Tropismo del huésped

Los patógenos frecuentemente ingresan o se adhieren a las células o tejidos del huésped antes de causar una infección. Para que esta unión ocurra, el patógeno debe reconocer la superficie celular y luego unirse a ella. Los virus , por ejemplo, a menudo deben unirse a receptores específicos de la superficie celular para ingresar a una célula. Muchas membranas virales contienen proteínas de superficie del virión que son específicas para receptores particulares de la superficie de la célula huésped. ^{[ 2 ]} Si una célula huésped expresa el receptor de superficie complementario para el virus, entonces el virus puede unirse e ingresar a la célula. Si una célula no expresa estos receptores, entonces el virus normalmente no puede infectarla. Por lo tanto, si el virus no puede unirse a la célula, no muestra tropismo por ese huésped.

Las bacterias infectan a los huéspedes de manera diferente a como lo hacen los virus. A diferencia de los virus, las bacterias pueden replicarse y dividirse por sí mismas sin entrar en una célula huésped. Sin embargo, para crecer y dividirse, las bacterias requieren ciertos nutrientes de su entorno. Estos nutrientes suelen ser proporcionados por los tejidos del huésped, y por eso algunas bacterias necesitan un huésped para sobrevivir. Una vez que una bacteria reconoce los receptores de la célula huésped o un entorno rico en nutrientes, coloniza la superficie celular. ^{[ 3 ]} Las bacterias tienen varios mecanismos para colonizar los tejidos del huésped. Por ejemplo, la producción de biopelículas permite que las bacterias se adhieran a la superficie del tejido del huésped y proporciona un entorno protector ideal para el crecimiento bacteriano. ^{[ 4 ]} Algunas bacterias, como las espiroquetas , son capaces de proliferar en la célula o los tejidos del huésped. Esto permite que la bacteria se rodee de un entorno rico en nutrientes que la protege de las respuestas inmunitarias y otros factores de estrés.

Para que los virus se repliquen dentro de una célula huésped y las bacterias lleven a cabo los procesos metabólicos necesarios para crecer y dividirse, primero deben obtener los nutrientes y factores de transcripción necesarios de su entorno. ^{[ 2 ]} Incluso si un virus es capaz de unirse a una célula huésped y transferir su material genético a través de la membrana celular, es posible que la célula no contenga las polimerasas y enzimas necesarias para que se produzca la replicación viral y continúe la patogénesis.

Muchos patógenos también contienen factores de virulencia importantes en sus genomas. En particular, las bacterias patógenas son capaces de traducir genes de virulencia ubicados en sus plásmidos en diferentes factores de virulencia para ayudar a la bacteria en la patogénesis. ^{[ 3 ]} Existen muchos tipos diferentes de factores de virulencia en los patógenos, incluidos: factores de adhesión, factores de invasión, cápsulas, sideróforos , endotoxinas y exotoxinas . ^{[ 5 ]} Todos estos factores de virulencia ayudan directamente en la colonización del huésped o en el daño celular y tisular del huésped.

Los organismos huéspedes están equipados con diversos mecanismos de defensa que los protegen de las infecciones patógenas. Los humanos, en particular, poseen múltiples líneas de defensa que afectan la patogénesis de principio a fin. Para que un virus o bacteria muestre tropismo por un huésped específico, primero debe tener los medios para superar la línea de defensa del organismo huésped. La primera línea de defensa, conocida como sistema inmunitario innato , tiene como objetivo prevenir la entrada y el establecimiento inicial del patógeno. El sistema inmunitario innato es específico para patógenos en términos generales e incluye: barreras anatómicas, inflamación , fagocitosis e inhibidores no específicos. ^{[ 6 ]}

Una barrera anatómica es cualquier barrera física o química que ayuda a prevenir la entrada de microorganismos al cuerpo. Esto incluye la piel , el sudor, la capa de moco , la saliva, las lágrimas, el revestimiento endotelial y la microbiota humana natural . La epidermis de la piel proporciona una barrera física contra los patógenos, pero puede verse fácilmente comprometida por picaduras de insectos, mordeduras de animales, rasguños u otros traumatismos menores en la piel. ^{[ 6 ]} El sudor, la saliva y las lágrimas son barreras químicas que contienen enzimas, como las lisozimas , que pueden matar bacterias y virus. La capa de moco recubre la nasofaringe y sirve como barrera física que encapsula patógenos extraños y los transporta fuera del cuerpo a través de la mucosidad y la flema . ^{[ 6 ]} La microbiota humana, los demás microorganismos que viven dentro y sobre el cuerpo, compiten con los organismos patógenos y desempeñan un papel importante en el control de patógenos. Por último, la barrera hematoencefálica es una membrana semipermeable que recubre las células endoteliales y separa la sangre de los tejidos y órganos. ^{[ 6 ]} Sin esta barrera, los virus y las bacterias podrían infectar fácilmente órganos vitales como el cerebro, los pulmones y la placenta.

La inflamación es una de las primeras respuestas inmunitarias a la infección patógena que poseen muchos organismos huéspedes. La inflamación implica una temperatura elevada alrededor del sitio de infección, acumulación de CO₂ _y ácidos orgánicos, y una disminución de la tensión de oxígeno del tejido infectado en respuesta al daño celular inducido por el patógeno. ^{[ 6 ] [ 7 ]} La coagulación sanguínea también ocurre en un área inflamada, proporcionando una barrera física contra la infección patógena. ^{[ 8 ]} Estos cambios, en última instancia, crean condiciones de vida desfavorables para el patógeno (es decir, cambios de pH, disminución de ATP y cambios en el metabolismo celular) y previenen su replicación y crecimiento.

