Факторы патогенности и вирулентности вирусов

Обновлено: 18.04.2024

Чтобы возникла инфекционная болезнь, необходимо наличие возбудителя, обладающего патогенностью вообще и вирулентностью в частности. Одинаковы ли эти понятия? Патогенность микроба — видовой генетический признак, его потенциальная возможность вызвать при благоприятных условиях инфекционный процесс. По этому признаку все существующие микроорганизмы подразделяют на патогенные, условно-патогенные и сапрофиты. Фактически все возбудители инфекционных болезней являются патогенными, но далеко не все из них способны вызвать инфекционную болезнь, чтобы это произошло, микроорганизм, хотя и принадлежащий к патогенному виду, должен обладать вирулентностью. Поэтому нельзя ставить знак равенства между патогенностью и вирулентностью.

Микроорганизм считается вирулентным, если он при внедрении в организм животного, даже в исключительно малых дозах, приводит к развитию инфекционного процесса. Никто не сомневается в патогенности сибиреязвенной бациллы, между тем среди культур этого микроба изредка, но встречаются авирулентные штаммы, не способные вызвать заболевания у овец и даже кроликов. Бактерии рожи свиней принадлежат к патогенному виду, но немало разновидностей этого микроба было выделено из организма совершенно здоровых свиней, индеек, рыб.

Свойства патогенности и вирулентности

ПАТОГЕННОСТЬ (Pathogenicity) — видовое свойство возбудителя, характеризующее его способность размножаться и вызывать те или иные патологические изменения в организме без дополнительной адаптации. В вирусологии понятие патогенность относится к типу вируса и означает, что данное свойство представлено у всех штаммов (изолятов) этого типа. Понятию патогенность не противоречит тот факт, что высокоаттенуированные штаммы практически утратили многие отличительные черты своего типа, т. е. оказались лишенными способности к патологическому воздействию на организм хозяина. Патогенность обычно описывается только качественными признаками

ВИРУЛЕНТНОСТЬ — это степень патогенности конкретного микроорганизма. Ее можно измерить. За единицу измерения вирулентности условно приняты летальная и инфицирующая дозы. Минимальная смертельная доза — DLM ( Dosis letalis minima ) — это наименьшее количество живых микробов или их токсинов, вызывающее за определенный срок гибель большинства взятых в опыт животных определенного вида. Но поскольку индивидуальная чувствительность животных к патогенному микробу (токсину) различна, то была введена безусловно смертельная доза — DCL ( Dosis certa letalis ), вызывающая гибель 100 % зараженных животных. Наиболее точной является средняя летальная доза — LD 50, т. е. наименьшая доза микробов (токсинов), убивающая половину животных в опыте. Для установления летальной дозы следует принимать во внимание способ введения возбудителя, а также массу и возраст подопытных животных, например, белые мыши — 16—18 г, морские свинки — 350 г , кролики — 2 кг . Таким же образом определяют инфицирующую дозу ( ID ), т. е. количество микробов или их токсинов, которое вызывает соответствующую инфекционную болезнь.

Высоковирулентные микроорганизмы способны вызвать заболевание животных или человека в самых малых дозах. Так, например, известно, что 2—3 микобактерии туберкулеза при введении в трахею вызывают у морской свинки туберкулез со смертельным исходом. Вирулентные штаммы сибиреязвенной бациллы в количестве 1—2 клеток могут вызвать смерть у морской свинки, белой мыши и даже крупного животного.

У одного и того же микроорганизма вирулентность может значительно колебаться. Это зависит от ряда биологических, физических и химических факторов, воздействующих на микроорганизм. Вирулентность микроорганизма можно повысить или понизить искусственными приемами.

Длительное выращивание культур вне организма на обычных питательных средах, выращивание культур при максимальной температуре (опыты Л. Пастера и Л. С. Банковского), добавление к культурам антисептических веществ (двухромовокислый калий, карболовая кислота, щелочь, сулема, желчь и т. д.) ослабляют вирулентность микроорганизмов.

Пассирование (последовательное проведение) возбудителя какой-либо инфекционной болезни через определенный вид животного от зараженного к здоровому, например возбудителя рожи свиней через организм кролика, ослабляет вирулентность для свиней, но усиливает ее для самих кроликов. Действие бактериофага (биологический фактор) может привести к ослаблению вирулентности микроорганизмов.

Усиление вирулентности под действием протеолитических ферментов можно наблюдать у Cl . perfringens при естественной ассоциации с возбудителями гниения (например, сарцинами) или при искусственном воздействии ферментом животного происхождения (например, трипсином).

Связан этот эффект со способностью протеаз активизировать протоксины, т. е. предшественники эпсилон-токсина типов В и D и йота-токсина типа Е Cl . perfringens .

Вирулентность микроорганизмов связана с токсигенностью и инвазивностью.

Токсигенность (греч. toxicum — яд и лат. genus — происхождение) — способность микроба образовывать токсины, которые вредно действуют на макроорганизм, путем изменения его метаболических функций.

Инвазивность (лат. invasio — нашествие, нападение) — способность микроба преодолевать защитные барьеры организма, проникать в органы, ткани и полости, размножаться в них и подавлять защитные средства макроорганизма. Инвазионные свойства патогенных бактерий

обеспечиваются за счет микробных ферментов (гиалуронидаза), капсул и других химических компонентов микробов.

К первой группе относятся:

Гиалуропидаза. Действие этого фермента в основном сводится к повышению проницаемости тканей. Кожа, подкожная клетчатка и межмышечная клетчатка содержат мукополисахариды и гиа-луроновую кислоту, которые замедляют проникновение через эти ткани чужеродных веществ, даже в жидком состоянии. Гиалу-ронидаза способна расщеплять мукополисахариды и гиалуроновую кислоту, в результате чего повышается проницаемость тканей и микроорганизм свободно продвигается вглубьлежащие ткани и органы животного организма. Синтезируют этот фермент бру-целлы, гемолитические стрептококки, клостридии и другие микроорганизмы.

Фибринолизии. Некоторые штаммы гемолитического стрептококка, стафилококков, иерсиний синтезируют фибринолизин, который разжижает плотные сгустки крови (фибрин). Гиалуронидаза и фибринолизин увеличивают способность патогенных микробов генерализировать процесс и устраняют химико-механическис препятствия на пути внедрения микробов в глубь тканей.

Нейрамипидаза отщепляет от различных углеводов связанные с ними гликозидной связью концевые сиаловыс кислоты, которые деполимеризуют соответствующие поверхностные структуры эпителиальных и других клеток организма, разжижают носовой секрет и муцинозный слой кишечника. Синтезируется она пастсреллами, иерсиниями, некоторыми клостридиями, стрепто-, диплококками, вибрионами др.

ДНК-азы (дезоксирибонуклеаза) деполимеризуют нуклеиновую кислоту, обычно появляющуюся при разрушении лейкоцитов в воспалительном очаге на месте внедрения микробов. Продуцируется фермент стафилококками, стрептококками, клостридиями и некоторыми другими микробами.

Коллагечаза гидролизует входящие в состав коллагена, желатина и других соединений пептиды, содержащие пролин. В результате расщепления коллагеновых структур наступает расплавление

по мышечной ткани. Вырабатывают фермент клостридии злокачественного отека, особенно сильно Clostridium histolyticum .

Коагулаза. Цитратная или оксалатная кровяная плазма человека и животных быстро свертывается вирулентными штаммами золотистого стафилококка, таким же свойством обладают некоторые штаммы кишечной палочки и сенной бациллы. Свертывание цитратной или оксалатной крови происходит вследствие выработки перечисленными микроорганизмами фермента коагулазы.

Вторая группа включает в себя патогенные микроорганизмы, у которых обнаружены ворсинки, жгутики, пили, рибито-тейхоевые и липотейхоевые кислоты, липопротеиды и липополиса-хариды, способствующие закреплению их в макроорганизме. Это явление названо адгезией, т. е. способностью микроба адсорбироваться (прилипать) на чувствительных клетках. Адгезивность хорошо выражена у эшерихий (штаммы К-88, К-99), которые продуцируют соответствующие белковые антигены, позволяющие бактериям прикрепляться к слизистой тонких кишок, накапливаться здесь в больших количествах, продуцировать токсины и таким образом поражать макроорганизм.

Третья группа включает в себя бактерии, содержащие поверхностные структуры, обладающие антифагоцитарным действием. К ним относятся А-протеин золотистого стафилококка, М-протеин пи-огенного стрептококка, vi -антиген сальмонелл, липиды корд-фактора микобактерий туберкулеза и др. Механизм антифагоцитарного действия этих микробов объясняют не токсигенностью, а способностью блокировать антитела (опсонины) или отдельные фракции комплемента (например, Сз), способствующие фагоцитозу.

Бациллы сибирской язвы, пневмококки могут синтезировать выраженную капсулу, хорошо заметную в мазках-отпечатках, приготовленных из свежего патологического материала или из культур, выращенных на сывороточных средах. Доказано, что капсульное вещество — полисахарида у пневмококков, полипептид d -глутаминовой кислоты у сибиреязвенной бациллы — не простая механическая преграда для бактерицидных соков организма, химических, лекарственных веществ, антибиотиков; капсула и ее вещество защищают бактерии от переваривания. Капсула подавляет фагоцитоз бактерий, обеспечивает их устойчивость к антителам и усиливает их инвазионные свойства. Например, капсулообразующие сибиреязвенные бациллы не подвергаются фагоцитозу, в то время как бескапсульные варианты легко фагоцитируются.

Данный фактор патогенности сибиреязвенного микроба настолько важен, что его используют в качестве критерия для оценки степени вирулентности возбудителя сибирской язвы, а в медицинской и ветеринарной практике успешно используют вакцины (СТИ и ВГНКИ) против этой болезни, представляющие собой взвесь жизнеспособных спор бескапсульных штаммов сибиреязвенных бацилл.

К этой же группе факторов патогенности можно отнести нетоксичные неантигенные капсульные структуры некоторых стрептококков- (например,, группы А), построенные из гиалуроновой кислоты. Ввиду общности с межклеточным веществом макроорганизма они, вероятно, не распознаются хозяином и остаются нефагоцитированными.

Четвертая группа включает в себя токсины. Среди токсинов микробного происхождения различают экзо- и эндотоксины. Экзотоксины — высокоактивные яды, выделяемые микроорганизмом на протяжении его жизни в качестве продуктов обмена в окружающую среду (организм животного, пробирка с культурой микроба). Эндотоксины — менее ядовитые по сравнению с экзотоксинами вещества, образующиеся в результате распада микробной клетки. Следовательно, эндотоксины представляют собой фрагменты или отдельные химические компоненты микробных клеток.

Экзотоксины в основном образуют грамположительные микроорганизмы (возбудители ботулизма, столбняка, газовой инфекции и др.), а эндотоксины образуют клетки грамотрицательных микробов (сальмонеллы, кишечная палочка, протей и др.).

Микробы являются причиной инфекции. Возбудителями инфекций, или инфекционных процессов, являются патогенные, или болезнетворные, микроорганизмы, обладающие способностью прикрепляться (адгезироваться) к клеткам определенных органов, размножаться и колонизировать поражаемые участки, что в конечном итоге может привести к инфекционной болезни.

Патогенностыо называется способность определенных видов микроорганизмов вызывать инфекционный процесс у чувствительного к ним человека (животного). Патогенность определяется комплексом признаков, контролируемых многими группами генов. Таким образом, патогенность является полидетерминантным признаком, который обусловливается наличием в структуре микроорганизмов биологически активных веществ — белков, полисахаридов, липидов и их комплексов, а также их способностью образовывать токсины и некоторые ферменты.

Патогенность характеризуется специфичностью, т. е. способностью вызывать типичные для данного вида возбудителя пато-морфологические и патофизиологические изменения в определенных тканях и органах при естественных для него способах заражения. ). Генотип патогенного микроорганизма фенотипически проявляется в его вирулентных и токсических свойствах. Наряду с патогенными существуют так называемые условно-патогенные микроорганизмы. Они чаще всего является естественными обитателями разных биотопов организма человека и вызывают заболевания только при резком снижении общего и местного иммунитета.

Вирулентность — это степень патогенности, связанная с живой, активно метаболизирующей клеткой возбудителя, которую суммарно можно выразить в условно принятых единицах — DLM и LD50. I DLM (лат. которое при определенном способе заражения вызывает гибель 95 % восприимчивых животных определенного вида, веса и возраста в течение заданного времени. LD5o, вызывающая гибель 50% зараженных животных, является более точной дозой. Вирулентность можно рассматривать как фено-типический признак, проявляющийся в организме хозяина в способности инфекционного агента прикрепляться к чувствительным клеткам, колонизировать и вызывать их поражение. Таким образом, различные проявления вирулентности можно назвать факторами вирулентности или патогенности данного микроорганизма.Dosis letalis minima) — минимальная смертельная доза, равная наименьшему количеству микробных клеток,

К факторам вирулентности относится способность бактери! прикрепляться к эпителиальным клеткам (адгезия), размножаться на их поверхности (колонизация), проникать в эти клетки (пенетрация) ил'и в подлежащие ткани (инвазия), противостоять факторам неспецифической и иммунной защиты организма (агрессия). Их можно рассматривать как различные функциональные проявления вирулентных свойств, характеризующие патогенные микроорганизмы.

Вирулентность (лат. Virulentus - ядовитый) - степень болезнетворности (патогенности) определенного инфекционного агента (штамма бактерии или вируса).

Вирулентность микроорганизмов зависит как от свойств инфекционного агента, так и от восприимчивости (чувствительности) инфицированного организма.

Факторы вирулентности и патогенности бактерий

Выраженность патогенного свойства зависит от наличия в микроорганизмы соответствующих генов патогенности и контролируемых ими факторов патогенности - структур и веществ, обеспечивающих взаимодействие с макроорганизмом в ходе инфекции. К факторам вирулентности, в частности, относят многие поверхностных структур микроорганизмов (ворсинки, капсулы), компоненты внешней мембраны и клеточной стенки (липополисахарид, белки адгезины и инвазины, тейхоеви кислоты), ферменты и токсины, выделяемые возбудителем.

Изменение патогенность и вирулентность бактерий и их штаммов может быть результатом приобретения или потери тех или иных факторов патогенности, а также следствием изменения выраженности патогенных свойств. В основе этих процессов лежат закономерности функционирования генов.

Вирулентность микробов состоит из ряда патогенных свойств микроорганизма:

адгезивность - способности микроорганизма распознавать и прочно связываться с поверхностью клеток хозяина;
инвазивность - способности к внутриклеточного и внеклеточного проникновения и распространения возбудителя в тканях хозяина;
персистентных свойств (антифагоцитарни, антикомплементарных, антигенная мимикрия и др.) - способности уклоняться от защитных реакций макроорганизма или преодолевать их; цитотоксичность - способности повреждать клетки хозяина;
токсичности и токсигенности - способности к синтезу токсинов, нарушающих функции органов и систем хозяина.

Штаммы могут быть сгруппированы по выраженности отдельных патогенных свойств, например, высоко-, умеренно или слабоинвазивни, неинвазивные. Согласно наибольшей выраженности той или иной патогенной свойства микроорганизмы могут получать специальные названия и обозначения, например. энтеротоксигенные кишечная палочка, выделяет экзотоксин с преимущественным действием на кишечный эпителий.

Каждый штамм или клон микроорганизмов патогенного или условно-патогенного вида имеет свой (индивидуальный) степень выраженности патогенного потенциала болезнетворности, которая называется вирулентность.

В отличие от патогенности, эта характеристика имеет количественное выражение, которое может меняться (под влиянием различных причин) у того же штамма. Об уровне вирулентности микроорганизма судят по тяжести заболеваний, вызываемых микробом или вирусом, в экспериментах на животных - по смертельной дозой инфекционного агента.

Вирулентность как мера патогенности определяется не только способностью микроорганизма проникать в восприимчивый организм, размножаться и распространяться в нем, но и тем, что микроб (или вирус) производит ядовитые продукты жизнедеятельности - токсины.

Вирулентность - не видовой, а штаммовый признак микроба (вируса) и может колебаться в широких пределах у разных штаммов. При сравнении в строго контролируемых условиях нескольких штаммов их вирулентности может иметь количественное выражение.

Показателями вирулентности является условные величины - минимальная летальная (DLM, dosis letalis minima - наименьшее количество микроорганизмов, вызывает гибель 95% зараженных восприимчивых лабораторных животных определенного вида стандартной массы) и 50% летальная доза (LD50 - минимальная доза микроорганизмов, вызывающая гибель 50 % экспериментальных животных).

Искусственное изменение вирулентности микробов применяется при получении вакцин. Методы снижения вирулентности бактерий ,вирусов, грибков:

воздействие на микробы неблагоприятных физических и химических факторов (низкая температура - противочумная; действие желчи - БЦЖ)
адаптация микробов в организм невосприимчивых животных или адаптация путем пассажа через органы и ткани, которые не являются входными воротами для этой инфекции (например, вирус уличного бешенства - через мозг кроликов, вследствие чего В. вируса для человека снижается и он может быть использован для прививок против бешенства - антирабической вакцины)
пассажи через куриные эмбрионы (гриппозная, сыпнотифозные), пассажи через культуры тканей (против кори)
подбор авирулентных штаммов из коллекции музейных культур (против туляремии, сибирской язвы)
генетическая рекомбинация (гриппозная)
специальный отбор генетически близких штаммов к возбудителю определенного заболевания.

Литература по вирулентности бактерий, вирусов, грибов

БМЭ. - М., 1975. - Т. 3, Борисов Л.Б., Фрейдлин И.С. Краткий справочник микробиологическое терминологии. - М .; 1985;
Краткая медицинская энциклопедия / Под ред. В.И. Покровского. - М., 2001;
Советский энциклопедический словарь. - М., 1980.

Полезно знать

© VetConsult+, 2015. Все права защищены. Использование любых материалов, размещённых на сайте, разрешается при условии ссылки на ресурс. При копировании либо частичном использовании материалов со страниц сайта обязательно размещать прямую открытую для поисковых систем гиперссылку, расположенную в подзаголовке или в первом абзаце статьи.

Свойства патогенности и вирулентности

Вирулентность микроорганизмов связана с токсигенностью и инвазивностью.

К первой группе относятся:

по мышечной ткани. Вырабатывают фермент клостридии злокачественного отека, особенно сильно Clostridium histolyticum .

Читайте также: