Роль микроорганизмов в возникновении и развитии инфекционного процесса

Обновлено: 27.03.2024

Инфекционный процесс немыслим без главных его причин - возбудителей. Микроорганизмы способны вызывать разные по силе и проявлениям заболевания. Инфекции определяются вирулентностью и патогенностью.

Вокруг живет огромное количество микроорганизмов, которые появились на Земле задолго до зарождения более крупных, многоклеточных живых существ. Микробы постоянно пытаются заполучить пальму первенства среди всего живого, поэтому их количество стремительно растет, они занимают различные экологические ниши. Роль микроорганизмов в инфекционном процессе велика, ведь именно они вызывают большинство известных заболеваний людей, животных, растений и даже самих бактерий.

Микроорганизмы и инфекционный процесс

К первой относятся те микроскопические существа, которые могут нормально жить и развиваться вне организма хозяина, например, в толще или на поверхности земли, но при попадании в благоприятные условия они переходят к паразитическому способу жизни. Для патогенных же микробов единственной средой обитания являются макроорганизмы, во внешней среде эти существа выжить не могут.

Роль микроорганизмов в инфекционном процессе

Роль микроба в инфекционном процессе зависит от нескольких факторов:

  • патогенности;
  • вирулентности;
  • специфики выбора организма-хозяина;
  • степени органотропности.

Патогенность микроорганизмов

Патогенность – способность паразитического организма вызывать инфекционные процессы внутри тела макроорганизма-хозяина. Эта характеристика микроорганизмов во многом зависит от их внешнего строения:

  • наличие защитной капсулы;
  • аппараты для активного движения;
  • прикрепленные рецепторы или ферменты для прохождения через клеточные мембраны макроорганизмов;
  • аппараты для адгезии – прикрепления на поверхности клеток других организмов.

Все вышеперечисленное повышает вероятность того, что микроорганизм проникнет внутрь клетки организма-хозяина и вызовет инфекционный процесс. Чем больше факторов патогенности сочетает в себе микроб, тем сложнее с ним бороться, и тем острее будут проявления заболевания.

Вирулентность

Чем выше вирулентность у микроорганизмов, тем ниже шанс остаться здоровым после их проникновения в организм.

золотистый стафилококк

Например, кишечная палочка имеет низкий показатель вирулентности, поэтому многие поглощают ее с водой ежедневно, но при этом не имеют проблем с пищеварительной системой. А вот у золотистого стафилококка, резистентного к метициллину, этот показатель выше 90%, поэтому при инфицировании у людей стремительно развивается заболевание с тяжелыми симптомами.

Вирулентность микробов имеет несколько количественных характеристик:

  • инфицирующая доза (количество микроорганизмов, необходимое для запуска инфекционного процесса);
  • минимальная смертельная доза (сколько микробов должно быть в организме, чтобы он погиб);
  • максимальная смертельная доза (количество микробов, при котором смерть наступает в 100% случаев).

На вирулентность микроорганизмов влияют многие внешние факторы: изменение температуры, обработка антисептиками или антибиотиками, ультрафиолетовое облучение и прочее.

Специфика выбора хозяина

Роль микроорганизма в инфекционном процессе во многом зависит от того, насколько специфичен он в выборе макроорганизма-хозяина. Разделяя микробов по этому критерию, можно заметить, что существует несколько групп:

  • универсальные паразиты (способны заражать людей, многие виды животных);
  • селективные паразиты (инфицируют определенную группу животных или растений);
  • специфичные паразиты (способны проживать только в одном определенном виде макроорганизма).

Степень органотропности

Споры патогенного гриба аспергилла человек вдыхает через нос, но нормально расти и размножаться возбудитель может внутри клеток легких или мозга.

Органотропность влияет на специфичность при выборе хозяина, ведь если микроорганизму для нормального развития нужно попасть в гепатоциты – клетки печени, а у инфицированного макроорганизма ее нет – заболевание не разовьется.

Макроорганизм в инфекционном процессе

В процессе инфицирования принимает участие не только сам патогенный микроб, но и хозяин. Паразиты всеми силами стремятся попасть в клетки крупного организма, а тот старается удержать свои позиции и не поддаться заражению. Говоря про роль макроорганизма в инфекционном процессе, понимают его способность противостоять возбудителю заболевания.

Сопротивляемость зависит от таких аспектов:

  • готовности иммунитета обезвредить микроорганизм (зависит от состояния здоровья, развитости иммунной системы);
  • способности нейтрализовать токсины патогена (для этого необходима развитая система органов-фильтров, таких как печень и почки);
  • наличия нормальной микрофлоры, которая будет дополнительным защитным барьером на пути паразитов;
  • способности вырабатывать защитные факторы против микробов (например, антибиотики у грибов).

Борьба между макро- и микроорганизмами идет с самого начала их совместного проживания на Земле, поэтому и тем, и другим отведена своя роль в инфекционном процессе. Каждый имеет свои преимущества и слабые стороны, поэтому до сих пор люди, животные, растения существуют вместе с бактериями, грибками, простейшими.

