Patojen
Biyolojide patojen (Yunanca: πάθος, pathos "acı", "tutku" ve -γενής, -genēs "üreticisi") en eski ve en geniş anlamıyla, hastalık üretebilen herhangi bir organizma veya ajandır. Bir patojen, bulaşıcı bir ajan ya da basitçe bir mikrop olarak da adlandırılabilir. ⓘ
Patojen terimi 1880'lerde kullanılmaya başlanmıştır. Tipik olarak patojen terimi virüs, bakteri, protozoan, prion, viroid veya mantar gibi bulaşıcı bir mikroorganizma veya ajanı tanımlamak için kullanılır. Bazı solucanlar veya böcekler gibi küçük hayvanlar da hastalığa neden olabilir veya hastalık bulaştırabilir. Bununla birlikte, bu hayvanlar genellikle yaygın olarak patojen yerine parazit olarak adlandırılır. Mikroskobik patojenik organizmalar da dahil olmak üzere mikroskobik organizmaların bilimsel çalışmasına mikrobiyoloji adı verilirken, parazitoloji parazitlerin ve onları barındıran organizmaların bilimsel çalışmasını ifade eder. ⓘ
Patojenlerin bir konağı istila edebileceği çeşitli yollar vardır. Başlıca yolların farklı dönemsel zaman dilimleri vardır, ancak toprak bir patojeni barındırmak için en uzun veya en kalıcı potansiyele sahiptir. ⓘ
İnsanlarda bulaşıcı ajanların neden olduğu hastalıklar patojenik hastalıklar olarak bilinir. Tüm hastalıklara patojenler neden olmaz, diğer nedenler örneğin toksinler, genetik bozukluklar ve konağın kendi bağışıklık sistemidir. ⓘ
Patojen, hastalığa neden olan her türlü organizma ve madde. ⓘ
Bu terim çoğunlukla çok hücreli organizmaların işleyişini ve hücre bütünlüğünü bozan yapılar için kullanılır; ancak bunun yanında, tek hücrelileri etkileyen patojenler de vardır. Patojen kelimesi, Antik Yunanca´daki "pathos" (acı) ve "genesis" (oluşma) kelimelerinin birleşimidir. ⓘ
Patojenite
Patojenite, patojenlerin potansiyel hastalık yapma kapasitesidir. Patojenite anlam olarak virülans ile ilişkilidir, ancak bazı otoriteler patojeniteyi kalitatif bir terim olarak tanımlarken, virülans kantitatiftir. Bu standarda göre, bir organizmanın belirli bir bağlamda patojenik olduğu veya olmadığı söylenebilir, ancak bir diğerinden "daha patojenik" olduğu söylenemez. Bu tür karşılaştırmalar bunun yerine göreceli virülans terimleriyle tanımlanır. Patojenite, enfeksiyon riskini ölçen bir virüsün bulaşabilirliğinden de farklıdır. ⓘ
Bir patojen, toksin üretme, dokuya girme, kolonize olma, besin maddelerini ele geçirme ve konakçıyı bağışıklık sistemini baskılama kabiliyeti açısından tanımlanabilir. ⓘ
Bağlama bağlı patojenite
Bir hastalığın nedeni olarak tanımlandığında tüm bir bakteri türünden patojen olarak bahsetmek yaygındır (bkz. Koch'un önermeleri). Ancak modern görüş, patojenitenin bir bütün olarak mikrobiyal ekosisteme bağlı olduğu yönündedir. Bir bakteri, bağışıklık sistemi baskılanmış konakçılarda fırsatçı enfeksiyonlara katılabilir, plazmid enfeksiyonu yoluyla virülans faktörleri edinebilir, konakçı içinde farklı bir bölgeye transfer olabilir veya mevcut diğer bakterilerin toplam sayısındaki değişikliklere yanıt verebilir. Örneğin, farelerin mezenterik lenf bezlerinin Yersinia ile enfeksiyonu, muhtemelen bir "immünolojik skarlaşma" mekanizması ile bu bölgelerin Lactobacillus tarafından enfeksiyonunun devam etmesinin önünü açabilir. ⓘ
İlgili kavramlar
Virülans
