johdanto
mikrobiologian oppikirjat kuvaavat tyypillisesti virulenssitekijöitä rakenteina tai strategioina, jotka edistävät patogeenisen mikrobin tarttuvaa potentiaalia (5). Nämä rakenteet voivat olla kapseleita, flagella -, pili-tai tyypin III eritysjärjestelmiä, kun taas strategioihin voi sisältyä eksotoksiinien tuotantoa, raudan hankintaa, immuunikiertoa (esim.antigeeninen muunnos tai faasimuunnos) tai isäntäkalvojen translokaatiota tai häiriöitä. Yleensä nämä rakenteet ja strategiat voidaan jakaa kahteen ensisijaiseen kategoriaan, jotka edistävät kolonisaatiota ja selviytymistä ja jotka aiheuttavat vahinkoa isännälle. Voidaan kuitenkin todeta, että monet edellisen luokan virulenssitekijöistä olisi paremmin luonnehdittava niche-tekijöiksi, koska ne ovat usein samalla kehon paikalla asuvien harmittomien yhteiseliöiden yhteisiä.
yksi esimerkki rakenteesta, jota voitaisiin käyttää tämän ilmiön havainnollistamiseen, on Bifidobacterium breve UCC2003: ssa (7) äskettäin tunnistettu tyypin IVb tiukka noudattaminen (tad) pili. Käyttämällä tyylikästä gene knockout-lähestymistapaa nämä bifidobakteeri pilit osoitettiin selektiivisesti litteroituvan ruoansulatuskanavan (GI) ruoansulatuskanavassa hiirimalleissa, joissa ne edistävät kolonisaatiota ja auttavat kilpailua muiden suolistomikrobiston jäsenten kanssa. Siihen liittyviä geenejä on myös monissa muissa Bifidobakteerilajeissa. Tad tyypin IV (TadIV) pilit ovat kuitenkin vakiintuneita virulenssitekijöitä taudinaiheuttajissa; tuore tutkimus vastaavista pileistä Yersinia enterocoliticassa alkaa lauseella ”tyypin IV pilit ovat virulenssitekijöitä monissa bakteereissa” (9). Ovatko Tad pili virulenssitekijöitä vai onko parempi viitata niihin niche-tekijöinä, joiden tarkoituksena on edistää kilpailukykyä ruoansulatuskanavan dynaamisessa ympäristössä? Tämä ei ole vain pedanttinen tai semanttinen kysymys, ei vain siksi, että kieli on tärkeää, vaan siksi, että epätarkkuus voi aiheuttaa sekaannusta ja vaikuttaa tieteellisen ymmärryksen edistymiseen. Vaihtoehtoinen kuvaus voisi olla, että ”Tyyppi IV pili ovat niche tekijöitä hallussa monet patogeeniset bakteerit.”Tämä on yhtä informatiivinen, mutta ehkä tarkempi lausunto. Sama ilmiö koskee laajalti kaupallistettua probioottikantaa Lactobacillus rhamnosus GG, jolla on proteiinipitoisia pilejä, joita esiintyy myös Grampositiivisissa patogeeneissä, mukaan lukien Enterococcus faecalis, jossa niillä on osoitettu olevan rooli patogeneesissä (4, 6).