Различают генотипическую (наследуемую) изменчивость и фенотипическую (ненаследуемую, модификационную). Наследуемая изменчивость осуществляется в виде мутаций и рекомбинаций.

Мутации - это перегруппировка генов, не связанная с внесением в клетку нового генетического материала, ненаправленное изменение генотипа. Спонтанные мутации возникают без видимых причин, как ошибки репликации; индуцированные - под влиянием мутагёнов (УФО, ионизирующей радиации, алкилирующих агентов, азотистой кислоты, аналогов оснований ДНК и др.). Мутации могут проявляться в виде удвоения, выпадения, замены нуклеотидов, вставки (в том числе транспозируемого элемента) и др.

Рекомбинации- это изменения генотипа, связанные с внесением в клетку-реципиент генетического материала от клетки-донора. Различают 3 вида рекомбинаций: трансформацию, трансдукцию, конъюгацию.

Трансформацией называют процесс: поглощения клеткой-реципиентом

изолированной ДНК клетки-донора (или синтетической нуклеиновой кислоты)..

Трансдукция - перенос генетической информации (ДНК) при проникновении в клетку умеренного бактериофага (вирусных частиц, паразитирующих на бактериальных клетках).

Конъюгация - перенос генетической информации посредством трансмиссивных плазмид при непосредственном контакте донора и реципиента.

Мутации и рекомендации обеспечивают высокий уровень генетического обмена в различных микробиоценозах, позволяют микробам быстро адаптироваться к меняющимся условиям среды, эволюционировать, нередко приобретая нежелательные свойства - лекарственную устойчивость, повышенный патогенный потенциал. Все формы наследуемой изменчивости активно используются в генно-инженерных исследованиях и биотехнологии.

Различают несколько форм взаимодействия /симбиоза/ двух биологических видов, в том числе паразитизм, когда один живёт за счет другого, нанося ему вред / +- /. Паразит, как правило, зависит от хозяина. Частным случаем паразитизма является инфекция.

Инфекция /инфекционный процесс/ - это закономерно развивающийся процесс взаимодействия микроба и восприимчивого макроорганизма, сопровождающийся физиологическими и патологическими реакциями, нарушением гомеостаза и функций организма.

Инфекционная болезнь - крайняя /по выраженности/ форма инфекции.

Возбудитель инфекции должен быть патогенным или потенциально патогенный микробом. Патогенность /болезнетворность/ - генетически детерминированная потенциальная способность микробов данного вида при попадании в макроорганизм определенного вида /человека, животного/ вызывать развитие инфекции.

По признаку патогенности все виды- микробов можно разделить на 3 группы: I/ безусловно-патогенные /патогенные/, которые всегда вызывают инфекцию; 2/ потенциально-патогенные, вызывающие инфекцию при определенных условиях: ослаблении организма, массивном заражении др.; 3/ непатогенные /безвредные/.

К патогенным относятся, например, возбудитель чумы (Yersinia pestis), возбудитель холеры (Vibrio cholerae). К потенциально-патогенным относятся многие представители нормальной микрофлоры человека и внешней среды, способные вызывать различные гнойно-воспалительные, кишечные или респираторные заболевания /стафилококки, стрептококки, эшерихии, клебсиеллы, бактероиды и др./. Каждому виду патогенного микроба соответствует определенное инфекционное заболевание с характерными чертами, которое расценивается как отдельная нозологическая форма /туберкулёз, холера, дифтерия, дизентерия и т.п./. Заболевания, вызываемые разными потенциально патогенными микробами, часто имеют сходство и не выделяются как различные нозоформы /абсцесс, флегмона, бронхит, цистит и т.п./.

Каждый штамм патогенного вида имеет свою степень выраженности патогенного потенциала - вирулентность, которую можно измерить количественно. Материальной основой вирулентности является совокупность определенных генов и их продуктов - факторов патогенности. Дикторами патогенности называют вещества и структуры микроба, которые обеспечивают ему: I/ проникновение, размножение и распространение в организме хозяина; 2/ преодоление его защитных реакций; 3/ нарушение гомеостаза /повреждение тканей, нарушение функций и т.п;/.




К факторам патогенности I группы относят: адгезины / поверхностно расположенные, как правило, белковые структуры, обеспечивающие микробу распознавание и прикрепление к рецепторам чувствительных клеток хозяина; инвазины / поверхностные белки, способные индуцировать внутриклеточное поглощение микроба по типу фагоцитоза /; фермента гиалуронидаза, коллагеназа, фибринолизин и др., повышающие проницаемость тканей.

Факторы 2 группы: капсула, поверхностные белки / А-протеин стафилококка, М-протеин стрептококка и др./, обеспечивающие защиту от фагоцитоза и бактерицидного действия сыворотки крови; протеазы иммуноглобулинов /разрушение защитных антител/, сидерофоры / вещества, транспортирующие железо в микробную клетку / и др.