Virülans (bir patojenin konakçının zindeliğini azaltma eğilimi), konakçının güçten düşmesine rağmen bir patojen hastalıklı bir konakçıdan yayılabildiğinde gelişir. Yatay bulaşma, patojenin evrimsel başarısını konak organizmanın evrimsel başarısına bağlayarak (popülasyonda yüksek morbidite ve mortalite döneminden sonra) simbiyoza doğru evrilme eğiliminde olan dikey bulaşmanın aksine, aynı türün konakları arasında gerçekleşir. Evrimsel biyoloji, birçok patojenin, artan replikasyon oranlarıyla kazanılan zindeliğin, azalan bulaşmadaki değiş tokuşlarla dengelendiği optimal bir virülans geliştirdiğini öne sürmektedir, ancak bu ilişkilerin altında yatan kesin mekanizmalar tartışmalı olmaya devam etmektedir. ⓘ
İletim
Patojenlerin bulaşması hava yoluyla, doğrudan veya dolaylı temasla, cinsel temasla, kan, anne sütü veya diğer vücut sıvılarıyla ve dışkı-ağız yoluyla olmak üzere birçok farklı yolla gerçekleşir. ⓘ
Patojen türleri
Yosun
Algler, patojenik çeşitleri olmasına rağmen genellikle patojenik olmayan tek hücreli ökaryotlardır. Prototesoz köpeklerde, kedilerde, sığırlarda ve insanlarda görülen, klorofil içermeyen ve prototheca olarak bilinen bir tür yeşil algden kaynaklanan bir hastalıktır. Genellikle toprakta ve kanalizasyonda bulunan Prototheca wickerhami türü, nadir görülen prototesoz enfeksiyonunun çoğu insan vakasının nedenidir. ⓘ
Bakteriler
Uzunlukları 0,15 ila 700 μM arasında değişebilen bakterilerin büyük çoğunluğu insanlar için zararsız veya faydalıdır. Bununla birlikte, nispeten küçük bir patojenik bakteri listesi bulaşıcı hastalıklara neden olabilir. Patojenik bakterilerin hastalığa neden olabilmeleri için çeşitli yolları vardır. Ya konakçılarının hücrelerini doğrudan etkileyebilir, konakçılarının hücrelerine zarar veren endotoksinler üretebilir ya da konakçı hücrelerinin zarar görmesine neden olacak kadar güçlü bir bağışıklık tepkisine neden olabilirler. ⓘ
En yüksek hastalık yüküne sahip bakteriyel hastalıklardan biri, Mycobacterium tuberculosis bakterisinin neden olduğu tüberkülozdur ve 2013 yılında çoğu Sahra altı Afrika'da olmak üzere 1,5 milyon kişinin ölümüne neden olmuştur. Patojenik bakteriler, Streptococcus ve Pseudomonas gibi bakterilerin neden olabildiği zatürre ve Shigella, Campylobacter ve Salmonella gibi bakterilerin neden olabildiği gıda kaynaklı hastalıklar gibi küresel olarak önemli diğer hastalıklara da katkıda bulunmaktadır. Kistik fibrozisli hastalarda, Pseudomonas bakterileri adaptif mutasyonlar geliştirerek ve virülans faktörleri üreterek bağışıklık sistemine ve antibiyotiklere karşı yüksek direnç gösteren bir biyofilm oluşturabilir. Patojenik bakteriler ayrıca tetanoz, tifo, difteri, frengi ve cüzzam gibi enfeksiyonlara da neden olur. ⓘ
Mantarlar
Mantarlar patojen olarak işlev görebilen ökaryotik organizmalardır. Pamukçuğun en yaygın nedeni olan Candida albicans ve şiddetli bir menenjit formuna neden olabilen Cryptococcus neoformans dahil olmak üzere insanlar için patojenik olan yaklaşık 300 bilinen mantar vardır. Tipik mantar sporu boyutu <4,7 μm uzunluğundadır, ancak bazı sporlar daha büyük olabilir. ⓘ
Prionlar
,_H%26E.jpg)
