Virülans

Virülans,birmikrobunpatojenliği, yani onun hastalığa neden olma yeteneğidir.Patojenlikterimi mutlak anlamda hastalığa neden olma yeteneği için kullanılır, virülans ise bir patojenin ne derecede hastalık yapabileceğini ifade etmek için kullanılır. Virülansın sıfat halivirülandır (Latincevirulentus,"zehir dolu"^[1]).Ekolojikbir bakış açısıyla virülans, birparazitinneden olduğu, konak organizmadaki evrimseluyumazalmasıdır.

Virülan bakteriler

Bakterilerinhastalığa yol açma yeteneğini belirleyen faktörler, enfeksiyon yapan bakteri sayısı, vücuda giriş yolu, konak organizmanın savunma mekanizmalarının etkisi ve virülans denen, bakterinin kendine has özelliklerdir. Bazen konak organizmanın savunma mekanizmaları enfeksiyonu engellerken konak dokulara da zarar verebildiği için, konak aracılıklıpatogenezde önemli olabilir.

Hastalık mekanizmaları

Patojen organizmalar çeşitli mekanizmalarla hastalığa yol açabilirler.

Adhezyon (yapışma).Çoğu bakteriyel hastalığın ilk aşaması bakterinin hücre yüzeyine bağlanmasıdır. Bakterilerin konak hücrelere bağlanmasıyla ilişkili pek çok bakteriyel ve konak molekülün kimliği belirlenmiştir. Çoğu bakterinin bağlandığıreseptörkonak hücrenin normal işlevleri için gereklidir.
Kolonizasyon.Bazı virülan bakteriler konağın vücudunun belli bölgelerini işgal edebilmek için özel proteinler salgılarlar.Helicobacter pyloriinsan karnındaki asit ortamda yaşayabilmek içinüreazenzimini salgılar.Mideçeperinin bu bakteri tarafındankolonileştirmesi mide ülserivekansereyol açar. ÇeşitliHelicobacter pylorisuşlarınınvirülansı, salgıladıkları üreaz enzimi ile ilintilidir.
İstila.Bazı virülan bakteriler konak hücre zarını bozar veya bakterinin konak hücre içineendositozile alınmasına neden olur. Bu virülans faktörleri bakterinin konak hücrelerin içine girmesini sağlar, böylece vücudan yüzeyindekiepitel dokuyoluyla bakterinin vücudun içine girmesi mümkün olur.
İmmün tepki inhibitörleri.Çoğu bakteri, konak organizmanın bağışıklık siteminin işleyişini bozan virülans faktörleri üretir. Örneğin, yaygın bir bakteriyel strateji, konak organizmanınantikorlarınabağlanan proteinler salgılamaktır.Streptococcus pneumoniae'ın polisakkaritkapsülü,bakterinin konak immün hücreleri tarafındanfagositozolmasını engeller.
Toksinler.Çoğu virülans faktörü, konak hücreleri zehirleyip doku zararına neden olanproteinlerdir.Örneğin, insan gıdalarına bulaşan bakteriler tarafından salgılanan çeşitligıda zehirlenmesi toksinlerivardır. Bunların bazıları "bozulmuş" gıdaları pişirildikten sonra imha olmazlar ve gıdanın yenmesiyle hastalığa yol açarlar.

Virülan virüsler

Viral virülans faktörleri enfeksiyona neden olurlar ve meydana gelen viral hastalığın ciddiliğini belirlerler. ÇoğuVirüskonak hücrelerde spesifik olarak bağlandıkları reseptör proteinlere gerek duyar. Tipik olarak bu konak proteinleriendositozyoluyla hücre içine alınırlar ve onlara bağlı olan virüsler de böylece hücre içine girer.AIDShastalığının etkeniHIVgibi virülan virüslerin konak savunma sistemlerinden kaçınmak için mekanizmaları vardır. HIV,Yardımcı T-lenfosit hücrelerinienfekte ederek konağınadaptif bağışıklık sisteminizayıflatır ve sonunda konaktaimmün yetmezlikoluşmasını sağlar. Ölüm genelde bağışıklık sisteminin AIDS virüsü tarafından bozulmasınin bir sonucu olarak oluşanfırsatçı enfeksiyonlardandolayı olur. Bazı viral virülan faktörleri ise,ateşgibi, konağın savunma amaçlıenflamasyontepkileri sırasında çoğalma yeteneğini verir. Çoğu virüs konak içinde uzun bir dönem bir zarara neden olmadan varlıklarını sürdürebilir. Aşırı virülan virüslermutasyonvedoğal seleksiyonsonucu konak içindeki viral popülasyon içinde evrimleşirler.

Nörovirülanterimi,sinir siteminiistila edip orada hastalığa neden olan,kuduzveherpes simpleksgibi virüslere değinmek için kullanılır.

