na dalili. Matokeo yake, watu wawili wenye ugonjwa huo hawawezi daima kuwa na ishara sawa na dalili. Aidha, baadhi ya watu wana mifumo ya kinga kali kuliko wengine. Watu walio na mifumo ya kinga dhaifu na umri au ugonjwa usiohusiana wanaathirika zaidi na maambukizi fulani kuliko watu wenye mifumo imara ya kinga.

    Koch pia alidhani kwamba vimelea vyote ni microorganisms ambazo zinaweza kukua katika utamaduni safi (postulate 2) na kwamba wanyama wanaweza kutumika kama mifano ya kuaminika kwa ugonjwa wa binadamu. Hata hivyo, sasa tunajua kwamba sio vimelea vyote vinaweza kukua katika utamaduni safi, na magonjwa mengi ya binadamu hayawezi kuigwa kwa uaminifu katika majeshi ya wanyama. Virusi na bakteria fulani, ikiwa ni pamoja na Rickettsia na Chlamydia, zinawajibisha vimelea vya intracellular ambazo zinaweza kukua tu wakati ndani ya kiini cha jeshi. Ikiwa microbe haiwezi kukuzwa, mtafiti hawezi kusonga nyuma postulate 2. Vivyo hivyo, bila mwenyeji mzuri wa kibinadamu, mtafiti hawezi kutathmini postulate 2 bila kuwaambukiza kwa makusudi wanadamu, ambayo inatoa wasiwasi wa kimaadili dhahiri. UKIMWI ni mfano wa ugonjwa huo kwa sababu virusi vya ukimwi wa binadamu (VVU) husababisha tu ugonjwa kwa wanadamu.

    Zoezi\(\PageIndex{1}\)

    Kwa kifupi muhtasari mapungufu ya postulates ya Koch.

    Masi Koch ya Postulates

    Mwaka 1988, Stanley Falkow (1934—) alipendekeza aina iliyorekebishwa ya postulates ya Koch inayojulikana kama postulates ya Masi Koch. Hizi zimeorodheshwa kwenye safu ya kushoto ya Jedwali\(\PageIndex{1}\). Nguzo ya postulates ya Masi Koch si katika uwezo wa kutenganisha pathogen fulani bali badala ya kutambua jeni ambayo inaweza kusababisha viumbe kuwa pathogenic.

    Marekebisho ya Falkow kwa postulates ya awali ya Koch hayaelezei tu maambukizi yanayosababishwa na vimelea vya intracellular lakini pia kuwepo kwa Matatizo ya pathogenic ya viumbe ambayo kwa kawaida hayana pathogenic. Kwa mfano, aina kubwa ya bakteria Escherichia coli ni mwanachama wa microbiota ya kawaida ya matumbo ya binadamu na kwa ujumla inachukuliwa kuwa haina maana. Hata hivyo, kuna magonjwa ya E. coli kama vile enterotoxigenic E. coli (ETEC) na enterohemorrhagic E. coli (O157:H7) (EHEC). Sasa tunajua ETEC na EHEC zipo kwa sababu ya upatikanaji wa jeni mpya na E. coli isiyo na hatia mara moja, ambayo, kwa namna ya matatizo haya ya pathogenic, sasa ina uwezo wa kuzalisha sumu na kusababisha ugonjwa. Aina za pathogenic zilitokana na mabadiliko madogo ya maumbile. Safu ya upande wa kulia wa Jedwali\(\PageIndex{1}\) inaonyesha jinsi postulates ya Masi Koch inaweza kutumika kutambua EHEC kama bakteria ya pathogenic.

    Jedwali\(\PageIndex{1}\): Masi ya Koch ya Postulates Inatumika kwa EHEC
    Masi Koch ya Postulates Maombi kwa EHEC
    (1) Phenotype (ishara au dalili ya ugonjwa) inapaswa kuhusishwa tu na matatizo ya pathogenic ya aina. EHEC husababisha kuvimba kwa tumbo na kuhara, wakati matatizo yasiyo ya pathogenic ya E. coli hawana.
    (2) Kuzuia gene (s) watuhumiwa kuhusishwa na pathogenicity lazima kusababisha hasara kupimika ya pathogenicity. Moja ya jeni katika EHEC encodes kwa Shiga sumu, sumu ya bakteria (sumu) ambayo inhibits protini awali. Kuzuia jeni hii kunapunguza uwezo wa bakteria wa kusababisha ugonjwa.
    (3) Urejesho wa jeni isiyo na kazi inapaswa kurejesha phenotype ya ugonjwa. Kwa kuongeza jeni inayoingiza sumu tena ndani ya jenomu (kwa mfano, kwa phage au plasmid), uwezo wa EHEC wa kusababisha ugonjwa hurejeshwa.

    Kama ilivyo kwa postulates ya awali ya Koch, postulates ya Koch ya Masi ina mapungufu. Kwa mfano, uharibifu wa maumbile ya vimelea fulani hauwezekani kutumia mbinu za sasa za genetics ya Masi. Katika mshipa huo, magonjwa mengine hayana mifano ya wanyama inayofaa, ambayo hupunguza matumizi ya postulates ya awali na ya Masi.

    Zoezi\(\PageIndex{2}\)

    Eleza tofauti kati ya postulates ya awali ya Koch na postulates ya Koch ya Masi.

