Kórokozók változóban
Miért halálos betegség a trópusi váltóláz? Miért oly enyhe lefolyású a közönséges nátha? Miért hajlítja gúzsba áldozatát a chikungunya?* Miért öl a sárgaláz, a pestis vagy a tífusz, s miért enyhe kimenetelűek
általában a herpeszvírusok okozta fertőzések?
A sokféle kórokozó tulajdonságait, s következésképp az általuk okozott tüneteket evolúciós mechanizmusok hozzák létre és tartják fenn. Ezért, ha a kórokozók egyes általános tulajdonságait a természetes szelekció szempontjából vizsgáljuk, talán jobban megérthetjük természetüket. Ilyen általános tulajdonság a virulencia, a fertőző szervezet szaporodási képessége a gazdában, amelyen a fertőzés súlyossága múlik (1. ábra).
A hiperaktív HIV
Egy-egy kórokozó virulenciáját a beteg számára a fertőzés következtében jelentkező tünetek hevessége, súlyossága, kellemetlensége jelzi. A virulencia kevésbé szubjektív mértéke a halandóság növekedése, tehát az, hogy a fertőzöttek hány százaléka hal meg a fertőzés következtében. Ám a fertőző szervezetek elterjedését, fennmaradását is befolyásolja, hogy milyen lefolyású és kimenetelű megbetegedést okoznak. A virulencia így a természetes kiválogatódás ellenőrzése alatt áll, és evolúciósan szabályozott tulajdonság.
Egy-egy gazdában egy hosszú fertőzés folyamán a vírusok vagy baktériumok számottevő evolúciós változáson mehetnek keresztül. Általános szabály, hogy azt a genetikai változatot találjuk nagyobb számban egy fertőzött egyed szervezetében, amely az adott körülmények között gyorsabban szaporodik. Egy hosszú vírusfertőzés folyamán például a gazda szervezetében egyre gyorsabban replikálódó vírustörzseket kell találnunk. Az egyik legmutábilisabb emberre veszélyes vírus, a szerzett immunhiányos szindrómát kialakító HIV1 általában 10 év lappangás után válik végzetessé. Egy aktívan replikálódó HIV1 általában a sejt fehérjetermelésének 1-2 %-át köti le a maga fehérjéinek előállítására. A fertőzés késői szakaszára jellemző hiperaktív HIV1 a fehérjetermelő kapacitás felét is kisajátíthatja. Az aktív és a hiperaktív változatok közti különbségért a vírus örökítő anyagának egy-két megváltozása, mutációja felelős. A kórokozók számának növekedésével arányosan súlyosbodnak a fertőzéssel járó tünetek is.
Így van ez a váltóláz esetében is. A világon évente 300 millió ember betegszik meg maláriában, azaz váltólázban, amit négyféle spórás egysejtűfaj okozhat. A négy faj közül a trópusi váltóláz kórokozója, a Plasmodium falciparum a legveszélyesebb. A P. falciparummal fertőzött emberek gyakrabban halnak meg a fertőzés következtében, mint a másik három kórokozó valamelyikével fertőzött, kevésbé szerencsétlen társaik. Ezzel együtt jár, hogy a P. falciparum gyorsabban szaporodik a gazdában, s a fertőzés után rövidebb idő telik el a tünetek megjelenéséig, mint ha a másik három lázállatka valamelyike fertőzne. A P. falciparum egy-egy személy vörösvértesteinek 60 %-ában is jelen lehet, míg a többi faj általában a vörösvértestek kevesebb, mint 2 %-ában fordul elő. Azt is kimutatták, hogy a P. falciparum genetikailag különböző törzsei különböző sebességgel szaporodnak, és generációs idejük is eltérő. Ezek az öröklődő különbségek adják a kórokozó evolúciójának nyersanyagát.
Maradj talpon! – vagy feküdj le!
Ha a természetes szelekció mindig a gyorsabban szaporodó változatoknak kedvez, akkor miért nem válik minden fertőző betegség halálossá? Szerencsénkre a vírusok, baktériumok és más kórokozók számára nem elegendő, ha csak egy-egy szervezetben terjednek el. Gazdáról-gazdára kell terjedniük, hogy egy fajban fennmaradhassanak. Egy nagyon virulens kórokozó ágyhoz kötheti és gyorsan megölheti áldozatát, de ha közben csak elenyésző esélye van az újabb fertőzésre, a gazdával pusztulva evolúciós szempontból ő maga is halott.