Факторы 3 группы: ферменты – уреаза /накопление аммиака/, лецитиназа /разрушение клеточных мембран эритроцитов, лейкоцитов / и др.; токсины. Эндотоксины в основном являются липополисахаридами клеточной стенки грамотрицательных бактерий, термостабильны, малотоксичны, оказывают неспецифическое общее действие. Экзотоксины - это высокоядовитые термолабильные секретируемые белки, которые оказывают избирательное специфическое действие, вызывают выработку иммуноглобулинов /антитоксинов/ и под воздействием формалина способны переходить в анатоксины / безвредные вещества, которые также вызывают продукцию антитоксинов /. Для получения эндотоксина необходимо разрушить клетки микроба и выделить липополисахаридную фракцию. Экзотоксины получают из жидкой питательной среды после выращивания в ней соответствующего токсигенного микроба / возбудителя дифтерии, ботулизма или других /.

Штаммы патогенного микроба могут существенно отличаться по вирулентности / от высоковирулёнтных до авирулентных /. Вирулентность штамма может меняться со временем. Повышению вирулентности способствуют: последовательные заражения восприимчивых организмов, генетические рекомбинации у микробов. Ослабление вирулентности происходит в неблагоприятных для микроба условиях /культивиривание при повышенных температурах, в присутствии антимикробных веществ, мутагенов, в маловосприимчивом организме /. Для создания живых вакцин получают аттенуированные штаммы - маловирулентные варианты патогенного микроба, не способные вызывать заболевание, но вызывающие вакцинальный процесс и формирование активного иммунитета.

Роль макроорганизма в инфекционном процессе определяется его восприимчивостью. Восприимчивость - это генетически детерминированная способность организма реагировать на внедрение микроба развитием инфекции.

Материальной основой восприимчивости является наличие в организме рецепторов и субстратов, необходимых для адсорбции и размножения возбудителя, а также неэффективность защиты макроорганизма.

Видовая восприимчивость является результатом эволюционной адаптации /взаимного приспособления/ паразита и хозяина. Индивидуальная восприимчивость зависит от: генетической предрасположенности, особенностей иммунного ответа, состояния естественной резистентности / она, в свою

очередь, зависит от общей физиологической реактивности, возраста, пола,

питания, факторов внутренней среды, физиологического состояния организма /. Восприимчивость более высока: у детей после б месяцев и пожилых лиц, у мужчин, при белковой и витаминной недостаточности питания, эндокринных нарушениях /сахарный диабет и др./, соматических заболеваниях /травмы, болезни крови, выделительной системы, отравления, опухоли/, других инфекциях. .

Роль внешней и социальной среды в инфекционном процессе. Они оказывают влияние на индивидуальную восприимчивость и свойства микроба /вирулентность и накопление возбудителя/. На резистентность организма влияют: температура и её колебания, солнечный свет, климат в целом, излучения'/ионизирующие, УФО, СВЧ/, загрязняющие примеси в воздухе, воде, пище, а также социальные факторы /условия труда и быта, национальные традиции, уровень санитарной культуры, образ жизни/.

Место естественного обитания и размножения возбудителя называют источником инфекции. Если основным источником инфекции является человек, заболевания называют антропонозами, если животные - зоонозами.

Возбудители могут передаваться от больного или микробоносителя: при непосредственном контакте /контактный механизм передачи инфекции/, от матери плоду /вертикальный/ или через различные факторы передачи -зараженные пищевые продукты или воду /алиментарный/, вдыхаемый воздух /аэрозольный/, через кровососущих членистоногих /трансмиссивный механизм передачи/.

Распространение микробов и токсинов в организме может происходить: по естественным каналам /кишечному, дыхательному, мочевому тракту/, с током крови, лимфы, ликвора, через соприкосновение здоровых и, поражённых тканей. Циркуляцию токсина в крови называют токсинемией, вируса-вирусемией. бактерий - бактериемией.

Особой формой инфекции является сепсис - тяжёлое генерализованное заболевание, возбудитель которого размножается в кровеносной системе, вызывает воспаление и деструкцию тканей. У сепсиса отсутствует конкретный возбудитель /часто это потенциально патогенные микробы/, для него не характерна цикличность течения. Основной причиной сепсиса является резкое снижение защитных сил макроорганизма. Поводом могут служить даже незначительные локальные инфекции. Если единственным местом обитания и размножения микроба является кровь, генерализованную инфекцию называют септицемией, если возбудитель находится в крови, первичном и вторичных очагах инфекции - -септикопиемией. В отличие от сепсиса, при бактериемии микроб появляется в крови, как правило, кратковременно, в определенном периоде болезни, без размножения и при отсутствии резкого угнетения защитных сил организма.

Для возникновения инфекционного процесса необходимы следующие условия; патогенный /или потенциально-патогенный/ и достаточно вирулентный микроб в инфицирующей дозе должен попасть через входные ворота инфекции в ослабленный макроорганизм восприимчивого вида.