Una vez que una bacteria o virus supera el sistema inmunitario innato del organismo, el sistema inmunitario adquirido del huésped toma el control. Esta respuesta inmunitaria es altamente específica para los patógenos y proporciona al huésped inmunidad duradera contra futuras infecciones por ese patógeno específico. Cuando los linfocitos reconocen antígenos en la superficie de un patógeno, secretan anticuerpos que se unen al patógeno y alertan a los macrófagos y a las células asesinas naturales . ^{[ 7 ] [ 9 ]} Estas células atacan al patógeno, eliminándolo o inactivándolo. Este proceso también produce células B de memoria y células T de memoria que permiten que se produzca una inmunidad duradera.

En conclusión, si un patógeno es capaz de superar diversas defensas del huésped, reconocer una célula huésped para infectarla y replicarse con éxito dentro de un tejido huésped, entonces es probable que el patógeno posea tropismo por ese huésped específico.

El virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) muestra tropismo por las células inmunitarias relacionadas con CD4 (por ejemplo, linfocitos T cooperadores, macrófagos o células dendríticas). Estas células expresan un receptor CD4, al que el VIH puede unirse a través de las proteínas gp120 y gp41 en su superficie. ^{[ 10 ]} El VIH también requiere un segundo correceptor junto con el complejo CD4-gp120 para entrar en las células diana: CCR5 o CXCR4 . ^{[ 10 ]} Esto demuestra un ejemplo de cómo los receptores de la superficie celular pueden afectar el tropismo de un patógeno viral. Dado que los humanos son los únicos organismos que tienen células con estos receptores, el VIH solo muestra tropismo por los humanos. El virus de la inmunodeficiencia símica (VIS), un virus similar al VIH, es capaz de infectar a los primates. ^{[ 11 ]}

El virus de Epstein-Barr (VEB) es uno de los ocho herpesvirus conocidos. Muestra tropismo por las células B humanas a través del complejo CD21 -gp350/220 y se cree que es la causa de la mononucleosis infecciosa , el linfoma de Burkitt , la enfermedad de Hodgkin , el carcinoma nasofaríngeo y los linfomas . ^{[ 12 ]} El VEB ingresa al cuerpo por vía oral a través de la saliva y se cree que infecta a más del 90% de la población adulta mundial. ^{[ 13 ]} El VEB también puede infectar células epiteliales, células T y células asesinas naturales a través de mecanismos diferentes al proceso mediado por el receptor CD21 en las células B. ^{[ 12 ]}

El virus Zika es un arbovirus transmitido por mosquitos del género Flavivirus que muestra tropismo por la decidua materna humana , la placenta fetal y el cordón umbilical. ^{[ 14 ]} A nivel celular, el virus Zika ataca a los macrófagos deciduales, los fibroblastos deciduales , los trofoblastos , las células de Hofbauer y las células madre mesenquimales debido a su mayor capacidad para sustentar la replicación del virión. ^{[ 14 ]} En adultos, la infección por el virus Zika puede provocar fiebre Zika ; y si la infección ocurre durante el primer trimestre del embarazo, pueden presentarse complicaciones neurológicas como la microcefalia . ^{[ 15 ]}

Mycobacterium tuberculosis es una bacteria con tropismo humano que causa tuberculosis , la segunda causa más común de muerte por un agente infeccioso. ^{[ 16 ]} Los glicoconjugados de la envoltura celularque rodean a M. tuberculosis permiten que la bacteria infecte el tejido pulmonar humano, a la vez que le confieren una resistencia intrínseca a los fármacos. ^{[ 16 ]} M. tuberculosis ingresa a los conductos alveolares pulmonares a través de gotitas de aerosol y luego es fagocitada por macrófagos. ^{[ 17 ]} Sin embargo, dado que los macrófagos no pueden eliminar completamente a M. tuberculosis , se forman granulomas dentro de los pulmones, lo que proporciona un entorno ideal para la colonización bacteriana continua. ^{[ 17 ]}

Se estima que más del 30 % de la población mundial está colonizada por Staphylococcus aureus , un microorganismo capaz de causar infecciones cutáneas, infecciones nosocomiales e intoxicaciones alimentarias debido a su tropismo por la piel y los tejidos blandos humanos. ^{[ 18 ]} Se sabe que el complejo clonal CC121 de S. aureus exhibe tropismo por múltiples huéspedes, tanto humanos como conejos. ^{[ 19 ]} Se cree que esto se debe a una mutación de un solo nucleótido que transformó el complejo CC121 en el complejo clonal ST121, el clon capaz de infectar conejos. ^{[ 19 ]}

Escherichia coli enteropatógena y enterohemorrágica ( EPEC y EHEC , respectivamente) exhiben tropismo por las células epiteliales del intestino humano, lo que provoca intoxicación alimentaria y problemas digestivos. ^{[ 20 ]} La secreción de tipo III es el principal modo de patogénesis para estas dos formas patógenas de E. coli , que implica la adhesión de intimina a los receptores de superficie celular de intimina translocados presentes en la superficie de las células epiteliales del intestino. ^{[ 20 ]} Junto con el sistema de secreción de tipo III, la temperatura también puede afectar la secreción de intimina, lo que aumenta la infectividad de E. coli y el tropismo por las células del intestino humano. ^{[ 20 ]}