Patógeno

Las algas incluyen eucariotas unicelulares que generalmente no son patógenos. Las algas verdes del género Prototheca carecen de clorofila y se sabe que causan la enfermedad prototecosis en humanos, perros, gatos y ganado vacuno, típicamente involucrando la especie Prototheca wickerhamii asociada al suelo . ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

Las bacterias son procariotas unicelulares cuyo tamaño oscila entre 0,15 y 700 μm. ^{[ 14 ]} Si bien la gran mayoría son inofensivas o beneficiosas para sus huéspedes, como los miembros del microbioma intestinal humano que facilitan la digestión, un pequeño porcentaje son patógenos y causan enfermedades infecciosas. Los factores de virulencia bacteriana incluyen factores de adhesión para unirse a las células del huésped, factores de invasión que facilitan la entrada en las células del huésped, cápsulas para prevenir la opsonización y la fagocitosis , toxinas y sideróforos para adquirir hierro. ^{[ 15 ]}

La tuberculosis , una enfermedad bacteriana causada principalmente por Mycobacterium tuberculosis , tiene una de las mayores cargas de morbilidad , cobrándose la vida de 1,6 millones de personas en 2021, principalmente en África y el sudeste asiático. ^{[ 16 ]} La neumonía bacteriana es causada principalmente por Streptococcus pneumoniae , Staphylococcus aureus , Klebsiella pneumoniae y Haemophilus influenzae . ^{[ 17 ]} Las enfermedades transmitidas por los alimentos suelen involucrar a Campylobacter , Clostridium perfringens , Escherichia coli , Listeria monocytogenes y Salmonella . ^{[ 18 ]} Otras enfermedades infecciosas causadas por bacterias patógenas incluyen el tétanos , la fiebre tifoidea , la difteria y la lepra . ^{[ 15 ]}

Los hongos son organismos eucariotas que pueden actuar como patógenos. Se conocen aproximadamente 300 hongos patógenos para los humanos, entre ellos Candida albicans , la causa más común de candidiasis oral , y Cryptococcus neoformans , que puede causar una forma grave de meningitis . ^{[ 19 ]} Las esporas fúngicas típicas miden 4,7 μm de largo o menos. ^{[ 20 ]}

Los priones son proteínas mal plegadas que transmiten su patrón de plegamiento anormal a otras copias de la proteína sin utilizar ácidos nucleicos . Además de obtener priones de otros, estas proteínas mal plegadas surgen de diferencias genéticas, ya sea por antecedentes familiares o mutaciones esporádicas. ^{[ 21 ]} Las plantas absorben priones del suelo contaminado y los transportan a sus tallos y hojas, transmitiéndolos potencialmente a animales herbívoros . ^{[ 22 ]} Además, se ha demostrado que la madera, las rocas, el plástico, el vidrio, el cemento, el acero inoxidable y el aluminio se unen, retienen y liberan priones, lo que demuestra que las proteínas resisten la degradación ambiental. ^{[ 23 ]}

Los priones son más conocidos por causar enfermedades de encefalopatía espongiforme transmisible (EET), como la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ), la variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (vECJ), el síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS), el insomnio familiar fatal (IFF) y el kuru en humanos. ^{[ 24 ]}

Si bien los priones suelen considerarse patógenos que provocan la acumulación de fibras de amiloide proteico en placas neurodegenerativas, Susan Lindquist dirigió una investigación que demostró que la levadura utiliza priones para transmitir rasgos evolutivamente beneficiosos. ^{[ 25 ]}

No deben confundirse con los virus ni con los virus, los viroides son los patógenos infecciosos más pequeños que se conocen. Los viroides son pequeñas moléculas de ARN circular monocatenario que solo se conocen por causar enfermedades en las plantas, como el viroide del tubérculo fusiforme de la papa, que afecta a diversos cultivos agrícolas. El ARN de los viroides no está protegido por una cubierta proteica y no codifica ninguna proteína; solo actúa como ribozima para catalizar otras reacciones bioquímicas. ^{[ 26 ]}