Prionlar, aktarılabilen ve beyindeki normal proteinlerin anormal katlanmasını etkileyebilen yanlış katlanmış proteinlerdir. Herhangi bir DNA veya RNA içermezler ve halihazırda var olan normal proteinleri yanlış katlanmış duruma dönüştürmek dışında çoğalamazlar. Bu anormal katlanmış proteinler, merkezi sinir sisteminde toplanarak doku yapısına zarar veren plaklar oluşturduklarından, birçok nörodejeneratif hastalıkta karakteristik olarak bulunurlar. Bu durum esasen dokuda "delikler" oluşturur. Prionların üç şekilde bulaştığı tespit edilmiştir: elde edilen, ailesel ve sporadik. Bitkilerin prionlar için vektör rolü oynadığı da tespit edilmiştir. Memelileri etkileyen ve prionların neden olduğu scrapie, bovine spongiform encephalopathy (deli dana hastalığı) ve feline spongiform encephalopathy (FSE) gibi sekiz farklı hastalık vardır. Ayrıca Creutzfeldt-Jakob hastalığı (CJD) gibi insanları etkileyen on hastalık vardır. ve Ölümcül ailesel uykusuzluk (FFI). ⓘ
Viroidler
Viroid veya virüs ile karıştırılmamalıdır. Viroidler bilinen en küçük bulaşıcı patojenlerdir. Yalnızca protein kaplaması olmayan kısa bir dairesel, tek sarmallı RNA'dan oluşurlar. Bilinen tüm viroidler yüksek bitkilerin sakinleridir ve çoğu, insanlar üzerindeki ekonomik önemi büyük ölçüde değişen hastalıklara neden olur. ⓘ
Virüsler
Virüsler, tipik olarak 20 ila 300 nanometre uzunluğunda, RNA veya DNA içeren küçük parçacıklardır. Virüsler çoğalmak için bir konak hücreye ihtiyaç duyarlar. Viral patojenlerin neden olduğu hastalıklardan bazıları çiçek, grip, kabakulak, kızamık, suçiçeği, ebola, HIV, kızamıkçık ve COVID-19'dur. ⓘ
Patojenik virüsler çoğunlukla Adenoviridae, Coronaviridae, Picornaviridae, Herpesviridae, Hepadnaviridae, Flaviviridae, Retroviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Papovaviridae, Polyomavirus, Rhabdoviridae ve Togaviridae ailelerindendir. HIV, 2018 yılında dünya genelinde 37,9 milyon insanı etkileyen Retroviridae ailesinin önemli bir üyesidir. ⓘ
Diğer parazitler
Protozoanlar, mikroorganizmalar ve organik dokularla beslenen tek hücreli ökaryotlardır. Hareketlilik, avlanma ve hücre duvarı eksikliği gibi hayvan benzeri davranışlara sahip oldukları için "tek hücreli hayvan" olarak kabul edilirler. Birçok protozoan patojen, sıtma, amoebiasis, giardiasis, toxoplasmosis, cryptosporidiosis, trichomoniasis, Chagas hastalığı, leishmaniasis, Afrika trypanosomiasis (uyku hastalığı), Acanthamoeba keratitis ve primer amipli meningoensefalit (naegleriasis) gibi çeşitli hastalıklara neden oldukları için insan parazitleri olarak kabul edilir. ⓘ
Parazitik solucanlar (helmintler) çıplak gözle görülebilen makroparazitlerdir. Solucanlar canlı konaklarında yaşar ve beslenirler, besin ve barınak alırken konağın besinleri sindirme şeklini etkilerler. Ayrıca, bağışıklık sistemini düzenleyici ürünler salgılayarak konağın bağışıklık sistemini manipüle ederler ve bu da konaklarında yıllarca yaşamalarını sağlar. Birçok parazit solucan daha çok topraktan bulaşan ve sindirim sistemini enfekte eden bağırsak solucanlarıdır; diğer parazit solucanlar ise konağın kan damarlarında bulunur. Konakta yaşayan parazit solucanlar zayıflığa neden olabilir ve hatta birçok hastalığa yol açabilir. Parazit solucanlar hem insanlarda hem de hayvanlarda birçok hastalığa neden olabilir. Helmintiyazis (solucan enfeksiyonu), askariazis ve enterobiazis (kıl kurdu enfeksiyonu) çeşitli parazit solucanların neden olduğu hastalıklardan birkaçıdır. ⓘ