    Pathogenicity na Virulence

    Uwezo wa wakala wa microbial kusababisha ugonjwa huitwa pathogenicity, na kiwango ambacho kiumbe ni pathogenic inaitwa virulence. Virulence ni kuendelea. Kwenye mwisho mmoja wa wigo ni viumbe ambavyo ni vibaya (sio hatari) na kwa upande mwingine ni viumbe ambavyo vina virulent sana. Vimelea vingi vya virusi vitakuwa karibu daima kusababisha hali ya ugonjwa wakati wa kuletwa kwa mwili, na baadhi yanaweza hata kusababisha kushindwa kwa mfumo wa mwili na mwili kwa watu wenye afya. Vimelea vya chini vya virusi vinaweza kusababisha maambukizi ya awali, lakini huenda sio kusababisha ugonjwa mkali. Pathogens na virulence ya chini ingekuwa zaidi kusababisha dalili kali na dalili za ugonjwa, kama vile homa ya chini ya daraja, maumivu ya kichwa, au kuumwa kwa misuli. Baadhi ya watu wanaweza hata kuwa dalili.

    Mfano wa microorganism yenye virulent ni Bacillus anthracis, pathogen inayohusika na anthrax. B. anthracis inaweza kuzalisha aina tofauti za ugonjwa, kulingana na njia ya maambukizi (kwa mfano, sindano ya ngozi, kuvuta pumzi, kumeza). Aina mbaya zaidi ya anthrax ni anthrax ya kuvuta pumzi. Baada ya B. spores anthracis ni kuvuta pumzi, wao kuota. Maambukizi ya kazi yanaendelea na bakteria hutoa sumu kali zinazosababisha edema (maji ya kujengwa katika tishu), hypoxia (hali inayozuia oksijeni kufikia tishu), na necrosis (kifo cha seli na kuvimba). Ishara na dalili za anthrax ya kuvuta pumzi ni pamoja na homa kubwa, ugumu wa kupumua, kutapika na kukohoa damu, na maumivu makali ya kifua yanayoonyesha mshtuko wa moyo. Kwa kuvuta pumzi anthrax, sumu na bakteria huingia kwenye damu, ambayo inaweza kusababisha kushindwa kwa chombo mbalimbali na kifo cha mgonjwa. Ikiwa jeni (au jeni) inayohusika katika pathogenesis haijaamilishwa, bakteria huwa chini ya virulent au zisizo na pathogenic.

    Virulence ya pathogen inaweza kupimwa kwa kutumia majaribio kudhibitiwa na wanyama wa maabara. Viashiria viwili muhimu vya virulence ni kipimo cha kuambukiza cha wastani (ID 50) na kipimo cha wastani cha lethal (LD 50), ambazo zote mbili hutambuliwa kwa majaribio kwa kutumia mifano ya wanyama. Kitambulisho cha 50 ni idadi ya seli za pathogen au virions zinazohitajika kusababisha maambukizi ya kazi katika asilimia 50 ya wanyama wenye inoculated. LD 50 ni idadi ya seli za pathogenic, virions, au kiasi cha sumu zinazohitajika kuua 50% ya wanyama walioambukizwa. Ili kuhesabu maadili haya, kila kikundi cha wanyama kinaingizwa na moja ya idadi mbalimbali inayojulikana ya seli za pathogen au virions. Katika grafu kama ile iliyoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{2}\), asilimia ya wanyama walioambukizwa (kwa ID 50) au kuuawa (kwa LD 50) hupangwa dhidi ya mkusanyiko wa pathogen inoculated. Kielelezo\(\PageIndex{2}\) inawakilisha data graphed kutoka majaribio nadharia kupima LD 50 ya pathogen. Ufafanuzi wa data kutoka kwenye grafu hii inaonyesha kwamba LD 50 ya pathogen kwa wanyama wa mtihani ni 10 4 seli za pathogen au virions (kulingana na pathogen iliyojifunza).

    Grafu yenye “idadi ya mawakala wa pathogenic (seli au virions)” kwenye mhimili wa X na vifo vya Asilimia katika kundi la majaribio kwenye mhimili wa Y. Grafu huanza saa 0,0 na kuongezeka mpaka kuna karibu 100% kifo katika 10 kwa 5. Mstari kisha sahani saa 100%. Kiwango cha vifo cha 50% hutokea saa 10 hadi 4. Hii ni LD 50.
    Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Grafu kama hii hutumiwa kuamua LD 50 kwa kupanga mkusanyiko wa pathogen dhidi ya asilimia ya wanyama walioambukizwa mtihani ambao wamekufa. Katika mfano huu, LD 50 = 10 4 chembe pathogenic.

