inleiding
microbiologische handboeken beschrijven gewoonlijk virulentiefactoren als structuren of strategieën die bijdragen tot het infectiepotentieel van een pathogene microbe (5). Deze structuren zouden capsules, flagella, pili, of type III secretiesystemen kunnen zijn, terwijl strategieën de productie van exotoxines, ijzerverwerving, immune ontduiking (b.v., antigene variatie of fasevariatie), of translocatie van of verstoring van gastheermembranen zouden kunnen impliceren. Gewoonlijk kunnen deze structuren en strategieën aan twee primaire categorieën worden toegewezen, die kolonisatie en overleving bevorderen en die die schade aan de gastheer veroorzaken. Nochtans, kan een geval worden gemaakt dat veel van de virulentiefactoren in de eerste categorie beter als nichefactoren zouden moeten worden gekenmerkt, in die zin dat zij vaak door onschadelijke commensale organismen worden gedeeld die dezelfde plaats van het lichaam bezetten.
een voorbeeld van een structuur die kan worden gebruikt om dit fenomeen te illustreren is de recent geïdentificeerde type IVB tight therapy (Tad) pili in Bifidobacterium breve UCC2003 (7). Door een elegante gen knockoutbenadering te gebruiken, werden deze bifidobacteriële pili getoond om selectief in het maagdarmkanaal (GI) in muizenmodellen worden getranscribeerd, waar zij kolonisatie en steunconcurrentie met andere leden van de darmmicrobiota bevorderen. De bijbehorende genen zijn ook aanwezig in vele andere Bifidobacterium species. Echter, Tad type IV (TadIV) pili zijn goed gevestigde virulentie factoren in pathogenen; een recente studie op soortgelijke pili in Yersinia enterocolitica begint met de verklaring “Type IV pili zijn virulentie factoren in vele bacteriën” (9). Zijn Tad pili virulentie factoren of is het beter om te verwijzen naar hen als niche factoren ontworpen om het concurrentievermogen in de dynamische omgeving van de GI-tract te bevorderen? Dit is niet alleen een pedantische of semantische kwestie, niet alleen omdat Taal belangrijk is, maar omdat een gebrek aan precisie tot verwarring kan leiden en vooruitgang in wetenschappelijk begrip kan beïnvloeden. Een alternatieve beschrijving zou kunnen zijn dat ” type IV pili zijn niche factoren bezeten door vele pathogene bacteriën.”Dit is een even informatieve, maar misschien preciezere verklaring. Hetzelfde fenomeen is van toepassing op een wijd gecommercialiseerde probiotische stam, Lactobacillus rhamnosus GG, die proteïnaceous pili bezit die ook in grampositieve pathogenen worden gevonden, met inbegrip van Enterococcus faecalis, waar zij een rol in pathogenese hebben getoond (4, 6).
deze nomenclatuur is gedeeltelijk ontstaan omdat microbiologen die werken aan infectieuze organismen routinematig elk genproduct definiëren dat bijdraagt aan het totale virulentiepotentieel van een pathogeen als een “virulentiefactor.”Dit is hoeveel virulentie factoren zijn gekarakteriseerd over jaren van onderzoek. We volgden deze praktijk toen we een galtolerantiesysteem identificeerden in Listeria monocytogenes genaamd gal, wat een belangrijke strategie is voor gastro-intestinale overleving van de ziekteverwekker (10). Cellen die gal uitdrukken kunnen gal uitsluiten, vermoedelijk door efflux, hoewel dit in dit stadium onbewezen blijft. Bij oraal geïnfecteerde muizen heeft de afwezigheid van gal een significant schadelijk effect op het virulentiepotentieel van de mutantstam, wat niet wordt waargenomen bij intraperitoneaal geïnfecteerde dieren. We veronderstelden dat gal een virulentiefactor was gebaseerd op het feit dat gal alleen in het lichaam wordt aangetroffen en ook op het feit dat de gal genen onder de controle staan van de meester virulentie regulator in L. monocytogenes, PrfA. We concludeerden dat gal een gastro-intestinale virulentiefactor was, omdat het duidelijk belangrijk is in het algehele pathogene potentieel van het organisme. Achteraf gezien is dit echter een goed voorbeeld van een” niche factor”, aangezien soortgelijke galtolerantiemechanismen (of ze nu genotypisch gelijkaardig zijn of niet) moeten bestaan in commensale organismen die hun thuis maken in de galrijke gebieden van het GI-darmkanaal. Misschien zou het niet langer voldoende moeten zijn om een virulentiefactor te definiëren door zijn algemene impact op de infectieuze dosis of virulentiepotentiaal van een pathogeen, maar eerder zou het moeten worden verplicht dat het moet worden aangetoond dat het specifieke systeem zowel een belangrijke rol speelt in pathogenese en niet wordt gevonden in commensale bacteriën die dezelfde lichaamsplaats of niche bezetten. Gal kan beter worden beschreven als een niche factor die nodig is voor gastro-intestinale overleving van Listeria, die een belangrijke rol speelt in de infectieuze levensstijl van de ziekteverwekker. Een ander verwant voorbeeld is de aanwezigheid van galzout hydrolases in darm commensals en in ziekteverwekkers. Een elegante studie stelde duidelijk dat “Listeria monocytogenes galzout hydrolase een PrfA-gereguleerde virulentiefactor is” (3). We hebben echter aangetoond dat het verwijderen van BSH-genen in L. monocytogenes het vermogen van het organisme om te koloniseren vermindert door zijn vermogen om met gal in de darm om te gaan (1) te verminderen, en de activiteit van galzout hydrolase (BSH) is ook aanwezig in veel commensalen die als probiotica op de markt worden gebracht (2). Dit zou een ander voorbeeld van een niche factor in plaats van een virulentie factor. In het algemeen, zouden wij het gebruik van de term virulentiefactor moeten vermijden om genproducten en strategieën te beschrijven die wijd in samenwonende commensale microben worden verspreid.