При наличии всех условий развивается: клинически выраженная форма инфекции / типичное, атипичное, стёртое заболевание / или субклинические формы / бессимптомная, латентная инфекция, микробоносительство /. . Для инфекционных болезней характерна не только заразность, но и цикличность течения - закономерная смена определенных по длительности стадий: инкубационный период /от момента заражения до первых симптомов/, продромальный /период предвестников, сходных при многих заболеваниях - недомогание, снижение аппетита, лихорадка и др./, клинический период /развёртывание клинической картины, характерной для каждого заболевания /, период реконвалесценции /выздоровления/. По длительности течения различают: острые инфекции / одна, несколько недель /, хронические /годы/ и подострые /месяцы/; по происхождению - экзогенные / при попадании возбудителя из окружающей среды / и эндогенные / при активизации потенциально-патогенных микробов из состава нормальной микрофлоры, т.е. аутоинфекция /; по локализации - очаговая и генерализованная.

Атипичная и стёртая формы инфекции отличаются от типичного, заболевания необычной цикличностью, отсутствием одного или нескольких типичных симптомов, наличием необычных симптомов. При субклинических формах инфекции клинические симптомы заболевания минимальны или отсутствуют, но микроб размножается, распространяется и, иногда, длительно сохраняется в организме, вызывая ответные иммунные реакции. При микробоносительстве возбудитель выделяется во внешнюю среду, что представляет собой реальную опасность заражения окружающих. Отсутствие клинических симптомов затрудняет диагноз, выявление и изоляцию таких лиц. Длительное пребывание возбудителя в организме может быть связано как с недостаточностью иммунных защитных реакций, так и с измененными свойствами самого микроба /например, переход в устойчивую L-форму/.

Различают следующие формы множественной инфекции: смешанная /когда 2 и более инфекционных процесса у больного, одновременно вызваны разными возбудителями/, вторичная / на фоне инфекционного заболевания возникает новая инфекция, вызванная другим возбудителем /, суперинфекция /заражение тем же возбудителем на фоне текущего заболевания /;реинфекция /повторное заражение тем же возбудителем после выздоровления/, рецидив /возврат симптомов после ремиссии за счет оставшихся в организме микробов/.

При возникновении единичных случаев инфекционной болезни, не связанных с общим источником инфекции, говорят о спорадической заболеваемости Появление значительного числа связанных друг с другом заболеваний называют эпидемией. Распространение повышенного уровня заболеваемости с захватом нескольких стран и континентов называют пандемией. Термин эндемия применяют для обозначения обычного уровня заболеваемости для данной местности. К внутрибольничным /госпитальным/инфекциям относят заболевания у ослабленных лиц, заразившихся в условиях больницы /чаще неинфекционной/. Они часто носят характер гнойно-септических, респираторных или кишечных инфекций.

Исторически слово “инфекция” (лат.inficio- заражать) впервые было введено для обозначения венерических болезней.

Инфекция- совокупность всех биологических явлений и процессов, возникающих в организме при внедрении и размножении в нем микроорганизмов, результат взаимоотношений между макро- и микроорганизмом в виде адаптационных и патологических процессов в организме т.е. инфекционного процесса.

Инфекционная болезнь- наиболее выраженная форма инфекционного процесса.

В общебиологическом плане взаимоотношения микро- и макроорганизмов представляют собой симбиоз (т.е. сожительство), так как все живые существа сосуществуют в природе. Человек сосуществует на планете Земля с микроорганизмами, растениями, животными. Основными формами взаимодействия микро- и макроорганизмов (их симбиоза) являются: мутуализм, комменсализм, паразитизм.

Мутуализм- взаимовыгодные отношения (пример- нормальная микрофлора).

Комменсализм- выгоду извлекает один партнер (микроб), не причиняя особого вреда другому. Необходимо отметить, что при любом типе взаимоотношений микроорганизм может проявить свои патогенные свойства (пример- условно- патогенные микробы- комменсалы в иммунодефицитном хозяине).

Паразитизм- крайняя форма антогонистического симбиоза, когда микроорганизм питается за счет хозяина, т.е. извлекает выгоду, нанося при этом вред хозяину.

Микробный паразитизм носит эволюционный характер. В процессе перехода от свободноживущего к паразитическому типу жизнедеятельности микроорганизмы теряют ряд ферментных систем, необходимых для существования во внешней среде, но приобретают ряд свойств, обеспечивающих возможность паразитизма.

Основные этапы инфекционного процесса.

1.Адгезия- прикрепление микроорганизма к соответствующим клеткам хозяина.

2.Колонизация- закрепление микроорганизмов в соответствующем участке.

3.Размножение (увеличение количества- мультипликация).

4.Пенетрация- проникновение в нижележащие слои и распространение инфекта.

5.Повреждение клеток и тканей (связано с размножением, пенетрацией и распространением инфекта).

Инфекционный процесс может быть:

по длительности- острый и хронический.

