As interações hospedeiro-patógeno abrangem os eventos moleculares e celulares que determinam o resultado da infecção. Essas interações vão desde o reconhecimento do patógeno pelo sistema imune inato até a manipulação patogênica de processos celulares do hospedeiro para sobrevivência e replicação.
Padrões moleculares associados a patógenos são moléculas microbianas conservadas, incluindo lipopolissacarídeo, peptidioglicano, flagelina e motivos de ácido nucleico. Receptores de reconhecimento de padrão do hospedeiro, incluindo receptores Toll-like, receptores NOD-like, receptores RIG-I-like e receptores de lectina tipo C, detectam esses padrões. TLR4 reconhece LPS bacteriano, TLR5 reconhece flagelina e TLR9 reconhece DNA CpG não metilado.
Após o reconhecimento, cascatas de sinalização ativam fatores de transcrição incluindo NF-κB, IRF3 e AP-1, levando à produção de citocinas e quimiocinas pró-inflamatórias. O complexo do inflamassoma ativa caspase-1 para processamento de IL-1β e IL-18. Interferons tipo I induzem o estado antiviral através da sinalização JAK-STAT e genes estimulados por interferon.
Patógenos evoluíram estratégias sofisticadas para subverter a imunidade do hospedeiro. Bactérias usam sistemas de secreção tipo III e tipo IV para injetar proteínas efetoras em células hospedeiras. Esses efetores manipulam a dinâmica do citoesqueleto, bloqueiam a fagocitose, inibem a autofagia e suprimem a sinalização inflamatória. Proteínas virais interferem na indução e sinalização de interferon, inibem a apresentação de antígenos e bloqueiam a apoptose.
Patógenos intracelulares incluindo Mycobacterium tuberculosis, Salmonella e Listeria sobrevivem dentro de células hospedeiras modificando seus compartimentos fagoscomais. M. tuberculosis inibe a fusão fagossomo-lisossomo. Listeria monocytogenes escapa do fagossomo e usa motilidade baseada em actina para disseminação célula a célula.
A resposta imune do hospedeiro envolve ação coordenada da imunidade inata e adaptativa. Células dendríticas processam antígenos e os apresentam a células T em linfonodos drenantes. Células T CD4 se diferenciam em subconjuntos Th1, Th2, Th17 ou Treg com base no ambiente de citocinas. Células T CD8 matam células infectadas através da liberação de perforina e granzimas. Células B produzem anticorpos que neutralizam patógenos e opsonizam para fagocitose.
O estudo das interações hospedeiro-patógeno informa o design de vacinas, o desenvolvimento de imunoterapias e a identificação de novos alvos antimicrobianos. Abordagens de biologia de sistemas integram transcriptômica, proteômica e metabolômica para entender a infecção em nível molecular.