    Jedwali\(\PageIndex{2}\) orodha kuchaguliwa vimelea chakula na ID yao 50 maadili kwa binadamu (kama ilivyoelezwa kutoka data epidemiologic na masomo juu ya kujitolea binadamu). Kumbuka kwamba haya ni maadili ya wastani. Kiwango halisi cha kuambukiza kwa mtu binafsi kinaweza kutofautiana sana, kulingana na mambo kama vile njia ya kuingia; umri, afya, na hali ya kinga ya mwenyeji; na mambo ya mazingira na mahususi ya pathogen kama vile kuathiriwa na pH tindikali ya tumbo. Pia ni muhimu kutambua kwamba kipimo cha maambukizi ya pathogen haihusiani na ukali wa ugonjwa. Kwa mfano, kiini kimoja cha Salmonella enterica serotype Typhimurium kinaweza kusababisha maambukizi ya kazi. Ugonjwa unaosababishwa, Salmonella gastroenteritis au salmonellosis, unaweza kusababisha kichefuchefu, kutapika, na kuhara, lakini ina kiwango cha vifo cha chini ya 1% kwa watu wazima wenye afya. Kwa upande mwingine, S. enterica serotype Typhi ina ID ya juu sana 50, kwa kawaida wanaohitaji seli nyingi kama 1,000 kuzalisha maambukizi. Hata hivyo, serotype hii husababisha homa ya typhoid, ugonjwa wa utaratibu zaidi na kali ambao una kiwango cha vifo kama juu kama 10% katika watu wasiotibiwa.

    Jedwali\(\PageIndex{2}\): ID 50 kwa Magonjwa ya Chakula Yaliyochaguliwa 1
    Pathogen kitambulisho 50
    Virusi
    Virusi vya Hepatitis A 10—100
    Norovirus 1—10
    Rotavirus 10—100
    Bakteria
    Escherichia coli, enterohemorrhagic (EHEC, serotype O157) 10—100
    E. coli, enteroinvasive (EIEC) 200—5,000
    E. coli, enteropathogenic (EPEC) 10,000,000 — 10,000,000,000
    E. coli, enterotoxigenic (ETEC) 10,000,000 — 10,000,000,000
    Salmonella enterica serovar Typhi <1,000>
    S. enterica serovar Typhimurium ≥ 1
    Shigella dysenteriae 10—200
    Vibrio kipindupindu (serotypes O139, O1) 1,000,000
    V. parahemolyticus 100,000,000
    Protozoa
    Giardia lamblia 1
    Cryptosporidium parvum 10—100

    Zoezi\(\PageIndex{3}\)

    1. Ni tofauti gani kati ya kipimo cha maambukizi ya pathogen na kipimo cha lethal?
    2. Ambayo ni karibu zaidi kuhusiana na ukali wa ugonjwa?

    Pathogens ya Msingi dhidi ya Vimelea vya

    Pathogens zinaweza kuhesabiwa kama vimelea vya msingi au vimelea vinavyofaa. Pathojeni ya msingi inaweza kusababisha ugonjwa katika jeshi bila kujali microbiota mkazi wa mwenyeji au mfumo wa kinga. Pathogen inayofaa, kwa kulinganisha, inaweza tu kusababisha ugonjwa katika hali zinazoathiri ulinzi wa mwenyeji, kama vile vikwazo vya kinga vya mwili, mfumo wa kinga, au microbiota ya kawaida. Watu wanaohusika na maambukizi nyepesi ni pamoja na vijana sana, wazee, wanawake ambao ni wajawazito, wagonjwa wanaopata chemotherapy, watu wenye immunodeficiencies (kama vile alipewa ugonjwa wa immunodeficiency [UKIMWI]), wagonjwa ambao ni nafuu kutokana na upasuaji, na wale ambao wamekuwa na uvunjaji wa vikwazo vya kinga (kama vile jeraha kali au kuchoma).

    Mfano wa pathojeni ya msingi ni enterohemorrhagic E. coli (EHEC), ambayo hutoa kipengele cha virulence kinachojulikana kama sumu ya Shiga. Sumu hii inhibitisha protini awali, na kusababisha kuhara kali na umwagaji damu, kuvimba, na kushindwa kwa figo, hata kwa wagonjwa wenye mifumo ya kinga ya afya. Staphylococcus epidermidis, kwa upande mwingine, ni pathogen inayofaa ambayo ni kati ya sababu za mara kwa mara za ugonjwa wa nosocomial. 2 S. epidermidis ni mwanachama wa microbiota ya kawaida ya ngozi, ambako kwa ujumla ni avirulent. Hata hivyo, katika hospitali, inaweza pia kukua katika biofilms zinazounda kwenye catheters, implants, au vifaa vingine vinavyoingizwa ndani ya mwili wakati wa taratibu za upasuaji. Mara moja ndani ya mwili, S. epidermidis inaweza kusababisha maambukizi makubwa kama vile endocarditis, na hutoa sababu za virulence zinazoendeleza kuendelea kwa maambukizi hayo.

    Wanachama wengine wa microbiota ya kawaida pia wanaweza kusababisha maambukizi yanayofaa chini ya hali fulani. Hii mara nyingi hutokea wakati viumbe vidogo vinavyoishi bila uharibifu katika eneo moja la mwili huishia katika mfumo tofauti wa mwili, ambapo husababisha magonjwa. Kwa mfano, E. koli kawaida hupatikana katika tumbo kubwa inaweza kusababisha maambukizi ya njia ya mkojo ikiwa inaingia kibofu cha mkojo. Hii ndiyo sababu inayoongoza ya maambukizi ya njia ya mkojo kati ya wanawake.

