Постулаты Коха: критерии причинно-следственной связи между микробом и болезнью.

Введение

Четыре критерия, демонстрирующие причинно-следственную связь между возбудителем и заболеванием. Постулаты Коха (/k//ɒ//x/ KOKH) – это четыре критерия, разработанные для установления причинно-следственной связи между микробом и болезнью. Постулаты были сформулированы Робертом Кохом и Фридрихом Леффлером в 1884 году на основе более ранних концепций, описанных Якобом Хенле, а утверждения были уточнены и опубликованы Кохом в 1890 году. Кох применил постулаты для описания этиологии холеры и туберкулеза, которые в настоящее время связывают с бактериями. Применение постулатов к другим заболеваниям вызывало споры. Современные представления о микробном патогенезе не могут быть исследованы с помощью постулатов Коха, включая вирусы (которые являются облигатными внутриклеточными паразитами) и бессимптомных носителей. Они во многом уступили место другим критериям, таким как критерии Брэдфорд-Хилла для установления причинности инфекционных заболеваний в современной практике здравоохранения и молекулярные постулаты Коха для микробного патогенеза.

История

Роберт Кох разработал постулаты, основанные на патогенах, которые можно было выделить методами XIX века. Тем не менее, Кох уже знал, что возбудитель холеры, Vibrio cholerae, обнаруживается как у больных, так и у здоровых людей, что противоречит его первому постулату. Кох сформулировал свои постулаты слишком рано в истории вирусологии, чтобы осознать, что многие вирусы не вызывают заболевание у всех инфицированных, что является требованием первого постулата. Отрицание ВИЧ/СПИДа включает утверждения о том, что распространение ВИЧ/СПИДа нарушает второй постулат Коха, хотя эта критика применима ко всем вирусам. Тем не менее, ВИЧ/СПИД удовлетворяет всем остальным постулатам: все пациенты с СПИДом ВИЧ-положительны, а лабораторные работники, контактировавшие с ВИЧ, в конечном итоге развивают те же симптомы СПИДа. Аналогично, доказательства того, что некоторые онковирусные инфекции могут способствовать развитию рака, были несправедливо раскритикованы за несоответствие критериям, разработанным до полного понимания вирусов как организмов, зависимых от хозяина. Бактериальный патоген Staphylococcus aureus демонстрирует смертоносный синергизм с оппортунистическими грибами Candida albicans, используя внеклеточный матрикс последнего для защиты от иммунных клеток хозяина и антибиотиков. Виды, образующие биопленки, стремятся к агрегации отдельных клеток на твердых или жидких поверхностях, плохо растут в чистой культуре, а выжившие могут оказаться слишком слабыми, чтобы вызвать заболевание при переносе здоровому организму, нарушая второй и третий постулаты. Врачи Барри Маршалл и Робин Уоррен утверждали, что Helicobacter pylori способствует развитию язвенной болезни, но в начале 1980-х годов научное сообщество первоначально отвергло их выводы, поскольку не все инфекции H. pylori вызывают язвы, что противоречит первому постулату. В 1988 году микробиолог Стэнли Фальков разработал набор из трех молекулярных постулатов Коха для идентификации микробных генов, кодирующих факторы вирулентности. Во-первых, фенотип симптома заболевания должен быть связан с конкретным генотипом, встречающимся только в патогенных штаммах. Во-вторых, этот симптом не должен проявляться при инактивации соответствующего гена. В-третьих, симптом должен вернуться при реактивации гена. Современное секвенирование ДНК позволяет исследователям определить, присутствуют ли гены конкретных патогенов только у инфицированных хозяев, предлагая модифицированный подход к определению корреляции между вирусами и определенными заболеваниями. Поскольку вирусы не могут расти в аксенических культурах, требуя захвата клетки-хозяина для роста и репликации, ученые ограничены анализом того, какие вирусные гены способствуют развитию заболеваний у хозяина. Кроме того, этот метод подтверждает корреляцию между прионами (патогенными неправильно свернутыми белками) и такими состояниями, как болезнь Крейцфельда–Якоба, поскольку постулаты Коха ориентированы на чужеродные микроорганизмы, а не на результаты мутаций хозяина. Эффект приоритетного заселения – еще одна важная проблема, поскольку успех патогенных бактерий зависит от других видов, уже колонизирующих данную среду обитания, поскольку самые ранние резидентные микробы устанавливают условия окружающей среды, обеспечивая сопротивление колонизации определенными видами.

Robert Koch developed the postulates based on pathogens that could be isolated using 19th century methods. Nonetheless, Koch was already aware that the causative agent of cholera, Vibrio cholerae, could be found in both sick and healthy people, invalidating his first postulate. Koch formulated his postulates too early in the history of virology to recognize that many viruses do not cause illness in all infected individuals, a requirement of the first postulate. HIV/AIDS denialism includes claims that the viral spread of HIV/AIDS violates Koch's second postulate, despite that criticism being applicable to all viruses. Nonetheless, HIV/AIDS fulfills all of the other postulates with all AIDS patients being HIV positive and laboratory workers exposed to HIV eventually developing the same symptoms of AIDS. Similarly, evidence that some oncovirus infections can contribute to cancers has been unfairly criticized for failing to fulfill criteria developed before viruses were fully understood as host dependent. The bacterial pathogen Staphylococcus aureus showcases lethal synergy with the opportunistic fungi Candida albicans by using the latter's extracellular matrix to protect itself from host immune cells and antibiotic compounds. Biofilm producing species aim to clump individual cells on solid or liquid surfaces, growing poorly in a pure culture and leaving those that survive potentially too weak to cause disease if transferred to a healthy organism, violating the second and third postulates. Physicians Barry Marshall and Robin Warren argued that Helicobacter pylori contributes to peptic ulcer disease, but throughout the early 1980s, the scientific community initially rejected their findings because not all H. pylori infections cause peptic ulcers, violating the first postulate. In 1988, microbiologist Stanley Falkow developed a set of three Molecular Koch's postulates for identifying the microbial genes encoding virulence factors. First, the phenotype of a disease symptom must be associated with a specific genotype only found in pathogenic strains. Second, that symptom should not be present when the associated gene is inactivated. Third, the symptom should return when the gene is reactivated. Modern DNA sequencing allows researchers to identify whether the genes of specific pathogens are only present in infected hosts, offering a modified approach for determining correlation between viruses and certain diseases. Since viruses cannot grow in axenic cultures, requiring a host cell to hijack for growth and replication, scientists are limited to analyzing which viral genes contribute to host diseases. Additionally, this method has supported correlations between prions (pathogenic misfolded proteins) and conditions like Creutzfeldt–Jakob disease because Koch's postulates are focused on foreign microorganisms, rather than the results of host mutations. Priority effects are another major concern, as the success of pathogenic bacteria is dependent on the other species already colonizing that habitat, as the earliest resident microbes establish the environmental conditions, providing colonization resistance against certain species.