Введение

Патоген человека – это патоген (микроб или микроорганизм, такой как вирус, бактерия, прион или гриб), вызывающий заболевания у людей. Физиологическая защита человека от распространенных патогенов (например, Pneumocystis) в основном обеспечивается иммунной системой, при поддержке нормальной микрофлоры и фауны организма. Однако, если иммунная система или "полезная" микробиота каким-либо образом повреждены (например, химиотерапией, вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) или антибиотиками, применяемыми для уничтожения других патогенов), патогенные бактерии, которые ранее сдерживались, могут размножаться и причинять вред организму. Такие случаи называются оппортунистическими инфекциями. Некоторые патогены (например, бактерия Yersinia pestis, предположительно вызвавшая Черную смерть, вирус оспы и малярийные простейшие) стали причиной огромного числа жертв и оказали значительное влияние на пострадавшие популяции. В наше время особо выделяется ВИЧ, который, как известно, заразил миллионы людей по всему миру, наряду с вирусом гриппа. Сегодня, несмотря на значительный прогресс в медицине, направленный на защиту от инфекций с помощью вакцинации, антибиотиков и фунгицидов, патогены продолжают представлять угрозу для жизни человека. Социальные достижения, такие как безопасность пищевых продуктов, гигиена и очистка воды, снизили риск заражения некоторыми патогенами.

Вирусная

Патогенными вирусами являются, в основном, вирусы семейств: Аденовирусы, Пикорнавирусы, Герпесвирусы, Гепаднавирусы, Коронавирусы, Флавивирусы, Ретровирусы, Ортомиксовирусы, Парамиксовирусы, Паповавирусы, Полиомавирусы, Поксовирусы, Рабдовирусы и Тогавирусы. Некоторые известные патогенные вирусы вызывают оспу, грипп, свинку, корь, ветряную оспу, лихорадку Эбола и краснуху. Вирусы обычно имеют длину от 20 до 300 нанометров. Этот тип патогена неклеточный и состоит из РНК (рибонуклеиновой кислоты) или ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), заключенных в белковую оболочку – капсид. Патогенные вирусы проникают в клетки хозяина и манипулируют органеллами внутри клетки, такими как рибосомы, аппарат Гольджи и эндоплазматический ретикулум, для размножения, что часто приводит к гибели клетки хозяина в результате клеточного распада. Затем все вирусы, содержащиеся в липидном бислое клеточной мембраны, высвобождаются в межклеточное пространство для заражения соседних клеток и продолжения вирусного жизненного цикла. Лейкоциты окружают и поглощают вирус посредством механизма, известного как фагоцитоз (вид эндоцитоза), во внеклеточном матриксе, чтобы снизить и подавить инфекцию. Компоненты лейкоцитов отвечают за уничтожение вируса и переработку его компонентов для использования организмом.

Бактериальные

Хотя подавляющее большинство бактерий безвредны или полезны для организма, немногие патогенные бактерии могут вызывать инфекционные заболевания. Наиболее распространенным бактериальным заболеванием является туберкулез, вызываемый бактерией Mycobacterium tuberculosis, поражающей около 2 миллионов человек, преимущественно в странах Африки к югу от Сахары. Патогенные бактерии вносят вклад в развитие других глобально значимых заболеваний, таких как пневмония, которая может быть вызвана бактериями, такими как стрептококки и псевдомонады, и пищевые отравления, вызываемые бактериями, такими как шигелла, кампилобактер и сальмонелла. Патогенные бактерии также вызывают инфекции, такие как столбняк, брюшной тиф, дифтерия, сифилис и болезнь Хансена. Обычно их длина составляет от 1 до 5 микрометров.

Гриб

Грибы – это эукариотическое царство микроорганизмов, которые обычно являются сапрофитами, но могут вызывать заболевания у человека. Угрожающие жизни грибковые инфекции у людей чаще всего возникают у пациентов с ослабленным иммунитетом или у людей с повышенной восприимчивостью из-за сниженной иммунной защиты, хотя грибки также часто являются причиной проблем у людей с нормально функционирующей иммунной системой, вызывая кожные, ногтевые или дрожжевые инфекции. Большинство антибиотиков, эффективных против бактериальных патогенов, не могут быть использованы для лечения грибковых инфекций, поскольку как грибы, так и их хозяева состоят из эукариотических клеток. Большинство клинически применяемых фунгицидов относятся к группе азолов. Типичный размер споры гриба составляет от 1 до 40 микрометров в длину.

