Сложное взаимодействие между хозяином и патогеном является фундаментальным аспектом микробного патогенеза, имеющим далеко идущие последствия для здоровья человека, экологического баланса и глобального бремени заболеваний.
В данном обзоре мы рассматриваем многогранную природу взаимодействия хозяина и патогена, включая морфологическое и метаболическое разнообразие бактерий, персистенцию и механизмы регуляции малых РНК у внутриклеточных патогенов, таких как Mycobacterium tuberculosis. Тема обзора также включает изучение манипулирования микроРНК хозяина патогенами, взаимодействия между микробиотой и вирусными инфекциями, генетического разнообразия и модуляции вирулентности зоонозного паразита Toxoplasma gondii, а также всестороннее изучение характеристик различных внутриклеточных патогенов. Эти исследования подчеркивают острую необходимость расширения научных исследований для расшифровки сложностей взаимодействия хозяина и патогена и разработки целенаправленных мер, которые смягчают страдания людей и сохраняют целостность экосистем.
Различные патогенные характеристики и механизмы широкого спектра микроорганизмов, включая бактерии, вирусы, простейшие, грибы и гельминты, были изучены Shukla et al. В обзоре освещаются сложные патогенные механизмы, используемые этими организмами, и подчеркивается их роль в инфекциях хозяина. Кроме того, авторы обращают внимание на необходимость дальнейшего изучения как патогенных, так и полезных микроорганизмов для развития сельскохозяйственной практики и здравоохранения. Двойное внимание к патогенным и полезным микроорганизмам направлено на устранение угроз здоровью и одновременное использование их положительных аспектов для устойчивого развития.
В работе Soni et al. рассматривается морфологическое и метаболическое разнообразие бактерий, объясняется их экологическое значение и последствия для здоровья человека. Авторы дают представление о структуре, функциях и патогенности бактерий на основе их классификации. Запутанная взаимосвязь между метаболизмом бактерий и взаимодействием с хозяином подчеркивает сложность микробной экологии. Установлено, что на восприимчивость хозяина к бактериальным инфекциям влияет многогранное взаимодействие факторов, в основном связанных с иммунной системой хозяина, генетической предрасположенностью и условиями окружающей среды. Авторы также рассматривают обостряющуюся проблему резистентности к противомикробным препаратам (AMR), которая представляет собой глобальную угрозу для здоровья населения. Борьба с AMR требует комплексной стратегии, которая объединяет здоровье человека, животных и окружающей среды, заостряя важность подхода «Единое здоровье».
Сложная динамика персистенции бактерий особенно наглядна на примере Mycobacterium tuberculosis и Mycobacterium smegmatis, что продемонстрировано в исследовании, проведенном Joshi et al. В этой работе изучаются многофакторные механизмы, лежащие в основе устойчивости к антибиотикам, формирования биопленок и выживания макрофагов, с помощью анализа библиотек транспозонных мутантов M. smegmatis mc2155. Полученные результаты свидетельствуют о том, что бактериальная устойчивость - сложное явление, включающее различные метаболические пути и стрессовые реакции. Различные локусы msmeg_3233 (CydA), msmeg_0719, bioB, msmeg_0392 и msmeg_2263 (hybC) играют критическую роль в производстве энергии, управлении стрессом и стратегиях выживания, что подчеркивает их потенциал в качестве мишеней для новых терапевтических вмешательств против персистирующих инфекций. Исследование отмечает необходимость дальнейшего изучения этих генов и их ортологов у M. tuberculosis для разработки эффективных методов лечения хронических инфекций.
Малые регуляторные РНК (мРНК) у Mycobacterium tuberculosis (Mtb) образуют сложную регуляторную сеть, которая жизненно важна для адаптации, вирулентности и выживания патогена в организме хозяина (Garg et al.). Эти мРНК модулируют экспрессию генов на транскрипционном, посттранскрипционном и трансляционном уровнях, позволяя Mtb переносить враждебные условия внутри макрофагов. Дифференциальная экспрессия ключевых мРНК, таких как MTS2823 и DrrS, в ответ на такие стрессовые факторы, как гипоксия и ограничение питательных веществ, акцентирует их критическую роль в патогенезе Mtb.
Такое сложное взаимодействие между мРНК, транскрипционными регуляторами и мРНК-мишенями подтверждает сложность регуляторной системы Mtb. Нацеливание на специфические мРНК, связанные с вирулентностью или устойчивостью к антибиотикам, может открыть новые стратегии борьбы с лекарственно-устойчивым туберкулезом и улучшить результаты лечения. Кроме того, знания, полученные при изучении сетей мРНК в Mtb, могут проложить путь к исследованию аналогичных регуляторных механизмов у других патогенов, что приведет к разработке инновационных подходов к борьбе с инфекционными заболеваниями.