Острая циклическая инфекция заканчивается элиминацией (удалением) возбудителя или смертью больного. При хронической инфекции возбудитель длительно сохраняется в организме (это состояние называется персистенция). Для персистенции микроорганизмы имеют ряд механизмов- внутриклеточная локализация (укрываются в клетке), переход в не имеющие клеточной стенки L- формы, антигенная мимикрия (совпадение по химическому составу антигенных детерминант микроба и клеток хозяина ), укрытие в локальных очагах и забарьерных органах (головной мозг), Для вирусов дополнительными факторами персистенции является интеграция генома вируса с хромосомой клетки- мишени, недоступность действию антител, наличие дефектных вирусных частиц и слабая индукция иммунного ответа и др. Персистенция в организме и периодическая смена хозяина- два основных механизма поддержания микробных популяций.

по степени распространения- локальный и генерализованный.

Локальный инфекционный процесс- возбудитель сосредоточен в определенном очаге, не выходя за его пределы, что сдерживает механизмы защиты. Если микроорганизм способен диссеминировать по организму, возникает генерализованный процесс. Существует два основных пути распространения- лимфогенный (по лимфатической системе) и гематогенный (по кровяным сосудам).

по выраженности- манифестный и инаппарантный.

Манифестный (ярко выраженный) инфекционный процесс- инфекционная болезнь- типичная, атипичная, хроническая и т.д. Бессимптомный (инаппарантный) инфекционный процесс характерен для латентной инфекции. Размножение возбудителя в организме не сопровождается клиническими проявлениями, а только иммунными реакциями.

Инфекционные заболевания имеют ряд отличий от соматических, в том числе- наличие возбудителя, заразность, цикличность течения.

Динамика развития инфекционной болезни.

Инфекционные заболевания характеризуются цикличностью, сменой периодов.

1.Инкубационный период- от момента заражения до первых клинических признаков (процесс активного размножения возбудителя).




2.Продромальный период (предвестников) характеризуется общими неспецифическими проявлениями- недомоганием, головной болью, повышением температуры и другими симптомами преимущественно токсического генеза.

3.Период развития (разгара) болезни характеризуется типичными (специфическими) для данной инфекции клиническими проявлениями.

4.Период реконвалесценции (выздоровления). В качестве исхода болезни может наступить выздоровление, развиться носительство или летальный исход.

Бактерионосительство может иметь большое значение в распространении многих инфекций. Может наблюдаться как при латентной инфекции, так и после перенесенного инфекционного заболевания. Особое значение при некоторых инфекциях имеют хронические носители (брюшной тиф, вирусный гепатит В).

Инфекционное заболевание возникает не при каждом попадании патогенного микроорганизма в организм человека. Требуются определенные условия для реализации:

- достаточная доза микроорганизмов (понятие о критических дозах). Чума- несколько бактериальных клеток, дизентерия- десятки, для некоторых возбудителей- тысячи- сотни тысяч;

- естественный путь проникновения. Существует понятие о входных воротах инфекции, различных для различных групп инфекций- раневых, респираторных, кишечных, урогенитальных с различными механизмами заражения (глаза, кожа, дыхательные пути, желудочно- кишечный тракт, мочеполовая система и др.);

- характеристики возбудителя, его болезнетворные свойства, способность преодолевать защитные механизмы хозяина;

- состояние организма хозяина (наследственность- гетерогенность человеческой популяции по восприимчивости к инфекции, пол, возраст, состояние иммунной, нервной и эндокринной систем, образ жизни, природные и социальные условия жизни человека и др.).

Патогенность (“рождающий болезнь”)- способность микроорганизма вызвать заболевание. Это свойство характеризует видовые генетические особенности микроорганизмов, их генетически детерминированные характеристики, позволяющие преодолеть защитные механизмы хозяина, проявить свои патогенные свойства.

Вирулентность - фенотипическое (индивидуальное) количественное выражение патогенности (патогенного генотипа). Вирулентность может варьировать и может быть определена лабораторными методами (чаще- DL50- 50% летальная доза - количество патогенных микроорганизмов, позволяющая вызвать гибель 50% зараженных животных).

По способности вызывать заболевания микроорганизмы можно разделить на патогенные, условно- патогенные, непатогенные. Условно- патогенные микроорганизмы обнаруживают как в окружающей среде, так и в составе нормальной микрофлоры. В определенных условиях (иммунодефицитные состояния, травмы и операции с проникновением микроорганизмов в ткани) они могут вызывать эндогенные инфекции.

Основные факторы патогенности микроорганизмов - адгезины, ферменты патогенности, подавляющие фагоцитоз вещества, микробные токсины, в определенных условиях- капсула, подвижность микробов. Вирулентность связана с токсигенностью (способностью образования токсинов) и инвазивностью (способностью проникать в ткани хозяина, размножаться и распространяться). Токсигенность и инвазивность имеют самостоятельный генетический контроль, часто находятся в обратной зависимости (возбудитель с высокой токсигенностью может обладать низкой инвазивностью и наоборот).