    Wanachama wa microbiota ya kawaida wanaweza pia kusababisha ugonjwa wakati mabadiliko katika mazingira ya mwili husababisha kuongezeka kwa viumbe fulani. Kwa mfano, chachu Candida ni sehemu ya microbiota ya kawaida ya ngozi, mdomo, utumbo, na uke, lakini idadi yake inachukuliwa kwa kuangalia na viumbe vingine vya microbiota. Ikiwa mtu anachukua dawa za antibacterial, hata hivyo, bakteria ambayo kwa kawaida kuzuia ukuaji wa Candida inaweza kuuawa, na kusababisha ukuaji wa ghafla kwa idadi ya watu wa Candida, ambayo haiathiriwa na dawa za antibacterial kwa sababu ni kuvu. Kuongezeka kwa Candida kunaweza kuonyesha kama thrush ya mdomo (ukuaji wa kinywa, koo, na ulimi), maambukizi ya chachu ya uke, au candidiasis ya cutaneous. Matukio mengine yanaweza pia kutoa fursa za maambukizi ya Candida. Ugonjwa wa kisukari usiotibiwa unaweza kusababisha mkusanyiko mkubwa wa glucose katika mate, ambayo hutoa mazingira bora kwa ukuaji wa Candida, na kusababisha thrush. Immunodeficiencies kama vile wale wanaoonekana kwa wagonjwa wenye VVU, UKIMWI, na kansa pia husababisha matukio ya juu ya thrush. Maambukizi ya chachu ya magonjwa yanaweza kusababisha kutokana na kupungua kwa viwango vya estrojeni wakati wa hedhi au kumaliza mimba. Kiasi cha glycogen kinachopatikana kwa lactobacilli katika uke kinadhibitiwa na viwango vya estrojeni; wakati viwango vya estrojeni viko chini, lactobacilli huzalisha asidi ya lactic chini. Ongezeko la matokeo katika pH ya uke inaruhusu kuongezeka kwa Candida katika uke.

    Zoezi\(\PageIndex{4}\)

    1. Eleza tofauti kati ya pathogen ya msingi na pathogen inayofaa.
    2. Eleza hali fulani ambayo maambukizi yanayotokana yanaweza kutokea.

    Hatua za Pathogenesis

    Ili kusababisha ugonjwa, pathogen inapaswa kufanikiwa kufikia hatua nne au hatua za pathogenesis: mfiduo (kuwasiliana), kujitoa (ukoloni), uvamizi, na maambukizi. Pathojeni lazima iweze kuingia kwa mwenyeji, kusafiri mahali ambapo inaweza kuanzisha maambukizi, kukwepa au kushinda majibu ya kinga ya mwenyeji, na kusababisha uharibifu (yaani, ugonjwa) kwa mwenyeji. Mara nyingi, mzunguko unakamilika wakati pathogen inatoka mwenyeji na hupitishwa kwa mwenyeji mpya.

    Mfichuo

    Kukutana na pathogen inayoweza kujulikana kama mfiduo au kuwasiliana. Chakula tunachokula na vitu tunavyoshughulikia ni njia zote ambazo tunaweza kuwasiliana na vimelea vya uwezo. Hata hivyo, sio mawasiliano yote yanayotokana na maambukizi na magonjwa. Kwa pathogen kusababisha ugonjwa, inahitaji kuwa na uwezo wa kupata upatikanaji wa tishu za jeshi. Tovuti ya anatomiki ambayo vimelea vinaweza kupita kwenye tishu za jeshi inaitwa bandari ya kuingia. Hizi ni maeneo ambapo seli za mwenyeji zinawasiliana moja kwa moja na mazingira ya nje. Malango makubwa ya kuingia yanatambuliwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{3}\) na ni pamoja na ngozi, utando wa mucous, na njia za parenteral.

    Portaler ya kuingia: jicho (conjunctiva), pua, kinywa, sikio, sindano, ngozi iliyovunjika, kuumwa kwa wadudu, urethra, uke, anus, placenta (portal ya kuingia kwa fetusi).
    Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Inavyoonekana ni portaler tofauti ya kuingia ambapo vimelea wanaweza kupata ndani ya mwili. Isipokuwa placenta, maeneo mengi haya yanaonekana moja kwa moja kwenye mazingira ya nje.

    Nyuso za mucosal ni bandia muhimu zaidi za kuingia kwa microbes; hizi ni pamoja na utando wa mucous wa njia ya kupumua, njia ya utumbo, na njia ya genitourinary. Ingawa nyuso nyingi za mucosal ziko ndani ya mwili, baadhi hupendeza na ngozi ya nje katika fursa mbalimbali za mwili, ikiwa ni pamoja na macho, pua, kinywa, urethra, na anus.

    Vimelea vingi vinafaa kwenye bandari fulani ya kuingia. Ufafanuzi wa bandari ya pathogen hutambuliwa na mabadiliko ya mazingira ya viumbe na kwa enzymes na sumu ambazo zinaweka. Njia za kupumua na utumbo ni sehemu za hatari zaidi za kuingia kwa sababu chembe ambazo zinajumuisha microorganisms zinaingizwa mara kwa mara au kumeza, kwa mtiririko huo.

    Pathogens pia inaweza kuingia kupitia uvunjaji katika vikwazo vya kinga vya ngozi na utando wa mucous. Pathogens zinazoingia mwili kwa njia hii zinasemekana kuingia kwa njia ya parenteral. Kwa mfano, ngozi ni kizuizi kizuri cha asili kwa vimelea, lakini mapumziko katika ngozi (kwa mfano, majeraha, kuumwa kwa wadudu, kuumwa kwa wanyama, sindano za sindano) zinaweza kutoa bandari ya parenteral ya kuingia kwa vijidudu.

    Katika wanawake wajawazito, placenta kawaida huzuia microorganisms kutoka kwa mama hadi fetusi. Hata hivyo, pathogens chache zina uwezo wa kuvuka kizuizi cha damu. Bakteria ya gram-chanya ya Listeria monocytogenes, ambayo husababisha ugonjwa wa chakula listeriosis, ni mfano mmoja ambao unaleta hatari kubwa kwa fetusi na wakati mwingine huweza kusababisha utoaji mimba wa hiari. Vimelea vingine vinavyoweza kupita kizuizi cha kondo ili kuambukiza kijusi vinajulikana kwa pamoja kwa kifupi TORCH (Jedwali\(\PageIndex{3}\)).

    Uhamisho wa magonjwa ya kuambukiza kutoka kwa mama hadi mtoto pia ni wasiwasi wakati wa kuzaliwa wakati mtoto anapita kupitia njia ya kuzaliwa. Watoto ambao mama zao wana maambukizi ya chlamydia au kisonono wanaweza kuwa wazi kwa vimelea vya causative katika uke, ambayo inaweza kusababisha maambukizi ya jicho ambayo husababisha upofu. Ili kuzuia hili, ni mazoezi ya kawaida ya kusimamia matone ya antibiotic kwa macho ya watoto wachanga muda mfupi baada ya kuzaliwa.

    Jedwali\(\PageIndex{3}\): Pathogens Wanaweza Kuvuka Kikwazo cha Placental (TORCH Maambukizi)
      Magonjwa Pathogen
    T Toxoplasmosis Toxoplasma gondii (protozoan)
    YA 3

    Kaswende

    Tetekuwanga

    Hepatitis B

    HIV

    Ugonjwa wa Tano (erythema infectiosum)

    Treponema pallidum (bakteria)

    Virusi vya Varicella-zoster (herpesvirus ya binadamu 3)

    Virusi vya Hepatitis B (hepadnavirus)

    Retrovirus

    Parvovirus B19

    R Rubella (maguni ya Ujerumani) Togavirus
    C Cytomegalovirus Herpesvirus ya binadamu 5
    H Herpes Herpes rahisix virusi (HSV) 1 na 2

    Mwelekeo wa kliniki: Sehemu ya 2

    Katika kliniki, daktari anachukua historia ya matibabu ya Michael na anauliza kuhusu shughuli zake na chakula katika wiki iliyopita. Baada ya kujifunza kwamba Michael alikuwa mgonjwa siku moja baada ya chama, daktari anaagiza mtihani wa damu kuchunguza vimelea vinavyohusishwa na magonjwa ya chakula. Baada ya vipimo kuthibitisha kuwa kuwepo kwa fimbo ya gramu-chanya katika damu ya Michael, anapewa sindano ya antibiotic ya wigo mpana na kupelekwa hospitali ya jirani, ambapo anakubaliwa kama mgonjwa. Huko ni kupokea tiba ya ziada ya antibiotic ya intravenous na maji.

    Zoezi\(\PageIndex{5}\)

    1. Je, bakteria hii katika damu ya Michael ni sehemu ya microbiota ya kawaida?
    2. Ni bandari gani ya kuingia ambayo bakteria hutumia kusababisha maambukizi haya?

    Kushikamana

    Kufuatia mfiduo wa awali, pathogen hufuata kwenye bandari ya kuingia. Neno kujitoa linamaanisha uwezo wa viumbe vya pathogenic kushikamana na seli za mwili kwa kutumia mambo ya kujitoa, na vimelea tofauti hutumia taratibu mbalimbali za kuambatana na seli za tishu za jeshi.

    Molekuli (ama protini au wanga) inayoitwa adhesini hupatikana kwenye uso wa vimelea fulani na kumfunga kwa receptors maalum (glycoproteins) kwenye seli za jeshi. Adhesini zipo kwenye fimbriae na flagella ya bakteria, cilia ya protozoa, na capsids au membrane ya virusi. Protozoans pia wanaweza kutumia ndoano na barbs kwa kujitoa; protini za spike kwenye virusi pia huongeza kujitoa kwa virusi. Uzalishaji wa glycocalyces (tabaka za lami na vidonge) (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)), pamoja na maudhui yao ya juu ya sukari na protini, inaweza pia kuruhusu vimelea fulani vya bakteria kushikamana na seli.

    Ukuaji wa Biofilm pia unaweza kutenda kama sababu ya kujitoa. Biofilm ni jamii ya bakteria inayozalisha glycocalyx, inayojulikana kama dutu ya extrapolymeric (EPS), ambayo inaruhusu biofilm kuunganisha kwenye uso. Maambukizi ya Pseudomonas aeruginosa yanayoendelea ni ya kawaida kwa wagonjwa wanaosumbuliwa na fibrosis ya cystic, majeraha ya kuchoma, na maambukizi ya katikati ya sikio (otitis vyombo vya habari) kwa sababu P. aeruginosa hutoa biofilm. EPS inaruhusu bakteria kuambatana na seli za jeshi na inafanya kuwa vigumu kwa mwenyeji kuondoa kimwili pathogen. EPS si tu inaruhusu kwa attachment lakini hutoa ulinzi dhidi ya mfumo wa kinga na matibabu ya antibiotiki, kuzuia antibiotics kufikia seli za bakteria ndani ya biofilm. Aidha, si bakteria zote katika biofilm zinaongezeka kwa kasi; baadhi ni katika awamu ya stationary. Kwa kuwa antibiotics ni bora zaidi dhidi ya bakteria zinazoongezeka kwa kasi, sehemu za bakteria katika biofilm zinalindwa dhidi ya antibiotics. 4

    Micrograph ya seli za pande zote zilizounganishwa na uso kwa vipande vya muda mrefu.
    Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Glycocalyx zinazozalishwa na bakteria katika biofilm inaruhusu seli kuambatana na tishu mwenyeji na vifaa vya matibabu kama vile uso catheter inavyoonekana hapa. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Vituo vya Kudhibiti na Kuzuia Magonjwa)

    Uvamizi

    Mara baada ya kujitoa kufanikiwa, uvamizi unaweza kuendelea. Uvamizi unahusisha usambazaji wa pathogen katika tishu za ndani au mwili. Vimelea vinaweza kuzalisha exoenzymes au sumu, ambazo hutumika kama sababu za virulence zinazowawezesha kutawala na kuharibu tishu za jeshi kama zinaenea zaidi ndani ya mwili. Pathogens pia inaweza kuzalisha mambo ya virulence ambayo huwalinda dhidi ya ulinzi wa mfumo wa kinga. Sababu maalum za virusi vya pathogen huamua kiwango cha uharibifu wa tishu kinachotokea. Kielelezo\(\PageIndex{5}\) kinaonyesha uvamizi wa H. pylori ndani ya tishu za tumbo, na kusababisha uharibifu kama inavyoendelea.

    Mchoro wa H. pylori kuvamia bitana ya tumbo. Katika picha ya kwanza H. pylori (kiini cha mviringo na flagella 3 haiwezi kupenya gel ya mucin ya tumbo juu ya seli za epithelial. Kuwasiliana na asidi ya tumbo huweka mucin bitana safu ya seli ya epithelial katika hali ya spongy ya gel. Msimamo huu hauwezi kuambukizwa kwa bakteria H. pylori. Picha ya pili inaonyesha bakteria inayoingia kwenye kitambaa. Bakteria hutoa urease, ambayo haifai asidi ya tumbo. Hii inasababisha mucin kuwa liquefy na bakteria inaweza kuogelea kwa njia hiyo.
    Kielelezo\(\PageIndex{5}\): H. pylori anaweza kuvamia bitana ya tumbo kwa kuzalisha mambo ya virulence ambayo huwezesha kupitisha safu ya mucin inayofunika seli za epithelial. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Zina Deretsky, Taifa Sayansi Foundation)

    Vimelea vya intracellular hufikia uvamizi kwa kuingia seli za mwenyeji na kuzaliana. Baadhi ni wajibu wa vimelea intracellular (maana wanaweza tu kuzaliana ndani ya seli jeshi) na wengine ni vitivo intracellular vimelea (maana wanaweza kuzaliana ama ndani au nje ya seli jeshi). Kwa kuingia seli za jeshi, vimelea vya intracellular vinaweza kukwepa baadhi ya taratibu za mfumo wa kinga huku pia kutumia virutubisho katika kiini cha jeshi.

    Kuingia kwenye seli kunaweza kutokea kwa endocytosis. Kwa aina nyingi za seli za jeshi, vimelea hutumia moja ya njia mbili tofauti za endocytosis na kuingia. Utaratibu mmoja unategemea protini za athari zilizofichwa na pathojeni; protini hizi za athari husababisha kuingia ndani ya kiini cha jeshi. Hii ndiyo njia ambayo Salmonella na Shigella hutumia wakati wa kuvamia seli za epithelial za tumbo. Wakati vimelea hivi vinawasiliana na seli za epithelial kwenye tumbo, hutoa molekuli za athari zinazosababisha protrusions ya ruffles ya membrane ambayo huleta seli ya bakteria ndani. Utaratibu huu unaitwa membrane ruffling. Utaratibu wa pili unategemea protini za uso zilizoonyeshwa kwenye pathogen inayofunga kwa receptors kwenye kiini cha jeshi, na kusababisha kuingia. Kwa mfano, Yersinia pseudotuberculosis inazalisha protini ya uso inayojulikana kama invasin inayofunga kwa beta-1 integrins zilizoelezwa juu ya uso wa seli za jeshi.

    Baadhi ya seli za jeshi, kama vile seli nyeupe za damu na phagocytes nyingine za mfumo wa kinga, vimelea vya endocytose kikamilifu katika mchakato unaoitwa phagocytosis. Ingawa phagocytosis inaruhusu pathojeni kupata kuingia kwenye kiini cha jeshi, mara nyingi, kiini cha jeshi huua na kuharibu pathojeni kwa kutumia enzymes za utumbo. Kwa kawaida, wakati pathogen inapoingizwa na phagocyte, imefungwa ndani ya phagosome katika cytoplasm; fagosomu fuses na lysosome kuunda phagolysosome, ambapo enzymes ya utumbo huua pathojeni (tazama Utambuzi wa pathogen na Phagocytosis). Hata hivyo, baadhi ya vimelea vya intracellular wana uwezo wa kuishi na kuzidisha ndani ya phagocytes. Mifano ni pamoja na monocytogenes ya Listeria na Shigella; bakteria hizi huzalisha protini ambazo zina lyse phagosome kabla ya kuunganishwa na lysosomu, kuruhusu bakteria kutoroka kwenye saitoplazimu ya phagosaiti ambapo zinaweza kuzidi. Bakteria kama vile Mycobacterium kifua kikuu, Legionella pneumophila, na aina za Salmonella hutumia utaratibu tofauti kidogo ili kukwepa kuwa mwilini na phagosaiti. Bakteria hizi huzuia fusion ya phagosome na lysosome, hivyo kubaki hai na kugawa ndani ya phagosome.