de behoefte aan preciezere taal is vooral relevant in het specifieke geval van probiotica. Probiotica zijn microben die wanneer geconsumeerd in adequate hoeveelheden een gunstig effect op de gastheer. Probiotica en gastro-intestinale pathogenen delen een soortgelijke reeks uitdagingen bij inname (Fig. 1), en dus is het niet verwonderlijk dat ze dezelfde strategieën delen om deze uitdagingen aan te gaan. Dit geldt vooral omdat de oorspronkelijke bron van de meeste probiotica en vele pathogenen het maagdarmkanaal zelf is, waar de meeste van deze uitdagingen voortdurend zullen worden ondervonden. Dit zou significante implicaties voor probiotic wetenschap kunnen hebben, in die zin dat de regelgevende instanties volledige genoomsequenties en bewijsmateriaal zullen eisen dat “virulentiefactoren” in om het even welke nieuwe commensal voor gebruik als probiotic worden voorgesteld afwezig zijn. In de richtsnoeren van de Europese Autoriteit voor voedselveiligheid (EFSA) inzake microben die de status van gekwalificeerd vermoeden van veiligheid (QPS) bereiken, worden de termen virulentiefactor en virulentiedeterminanten gebruikt, maar zonder definitie (8). De bedoeling van de regelgeving is duidelijk, in die zin dat we moeten voorkomen dat organismen worden gebruikt die mogelijk schade kunnen toebrengen aan de gastheer onder de omstandigheden van hun levering in grote aantallen aan het maag-darmkanaal. Nochtans, zullen de meeste microben die voor gebruik als probiotica worden voorgesteld veel kolonisatie en overlevingsstrategieën bezitten die ook door ziekteverwekkers worden gebruikt, die goed in de literatuur als bonafide virulentiefactoren kunnen zijn gevestigd. Dit zou onbedoeld tot verwarring in de regelgeving kunnen leiden, aangezien een letterlijke interpretatie het gebruik van Bifidobacterium breve en vele andere bifidobacteriën als probiotica zou verbieden op basis van de aanwezigheid van genen die TadIV pili coderen, wat zeker niet de bedoeling is van de regelgevende instanties en niet in het voordeel van de consument is.
uitdagingen van probiotische en pathogene organismen.
Voor de opwekking van de discussie over dit onderwerp, kan voorgesteld worden om een echte virulentie factor zou worden gedefinieerd als een product, structuur of strategie die helpt een microbe toegang tot of overleven in normaal noncolonized plaatsen van het lichaam, of cellulaire compartimenten (bijvoorbeeld, internalins en invasins), het veroorzaken van schade aan het lichaam (bijv., cytolytic of hemolytische toxines), leiden tot ontregeling van het immuunsysteem in de mate van het creëren van ziekte symptomen (bv. superantigenen), of leiden tot een neurologische respons die weer leidt tot ziekte symptomen (bijv., neurotoxines). De nichefactoren zouden producten of strategieën omvatten die motiliteit, galtolerantie, immune ontduiking in niet – sterile lichaamsplaatsen, macro-en micronutrient aanwinst, gehechtheidsmechanismen, en diverse andere kolonisatie en microbe-gastheer communicatiestrategieën bevorderen.
Er zullen gevallen zijn waarin kolonisatiefactoren zoals adhesinen die de gehechtheid aan normaal niet-gekoloniseerde plaatsen bevorderen, zoals Pap pili in uropathogene Escherichia coli, hun status als virulentiefactoren zouden behouden, aangezien commensale tegenhangers niet overvloedig zijn en kolonisatie van een normaal niet-gekoloniseerde plaats grotendeels verantwoordelijk is voor de ziektesymptomen. Eveneens, zouden de factoren voor het ontwijken van aanvulling en serumantilichamen ook als virulentiefactoren blijven worden gedefinieerd, terwijl de factoren die loslating van mucine in de darm bevorderen nichefactoren zouden worden. Hoewel dit voorstel geen poging is om prescriptief of volledig te zijn, zou het idealiter de vraag oproepen of een bepaald systeem per geval een niche-of virulentiefactor is. Hoewel iedereen het misschien niet eens is met elke conclusie of voorstel, lijkt het beter dan een standaard karakterisering van elk systeem dat de algehele virulentie als een virulentie factor beïnvloedt.
we hebben een ingewikkelde relatie met de microben die al onze blootgestelde lichaamsdelen bewonen, van commensalen die opportunistische pathogenen kunnen worden in gecompromitteerde gastheren tot pathogenen die in een dragerstaat kunnen bestaan als commensalen bij gezonde proefpersonen. Om deze interacties nauwkeuriger te beschrijven, hebben we een precieze taal nodig die ons begrip informeert in plaats van bemoeilijkt. De term niche factoren kunnen van toepassing zijn op de darm, mondholte, huid, en urogenitale tractus—of een site die normaal wordt gekoloniseerd in het menselijk superorganisme. Natuurlijk kunnen nichefactoren ook van toepassing zijn op andere milieu-locaties buiten het lichaam, en het is in alle gevallen belangrijk dat de term nichefactor alleen wordt gebruikt in de context van een vermelde milieu-niche.