Los virus generalmente tienen entre 20 y 200  nm de diámetro. ^{[ 27 ]} Para sobrevivir y replicarse, los virus inyectan su genoma en las células huésped, insertan esos genes en el genoma del huésped y secuestran la maquinaria del huésped para producir cientos de nuevos virus hasta que la célula se abre para liberarlos para infecciones adicionales. El ciclo lítico describe este estado activo de matar rápidamente a los huéspedes, mientras que el ciclo lisogénico describe potencialmente cientos de años de latencia mientras están integrados en el genoma del huésped. ^{[ 28 ]} Junto con la taxonomía organizada por el Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV), la clasificación de Baltimore separa los virus por siete clases de producción de ARNm : ^{[ 29 ]}

• I: Los virus de ADN bicatenario (por ejemplo, adenovirus , herpesvirus y poxvirus ) causan herpes , varicela y viruela.
• II: Los virus de ADN monocatenario (ADNmc) (con cadena positiva o de sentido) (por ejemplo, los parvovirus ) incluyen el parvovirus B19.
• III: Los virus de ARN bicatenario (por ejemplo, los reovirus ) incluyen los rotavirus.
• IV: Los virus de ARN monocatenario (+) (ARN de cadena positiva o con sentido) (por ejemplo, coronavirus , picornavirus y togavirus ) causan COVID-19 , dengue , hepatitis A , hepatitis C , rubéola y fiebre amarilla.
• V: Los virus de ARN monocatenario negativo (ARN de cadena negativa o antisentido) (por ejemplo, ortomixovirus y rabdovirus ) causan ébola , gripe , sarampión , paperas y rabia.
• VI: Los virus ssRNA-RT (ARN con cadena positiva o sentido) con ADN como intermediario en su ciclo de vida (por ejemplo, los retrovirus ) causan el VIH/SIDA.
• VII: Los virus dsDNA-RT con ADN y ARN intermedio en el ciclo de vida (por ejemplo, los hepadnavirus ) causan hepatitis B.

Los protozoos son eucariotas unicelulares que se alimentan de microorganismos y tejidos orgánicos. Muchos protozoos actúan como parásitos patógenos causando enfermedades como la malaria , la amebiasis , la giardiasis , la toxoplasmosis , la criptosporidiosis , la tricomoniasis , la enfermedad de Chagas , la leishmaniasis , la tripanosomiasis africana (enfermedad del sueño), la queratitis por Acanthamoeba y la meningoencefalitis amebiana primaria (naegleriasis). ^{[ 30 ]}

Los gusanos parásitos (helmintos) son macroparásitos que se pueden ver a simple vista. Los gusanos viven y se alimentan dentro de su huésped vivo, obteniendo nutrientes y refugio en el tracto digestivo o el torrente sanguíneo de este. También manipulan el sistema inmunitario del huésped secretando productos inmunomoduladores que les permiten vivir en él durante años. ^{[ 31 ]} La helmintiasis es el término general para las infecciones por gusanos parásitos, que generalmente involucran ascárides , tenias y platelmintos . ^{[ 32 ]}

Aunque las bacterias suelen considerarse patógenos, sirven como huéspedes de los bacteriófagos (conocidos comúnmente como fagos). El ciclo de vida de los bacteriófagos consiste en que los virus inyectan su genoma en las células bacterianas, insertan esos genes en el genoma bacteriano y secuestran la maquinaria celular de la bacteria para producir cientos de nuevos fagos hasta que la célula se rompe y los libera para infectar a más bacterias. Por lo general, los bacteriófagos solo son capaces de infectar una especie o cepa específica. ^{[ 33 ]}