Virülansın evrimi

Patojen topluluk konak içine girdikten sonra evrimleşir. Patojenlerin nasıl evrimleştiği hakkında üç model vardır. Bu modeller virüs veya bakterinin konak içinde nasıl ürediği veya konak içinde yayıldığını ve hatta konağı öldürdüğünü açıklar. Bu üçhipotez"tesadüfi evrim hipotezi", konak için evrim ve denge hipotezi olarak adlandırılır.^[2]^[3]

Denge hipothezi

Bazı biyologlar (Ewald, 1994) patojenlerin virülansının sürekli azalması gerektiğini öne sürmüşlerdir, çünkü konağa verilen zarar, en sonunda onun için yaşayan patojene de zarar verecektir. Konak ölürse patojen de ölecektir. Dolayısıyla daha az virülan patojenlerin uzun vadede daha başarılı olması gerekecektir. Bu mekanizma her zaman geçerli değildir; konağının ölümünü hızlandıran patojenler eğer bunun sonucunda başka konak organizmalara bulaşma olasılıklarını artırabilirlerse, patojenler daha yaygınlaşabilirler. Dolayısıyla patojenlerin evrimi sırasında virülansın yarar ve zararları arasında bir denge oluşur. Doğrudan bulaşan hastalıklarda daha az öldürücü olan patojenlerin sıklığının daha yüksek olduğu, buna karşın taşıyıcı (vektör) aracılığıyla yayılan hastalıklarda böyle bir ilişki olmadığı bulunmuştur.^[4]

Kısa vadeli evrim hipotezi

Kısa vadeli evrim görüşüne göre evrimsel uyumu artıran özellikler toplulukta daha yüksek bir sıklığa ulaşmalıdır. Bu özellikler arasında daha uzun ömürlü olmak, daha çok sayıda çoğalmak,antikorlarakarşı dayanıklı olmak veya patojenin normalde nüfuz etmediği vücut bölgelerine yayılabilmek sayılabilir. Birkaç kuşak sonra bu yararlımutasyonlaryüksek bir sıklığa ulaşırlar. Ancak, bu mutasyonları taşıyan patojenler taşımayanlara kıyasla daha avantajlı bir durumda olsalar da, konak organizma için çok zararlı olabilirler. Patojen konak organizmaya zarar verme noktasına ulaşınca patojenin üremesini durdurması veya daha fazla büyümemesi onun çıkarına olması gerekir, çünkü bakteri veya virüs için besin kaynağı konak organizmadır. Ne var ki, doğal seleksiyon akıl ile kontrol edilen bir süreç değildir, patojenler büyüme veya çoğalmalarını durdurmazlar, konağı ölüme sürükleseler dahi.

Tesadüfî evrim hipotezi

Bir hastalığın ne derece virülan olduğunu belirleyen faktörler, patojenin konak içindeki virülansıyla ilişkisiz olarak etki eden baskılar sonucu evrimleşmiştir. Bu görüşe göre virülans, konak organizmanın patojene karşı yetersiz, uygunsuz veya aşırı tepki göstermesinin bir sonucudur. Örneğin E. coli bakterisin idrar yolu enfeksiyonuna neden olan adhezin molekülleri aslında bu bakterinin bağırsağı daha iyi kolonize etmesini sağladığı için evrimleşmiştir. Aynı molekelün idrar yolu enfeksiyonuna neden olması bakteriye evrimsel bir avantaj sağlamaz ve bu virülans mekanizması tesadüfî bir evrim sonucudur.

Kaynakça

^"A Latin Dictionary".5 Haziran 2003 tarihinde kaynağındanarşivlendi.Erişim tarihi:1 Nisan2009.
^Freeman, Scott, Jon C. Herron (2007).Evolutionary Analysis(4. ed. bas.). New Jersey: Pearson Prentice Hall.
^Levin BR, Bergstrom CT (2000). "Bacteria are different: observations, interpretations, speculations, and opinions about the mechanisms of adaptive evolution in prokaryotes".Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.Cilt 97. ss. 6981-5.PMC34373 $2.PMID 10860960.
^Day T, Graham AL, Read AF (Kasım 2007). "Evolution of parasite virulence when host responses cause disease".Proc. Biol. Sci.274(1626). ss. 2685-92.doi:10.1098/rspb.2007.0809.PMC2279213 $2.PMID 17711836.

[1] "A Latin Dictionary".5 Haziran 2003 tarihinde kaynağındanarşivlendi.Erişim tarihi:1 Nisan2009.

[2] Freeman, Scott, Jon C. Herron (2007).Evolutionary Analysis(4. ed. bas.). New Jersey: Pearson Prentice Hall.

[pmid10860960-3] Levin BR, Bergstrom CT (2000). "Bacteria are different: observations, interpretations, speculations, and opinions about the mechanisms of adaptive evolution in prokaryotes".Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.Cilt 97. ss. 6981-5.PMC34373 $2.PMID 10860960.

[pmid17711836-4] Day T, Graham AL, Read AF (Kasım 2007). "Evolution of parasite virulence when host responses cause disease".Proc. Biol. Sci.274(1626). ss. 2685-92.doi:10.1098/rspb.2007.0809.PMC2279213 $2.PMID 17711836.

[1]

[2]

[3]

[4]