Virulencija ili virulentnost (lat. virulentia, prema: virulentus = otrovan, od virus = otrov) je sposobnost mikroorganizama da izazovu bolest, odnosno stepen njegove patogenosti.[1]
Faktori virulentnosti bakterija obično su bjelančevine koje omogućavaju procese koji se označavaju kao:
Bakterije pritom mogu onemogućiti ili umanjiti imuni odgovor organizma ili lučiti toksine. Činioci virulentnosti virusa određuju hoće li se bolest uopće pojaviti i/ili težinu i trajanje bolesti.
Virulencija virusa zavisi od prisustva/odsustva odgovarajućih receprora u ćelijama domaćina. Za ulaz u ćeliju, virusima je, dakle neophodan receptor i za prodor u pojedine organske sisteme, na osnovu čega svrstavaju u uže kategorije. Tajo se, npr., virusi koji prvenstveno napadaju nervni sistem označavaju kao neurovirulentni.
Stepen patogenosti, odnosno sposobnosti određenog patogena da izazove infekciju i bolest, u vjetovan je snagom invazivnosti, infektivnosti i patogenim potencijalom kojim se može povećati (egzaltacija virulentnosti) ili smanjiti (atenuacija virulentnosti).
Prema MeSH definiciji, stepen patogenosti unutar grupe ili vrste je potencijal stope smrtnosti i/ili sposobnosti organizma da napadne tkiva domaćina. Patogenost organizma - njegova sposobnost da izazove bolesti - određuju faktori virulencije parazita i stopa smrtnosti i/ili sposobnost tog organizma da napadne tkiva u domaćinu. Patogenost organizma - njegove sposobnost da izazove bolesti - određuju njegovi faktori virulencije.[2][3]
Visoka patogenosta je obilježena visokom virulentnošću, i obrnuto.[4][5][6]
U okvru jedne iste te vrste patogenih mikroorganizama postoje različiti sojevi bakterija, sa različitim stepenom virulencije. Virulencija je mjera njegihvog potencijala da izazovu oštećenje u organizmu domaćina, nakon kompleksne interakcije sa domaćinom. Zavisno od uvjeta djelovanja patogena, virulencija se može se povećati (egzaltacija) ili smanjiti (atenuacija). Atenuirani (umrtvljeni) mikroorganizmi se upotrebljavaju u prevenciji zaraznih bolesti, u živim vakcinama.[7]
Sposobnost bakterija da uzrokuje bolest je opisana u smislu broja zaraznih bakterija, tnačina ulaska u tijelo, efekata odbrambenih mehanizama domaćina i unutrašnjih obilježja bakterija zvanih faktori virulencije. Mnogi faktori virulencije su tzv. efektorni proteini koji se ubrizgavaju u ćelije domaćina posebnim sekrecijskim mašinama, kao što je sekrecijski sistem tipa 3. Preko domaćina posredovana patogeneza je često važna, jer može agresivno odgovoriti na infekciju, rezultirajući pokretanjem odbrambenih mehaniama domaćina protiv oštećenja tkiva dok se suprotstavlja infekciji.
Faktori virulencije bakterija obično su proteini ili druge molekule koje se sintetiziraju posredovanjem enzima. Ovi proteini su kodirani genima iz hromosomska DNK, DNK bakteriofaga ili plazmida. Određene bakterije imaju mobilne genetičke elementi i horizontalni prijenos gena. Stoga, strategija za borbu protiv određenih bakterijskih infekcija ide na gađanje specifičnih faktore virulencije i mobilnih genetičkih elementa. Bakterije koriste usaglašene modalitete za sinhronizaciju oslobađanja molekula. To su sve neposredni uzroci morbiditeta u domaćina.
Tok infekcije bakterijama opisuje obrazac:
Gram negativni patogeni mogu premjestiti proteine i faktore virulencije preko membrane vezikula na kontaktu površinu domaćin-patogen. Predloženi mehanizam je prenos preko vezikulske membrane, translokacijom biohemijskih signalnih molekula gram negativnih patogena na domaćinsku ili životinjsku ćeliju.
Mnoge bakterije proizvode faktori virulencije koji inhibiraju imuni sistem odbrane domaćina. Naprimjer, opća bakterijska strategija je proizvodnja proteina koji se vezuju za antitijela domaćina. Polisaharidna kapsula agensa upale pluća (Streptococcus pneumoniae) inhibira fagocitozu bakterije koju bi mogle obaviti imune ćelije domaćina.
Mnogi faktori virulencije su bakterijski proteini koji truju ćelije domaćina i uzrokuju oštećenja tkiva. Naprimjer, mnoga trovanja hranom su izazvana toksinima bakterija koje mogu kontaminirati ljudsku hranu. Neki od njih može ostati u hrani čak i nakon kuhanja i izazvati bolest kada se konzumira. Neki bakterijski toksini se hemijski mijenjaju i inaktiviraju toplotom kuhanja.
Za faktore zaraznosti virusa se utvrđivalo da li se i kako javlja infekcija i kako i koliko su teški rezultirajući simptomi virusne bolesti. Virusima je često neophodan receptor proteina na matičnoj ćeliji za koje se posebno vezuju. Ove ćelije domaćina su tipski proteini na granici endocitoznih mjesta, gdje virus ulazi u ćelije domaćina. Virulentni virusi, kao što je HIV, koji uzrokuje AIDS, imaju mehanizme za izbegavanje odbrane domaćina. HIV inficira T-helper ćelije, što dovodi do smanjenja adaptivnog imunološkog odgovora domaćina i na kraju do imunokompromitiranih stanja. Rezultati je smrtoportunističkih infekcija sekundarnog poremećaja imunog sistema, uzrokuju AIDS.
Neki virusni faktori virulencije daju mogućnost da se ponove u odbrambenim upalnim odgovorima domaćina, kao što su tokom virusno izazvane groznice. Mnogi virusi mogu opstati unutar domaćina za duži vremenski period, u kojem se događa malo štete. Izuzetno virulentni mogu eventualno izazvati mutacije i prirodnom selekcijom održati virus unutar domaćina. Izraz "neurovirulentni" se koristi za viruse kao što su bjesnilo i herpes simplex koji mogu da napadnu nervni sistem i tamo izazvati bolesti.
Modeli intenzivnog proučavanja zaraznih virusa uključuju virus T4 i druge T-bakteriofage koji inficiraju Escherichia coli i niz srodnih bakterija.
Životni ciklus razlaganja virulentnog bakteriofaga je u suprotnosti od umjerenog životog ciklus umjerenih bakteriofaga.
Prema evolucijskoj medicini, optimalna virulencije povećava sa horizontalnim prijenosom (između nesrodnika, a smanjuje sa vertikalnom transmisijom (od roditelja na dijete). To je zato što je fitnes domaćina je vezan za adaptivnu vrijednost u vertikalnoj (međugeneracijskoj) transmisiji, ali nije toliko vezan u horizontalnom (unutargeneracijskom) smislu.