Патогенность - т.е. способность микроорганизма вызывать заболевание - более широкое понятие, чем паразитизм. Патогенными свойствами могут обладать не только паразитические виды микробов, но и свободно живущие, в т.ч. возбудители сапронозов (иерсинии, легионеллы и др.). Естественной средой для последних является почва и растительные организмы, однако они способны перестраивать свой метаболизм в организме теплокровных животных и оказывать патогенное действие.

Адгезины и факторы колонизации- чаще поверхностные структуры бактериальной клетки, с помощью которых бактерии распознают рецепторы на мембранах клеток, прикрепляются к ним и колонизируют ткани. Функцию адгезии выполняют пили, белки наружной мембраны, ЛПС, тейхоевые кислоты, гемагглютинины вирусов. Адгезия - пусковой механизм реализации патогенных свойств возбудителей.

Факторы инвазии, проникновения в клетки и ткани хозяина. Микроорганизмы могут размножаться вне клеток, на мембранах клеток, внутри клеток. Бактерии выделяют вещества, способствующие преодолению барьеров хозяина, их проникновению и размножению. У грамотрицательных бактерий это обычно белки наружной мембраны. К этим же факторам относятся ферменты патогенности.

Ферменты патогенности - это факторы агрессии и защиты микроорганизмов. Способность к образованию экзоферментов во многом определяет инвазивность бактерий- возможность проникать через слизистые, соединительнотканные и другие барьеры. К ним относятся различные литические ферменты- гиалуронидаза, коллагеназа, лецитиназа, нейраминидаза, коагулаза, протеазы. Более подробно их характеристика дана в лекции по физиологии микроорганизмов.

Важнейшими факторами патогенности считают токсины, которые можно разделить на две большие группы- экзотоксины и эндотоксины.

Экзотоксины продуцируются во внешнюю среду (организм хозяина), обычно белковой природы, могут проявлять ферментативную активность, могут секретировать как грамположительными, так и грамотрицательными бактериями. Они обладают очень высокой токсичностью, термически нестойки, часто проявляют антиметаболитные свойства. Экзотоксины проявляют высокую иммуногенность и вызывают образование специфических нейтрализующих антител- антитоксинов. По механизму действия и точке приложения экзотоксины отличаются- цитотоксины (энтеротоксины и дерматонекротоксины), мембранотоксины (гемолизины, лейкоцидины), функциональные блокаторы (холероген), эксфолианты и эритрогенины. Микробы, способные продуцировать экзотоксины, называют токсигенными.

Эндотоксины высвобождаются только при гибели бактерий, характерны для грамотрицательных бактерий, представляют собой сложные химические соединения клеточной стенки (ЛПС)- подробнее смотри лекцию по химическому составу бактерий. Токсичность определяется липидом А, токсин относительно термостоек; иммуногенные и токсические свойства выражены более слабо, чем у экзотоксинов.

Наличие капсул у бактерий затрудняет начальные этапы защитных реакций- распознавание и поглощение (фагоцитоз). Существенным фактором инвазивности является подвижность бактерий, обусловливающая проникновение микробов в клетки и в межклеточные пространства.

Патогенность. Это потенциальная способность определенных видов микробов вызывать инфекционный процесс. Патоген­ность характеризуется сложным комплексом болезнетворных свойств микроба, сформировавшихся в процессе борьбы за существование и приспособление к паразитированию в организ­ме растений, животных и человека. Патогенность является видовым признаком болезнетворных микробов. Патогенные микробы в большинстве своем характеризуются специфично­стью действия: каждый вид способен обычно вызывать опреде­ленную инфекционную болезнь.

Специфичность инфекционного процесса—весьма важный признак, который проявляется в локализации возбудителей, избирательности поражения тканей и органов, клинической картине болезни, механизмах выделения микробов из организ­ма, формировании иммунитета. Особенности каждого возбуди­теля учитываются при разработке методов клинической и лабораторной диагностики, терапии и профилактики инфекци­онных болезней.

В специфичности патогенных микроорганизмов и способно­сти вызывать заболевания у определенных видов хозяев огром­ную роль играют исторически сложившиеся экологические факторы, которые обеспечивают закономерный характер пере­дачи возбудителя из организма одного индивидуума в другой.

Вирулентность. Под вирулентностью подразумевают степень патогенности данной культуры (варианта, штамма). Вирулен­тность является показателем качественного, индивидуального признака патогенного микроорганизма. Вирулентность патоген­ных микробов изменяется под влиянием естественных условий. Ее можно повысить последовательными пассажами через вос­приимчивых лабораторных животных, а также путем трансфор­мации, трансдукции. Ослабление вирулентности достигается путем воздействия на микроорганизмы различных факторов: защитных сил организма, антимикробных препаратов, высокой температуры, иммунных сывороток, дезинфицирующих ве­ществ, пересевов с одной питательной среды на другую и т. д. Искусственное понижение вирулентности патогенных микробов широко используют при изготовлении вакцин, применяемых для специфической профилактики ряда инфекционных заболе­ваний.