Streptococcus pyogenes utiliza una nucleasa Cas9 para cortar el ADN extraño que coincide con las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y espaciadas regularmente ( CRISPR ) asociadas a los bacteriófagos, eliminando así los genes virales para evitar la infección. Este mecanismo se ha modificado para la edición genética artificial mediante CRISPR . ^{[ 34 ]}

Las plantas pueden albergar una amplia gama de tipos de patógenos, incluidos virus, bacterias, hongos, nematodos e incluso otras plantas. ^{[ 35 ]} Entre los virus vegetales notables se encuentran el virus de la mancha anular de la papaya , que ha causado millones de dólares en daños a los agricultores de Hawái y el sudeste asiático, ^{[ 36 ]} y el virus del mosaico del tabaco, que llevó al científico Martinus Beijerinck a acuñar el término "virus" en 1898. ^{[ 37 ]} Los patógenos bacterianos de las plantas causan manchas foliares, tizón y pudrición en muchas especies vegetales. ^{[ 38 ]} Los patógenos bacterianos más comunes para las plantas son Pseudomonas syringae y Ralstonia solanacearum , que causan pardeamiento de las hojas y otros problemas en patatas, tomates y plátanos. ^{[ 38 ]}

Los hongos son otro tipo importante de patógenos para las plantas. Pueden causar una amplia variedad de problemas, como menor altura de la planta, crecimientos o hoyuelos en los troncos de los árboles, pudrición de raíces o semillas y manchas en las hojas. ^{[ 39 ]} Entre los hongos comunes y graves que afectan a las plantas se incluyen el hongo de la piriculariosis del arroz , la grafiosis del olmo , la roya del castaño y las enfermedades de la podredumbre negra y parda de las cerezas, ciruelas y melocotones. Se estima que los hongos patógenos por sí solos causan una reducción de hasta el 65 % en el rendimiento de los cultivos. ^{[ 38 ]}

En general, las plantas tienen una amplia gama de patógenos y se ha estimado que solo el 3% de las enfermedades causadas por patógenos vegetales se pueden controlar. ^{[ 38 ]}

Los animales a menudo se infectan con muchos de los mismos patógenos o patógenos similares a los humanos, incluidos priones, virus, bacterias y hongos. Si bien los animales salvajes suelen enfermarse, el mayor peligro lo corren los animales de ganado. Se estima que en entornos rurales, el 90 % o más de las muertes de ganado pueden atribuirse a patógenos. ^{[ 40 ] [ 41 ]} Las encefalopatías espongiformes transmisibles (EET) animales que involucran priones incluyen la encefalopatía espongiforme bovina (enfermedad de las vacas locas), la enfermedad del desgaste crónico , el scrapie , la encefalopatía espongiforme transmisible del visón , la encefalopatía espongiforme felina y la encefalopatía espongiforme de los ungulados. ^{[ 24 ] [ 42 ]} Otras enfermedades animales incluyen una variedad de trastornos de inmunodeficiencia causados ​​por virus relacionados con el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), como el BIV y el FIV . ^{[ 43 ]}

Los seres humanos pueden infectarse con muchos tipos de patógenos, incluidos priones, virus, bacterias y hongos, que causan síntomas como estornudos, tos, fiebre, vómitos e insuficiencia orgánica potencialmente mortal . Si bien algunos síntomas son causados ​​por la infección patógena, otros son causados ​​por los esfuerzos del sistema inmunitario para eliminar el patógeno, como las temperaturas corporales muy elevadas destinadas a desnaturalizar las células patógenas. ^{[ 4 ]}

A pesar de muchos intentos, ninguna terapia ha demostrado detener la progresión de las enfermedades priónicas . ^{[ 44 ]}