Patojen konakçıları
Bakteriler
Bakteriler kendileri patojen olabilmelerine rağmen, patojenler tarafından da enfekte edilebilirler. Bakteriyofajlar, faj (çoğul) ve faj olarak da bilinen, bakterileri enfekte eden ve genellikle enfekte olan bakterinin ölümüne yol açan virüslerdir. Yaygın bakteriyofajlar arasında T7 ve Lambda fajı bulunur. Hem gram-negatif hem de gram-pozitif dahil olmak üzere her tür bakteriyi enfekte eden bakteriyofajlar vardır. İnsanlar da dahil olmak üzere diğer türleri enfekte eden patojenik bakteriler bile bir faj ile enfekte edilebilir. ⓘ
Bitkiler
Bitkiler virüsler, bakteriler, mantarlar, nematodlar ve hatta diğer bitkiler de dahil olmak üzere çok çeşitli patojen türlerine ev sahipliği yapabilir. Önemli bitki virüsleri arasında Hawaii ve Güneydoğu Asya'daki çiftçilere milyonlarca dolar zarar veren Papaya halkalı leke virüsü ve bilim adamı Martinus Beijerinck'in 1898 yılında "virüs" terimini kullanmasına neden olan Tütün mozaik virüsü yer almaktadır. Bakteriyel bitki patojenleri de birçok bitki türünde yaprak lekelerine, yanıklıklara ve çürüklüklere neden olan ciddi bir sorundur. Bitkiler için en önemli iki bakteriyel patojen Pseudomonas syringae ve Ralstonia solanacearum olup patates, domates ve muzda yaprak kahverengileşmesine ve diğer sorunlara neden olmaktadır. ⓘ
Mantarlar bitkiler için bir diğer önemli patojen türüdür. Daha kısa bitki boyu, ağaç gövdelerinde büyüme veya çukurlar, kök veya tohum çürümesi ve yaprak lekeleri gibi çok çeşitli sorunlara neden olabilirler. Yaygın ve ciddi bitki mantarları arasında pirinç patlaması mantarı, Hollanda karaağaç hastalığı, kestane yanıklığı ve kiraz, erik ve şeftalilerin siyah düğüm ve kahverengi çürüklük hastalıkları yer alır. Patojenik mantarların tek başına mahsul veriminde %65'e kadar azalmaya neden olduğu tahmin edilmektedir. ⓘ
Genel olarak, bitkiler çok çeşitli patojenlere sahiptir ve bitki patojenlerinin neden olduğu hastalıkların sadece %3'ünün yönetilebildiği tahmin edilmektedir. ⓘ
Hayvanlar
Hayvanlar genellikle prionlar, virüsler, bakteriler ve mantarlar dahil olmak üzere insanlarla aynı veya benzer patojenlerin çoğuyla enfekte olurlar. Yabani hayvanlar sıklıkla hastalanırken, daha büyük tehlike çiftlik hayvanları içindir. Kırsal bölgelerde hayvan ölümlerinin %90 veya daha fazlasının patojenlere atfedilebileceği tahmin edilmektedir. Yaygın olarak Deli dana hastalığı olarak bilinen prion hastalığı bovine spongiform encephalopathy, hayvanları etkileyen birkaç prion hastalığından biridir. Diğer hayvan hastalıkları arasında BIV ve FIV dahil olmak üzere İnsan bağışıklık yetmezliği virüsü (HIV) ile ilişkili virüslerin neden olduğu çeşitli bağışıklık yetmezliği bozuklukları yer almaktadır. ⓘ
İnsanlar
İnsanlar prionlar, virüsler, bakteriler ve mantarlar dahil olmak üzere birçok patojen türüyle enfekte olabilir. İnsanları enfekte eden virüsler ve bakteriler hapşırma, öksürme, ateş, kusma gibi semptomlara neden olabilir ve hatta ölüme yol açabilir. Bu semptomların bazıları virüsün kendisinden kaynaklanırken, diğerleri enfekte kişinin bağışıklık sisteminden kaynaklanır. ⓘ
Tedavi
Prion
Birçok girişime rağmen, bugüne kadar prion hastalıklarının ilerlemesini durduran bir tedavi gösterilememiştir. ⓘ