    Kuambukizwa

    Kufuatia uvamizi, kuzidisha kwa mafanikio ya pathojeni husababisha maambukizi. Maambukizi yanaweza kuelezewa kama ya ndani, ya msingi, au ya utaratibu, kulingana na kiwango cha maambukizi. Maambukizi ya ndani yanafungwa kwenye sehemu ndogo ya mwili, kwa kawaida karibu na bandari ya kuingia. Kwa mfano, follicle ya nywele iliyoambukizwa na maambukizi ya Staphylococcus aureus inaweza kusababisha chemsha karibu na tovuti ya maambukizi, lakini bakteria ni kwa kiasi kikubwa zilizomo kwenye eneo hili ndogo. Mifano mingine ya maambukizi ya ndani ambayo yanahusisha ushirikishwaji mkubwa wa tishu ni pamoja na maambukizi ya njia ya mkojo yaliyofungwa kwenye kibofu cha kibofu au nyumonia iliyofungwa kwenye mapafu.

    Katika maambukizi ya msingi, pathogen ya ndani, au sumu inayozalisha, inaweza kuenea kwenye eneo la sekondari. Kwa mfano, usafi wa meno nicking gum kwa chombo mkali inaweza kusababisha maambukizi ya ndani katika gum na bakteria Streptococcus ya microbiota ya kawaida mdomo. Hizi Streptococcus spp. inaweza kisha kupata upatikanaji wa damu na kufanya njia yao kwa maeneo mengine katika mwili, na kusababisha maambukizi ya sekondari.

    Wakati maambukizi yanasambazwa katika mwili wote, tunaiita maambukizi ya utaratibu. Kwa mfano, maambukizi ya virusi vya varicella-zoster kawaida hupata kuingia kupitia utando wa mucous wa mfumo wa kupumua wa juu. Halafu huenea katika mwili wote, na kusababisha vidonda vya ngozi nyekundu vya kawaida vinavyohusishwa na kuku. Kwa kuwa vidonda hivi sio maeneo ya maambukizi ya awali, ni ishara za maambukizi ya utaratibu.

    Wakati mwingine maambukizi ya msingi, maambukizi ya awali yanayosababishwa na pathogen moja, yanaweza kusababisha maambukizi ya sekondari na pathogen nyingine. Kwa mfano, mfumo wa kinga ya mgonjwa na maambukizi ya msingi ya VVU inakuwa kuathirika, na kufanya mgonjwa zaidi wanahusika na magonjwa ya sekondari kama thrush mdomo na wengine unasababishwa na vimelea nyepesi. Vilevile, maambukizi ya msingi ya Influenzavirus huharibu na kupunguza utaratibu wa ulinzi wa mapafu, na kufanya wagonjwa zaidi wanaathirika na pneumonia ya sekondari na pathogen ya bakteria kama Haemophilus influenzae au Streptococcus pneumoniae. Maambukizi mengine ya sekondari yanaweza hata kuendeleza kama matokeo ya matibabu kwa maambukizi ya msingi. Tiba ya antibiotic inayolenga pathogen ya msingi inaweza kusababisha uharibifu wa dhamana kwa microbiota ya kawaida, na kujenga ufunguzi kwa vimelea vinavyofaa (tazama Uchunguzi katika Point: Maambukizi ya Chachu ya Sekondari hapa chini).

    Ukimwi wa chachu ya S

    Anita, mama mwenye umri wa miaka 36 mwenye umri wa miaka mitatu, huenda kwenye kituo cha huduma ya haraka akilalamika kwa shinikizo la pelvic, kukojoa mara kwa mara na chungu, tumbo la tumbo, na mkojo wa mara kwa mara unaosababishwa na damu. Kushutumu maambukizi ya njia ya mkojo (UTI), daktari anaomba sampuli ya mkojo na kuituma kwenye maabara kwa ajili ya urinalysis. Kwa kuwa itachukua muda wa masaa 24 ili kupata matokeo ya utamaduni, daktari huanza mara moja Anita kwenye ciprofloxacin ya antibiotic. Siku iliyofuata, maabara ya mikrobiolojia yanathibitisha kuwepo kwa E. koli katika mkojo wa Anita, ambayo inafanana na utambuzi wa kudhani. Hata hivyo, mtihani wa kuambukizwa kwa antimicrobial unaonyesha kwamba ciprofloxacin haiwezi kutibu UTI ya Anita kwa ufanisi, hivyo daktari anaelezea antibiotic tofauti.

    Baada ya kuchukua antibiotics yake kwa wiki 1, Anita anarudi kliniki akilalamika kuwa dawa hiyo haifanyi kazi. Ingawa urination yenye uchungu umepungua, sasa anakabiliwa na kuchochea kwa uke, kuchomwa, na kutokwa. Baada ya uchunguzi mfupi, daktari anamweleza Anita kuwa antibiotiki hizo ziliweza kufanikiwa kuua E. koli inayohusika na UTI yake; hata hivyo, katika mchakato huo, vilevile zilifuta bakteria nyingi “nzuri” katika microbiota ya kawaida ya Anita. Dalili mpya ambazo Anita ameripoti zinalingana na maambukizi ya chachu ya sekondari na albicans ya Candida, kuvu inayoambatana ambayo kwa kawaida hukaa katika uke lakini imezuiliwa na bakteria ambazo kwa kawaida huishi katika mazingira sawa.

    Ili kuthibitisha utambuzi huu, slide ya microscope ya smear moja kwa moja ya uke imeandaliwa kutoka kutokwa ili kuangalia uwepo wa chachu. Sampuli ya kutokwa huambatana na slide hii kwenye maabara ya microbiolojia ili kuamua kama kumekuwa na ongezeko la idadi ya chachu inayosababisha vaginitis. Baada ya maabara ya mikrobiolojia kuthibitisha utambuzi, daktari anaagiza dawa ya antifungal kwa Anita kutumia ili kuondoa maambukizi yake ya chachu ya sekondari.

    Zoezi\(\PageIndex{6}\)

    1. Kwa nini Candida haikuuawa na antibiotics iliyowekwa kwa UTI?
    2. Andika orodha tatu ambazo zinaweza kusababisha maambukizi ya sekondari.

    Uhamisho wa Magonjwa

    Kwa pathogen kuendelea, inapaswa kujiweka katika nafasi ya kupitishwa kwa jeshi jipya, na kuacha mwenyeji aliyeambukizwa kupitia bandari ya kuondoka (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)). Kama ilivyo na bandari za kuingia, vimelea vingi vinatumiwa kutumia bandari fulani ya kuondoka. Sawa na bandia za kuingia, bandia za kawaida za kuondoka ni pamoja na ngozi na njia za kupumua, urogenital, na utumbo. Kukataa na kunyoosha kunaweza kufukuza vimelea kutoka njia ya kupumua. Kuchochea moja kunaweza kutuma maelfu ya chembe za virusi ndani ya hewa. Vidokezo na excretions vinaweza kusafirisha vimelea nje ya bandari nyingine za kuondoka. Feces, mkojo, shahawa, usiri wa uke, machozi, jasho, na kumwaga seli za ngozi zote zinaweza kutumika kama magari ya pathogen kuondoka mwili. Pathogens ambazo zinategemea wadudu wa wadudu kwa maambukizi hutoka mwili katika damu iliyotolewa na wadudu wa kuuma. Vile vile, baadhi ya vimelea hutoka mwili katika damu iliyotolewa na sindano.

    Portaler exit: jicho (machozi), sindano, matiti (maziwa, secretions), placenta (maambukizi kwa kijusi), uke (secretions, damu), urethra (mkojo), ngozi kuvunjwa (damu), ngozi (flakes), pua (secretions), mdomo (mate, sputum), sikio (earwax), urethra (mkojo, shahawa, secretions), anus (kinyesi).
    Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Pathogens kuondoka mwili wa jeshi kuambukizwa kupitia portaler mbalimbali ya exit kuambukiza majeshi mapya.

    Dhana muhimu na Muhtasari

    • Postulates ya Koch hutumiwa kuamua kama microorganism fulani ni pathogen. Postulates ya Masi Koch hutumiwa kuamua jeni gani huchangia uwezo wa pathojeni kusababisha ugonjwa.
    • Virulence, kiwango ambacho pathogen inaweza kusababisha ugonjwa, inaweza kupimwa kwa kuhesabu ama ID 50 au LD 50 ya pathogen juu ya idadi fulani.
    • Vimelea vya msingi vinaweza kusababisha mabadiliko ya pathological yanayohusiana na ugonjwa kwa mtu mwenye afya, wakati vimelea vinavyoweza kusababisha ugonjwa tu wakati mtu huathiriwa na kuvunja vikwazo vya kinga au immunosuppression.
    • Maambukizi na magonjwa yanaweza kusababishwa na vimelea katika mazingira au vijidudu katika microbiota ya mtu binafsi.
    • Maambukizi yanaweza kuainishwa kama mitaa, focal, au utaratibu kulingana na kiwango ambacho pathojeni huenea mwilini.
    • Maambukizi ya sekondari yanaweza kutokea wakati mwingine baada ya ulinzi wa jeshi au microbiota ya kawaida kuathiriwa na maambukizi ya msingi au matibabu ya antibiotiki.
    • Pathogens huingia mwili kupitia bandari za kuingia na kuondoka kupitia bandia za kuondoka. Hatua za pathogenesis ni pamoja na mfiduo, kujitoa, uvamizi, maambukizi, na maambukizi.

    maelezo ya chini

    1. 1 Chakula na Madawa ya Utawala. “Kitabu cha Mdudu Mbaya, Vyakula vya Vyakula vya pathogenic na sumu ya asili.” Silver Spring, MD: Marekani Chakula na Dawa Utawala; 2012.
    2. 2 M. Otto. “Staphylococcus epidermidis —Pathogen ya 'ajali'.” Mapitio ya Hali Microbiolojia 7 namba 8 (2009) :555—567.
    3. 3 The O katika TORCH anasimama kwa “nyingine.”
    4. 4 D. Davies. “Kuelewa Upinzani wa Biofilm kwa Wakala wa Antibacterial.” Nature Ukaguzi Dawa Discovery 2 (2003) :114—122.