Existen diversas opciones de prevención y tratamiento para algunos patógenos virales. Las vacunas son una medida preventiva común y eficaz contra una variedad de patógenos virales. ^{[ 45 ]} Las vacunas preparan el sistema inmunitario del huésped, de modo que cuando el huésped potencial se encuentra con el virus en la naturaleza, el sistema inmunitario puede defenderse rápidamente de la infección. Las vacunas diseñadas contra los virus incluyen las vacunas anuales contra la influenza y la vacuna MMR de dos dosis contra el sarampión , las paperas y la rubéola . ^{[ 46 ]} No hay vacunas disponibles contra los virus responsables del VIH/SIDA , el dengue y la chikungunya . ^{[ 47 ]}

El tratamiento de las infecciones virales a menudo implica tratar los síntomas de la infección, en lugar de proporcionar medicamentos para combatir el patógeno viral en sí. ^{[ 48 ] [ 49 ]} Tratar los síntomas de una infección viral le da tiempo al sistema inmunitario del huésped para desarrollar anticuerpos contra el patógeno viral. Sin embargo, en el caso del VIH, se lleva a cabo la terapia antirretroviral de alta actividad (TARGA) para prevenir que la enfermedad viral progrese a SIDA a medida que se pierden las células inmunitarias. ^{[ 50 ]}

Al igual que los patógenos virales, la infección por ciertos patógenos bacterianos puede prevenirse mediante vacunas. ^{[ 46 ]} Las vacunas contra patógenos bacterianos incluyen la vacuna contra el ántrax y la vacuna neumocócica . Muchos otros patógenos bacterianos carecen de vacunas como medida preventiva, pero la infección por estas bacterias a menudo puede tratarse o prevenirse con antibióticos . Los antibióticos comunes incluyen amoxicilina , ciprofloxacino y doxiciclina . Cada antibiótico es eficaz contra diferentes bacterias y tiene diferentes mecanismos para eliminarlas. Por ejemplo, la doxiciclina inhibe la síntesis de nuevas proteínas tanto en bacterias gramnegativas como grampositivas , lo que la convierte en un antibiótico de amplio espectro capaz de eliminar la mayoría de las especies bacterianas. ^{[ 51 ]}

Debido al mal uso de antibióticos, como la interrupción prematura de recetas que exponen a las bacterias a la presión evolutiva bajo dosis subletales, algunos patógenos bacterianos han desarrollado resistencia a los antibióticos . ^{[ 52 ]} Por ejemplo, una cepa genéticamente distinta de Staphylococcus aureus llamada SARM es resistente a los antibióticos betalactámicos comúnmente recetados . Un informe de 2013 de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) estimó que en los Estados Unidos, al menos 2 millones de personas contraen una infección bacteriana resistente a los antibióticos anualmente, y al menos 23 000 de esos pacientes mueren a causa de la infección. ^{[ 53 ]}

Debido a su carácter indispensable para combatir las bacterias, se requieren nuevos antibióticos para la atención médica. Un objetivo para los nuevos medicamentos antimicrobianos es la inhibición de las ADN metiltransferasas , ya que estas proteínas controlan los niveles de expresión de otros genes, como los que codifican factores de virulencia. ^{[ 54 ] [ 55 ]}

Las infecciones por hongos patógenos se tratan con medicamentos antimicóticos. El pie de atleta , la tiña inguinal y la tiña son infecciones cutáneas por hongos que se tratan con medicamentos antimicóticos tópicos como el clotrimazol . ^{[ 56 ]} Las infecciones causadas por la especie de levadura Candida albicans provocan candidiasis oral e infecciones vaginales por hongos . Estas infecciones internas pueden tratarse con cremas antimicóticas o con medicamentos orales. Los antimicóticos comunes para infecciones internas incluyen la familia de las equinocandinas y el fluconazol . ^{[ 57 ]}

Aunque las algas no suelen considerarse patógenas, el género Prototheca causa enfermedades en humanos . ^{[ 58 ] [ 13 ]} El tratamiento para la prototecosis se encuentra actualmente en investigación y no existe uniformidad en el tratamiento clínico. ^{[ 13 ]}