Virüs
Bazı viral patojenler için çeşitli önleme ve tedavi seçenekleri mevcuttur. Aşılar, çeşitli viral patojenlere karşı yaygın ve etkili bir önleyici tedbirdir. Aşılar konakçının bağışıklık sistemini güçlendirir, böylece potansiyel konakçı virüsle doğada karşılaştığında bağışıklık sistemi enfeksiyona karşı hızlı bir şekilde savunma yapabilir. Kızamık, kabakulak ve kızamıkçık virüsleri ve influenza virüsü gibi virüsler için aşılar mevcuttur. HIV, dang ve chikungunya gibi bazı virüslerin aşıları mevcut değildir. ⓘ
Viral enfeksiyonların tedavisi genellikle viral patojenin kendisini etkileyen herhangi bir ilaç sağlamaktan ziyade enfeksiyon belirtilerinin tedavi edilmesini içerir. Viral enfeksiyon belirtilerinin tedavi edilmesi, konakçı bağışıklık sistemine viral patojene karşı antikor geliştirmesi için zaman kazandırır ve bu da enfeksiyonu temizler. Bazı durumlarda virüse karşı tedavi gereklidir. Bunun bir örneği, ART veya HAART olarak da bilinen antiretroviral tedavinin bağışıklık hücresi kaybını ve AIDS'e ilerlemeyi önlemek için gerekli olduğu HIV'dir. ⓘ
Bakteriler
Viral patojenler gibi, bazı bakteriyel patojenlerin neden olduğu enfeksiyonlar da aşılarla önlenebilir. Bakteriyel patojenlere karşı aşılar arasında şarbon aşısı ve pnömokok aşısı bulunmaktadır. Diğer birçok bakteriyel patojenin önleyici bir tedbir olarak aşısı yoktur, ancak bu bakterilerin neden olduğu enfeksiyon genellikle antibiyotiklerle tedavi edilebilir veya önlenebilir. Yaygın antibiyotikler arasında amoksisilin, siprofloksasin ve doksisiklin bulunur. Her antibiyotiğin etkili olduğu farklı bakteriler ve bu bakterileri öldürmek için farklı mekanizmaları vardır. Örneğin, doksisiklin hem gram-negatif hem de gram-pozitif bakterilerde yeni proteinlerin sentezini engelleyerek etkilenen bakterilerin ölümüne yol açar. ⓘ
Kısmen antibiyotiklerin ihtiyaç duyulmadığı durumlarda aşırı reçete edilmesi nedeniyle, bazı bakteriyel patojenler antibiyotik direnci geliştirmiş ve klasik antibiyotiklerle tedavi edilmesi zor hale gelmiştir. MRSA adı verilen genetik olarak farklı bir Staphylococcus aureus türü, yaygın antibiyotiklerle tedavisi zor olan bakteriyel patojenlere bir örnektir. Hastalık Kontrol Merkezi (CDC) tarafından 2013 yılında yayınlanan bir rapor, ABD'de her yıl en az 2 milyon kişinin antibiyotiklere dirençli bakteriyel enfeksiyona yakalandığını ve en az 23.000 kişinin bu enfeksiyonlardan öldüğünü tahmin etmektedir. ⓘ
Bakterilerdeki vazgeçilmezlikleri nedeniyle, temel kalıcı DNA metiltransferazlar, örneğin antimikrobiyallerin terapötik aktivitesini artırabilen veya bir patojenin virülansını azaltabilen epigenetik inhibitörlerin geliştirilmesi için potansiyel hedeflerdir. ⓘ
Mantarlar
Mantar patojenlerinin neden olduğu enfeksiyonlar mantar karşıtı ilaçlarla tedavi edilir. Atlet ayağı, jock kaşıntısı ve saçkıran gibi mantar enfeksiyonları deri enfeksiyonlarıdır ve Clotrimazole gibi topikal mantar önleyici ilaçlarla tedavi edilebilir. Diğer yaygın mantar enfeksiyonları arasında Candida albicans maya türünden kaynaklanan enfeksiyonlar yer alır. Candida, genellikle pamukçuk olarak adlandırılan ağız veya boğaz enfeksiyonlarına neden olabilir veya vajinal enfeksiyonlara neden olabilir. Bu iç enfeksiyonlar ya mantar önleyici kremlerle ya da ağızdan alınan ilaçlarla tedavi edilebilir. İç enfeksiyonlar için yaygın mantar önleyici ilaçlar arasında Echinocandin ilaç ailesi ve Fluconazole bulunur. ⓘ