tämä nimikkeistö on syntynyt osittain siksi, että mikrobiologit, jotka työskentelevät tarttuvien organismien parissa, määrittelevät rutiininomaisesti taudinaiheuttajan virulenssipotentiaaliin vaikuttavan geenituotteen ”virulenssitekijäksi”.”Näin monia virulenssitekijöitä on luonnehdittu vuosien tutkimuksen aikana. Noudatimme tätä käytäntöä, kun tunnistimme sappinsietojärjestelmän Listeria monocytogenes-bakteerissa, jota kutsutaan Sapeksi, joka on tärkeä strategia taudinaiheuttajan selviytymiseksi ruuansulatuskanavasta (10). Sappea ilmentävät solut voivat sulkea sappinesteen pois, oletettavasti ulosvirtauksella, vaikka tämä jää tässä vaiheessa todistamatta. Suun kautta infektoituneilla hiirillä sapen puuttuminen vaikuttaa merkittävästi haitallisesti mutanttikannan virulenssipotentiaaliin, jota ei ole havaittu intraperitoneaalisesti infektoituneilla eläimillä. Oletimme, että sappi oli virulenssitekijä, joka perustuu siihen, että sappea esiintyy vain elimistössä ja myös siihen, että sappigeenit ovat L. monocytogenes-bakteerin master virulence regulaattorin, PrfA: n, valvonnassa. Tulimme siihen tulokseen, että sappi oli ruoansulatuskanavan virulenssitekijä, koska se on selvästi tärkeä organismin yleispatogeenisen potentiaalin kannalta. Jälkiviisaana tämä on kuitenkin hyvä esimerkki ”kapeasta tekijästä”, koska samanlaisia sappinsietomekanismeja (olivatpa ne genotyyppisesti samanlaisia tai eivät) Täytyy olla vastaavissa organismeissa, jotka tekevät kotinsa ruoansulatuskanavan sappipitoisilla alueilla. Ehkä virulenssitekijän määrittelyn ei pitäisi enää riittää sen kokonaisvaikutuksen perusteella, joka sillä on taudinaiheuttajan tarttuvaan annokseen tai virulenssipotentiaaliin, vaan olisi vaadittava, että on osoitettava, että kyseisellä järjestelmällä on sekä merkittävä rooli patogeneesissä että että sitä ei esiinny samassa ruumiinosassa tai lokerossa olevissa vastaavissa bakteereissa. Sappi voitaisiin paremmin kuvata niche tekijä tarvitaan ruoansulatuskanavan selviytymisen Listeria, joka on tärkeä rooli tarttuva elämäntapa taudinaiheuttajan. Toinen vastaava esimerkki on sappisuolahydrolaasien esiintyminen suoliston yhteismitallisissa ja taudinaiheuttajissa. Eräässä elegantissa tutkimuksessa todettiin selvästi, että” Listeria monocytogenes sappisuolahydrolaasi on PrfA-säädelty virulenssitekijä ” (3). Olemme kuitenkin osoittaneet, että BSH-geenien poistaminen L. monocytogenes-bakteerista vähentää organismin kykyä kolonisoida vähentämällä sen kykyä selviytyä sapesta suolistossa (1), ja sappisuolahydrolaasin (BSH) toimintaa esiintyy myös monissa probiootteina markkinoiduissa vastaavissa (2). Tämä olisi toinen esimerkki niche tekijä eikä virulenssi tekijä. Yleisesti ottaen meidän olisi vältettävä käyttämästä termiä virulenssitekijä kuvaamaan geenituotteita ja strategioita, jotka ovat laajalti levinneet yhteiselämään kuuluvissa mikrobeissa.
tarkemman kielen tarve on erityisen tärkeää probioottien kohdalla. Probiootit ovat mikrobeja, jotka riittävinä määrinä nautittuna antavat isännälle suotuisan vaikutuksen. Probiootit ja ruoansulatuskanavan patogeenit jakavat samanlaisia haasteita nieltäessä (Kuva. 1), ja siksi, ei ole yllättävää, että heillä on samanlaisia strategioita selviytyä näistä haasteista. Tämä on erityisen totta, kun otetaan huomioon, että useimpien probioottien ja monien taudinaiheuttajien alkuperäinen lähde on itse ruoansulatuskanava, jossa suurin osa näistä haasteista on jatkuvasti kohdattu. Tällä voi olla merkittäviä vaikutuksia probioottiseen tieteeseen, sillä sääntelyvirastot todennäköisesti vaativat täydellisiä genomisekvenssejä ja todisteita siitä, että ”virulenssitekijät” puuttuvat kaikista uusista vastaavista, joita ehdotetaan käytettäväksi probioottina. Euroopan elintarviketurvallisuusviranomaisen (EFSA) ohjeissa mikrobeista, jotka saavuttavat Qualified Presettment of Safety (QPS) – statuksen, käytetäänkin termejä virulenssitekijä ja virulenssiin vaikuttavat tekijät, mutta ei määritelmää (8). Sääntelytarkoitus on siinä mielessä selvä, että meidän pitäisi välttää sellaisten organismien käyttöä, jotka voisivat mahdollisesti aiheuttaa vahinkoa isännälle, kun niitä kulkeutuu runsaasti maha-suolikanavaan. Kuitenkin useimmat mikrobit ehdotetaan käytettäväksi probiootteja hallussaan monia kolonisaatio ja selviytymisstrategioita myös taudinaiheuttajien, joka voi hyvinkin on todettu kirjallisuudessa bona fide virulenssi tekijät. Tämä voisi tahattomasti johtaa sääntelyn sekavuuteen, koska kirjaimellinen tulkinta kieltäisi Bifidobacterium breven ja monien muiden bifidobakteerien käytön probiootteina TadIV piliä koodaavien geenien perusteella, mikä ei varmastikaan ole sääntelyvirastojen tarkoitus eikä hyödytä kuluttajaa.