Латентная туберкулезная инфекция (ЛТБИ) способна перейти в активную форму туберкулеза (АТБИ), тем самым способствуя передаче заболевания. На этот процесс сложным образом влияют микобактерии туберкулеза (Mtb), манипулируя микроРНК (миРНК) хозяина. Экзосомальные миРНК, в частности miR-155, miR-125b и miR-29a, играют решающую роль в модуляции иммунного ответа на туберкулез (ТБ), влияя на дифференцировку макрофагов и Т-клеток. Их стабильность делает их ценными биомаркерами для отличия активного ТБ от латентной инфекции. Терапия на основе миРНК перспективна для усиления иммунного ответа и борьбы с лекарственной устойчивостью. Роль экзосомальных миРНК при туберкулезе подтверждает потенциал инновационных диагностических и терапевтических стратегий, которые могут значительно улучшить состояние пациентов и решить проблемы, связанные с лекарственной резистентностью штаммов (Mukhtar et al.).
В недавних исследованиях Yadav et al., изучавших роль транскрипционно активных микробов (TAMs) в сыворотке крови людей, переболевших денге, с помощью секвенирования РНК, были выявлены отличия в составе микроорганизмов, связанные с вирусной нагрузкой. Было обнаружено, что высокая вирусная нагрузка коррелирует с увеличением количества оппортунистических микроорганизмов, таких как Campylobacter, в то время как низкая вирусная нагрузка, ассоциированная с более мягкими симптомами, показала большее количество комменсалов, таких как Lactobacillus. Кроме того, между группами наблюдались различия в количестве лимфоцитов и нейтрофилов, что позволяет предположить, что показатели крови и специфические микробные паттерны могут служить прогностическими маркерами прогрессирования заболевания. Эти результаты подчеркивают важность учета факторов микробиома и хозяина при оценке прогрессирования денге и разработке мер вмешательства, предлагая новый взгляд на борьбу с этой глобальной проблемой здравоохранения.
Недавние исследования Toxoplasma gondii выявили интригующие штаммоспецифические воздействия на клетки хозяина. Этот генетически разнообразный паразит, известный тем, что модулирует функции хозяина, демонстрирует различное воздействие в трех своих основных линиях. В частности, штаммы Me49 и NED вызывают остановку клеточного цикла хозяина и неправильную сегрегацию хромосом, отличаясь от гаплотипа I (штамм RH). Оба штамма увеличивают образование двуядерных клеток, что указывает на сбой цитокинеза, а NED уникальным образом изменяет экспрессию циклина B1, что указывает на различные адаптации хозяина к различным гаплотипам. Эти результаты свидетельствуют о сложных взаимодействиях между хозяином и паразитом и их потенциальном влиянии на тяжесть токсоплазмоза. Такое понимание механизмов, специфичных для конкретного штамма, может послужить руководством для будущих исследований и основой для целенаправленных мероприятий в области человеческой и ветеринарной медицины, направленных на решение этой важной проблемы общественного здравоохранения.
Последние исследования выявили перспективные пептиды, которые ингибируют инвазию лейшманий в клетки хозяина, что является важнейшим этапом заражения лейшманиозом. Используя технологию фагового дисплея, Verga et al. выделили два эффективных пептида, которые ингибируют взаимодействие между метациклическими промастиготами видов Leishmania и фагоцитирующими клетками хозяина: La1, специфичный для L. amazonensis, и Li1, пептид двойной направленности. Оказалось, что оба препарата снижают интернализацию паразитов на 44% in vitro, а Li1 уменьшает заражение висцеральным лейшманиозом у мышей на 84%. Эти результаты открывают новые возможности для разработки целенаправленных методов лечения этого забытого тропического заболевания, потенциально революционизируя наш подход к лечению лейшманиоза.
Addison et al. недавно исследовали роль географических вариаций в патогенности изолятов Photorhabdus asymbiotica. Они обнаружили, что в то время как европейские почвенные изоляты не выживают в клетках млекопитающих, австралийские и североамериканские клинические штаммы избирательно инфицируют иммунные клетки человека, причем инфекционность зависит от температуры роста. Было обнаружено, что новый клинический штамм P. luminescens также способен инфицировать человеческие клетки. Эти результаты свидетельствуют о роли географических различий в развитии механизмов вирулентности, что еще больше расширяет наше понимание патогенного потенциала этого рода.
Эти исследования перекрестного взаимодействия между хозяином и патогеном дают важное представление о патогенных механизмах, влияющих на клеточные процессы хозяина. По мере того как исследования продолжают раскрывать многогранные взаимоотношения между хозяевами и патогенами, становится очевидным, что для решения проблем общественного здравоохранения необходим комплексный подход, объединяющий экологические, генетические и иммунологические аспекты. Сосредоточив внимание как на патогенных, так и на полезных микроорганизмах, мы сможем разработать устойчивые практики, которые будут устранять угрозы здоровью, используя при этом положительные аспекты микробного разнообразия. Такое целостное понимание будет иметь решающее значение для достижения терапевтических результатов и улучшения стратегий управления заболеваниями в будущем.