Yosun
Algler genellikle patojen olarak düşünülmez, ancak Prototheca cinsinin insanlarda hastalığa neden olduğu bilinmektedir. Bu tür enfeksiyonların tedavisi halen araştırılmaktadır ve klinik tedavide tutarlılık yoktur. ⓘ
Cinsel etkileşimler
Birçok patojen cinsel etkileşim yeteneğine sahiptir. Patojenik bakteriler arasında cinsel etkileşim, doğal genetik dönüşüm süreci ile aynı türün hücreleri arasında gerçekleşir. Transformasyon, DNA'nın bir donör hücreden bir alıcı hücreye aktarılmasını ve donör DNA'nın rekombinasyon yoluyla alıcı genomuna entegrasyonunu içerir. Doğal transformasyon yapabilen bakteriyel patojenlere örnek olarak Helicobacter pylori, Haemophilus influenzae, Legionella pneumophila, Neisseria gonorrhoeae ve Streptococcus pneumoniae verilebilir. ⓘ
Ökaryotik patojenler genellikle mayoz ve sinamiyi içeren bir süreçle cinsel etkileşime girebilmektedir. Mayoz bölünme, homolog kromozomların yakın eşleşmesini ve bunlar arasında rekombinasyonu içerir. Seks yapabilen ökaryotik patojenlere örnek olarak protozoan parazitler Plasmodium falciparum, Toxoplasma gondii, Trypanosoma brucei, Giardia intestinalis ve mantarlar Aspergillus fumigatus, Candida albicans ve Cryptococcus neoformans verilebilir. ⓘ
İki veya daha fazla viral genom aynı konakçı hücreye girdiğinde virüsler de cinsel etkileşime girebilir. Bu süreç, homolog genomların eşleşmesini ve çokluk reaktivasyonu olarak adlandırılan bir süreçle bunlar arasında rekombinasyonu içerir. Bu süreçten geçen virüslere örnek olarak herpes simpleks virüsü, insan immün yetmezlik virüsü ve vaccinia virüsü verilebilir. ⓘ
Bakteriler, mikrobiyal ökaryotlar ve virüslerdeki cinsel süreçlerin tümü, homolog genomlar arasında rekombinasyonu içerir ve bu da patojenlerin ilgili hedef konaklarının savunmalarının neden olduğu genomik hasarın onarımını kolaylaştırıyor gibi görünmektedir. ⓘ
Patojen tipleri
Aşağıda, yapısal özellikleri ve enfekte ettiği organizmalar temelinde patojenlerin basit bir sınıflandırması bulunmaktadır. ⓘ
| Patojen | Örnekler | Tipik Etkiler ⓘ |
|---|---|---|
| Bakteri | Escherichia coli | Balayı kisti, peritonit, besin zehirlenmesi |
| Francisella tularensis | Tularemi | |
| Mycobacterium tuberculosis | Tüberküloz | |
| Helicobacter pylori | Mide ülserleri | |
| Salmonella | Besin zehirlenmesi | |
| Staphylococcus aureus | Toksik şok sendromu | |
| Streptococcus pneumoniae | Pnömoni | |
| Streptococcus pyogenes | Anjin | |
| Mantar | Pneumocystis jiroveci | Fırsatçı pnömoni |
| Tinea | halkalı solucan | |
| Candida | Kandidiyaz | |
| Parazit | Yuvarlak solucan | |
| Yassı solucan | ||
| Tenya | ||
| Uyuz | ||
| Protein | Prion | Süngersi sığır ensefalopatisi, Creutzfeldt-Jakob hastalığı |
| Protozoa | Cryptosporidium | Kriptosporidiyozis |
| Giardia lamblia | Giyardiyazis | |
| Plasmodium | Sıtma | |
| Trypanosoma cruzi | Chagas hastalığı | |
| Virüs | Hepatit A, B, C, D ve E | Sarılık |
| Herpes simpleks virüsü | Uçuk | |
| Molluscum contagiosum virüsü | Molluscum contagiosum | |
| HIV | AIDS |