probioottisten ja patogeenisten organismien kohtaamat haasteet.
tästä aiheesta käytävän keskustelun synnyttämiseksi voitaisiin ehdottaa, että todellinen virulenssitekijä määriteltäisiin tuotteeksi, rakenteeksi tai strategiaksi, joka auttaa mikrobeja pääsemään tai selviytymään normaalisti värittömissä kehon paikoissa tai soluosastoissa (esim. internaliinit ja invasiinit), vahingoittamaan kehoa (esim. sytolyyttiset tai hemolyyttiset toksiinit), aiheuttamaan immuunijärjestelmän säätelyhäiriöitä siinä määrin, että ne aiheuttavat sairauden oireita. (esim., superantigeenit) tai aiheuttaa neurologisen vasteen, joka taas johtaa sairauden oireisiin (esim.neurotoksiinit). Niche tekijät olisivat tuotteita tai strategioita, jotka edistävät liikkuvuutta, sappinsietokykyä, immuunijärjestelmän välttäminen nonsterile elin sivustoja, makro – ja mikroravinteiden hankinta, kiinnitys mekanismeja, ja useita muita kolonisaatio ja mikrobi-isäntä viestintästrategioita.
tulee tapauksia, joissa kolonisaatiotekijät, kuten adhesiinit, jotka edistävät kiinnittymistä normaalisti värittömiin paikkoihin, kuten Papa pili uropatogeenisessä Escherichia coli-bakteerissa, säilyttäisivät asemansa virulenssitekijöinä, koska vastaavia ei ole runsaasti ja normaalisti värittömän alueen kolonisaatio on suurelta osin vastuussa taudin oireista. Samoin komplementin ja seerumin vasta-aineiden välttelyyn vaikuttavat tekijät määriteltäisiin edelleen virulenssitekijöiksi, kun taas muciinin irtoamista suolessa edistävät tekijät tulisivat niche-tekijöiksi. Vaikka tällä ehdotuksella ei pyritä ohjailemaan tai olemaan täydellinen, ihannetapauksessa se herättäisi tapauskohtaisen harkinnan siitä, onko tietty järjestelmä markkinarako-vai virulenssitekijä. Vaikka kaikki eivät ehkä ole samaa mieltä kunkin päätelmän tai ehdotuksen, se näyttäisi parempi oletus Luonnehdinta jokaisen järjestelmän, joka vaikuttaa yleiseen virulenssi kuin virulenssi tekijä.
meillä on monimutkainen suhde mikrobeihin, jotka asuvat kaikissa altistuneissa ruumiinkohdissamme, alkaen yhteismitallisista, jotka voivat muuttua opportunistisiksi taudinaiheuttajiksi vaarantuneissa isännissä, patogeeneihin, jotka voivat esiintyä kantajatilassa yhteismitallisina terveillä koehenkilöillä. Jotta voisimme tarkemmin kuvata näitä vuorovaikutuksia, tarvitsemme täsmällistä kieltä, joka pikemminkin informoi kuin monimutkaistaa ymmärrystämme. Termi kapeat tekijät voitaisiin soveltaa suolistossa, suuontelossa, iho, ja urogenitaalinen—tai mihin tahansa paikkaan, joka on normaalisti kolonisoitu ihmisen superorganismi. Tietenkin niche tekijät voisivat koskea myös muita ympäristön sivustoja ulkopuolella elin, ja on tärkeää kaikissa tapauksissa, että termi niche tekijä käytetään vain yhteydessä ilmoitetun ympäristön niche.