Вирулентность микроорганизмовтесносвязана с генетической функцией, в частности с ауксотрофностью; при наличии у мутантных штаммов дефицита к двум факторам роста вырулен-тность утрачивается и не восстанавливается, а иммуногенная способность сохраняется.

Для характеристики патогенных микробов установлена едини­ца вирулентности—Dlm (Dosis letalis minima), которая пред­ставляет собой наименьшее количество живых микробов, вызы­вающих в определенный срок гибель около 80% соответству­ющих лабораторных животных. Так как животные обладают индивидуальной чувствительностью к патогенному микробу, то для более точной характеристики устанавливают безусловную смертельную дозу — Dcl (Dosis certa letalis), от которой должно погибнуть 100% взятых для опыта животных. Наиболее удов­летворяющей требованиям считается LD50 (доза, убивающая половину зараженных животных), использование которой обес­печивает наименьшую ошибку в оценке вирулентности патоген­ных бактерий и может служить объективным критерием по сравнению с другими единицами вирулентности.

Определенное количество патогенных бактерий, способное вызвать инфекционное заболевание, получило название инфи­цирующей дозы (ГО) патогенного микроорганизма. Так, напри­мер, в опытах на добровольцах установлено, что инфициру­ющая доза энтеропатогенных Е. сой 0124 составляет 108 клеток, сальмонелл брюшного тифа—105 (при дозе 107 заболе­вает 50% зараженных волонтеров), холерного вибриона Эль-Тор—106—10п,

В отличие от преступных опытов, проводившихся японскими милитаристами и немецкими фашистами на заключенных и военнопленных, в настоящее время инфицирующие дозы уста­навливают при тщательном соблюдении этики, всех мер, обес­печивающих безопасность такого рода исследований, и подроб­ной информации добровольцев о возможных в отдельных случаях последствиях.

Величина введенной дозы микробов имеет большое значение в развитии инфекционного процесса, в продолжительности инкубационного (скрытого) периода, тяжести и исходе болезни.

При благоприятных условиях одна микробная клетка массой 4 • 10 ~13 г при скорости деления 20 мин в течение 6 ч может дать •потомство в 250 000 особей, а через несколько часов количество микробов достигает многих миллиардов, что создает огромную физиологическую нагрузку на ткани и органы инфицированного организма.

Вирулентность патогенных микроорганизмов связана с токси-Лообразованием, инвазионностью, капсулообразованием, агрес­сивностью и другими факторами.

В развитии инфекции и формах ее проявления играют роль три основных взаимодействующих фактора: патогенные микроорганизмы, восприимчивый макроорганизм и внешняя среда, где происходит их взаимодействие. Чтобы вызвать заболевание, микроорганизмы должны обладать патогенностью и вирулентностью, т. е. признаками, которые характеризуют их как возбудителей заболевания.

Патогенность – видовой признак, определяющий способность конкретного возбудителя вызывать определенное заболевание со специфичностью патологического процесса.

Проникновение возбудителя в макроорганизм (инфективность);

Способность вызывать определенное заболевание с конкретным механизмом развития (патогенез).

Вирулентность – фенотипический признак, мера или степень патогенности.

Органотропность – способность повреждать определенные органы;

Количественная характеристика вирулентности:

Инфицирующая доза – это минимальное количество возбудителя, способное вызвать данное заболевание. Чем выше инфицирующая доза, тем выше вирулентность.

Летальная доза (DL – dosis letalis) – это минимальное количество возбудителец, вызывающих гибель конкретного количества животных, взятых в эксперимент. DCL (dosis certe letslis) - это количество микробово или токсина, вызывающих гибель 100% лабораторных животных. DCL 50 – количество патогенных микроорганизмов, способные гибель 50% экспериментально зараженных лабораторных животных.

Основные звенья патогенеза инфекционного процесса

Адгезия и колонизация – это заселение зоны первичного инфицирования, т.е. входных ворот;

Инвазия и агрессия – это выход за пределы зоны первичного инфицирования, противостояние защитным силам макроорганизма и размножение в нем;

Токсигенность (экзотоксины) и токсичность (эндотоксины);

Персистенция – длительное проживание микроба в макроорганизме;

Патогенность — видовой признак, передающийся по наследству, закрепленный в геноме мик­роорганизма, в процессе эволюции паразита, т. е. это генотипи-ческий признак, отражающий потенциальную возможность мик­роорганизма проникать в макроорганизм (инфективность) и раз­множаться в нем (инвазионность), вызывать комплекс патоло­гических процессов, возникающих при заболевании.

Фенотипическим признаком патогенного микроорганизма является его вирулентность, т.е. свойство штамма, которое проявляется в определенных условиях (при изменчивости микроорганизмов, изменении восприимчивости макроорганизма и т.д.). Вирулент­ность можно повышать, понижать, измерять, т.е. она является мерой патогенности. Количественные показатели вирулентности могут быть выражены в DLM (минимальная летальная доза), DL« (доза, вызывающая гибель 50 % экспериментальных живот­ных). При этом учитывают вид животных, пол, массу тела, спо­соб заражения, срок гибели.