Другие паразиты

Протозои – одноклеточные эукариоты, питающиеся микроорганизмами и органическими тканями. Их считают «одноклеточными животными», так как они проявляют поведение, характерное для животных, такое как подвижность, хищничество и отсутствие клеточной стенки. Многие патогенные протозои являются человеческими паразитами, вызывая различные заболевания, такие как: малярия, амебиаз, бабезиоз, лямблиоз, токсоплазмоз, криптоспоридиоз, трихомониаз, болезнь Шагаса, лейшманиоз, африканский трипаносомоз (сонная болезнь), кератит, вызванный Acanthamoeba, и первичный амебный менингоэнцефалит (наеглериаз). Паразитарные черви (гельминты) – макропаразиты, которые можно увидеть невооруженным глазом. Черви живут и питаются в живом хозяине, получая питание и защиту, при этом нарушая способность хозяина переваривать питательные вещества. Они также манипулируют иммунной системой хозяина, выделяя иммуномодулирующие вещества, что позволяет им существовать в организме хозяина в течение многих лет. Многие паразитические черви чаще всего встречаются в кишечнике, передаются через почву и заражают пищеварительный тракт; другие паразитические черви обитают в кровеносных сосудах хозяина. Паразитические черви, живущие в организме хозяина, могут вызывать слабость и даже приводить к различным заболеваниям. Паразитические черви способны вызывать множество болезней у людей и животных. Гельминтоз (инфекция червями), аскаридоз и энтеробиоз (острицы) – лишь некоторые из заболеваний, вызываемых различными паразитическими червями.

Прион

Прионы – это неправильно свернутые белки, которые способны к передаче и могут вызывать аномальное сворачивание нормальных белков в мозге. Они не содержат ДНК или РНК и не могут размножаться иным способом, кроме как превращать уже существующие нормальные белки в неправильно свернутое состояние. Эти аномально свернутые белки характерны для многих нейродегенеративных заболеваний, поскольку они агрегируют в центральной нервной системе, образуя бляшки, которые повреждают структуру тканей. Это приводит к образованию "дыр" в ткани. Установлено, что прионы передаются тремя путями: приобретенным, наследственным и спорадическим. Также обнаружено, что растения могут служить переносчиками прионов. Существует восемь различных заболеваний млекопитающих, вызванных прионами, таких как скрейпи, губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота (коровья болезнь сумасшедших коров) и губчатая энцефалопатия кошек (FSE). Кроме того, существует десять заболеваний, поражающих людей, таких как болезнь Крейцфельда-Якоба (БКЯ) и фатальная семейная бессонница (FFI).

Патогены животного происхождения

Патогены животных — это агенты, вызывающие заболевания диких и домашних животных, а иногда и людей.

Вирулентность

Вирулентность (склонность патогена снижать приспособленность хозяина) развивается, когда этот патоген способен распространяться от ослабленного хозяина, несмотря на его тяжелое состояние. Примером является малярийный плазмодий, который может передаваться от человека, близкого к смерти, здоровому человеку через комара, укусившего больного. Это называется горизонтальной передачей, в отличие от вертикальной передачи, которая, как правило, приводит к развитию симбиоза (после периода высокой заболеваемости и смертности в популяции), связывая эволюционный успех патогена с эволюционным успехом организма-хозяина. Эволюционная медицина показала, что при горизонтальной передаче популяция хозяев может никогда не выработать толерантность к патогену.

Трансмиссия

Передача патогенов происходит многими различными путями, включая воздушно-капельный, прямой или непрямой контакт, половой путь, через кровь, грудное молоко или другие биологические жидкости, а также фекально-оральным путем. Один из основных способов загрязнения пищевых продуктов или воды – это попадание неочищенных сточных вод в источники питьевой воды или на сельскохозяйственные угодья, что приводит к инфицированию людей, употребляющих загрязненные продукты или воду. В развивающихся странах большая часть сточных вод сбрасывается в окружающую среду или на сельскохозяйственные земли; даже в развитых странах в некоторых районах периодически происходят сбои в работе систем канализации, приводящие к переполнению канализационных коллекторов.