Nogle sygdomme – som for eksempel polio, borreliose og tuberkulose – har en velkendt ætiologi. Nogle har en ætiologi, der ikke er helt forstået, for eksempel forholdet mellem visse vira og kræft. For endnu andre, som for eksempel Alzheimers sygdom, er ætiologien ukendt. Selvfølgelig er ikke alle sygdomme forårsaget af mikroorganismer. For eksempel er sygdommen hæmofili en arvelig (genetisk) sygdom og slidgigt og skrumpelever er degenerative sygdomme. Der er flere andre kategorier af sygdomme, men her vil vi kun se på smitsomme sygdomme, der skyldes mikroorganismer. For at se hvordan mikrobiologer bestemmer ætiologien af en smitsom sygdom, vil vi kigge nærmere på Robert Kochs arbejde, der blev kort beskrevet i afsnittet ”Teorien om sygdom og bakterier” i første del.
12.3.1 Kochs postulater
I det historiske overblik over mikrobiologien, præsenteres i første del, så vir kort på Kochs berømte postulater. Koch var en tysk læge, der spillede en stor rolle i at fastslå, at det var mikroorganismer der forårsagede specifikke sygdomme. I 1877 udgav han nogle tidlige papirer om miltbrand, en sygdom i kvæg, der også kan forekomme hos mennesker. Koch viste, at visse bakterier, i dag kendt som Bacillus anthracis, altid var til stede i blod fra dyr der havde sygdommen og at de ikke var til stede i raske dyr. Han vidste, at den blotte tilstedeværelse af bakterierne ikke beviste, at de havde forårsaget sygdommen; bakterierne kunne have været der, som følge af sygdommen. Derfor eksperimenterede han videre.
Han udtog en blodprøve fra et sygt dyr og sprøjtede det ind i et sundt dyr. Det andet dyr udviklede den samme sygdom og døde. Han gentog denne procedure mange gange, altid med de samme resultater (et vigtigt kriterium i gyldigheden af ethvert videnskabeligt bevis er, at eksperimentelle resultater skal kunne gentages). Koch dyrkede også mikroorganismen i væsker uden for dyrets krop og han viste, at bakterien ville medføre miltbrand, selv efter mange kulturoverførsler.
Koch viste, at en specifik infektionssygdom (miltbrand) er forårsaget af en specifik mikroorganisme (B. anthracis), der kan isoleres og dyrkes på kunstige medier. Han brugte senere de samme metoder for at vise, at bakterien Mycobacterium tuberculosis er den forårsagende agens for tuberkulose.
Kochs forskning, gav en ramme for studiet af ætiologien for en smitsom sygdom. I dag, henviser vi til Kochs eksperimentelle krav som Kochs postulater (se figur 12.3.1.1). De er opsummeret som følger:
- Det samme patogen skal være til stede i alle tilfælde af sygdommen
- Patogenet skal isoleres fra den syge vært og dyrkes i renkultur
- Patogenet fra renkulturen skal medføre sygdom, når det podes i et raskt, modtageligt forsøgsdyr
- Patogenet skal kunne isoleres fra det podede dyr og skal vise sig at være den oprindelige organisme
12.3.2 Undtagelser fra Kochs postulater
Selvom Kochs postulater anvendes til bestemmelse af den forårsagende agens af de fleste bakterielle sygdomme, er der nogle undtagelser. For eksempel har nogle mikroorganismer unikke kulturkrav. Bakterien Treponema pallidum vides at forårsage syfilis, men virulente stammer, er aldrig blevet dyrket på kunstige medier. Det forårsagende agens for spedalskhed, Mycobacterium leprae, har heller aldrig kunnet lade sig dyrke på kunstige medier. Desuden kan mange rickettsiale og virale patogener ikke dyrkes på kunstige medier, fordi de kun formerer sig inde i andre celler.
Opdagelsen af mikroorganismer, der ikke kan vokse på kunstige medier, har nødvendiggjort en række ændringer af Kochs postulater og brugen af alternative metoder til dyrkning og påvisning af visse mikroorganismer. For eksempel, var forskere der ledte efter den mikrobielle årsag til legionærsyge, ude af stand til at isolere mikroorganismen direkte fra en inficeret. De tog dog det alternative skidt og podede en inficeret persons lungevæv, til et marsvin. Disse marsvin udviklede sygdommens lungebetændelseslignende symptomer, mens marsvin podet med lungevæv fra ikkeinficerede personer ikke gjorde. Derefter, blev vævsprøver fra det syge marsvin, dyrket i en blommesæk hos kyllingefostre, en fremgangsmåde (se figur 11.4.2.1), der kan afsløre væksten af ekstremt små mikroorganismer. Efter fostrene var blevet inkuberet, afslørede elektronmikroskopi, stavformede bakterier i kyllingefostrene. Endelig kunne moderne immunologiske metoder anvendes til at vise, at de bakterier der var til stede i kyllingefostrene, var de samme bakterier der var i de ramte marsvin og mennesker.
I en række situationer, udviser en human vært visse tegn og symptomer, der kun er forbundet med et bestemt patogen og dets sygdom. For eksempel forårsager patogener der er ansvarlige for difteri og stivkrampe, karakteristiske tegn og symptomer, som ingen anden mikroorganisme kan producere. De er utvetydigt de eneste mikroorganismer, der kan fremkalde de respektive sygdomme. Men nogle infektionssygdomme er knapt så entydige og giver en anden undtagelse fra Kocks postulater. For eksempel kan nephritis (nyrebetændelse) involvere et hvilken som helst af flere forskellige patogener, som alle forårsager de samme tegn og symptomer. Derfor er det ofte vanskeligt at vide, hvilken bestemt mikroorganisme, der forårsager en sygdom. Andre infektionssygdomme, der undertiden har dårligt definerede ætiologier, er lungebetændelse, meningitis og bughindebetændelse.
Nogle patogener, kan forårsage flere sygdomstilstande, hvilket resulterer i endnu en undtagelse fra Kochs postulater. Mycobacterium tuberculosis, for eksempel, er impliceret i sygdomme i lunger, hud, klogler og indre organer. Streptococcus pyogenes, kan forårsage ondt i halsen, skarlagensfeber, hudinfektioner (som for eksempel rosen) og osteomyelitis (betændelse i knoglerne), blandt andre sygdomme. Når der anvendes kliniske tegn og symptomer sammen med laboratoriemetoder, kan disse infektioner sædvanligvis skelnes fra infektioner i de samme organer fra andre patogener.
Etiske overvejelser, kan også pålægge en undtagelse fra Kochs postulater. For eksempel vil nogle stoffer, der forårsager sygdom hos mennesker, ikke have andre kendte værter. Et eksempel er HIV, årsagen til AIDS. Dette rejser det etiske spørgsmål om, hvorvidt mennesker kan blive bevidst podet med smitstoffer. I 1721, fortalte Kong George I flere dømte fanger, at de kunne podes med kopper for at teste en koppevaccine. Han lovede dem deres frihed, hvis de overlevede. Humane forsøg med uhelbredelige sygdomme er uacceptabel i dag, selv om tilfældig podning sker undertiden. For eksempel kunne transplanteret, kontamineret rødt knoglemarv opfylde det tredje af Kochs postulater og bevise, at herpesvirus kan forårsage kræft.