A különböző gazdákban élő kórokozó-változatok közti kiválogatódás tehát nem feltétlenül kedvez a nagy virulenciának. Általánosságban annyit mondhatunk, hogy az egyetlen gazdában a virulencia növekedésére ható szelekcióval szemben a több, egymásnak a fertőzést átadó gazda kórokozói közti szelekció sok esetben a kisebb virulenciájú változatoknak kedvez. E két szinten folyó szelekció eredője határozza meg a virulencia mértékét.
Milyen körülmények kedveznek a kisebb virulenciájú kórokozók terjedésének? A legközönségesebb emberi vírusfertőzés a Rhinovírusok okozta nátha. E vírusok alig szaporodnak az orrunkban, és az általuk fertőzött sejtekben alig tesznek kárt. Sőt, a fertőzött sejtek kis csoportjai kőzött nem fertőződött sejtek is vannak. A Rhinovírusok az orrváladékba kerülve cseppfertőzés vagy érintés útján adódnak át. Mi haszna lenne egy Rhinovírus-változatnak abból, ha ágyba kényszerítené a gazdáját? Nem sok, hiszen ezzel csökkentené a fertőzés, a továbbterjedés esélyét Egy kis náthával csak iskolás korú gyerekeink maradnak otthon, ahogy mi is tettük. A náthát lábon kihordók viszont emberek tucatjait fertőzhetik meg, miközben dolgoznak, vásárolnak, ügyeket intéznek, s panaszkodnak, hogy már megint folyik az orruk. Az elmondottakból az várható, hogy az emberről emberre közvetlenül terjedő kórokozók általában nem verik le a lábáról a megfertőzött személyt, és ritkán okoznak halálos betegséget.
Más a helyzet például a szúnyogok által terjesztett maláriával. A fertőzéstől legyengült gazda jobban ki van szolgáltatva a vérszívóknak, mint egészséges társai, tehát a súlyos betegség nem akadályozza, sőt, segítheti a kórokozó terjedését. Ahol nincs hiány szúnyogokból, a lázállatkák gyors szaporodása és szétterjedése a gazda szervezetében kedvez az ilyen típusú fertőzések terjedésének. A következő szúnyog ugyanis akkor is átveheti a kórokozót, ha nem a fertőzést előtte beoltó szúnyog csípése közeléből veszi az áldozat vérét. A szúró rovarok által terjesztett fertőzések között tehát nagyobb gyakorisággal várható halálos kimenetelű, mint a közvetlenül terjedő fertőző betegségek között.
Betegségstatisztika
P. W. Ewald professzor, akinek gondolatmenetét eddig követtük, s aki e hipotézist kidolgozta, a következőképpen próbálta ellenőrizni állítása helyességét. Számba vette mindazokat a gyakori fertőző betegséget, amelyeket vírus, baktérium vagy egysejtű okoz. Kizárta azokat a kórokozókat, amelyek nemcsak az emberben szaporodnak intenzíven, hanem például a talajban vagy a vízben is. Kizárta továbbá a béltraktus élősködőit, mivel ezek táplálékforrása nem maga a gazdaszervezet, hanem az általa elfogyasztott táplálék. A többieket terjedésük módja szerint osztályozta. Egyedül a Yersinia pestisbaktériumot hagyta ki, mivel a pestist nemcsak a bolhák közvetítik, hanem cseppfertőzéssel is terjedhet. A virulenciát a száz fertőzésből orvosi kezelés nélkül a gazda halálához vezető esetek arányával jellemezte.
Az eredmények a várakozásnak megfelelően alakultak (2. ábra). A köztesgazda által terjesztett betegségek képe sötétebb, mint a közvetlen módon terjedő fertőzéseké. A közvetítő útján terjedő fertőzéseknek nem egészen 40 %-a annyira enyhe lefolyású, hogy 1000 fertőzöttre átlagosan egynél kevesebb haláleset jut. A közvetlenül terjedő fertőzéseknek csaknem 80 %-a ilyen. A köztesgazda által terjesztett fertőzéseknek csaknem 20 %-a megtizedeli a fertőzötteket, a közvetlenül terjedő fertőzéseknek csak 10 %-a ilyen veszélyes.
Szifiliszkúra maláriával
Az orvostudomány akaratlanul példát szolgáltatott a kórokozók villámgyors evolúciójára. Századunk első felében rájöttek, hogy a lázas állapot visszaszorítja a szifilisz kórokozóját. Ezért sok szifiliszes beteget kezeltek a majmoknak váltólázat okozó Plasmodium knowlesivel, amely az emberben enyhe lefolyású, lázzal járó maláriás fertőzést okoz. A kórokozót egy injekciós tű és egy fecskendő, azaz egy műszúnyog segítségével vitték át az egyik betegről a másikra. Döbbenten tapasztalták, hogy százhetven átoltás után újabb pacienseket nem lehetett így kezelni, mert a váltóláz ugyanolyan veszélyessé vált számukra, mint a szifilisz.
A vérükben a lázállatkák száma az ötszázszorosára szökött fel. A gyorsabban szaporodó mutáns kórokozók azért terjedhettek el tömegesen a vérben, mert az „orvosi segédlet” mentesítette őket a gazda megfertőzésével járó feladatoktól, s a feleslegessé vált funkciók kiesése felgyorsította a szaporodásukat. Csak a gazdán belüli, a virulenciát növelő szelekció hatott rájuk, a különböző gazdákban élő törzsek közti verseny, a szelekció másik tényezője nem korlátozta őket.
Miért van többféle váltóláz?
Miért virulensebb a trópusi váltóláz kórokozója, mint szelídebb társai? Mert más ökológiai fülkét foglal el. A P. falciparum olyan trópusi területeken fordul elő, ahol mind a népsűrűség, mind a szúnyogok egyedsűrűsége, egész éven át nagy. Ez a helyzet szelektálja a kórokozót arra, hogy rövid lappangási idővel és gyorsan szaporodva támadjon. A mérsékelt égövön, ahol a lázállatkák terjesztésére képes szúnyogok csak a kedvező évszakokban vannak jelen, a P. falciparum hátrányban van a hosszabb lappangási idejű fajokkal szemben. Például az Európában élő P. vivax a nyári fertőzés és a következő tavaszi megbetegedés után évek múlva is visszatérhet, mivel egy hypnozoidnak nevezett alakban van jelen a szervezetben. A Venezuelából, Nicaraguából vagy El Salvadorból származó törzsei ellenben rövid lappangási idő után okoznak megbetegedést, s csak néhány hónap telik el a tünetek ismételt megjelenése között. Észak-Koreában viszont egy olyan hosszú lappangási idejű törzse él, amelyet P. vivax hibernans-nak neveztek el. A törzsek közti különbség abból adódik, hogy melyikük milyen arányban termel hypnozoidokat.
A virulencia mértékét tehát a köztesgazdák gyakorisága és jelenlétének állandósága is befolyásolja. A kórokozó virulenciája várhatóan azokon a területeken kisebb, ahol az emberek kis csoportokban élnek, és a migráció nem számottevő. Ezeken a helyeken ugyanis időszakosan hiány lehet a fertőzésre fogékony emberekből.
És az AIDS?
A tisztelt olvasó bizonyára gondolkozott már az AIDS-ről. Honnan jön? Hány áldozatot szed még? Sikerül-e megfékezni? „A biológiában minden csak evolúciós megvilágításban értelmezhető.” – mondta korunk egyik vezető evolúcióbiológusa, T. Dobzhanski. Cikkünk következő folytatásában az AIDS példáján próbáljuk alátámasztani ezt a provokatív állítást. Látni fogjuk, hogy az evolúciós szemlélet új megvilágításba helyez számos AIDS-kutatási eredményt, nélküle a fenti kérdések megválaszolhatatlanok, s pusztán a molekuláris biológia eredményeire támaszkodva aligha várható a HIV tartós megfékezése.
Dr. Pásztor Erzsébet
forrás: Sulinet