К факторам патогенности относят способность микроорганизмов прикрепляться к клеткам (адгезия), размещаться на их поверхности (колонизация), проникать в клетки (инвазия) и противостоять факторам защиты организма (агрессия).

Адгезия является пусковым механизмом инфекционного процесса. Под адгезией понимают способность микроорганизма адсорбироваться на чувствительных клетках с последующей колонизацией. Структуры, ответственные за связывание микроорганизма с клеткой называются адгезинами и располагаются они на его поверхности. Адгезины очень разнообразны по строению и обусловливают высокую специфичность - способность одних микроорганизмов прикрепляться к клеткам эпителия дыхательных путей, других - кишечного тракта или мочеполовой системы и т.д. На процесс адгезии могут влиять физико-химические механизмы, связанные с гидрофобностью микробных клеток, суммой энергии притяжения и отталкивания. У грамотрицательных бактерий адгезия происходит за счет пилей I и общего типов. У грамположительных бактерий адгезины представляют собой белки и тейхоевые кислоты клеточной стенки. У других микроорганизмов эту функцию выполняют различные структуры клеточной системы: поверхностные белки, липополисахариды, и др. Инвазия. Под инвазивностью понимают способность микробов проникать через слизистые, кожу, соединительно-тканные барьеры во внутреннюю среду организма и распространятся по его тканям и органам. Проникновение микроорганизма в клетку связывается с продукцией ферментов, а также с факторами подавляющими клеточную защиту. Так фермент гиалуронидаза расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав межклеточного вещества, и, таким образом, повышает проницаемость слизистых оболочек и соединительной ткани. Нейраминидаза расщепляет нейраминовую кислоту, которая входит в состав поверхностных рецепторов клеток слизистых оболочек, что способствует проникновению возбудителя в ткани. Агрессия. Под агрессивностью понимают способность возбудителя противостоять защитным факторам макроорганизма. К факторам агрессии относятся: протеазы - ферменты, разрушающие иммуноглобулины; коагулаза - фермент, свертывающий плазму крови; фибринолизин - растворяющий сгусток фибрина; лецитиназа - фермент, действующий на фосфолипиды мембран мышечных волокон, эритроцитов и других клеток. Патогенность может быть связана и с другими ферментами микроорганизмов, при этом они действуют как местно, так и генерализовано.

Важную роль в развитии инфекционного процесса играют токсины. По биологическим свойствам бактериальные токсины делятся на экзотоксины и эндотоксины. Экзотоксины продуцируют как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии. По своей химической структуре это белки. По механизму действия экзотоксина на клетку различают несколько типов: цитотоксины, мембранотоксины, функциональные блокаторы, эксфолианты и эритрогемины. Механизм действия белковых токсинов сводится к повреждению жизненно важных процессов в клетке: повышение проницаемости мембран, блокады синтеза белка и других биохимических процессов в клетке или нарушении взаимодействия и взаимокоординации между клетками. Экзотоксины являются сильными антигенами, которые и продуцируют образование в организме антитоксинов.

Экзотоксины обладают высокой токсичностью. Под воздействием формалина и температуры экзотоксины утрачивают свою токсичность, но сохраняют иммуногенное свойство. Такие токсины получили название анатоксины и применяются для профилактики заболевания столбняка, гангрены, ботулизма, дифтерии, а также используются в виде антигенов для иммунизации животных с целью получения анатоксических сывороток. Эндотоксины по своей химической структуре являются липополисахаридами, которые содержатся в клеточной стенке грамотрицательных бактерий и выделяются в окружающую среду при лизисе бактерий. Эндотоксины не обладают специфичностью, термостабильны, менее токсичны, обладают слабой иммуногенностью. При поступлении в организм больших доз эндотоксины угнетают фагоцитоз, гранулоцитоз, моноцитоз, увеличивают проницаемость капилляров, оказывают разрушающее действие на клетки. Микробные липополисахариды разрушают лейкоциты крови, вызывают дегрануляцию тучных клеток с выделением вазодилататоров, активируют фактор Хагемана, что приводит к лейкопении, гипертермии, гипотонии, ацидозу, дессиминированной внутрисосудистой коагуляции (ДВК). Эндотоксины стимулируют синтез интерферонов, активируют систему комплемента по классическому пути, обладают аллергическими свойствами. При введении небольших доз эндотоксина повышается резистентность организма, усиливается фагоцитоз, стимулируются В-лимфоциты. Сыворотка животного иммунизированного эндотоксином обладает слабой антитоксической активностью и не нейтрализует эндотоксин. Патогенность бактерий контролируется тремя типами генов: гены - собственной хромосомами, гены привнесенные плазмидами умеренными фагами.

Читайте также: