Лекция № 6. Учение об инфекции

План

1. Общая характеристика инфекции.  Определение, условия возникновения инфекции и пути передачи возбудителя
2. Формы инфекции и их характеристика
3. Пути передачи инфекций
4. Периоды инфекционной болезни
5. Возбудители инфекций и их свойства
6. Факторы вирулентности (патогенности) бактерий и их характеристика
7. Характеристика бактериальных токсинов
8. Генетический контроль и изменчивость вирулентности и токсинообразования
9. Инфекционные свойства вирусов и особенности вирусных инфекций

 

Общая характеристика инфекции.  Определение, условия возникновения инфекции и пути передачи возбудителя

«Инфекции» (лат. Infectio - заражение), или «инфекционный процесс», представляет собой совокупность физиологических и патологических адап­тационных и репарационных реакций, которые возникают и развиваются в микроорганизме в процессе взаимодействия с патогенными микроорганизмами, вызывая нарушения его внутренней среды и физиологических функций. Аналогичные процессы, вызванные простейшими, называют инвазиями. Инфекцию нельзя отождествлять только с микробом - возбудителем болезни, поскольку он является одним из факторов, обусловливающих развитие патологического процесса, но не определяет это состояние в целом.

Сложные процессы взаимодействия между патогенными микроорганизмами и продуктами их жизнедеятельности - токсинами, ферментами - с одной стороны, и клетками, тканями и органами организма хозяина - с другой, весьма разнообразны по своим проявлениям. Последние определяются свойствами возбудителя, состоянием макроорганизма и условиями окру­жающей среды, в том числе социальными факторами.

Существенное значение для возникновения инфекционного заболевания имеет инфицирующая доза возбудителя - минимальное количество микробных клеток, способных вызвать инфекционный процесс. При этом инфицирующие дозы зависят от видовой принадлежности возбудителя, его вирулентности и состояния неспецифической и иммунной защиты.

Ткани, лишенные физиологической защиты против конкретного вида микроорганизма, служат местом его проникновения в макроорганизм, или входными воротами инфекции. Например, слизистая оболочка трахеи, брон­хов - для стафилококков, пневмококков, микоплазмы пневмонии, вирусов гриппа и кори; слизистая оболочка кишечного тракта для шигелл, сальмонелл, холерного вибриона и т.д. Ряд возбудителей проникает в организм несколькими путями.

Входные ворота инфекции часто определяют локализацию возбудителя в организме, а также патогенетические и клинические особенности инфекционного заболевания. Например, стафилококки и стрептококки при проникновении через кожу в кровь могут вызвать сепсис, на слизистую оболочку респираторных путей - бронхиты, пневмонии, на слизистую оболочку уретры -гнойные уретриты и т. д.

Формы инфекции и их характеристика

Формы инфекции, или инфекционного процесса, чрезвычайно разно­образны и носят различные наименования в зависимости от природы возбу­дителя, его локализации в макроорганизме, путей распространения и других условий.

Экзогенная инфекция возникает в результате заражения человека патогенными микроорганизмами, поступающими из окружающей среды с пищей, водой, воздухом, почвой, выделениями больного человека, реконвалесцента и микробоносителя.

Эндогенная инфекция вызывается представителями нормальной мик-рофлоры - условно-патогенными микроорганизмами самого индивидуума. Она часто возникает при иммунодефицитных состояниях организма.

Аутоинфекция - разновидность эндогенной инфекции, которая возни­кает в результате самозаражения путем переноса возбудителя (обычно рука­ми самого больного) из одного биотопа в другой. Например, из полости! рта или носа на раневую поверхность.

В зависимости от локализации возбудителя различают очаговую инфекцию, при которой микроорганизмы локализуются в местном очаге и не распространяются по организму.

Моноинфекция вызывается одним видом микроорганизмов, в то время как смешанная инфекция - двумя или несколькими видами. Наиболее тяжело протекают смешанные инфекции. Они могут быть вызваны разными бакте­риями: стафилококком, протеем, синегнойной палочкой, как это часто на­блюдается при внутрибольничной хирургической инфекции.

К смешанным инфекциям относятся многие респираторные заболева­ния, вызванные бактериями, вирусами, микоплазмами в разнообразных соче­таниях»

От смешанных инфекций следует отличать вторичную инфекцию, при которой к первоначальной, основной, уже развившейся болезни присоединя­ется другая, вызываемая новым возбудителем.

Реинфекцией называют заболевание, возникающее после перенесенной инфекции в случае повторного заражения тем же возбудителем. В тех случа­ях, когда инфицирование макроорганизма тем же возбудителем происходит до выздоровления, возникает суперинфекция.

Рецидивом называют возврат клинических проявлений болезни без повторного заражения за счет оставшихся в организме возбудителей, например рецидивы при рожистом воспалении, остеомиелите, возвратном тифе.

По продолжительности взаимодействия возбудителя с микроорганизмом, а также по клиническим и патогенетическим признакам различают ост­рые и хронические инфекции. Острые инфекции протекают в сравнительно короткие сроки. Они характеризуются определенными для данного заболева­ния патогенезом и клиническими симптомами. В ряде случаев острые ин­фекции переходят в хронические, продолжительность которых колеблется от нескольких месяцев до многих лет. Хронические инфекции характеризуются длительным пребыванием микроорганизмов в организме, или персистенцией.

В зависимости от свойств возбудителя и реакции организма инфекции могут быть первичными и вторичными в случае перехода острой инфекции в хро­ническую.

Состояние, при котором выделение возбудителя продолжается после клинического выздоровления больного, называют микробоносительством, Чаще всего эти состояния формируются при слабой напряженности постин­фекционного иммунитета.

В тех случаях, когда инфекция протекает без выраженных симптомов, ее называют бессимптомной, а при наличии характерного симптомокомплекса - манифестной.

Суперинфекция (Superinfection) - повторное заражение новым инфекционным заболеванием в условиях незавершившегося инфекционного заболевания, вызванное другим микроорганизмом, обычно устойчивым к лекарственному веществу, которое применялось для лечения первичной инфекции. Возбудителем новой инфекции может быть один из тех микроорганизмов, которые в норме являются безвредными обитателями человеческого организма, но становятся патогенными при удалении других микроорганизмов в результате приема лекарственных веществ; или же он может являться устойчивой разновидностью возбудителя первичной инфекции.

 Медленные инфекции. При медленных инфекциях взаимодействие вирусов с организмами имеет ряд особенностей. Несмотря на развитие патологического процесса, инкубационный период очень длительный (от 1 до 10 лет), затем наблюдается летальный исход. Количество медленных инфекций все время возрастает. Сейчас известно более 30.

    Возбудители медленных инфекций: к возбудителям медленных инфекций относятся обычные вирусы, ретровирусы, вирусы-сателиты (к ним относят дельта-вирус, который репродуцируется в гепатоцитах, а супериапсид ему поставляет вирус гепатита В), дефектные инфекционные частицы, возникающие естественным или исскуственным мутационным пурем, прионы, вироиды, плазмиды (могут быть и у эукариот), транспозины (“прыгающие гены”), прионы - самореплицирующиеся белки.   

Бессимптомные инфекции – возбудитель не проявляет патогенных свойств и не вызывает развитие клинических проявлений.

Антропонозы (антропонозные инфекции) — (от греч. anthrōpos человек и nósos — болезнь), группа инфекционных и паразитарных заболеваний, возбудители которых способны паразитировать в естественных условиях только в организме человека.

Источником возбудителей инфекции при антропонозах являются только люди — больные или носители возбудителей инфекции (или инвазии); при некоторых антропонозах (например, при кори, ветряной оспе) источником возбудителей инфекции является только больной человек.

Зоонозы (зоонозные инфекции) — (от греч. zōon — животное, живое существо и nósos — болезнь), группа инфекционных и паразитарных заболеваний, возбудители которых паразитируют в организме определенных видов животных, и для которых животные являются естественным резервуаром. Источником возбудителей инфекции (или инвазии) для человека является больное животное или животное — носитель возбудителей. При определенных санитарно-экономических условиях, благоприятствующих тому или иному механизму передачи возбудителя, возможно передача зоонозов людям. Но циркулировать в коллективах людей возбудители зоонозов не могут, так как человек для них является биологическим тупиком, не включается в течение эпизоотического процесса и не участвует в эволюции возбудителя как паразитического вида. Лишь при некоторых зоонозах, например при чуме, жёлтой лихорадке, в определенных условиях источником возбудителей инфекции может быть больной человек.

Профилактика зоонозов проводится с учетом эпидемической роли животных — источников инфекции, а также особенности путей передачи возбудителей. Например, при зоонозах, связанных с домашними животными, необходим ветеринарно-санитарный надзор и защита людей от заражения при уходе за животными. При зоонозах связанных с дикими животными, необходимо наблюдение за их численностью (например, численностью грызунов), в некоторых случаях (при борьбе с чумой, туляремией) уничтожение грызунов (дератизация). Кроме того, проводится защита людей от нападения кровососущих насекомых и клещей (например, применение репеллентов, защитных сеток, защитной одежды), а также иммунизация отдельных групп людей по эпидемическим показаниям.

Зооантропонозы , или антропозоонозы, — заболевания, передающиеся от животного человеку или наоборот при естественном контакте. Главным образом данные болезни обнаруживаются у животных, однако могут развиваться и у человека (например, лептоспироз, сибирская язва и бешенство).

Сапронозы (сапронозные инфекции) (греч. sapros гнилой, nósos болезнь) — группа инфекционных заболеваний, для возбудителей которых главным естественным местом обитания являются абиотические (неживые) объекты окружающей среды. Этим данная группа отличается от прочих заразных болезней, для возбудителей которых главным естественным местом обитания служит заражённый организм человека (антропонозы) или животного (зоонозы).

Хотя среди сапронозов известны инфекции, при которых возможно выделение возбудителя из заражённого организма (например, при болезни легионеров), однако, как правило, такое выделение не имеет значения для сохранения возбудителя в природе и не играет существенной эпидемиологической роли. Обитающие в окружающей среде возбудители сапронозов, только тогда обретают эпидемиологическое значение, когда появляется возможность передачи их из естественных мест обитания человеку и становится возможным переход от сапрофитического к паразитическому способу их существования.

 

Пути передачи инфекций

Путь передачи инфекции — форма реализации механизма передачи инфекции от ее источника восприимчивому человеку (животному) при участии объектов окружающей среды (факторов передачи).

 Путь передачи инфекции бытовой — см. Путь передачи инфекции контактно-бытовой.

 Путь передачи инфекции водный — П. п. инфекции через воду, зараженную возбудителем инфекционной болезни; характерен для некоторых кишечных инфекций.

 Путь передачи инфекции воздушно-капельный, воздушно-пылевой — П. п. инфекции через воздух, содержащий частицы жидкости (пыли), зараженные возбудителем инфекционной болезни; характерен для многих инфекционных болезней человека.

 Путь передачи инфекции контактно-бытовой (син. П. передачи инфекции бытовой) — П. п. инфекции через поверхность предметов обихода или кожи рук, обсемененную возбудителем инфекционной болезни; характерен для кишечных инфекций, возможен при некоторых других болезнях, например при сифилисе.

 Путь передачи инфекции пищевой — П. п. инфекции через пищевые продукты, зараженные возбудителем инфекционной болезни; характерен для кишечных инфекций.

 Путь передачи инфекции трансмиссивный — П. п. инфекции с участием живого переносчика, зараженного возбудителем инфекционной болезни; характерен для трансмиссивных инфекционных болезней.

 

Периоды инфекционной болезни

Каждая манифестная инфекция характеризуется определенным сим-птомокомплексом и циклическим течением болезни, т. е. последовательной сменой отдельных ее периодов, отличающихся продолжительностью, клини­ческими симптомами, микробиологическими или иммунологическими и эпи­демиологическими особенностями. Инкубационный период начинается от момента проникновения инфекционного агента в организм человека до появ­ления первых предвестников заболевания. Продолжительность инкубацион­ного периода при большинстве бактериальных инфекций колеблется от не­скольких часов до нескольких недель в зависимости от нозологической фор­мы.

Больной в этот период не представляет опасности для окружающих, поскольку возбудитель обычно не выделяется из организма человека в окру­жающую среду.

Инкубационный период сменяется продромальным периодом, который продолжается от нескольких часов до нескольких дней. В данный период возбудитель интенсивно размножается и колонизирует ткань п месте его ло­кализации, а также начинает продуцировать соответствующие ферменты и токсины. При многих инфекционных заболеваниях возбудители в период продромы не выделяются во внешнюю среду. Исключения составляют корь, коклюш и некоторые другие.

Разгар болезни характеризуется появлением специфических симпто­мов. В начале данного периода обнаруживаются специфические антитела в сыворотке крови больного, титр которых в дальнейшем увеличивается. Воз­будитель продолжает интенсивно размножаться в организме, накапливаются значительные количества токсинов и ферментов, поступающих в кровь. Вме­сте с тем происходит выделение возбудителя из организма больного, вслед­ствие чего он представляет опасность для окружающих.

Разгар заболевания переходит в период реконвалесценции (выздоров­ления), во время которого постепенно восстанавливаются физиологические функции пораженных клеток, тканей, органов и всего организма в целом. Продолжительность данного периода зависит от состояния организма хозяи­на, реабилитационных мероприятий и т. д. Титр антител достигает максиму­ма.

При многих заболеваниях в период реконвалесценции возбудитель вы­деляется из организма человека в большом количестве. Пути выделения за­висят от локализации инфекционного процесса. Например, при респиратор­ной инфекции возбудитель выделяется из носоглотки и полости рта с капель­ками елгоны и слизи. В определенных условиях реконвалесценция переходит в микробоносительство, продолжительность которого может измеряться многими месяцами.

 

Возбудители инфекций и их свойства

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.

Патогенностью называется способность определенных видов микроор­ганизмов вызывать инфекционный процесс у чувствительного к ним человека (животного). Так, например, бактерии куриной холеры не могут проявить свою патогенность в организме человека, а гонококк, вирус кори — в орга­низме животных. Патогенность определяется комплексом признаков, кон­тролируемых многими группами генов. Таким образом, патогенность являет» ся 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 патоморфологические и патофизиологические изменения в определенных тканях и органах при есте­ственных для него способах заражения. Это проявляется в соответствующем патогенетическом и клиническом типе инфекций: гнойной, респираторной, кишечной и др. Условно-патогенные микроорганизмы чаще всего являются 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. Dosls fetalis minima) - минимальная смертельная доза, равная наименьшему количеству микробных клеток, 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.

Токсичность возбудителя проявляется в его способности образовывать токсические продукты - токсины белковой природы или липополисахариды. Первые могут секретироваться бактериальной клеткой в окружающую среду (экзотоксины) или находиться с ней в более или менее прочной связи. Спо­собность образовывать и продуцировать экзотоксины белковой природы присуща как грамположительным, так и грамотрицательньш аэробным и ана­эробным бактериям. Эндотоксины представляют собой липополисахариды (ЛПС) клеточной стенки, главным образом грамотрицательных бактерий.

 

Факторы вирулентности (патогенности)

бактерий и их характеристика

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

Адгезия и колонизация. Первые стадии инфекционного процесса, связанные с адгезией микробных клеток на чувствительных клетках и после­дующей их колонизацией, являются конкретными проявлениями вирулент­ных свойств любого возбудителя.

Феномен адгезии состоит из нескольких этапов, в результате которых микробные клетки прикрепляются или прилипают к поверхности эпителия. С одной стороны, в этом процессе задействованы неспецифические физико-химические механизмы, обеспечивающие контакт между клетками возбуди­теля и организма хозяина и связанные с гидрофобностью микробных клеток, суммой энергий отталкивания и притяжения. С другой стороны, способность к адгезии определяется специфическими химическими группировками опре­деленного строения - адгезинами, находящимися на поверхности микроорганизмов, и рецепторами клеток, которые должны соответствовать друг другу, как «ключ - замок». В противном случае адгезии не происходит.

Адгезины, отвечающие за прилипание возбудителя к клеткам макроор­ганизма, очень разнообразны. Их уникальное строение, свойственное опре­деленным видам и даже штаммам, обусловливает высокую специфичность данного процесса. Этим объясняется способность одних микроорганизмов прикрепляться и колонизировать преимущественно эпителий дыхательных путей, других - кишечного тракта, третьих - мочевыделительной системы и т.д.

Пенетрация.  Вирулентные свойства возбудителей могут проявляться в способности некоторых из них пенетрировать (проникать) внутрь эпителиальных клеток, лейкоцитов или лимфоцитов. В эпителиальные клетки проникают и размножаются шигеллы, некоторые эшерихии и др. При этом клетки разрушаются, что сопровождается нарушением целостности эпителиального покрова соответствующего органа или полости и возникновением патологического процесса.

Инвазия. Вирулентность патогенных микроорганизмов может проявиться в инвазии, т. е. проникновении через слизистые и соединительно-тканные барьеры в подлежащие ткани. Эту способность связывают с продук­цией таких ферментов, как гиалуронидаза и нейраминидаза. Гиалуронидаза специфически расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав меж­клеточного вещества и тем самым повышается проницаемость слизистых оболочек и соединительной ткани.

Нейраминидаза продуцируется холерным вибрионом. С помощью ненраминидазы возбудители могут преодолевать не только слизистую оболочку, но проникать внутрь клеток и распространяться в межклеточном пространстве.

В процессе инвазии, по-видимому, принимают участие и другие факто­ры, которые в настоящее время изучены недостаточно.

Агрессия. Факторы вирулентности, интерферирующие с защитными силами организма, иногда называют агрессинами, поскольку они обладают способностью подавлять неспецифическую и иммунную защиту организма хозяина. К ним относятся вещества разной природы, входящие в состав по­верхностных структур бактериальной клетки: капсулы (полисахариды, про­теины) клеточной стенки (протеин А стафилококка, протеин М стрептококка, липополисахариды грамотрицательных бактерий). Многие из них подавляют миграцию лейкоцитов, препятствуя фагоцитозу.

Защитные функции организма подавляются также ферментами, проду­цируемыми возбудителем. К ним относятся протеазы, разрушающие антите­ла, коагулаза, свертывающая плазму крови, фибринолизин, превращающий плазминоген крови в фермент и растворяющий сгустки фибрина и др.

Ферменты микроорганизмов по их патогенетическому действию мож­но подразделять на две группы: 1) вызывающие первичные разрушения кле­ток и волокон тканей; 2) вызывающие образование токсических веществ.

Вирулентность внутриклеточных облигатных паразитов - хламидий, риккетсии и многих простейших - связана с их размножением внутри клеток хозяина, гибель которых наступает вследствие поражения мембран и других жизненно важных клеточных структур.

Характеристика бактериальных токсинов

Токсические вещества, синтезируемые бактериями, по своей химиче­ской природе относятся к белкам и липополисахаридам.

Первые, в зависимости от их связи со стромой бактериальной клетки, подразделяют на полностью секретируемые (экзотоксины), частично секретируемые и несекретируемые. Несекретируемые токсины освобождаются в
процессе разрушения бактериальной клетки.

Однако белковые токсины предназначены не только для поражения клеток, тканей и органов человека. Возможно также их участие в метаболи-ческих реакциях самих бактерий - продуцентов.

Белковые токсины. В настоящее время описано свыше 80 бактери­альных токсинов, которые отличаются друг от друга по молекулярной массе, химической структуре, клеточным «мишеням» микроорганизма и биологиче­ской активности.

Одни из них являются термолабильными, другие термостабильными. Так, например, термолабильный дифтерийный гистотоксин разрушается при 60° С в течение 1 ч, а столбнячный - в течение 20 мин. Термостабильные токсины клостридий ботулизма С. botulinuiri, кишечной палочки, стафило­кокков могут переносить кратковременное кипячение.

Независимо от сложности строения токсины имеют два центра. Один из них фиксирует молекулу токсина на соответствующем клеточном рецеп­торе, второй токсический фрагмент- проникает внутрь клетки, где блокиру­ет жизненно важные метаболические реакции.

Биологическая активность белковых токсинов проявляется в специ­фичности токсического действия, антигенных и иммуногенных свойствах.

Специфичность токсического действия определяется избирательной фиксацией токсина на рецепторах клеток-«мишеней» определенных тканей (эпителиальной, нервной и др.) организма человека и животных. Различия в механизме действия данных токсинов позволили классифицировать четыре типа, каждый из которых состоит из нескольких групп.

Токсины, отнесенные к типу «цитотоксины», блокируют синтез белка на субклеточном уровне. Второй тип - «мембранотоксины» - повышают проницаемость поверхностной мембраны эритроцитов (гемолизины) и лей­коцитов (лейкоцидины), вызывая гемолиз первых и разрушение вторых.

Третий тип - «функциональные блокаторы» - включает термолабиль­ные (ТЛ) и термостабильные (ТС) энтеротокеины, активизирующие клеточную аденилатциклазу, что приводит к повышению проницаемости стенки тонкой кишки и увеличению выхода жидкости в ее просвет - диарее. К функциональным блокаторам принадлежат токсикоблокаторы и ыейротокеи-иьг К первым относятся сибиреязвенный и чумной, «мышиный», токсины, которые в отличие от ТЛ- и ТС-энтеротокеинов инактивируют аденилатцик-лазу, вызывая противоположный вышеописанному эффект. Нейротоксины блокируют передачу нервных импульсов в клетках спинного и головного мозга.

К четвертому типу относятся эксфолиатины и эритрогенины, образуемые некоторыми штаммами золотистого стафилококка и скарлатинозным стрептококком. Они влияют на процесс взаимодействия клеток между собой и с межклеточными веществами.

Высокую токсичность белковых токсинов можно объяснить особенно­стью строения участков их молекул, имитирующих структуру субъединиц гормонов, ферментов и нейромедиаторов макроорганизма. Это делает их антиметаболитами вышеупомянутых жизненно важных соединений, блоки-ругощих функциональную активность последних.

Следующей особенностью ряда белковых токсинов, например столб­нячного, дифтерийного и некоторых других, является их способность под действием формалина утрачивать свою ядовитость, сохраняя при этом имму-ногенные свойства. Такие токсины получили название анатоксинов. Они применяются в качестве вакцин для профилактики одноименных заболева­ний.

Многие бактерии образуют не один, а несколько белковых токсинов, которые обладают разным действием.

Энотоксины. К ним относятся липополисахариды (ЛПС), которые содержатся в клеточной стенке грамотрицательных бактерий. Токсические свойства эндотоксина определяются всей молекулой ЛПС. Хорошо изучены эндотоксины энтеробактерий (эшерихии, шигеллы и сальмонеллы, бруцеллы, туляремийные бактерии).

ЛПС (эндотоксины) в отличие от токсинов белковой природы (экзотоксинов) более устойчивы к повышенной температуре, менее ядовиты и малоспецифичны. Различные ЛПС при введении в организм подопытных животных вызывают более или менее однотипную реакцию, независимую от того, из каких грамотрицательных бактерий они выделены.

У людей поступление эндотоксинов в кровяное русло приводит к лихорадке в результате их действия на клетки крови (гранулоциты, моноциты), из которых выделяются эндогенные пирогены. Начало лихорадки совпадает с ранней лейкопенией, которая сменяется вторичным лейкоцитозом. В результате усиления гликолиза в клетках разных типов может возникнуть гипогликемия.

ЛПС - сравнительно слабый иммуноген. Сыворотка крови животных, иммунизированных чистым эндотоксином, не обладает высокой антитоксической активностью и не способна полностью нейтрализовать его ядовитые свойства.

Некоторые бактерии одновременно образуют как белковые токсины, так и эндотоксины, например кишечная палочка, холерный вибрион и др.

 

Генетический контроль и изменчивость

 вирулентности и токсинообразования

Как уже отмечалось, вирулентность обусловлена разными факторами, которые проявляются в адгезии, колонизации, пенетрации, инвазии и подав­лении неспецифической и иммунной защиты организма хозяина.

Все упомянутые признаки находятся под контролем хромосомных и плазмидных генов (плазмиды). Так, образование пилот общего типа, участвующих в адгезии, контролируется хромосомными генами. В то же время адтезия, колонизация и некоторые антигены у эшерихии контролируются плаз-мидами CFA/I, CFA/II, CFA/III

Образование биологически активных веществ, участвующих в пенет-рации, также контролируется плазмидами (например, у шигелл Зонне и других бактерий), а ферментов гиалуронидазы и нейраминидазы, участвующих в инвазии, - хромосомными генами. Синтез антифагоцитарных и антикомплементарных веществ, например протеина А золотистого стафилококка, М-протеина пиогенного стрептококка, капсульного полисахарида пневмококка, контролируют главным образом хромосомные гены. В R-плазмидах бактерий содержатся транспозоны, контролирующие не только множественную устой­чивость к разным антибиотикам, но и их токсичность. Трансмиссивность плазмид приводит к распространению упомянутых признаков среди бактери­альных клеток собственной и соседних популяций. Генетический контроль токсинообразования осуществляется хромосомными генами или разнообраз­ными плазмидами: F, R, Col и др., содержащими tox-транспозоны, а. также конвертирующими бактериофагами.

В некоторых плазмидах, находящихся в автономном, независимом от хромосомы состоянии, содержатся tox-гены, ответственные за образование термолабильного энтеротоксина кишечной палочки и других токсинов. Многие tox-плазмиды контролируют образование не самих токсинов, а протокеи-иов, требующих для своей активации дополнительного компонента. Этим активирующим компонентом являются протеазы, образование которых находится под контролем хромосомных генов. Таким образом, осуществляется совместный контроль плазмидными и хромосомными генами за образованием функционально активных токсинов.

Вирулентность и токсинообразование - непременные атрибуты патогенное - можно рассматривать как проявление селективных преимуществ бактериальных клеток в организме хозяина. Плазмиды, обеспечивающие распространение соответствующих признаков среди клеток бактериальной популяции, способствуют ее выживаемости in vivo. Это свидетельствует о том, что генетическая информация, содержащаяся в плазмидах и транепозо-нах, важна для клеток популяции только в данных конкретных условиях ее существования. Изменение этих условий лишает их данных преимуществ.

Изменчивость вирулентности, так же как любого другого признака, может носить фенотипический и генотипический характер.

Ослабление вирулентности происходит при обработке бактериальной популяции гомологичной иммунной сывороткой. Однако в условиях орга­низма механизм действия может быть связан не с изменением вирулентности бактерий, а с селекцией устойчивых маловирулентных клеток, предеущеет-вугощих в гетерогенной бактериальной популяции. При последующем куль-тивировании восстановления вирулентности полученной бактериальной культуры может не произойти, если все вирулентные особи были нейтрали» зованы гомологичной антисывороткой.

Методы ослабления вирулентности патогенных микроорганизмов имеют большое практическое значение для получения вакцинных штаммов, т. е. таких авирулентных микробных культур, из которых получают живые вакцины для специфической профилактики инфекционных заболеваний.

Повышение вирулентности достигается путем культивирования бакте­рий in vitro в оптимальных условиях или при многократных пассажах мало­вирулентной культуры через организм чувствительного лабораторного жи­вотного. Генотипичеекие изменения патогенных микроорганизмов имеют место при мутациях, рекомбинациях, а также миграции внехромосомных факторов наследственности (Is-элементы, транспозоны, плазмиды), контролирующих вирулентность и токсинообразование.

 

Инфекционные свойства вирусов

 и особенности вирусных инфекций

 Вирусы человека и животных являются облигатными внутриклеточ­ными паразитами, которые в чувствительных к ним клетках организма хозяина вызывают продуктивную инфекцию, заканчивающуюся образованием многочисленного потомства. Отсутствие среди вирусов непатогенных особей позволяет опустить применительно к ним такой термин, как патогенность. Вирулентность вирусов нередко обозначают терминами инфекционность или инфекциозность.

В основе вирусных инфекций лежит взаимодействие вирусного и клеточного геномов. Это находит свое выражение в переключении рибосом клетки хозяина на синтез вирус-специфических белков, прежде всего ферментов, или в интеграции вирусной нуклеиновой кислоты в хромосому (ДНК) зараженной клетки.

Вирусные болезни, так же как и другие инфекционные заболевания, возникают при проникновении возбудителя в макроорганизм через определенные входные ворота инфекции. Например, вирусы гриппа, кори и многие другие проникают в организм человека только аэрозольным путем. Следующий этап вирусной инфекции состоит в адсорбции вируса на рецепторах чувствительных клеток организма хозяина. Однако в отличие от бактериальных, грибковых и протозойных инфекций все последующие события определяются вирусной нуклеиновой кислотой. Это выражается в характерных особенностях, присущих только вирусным инфекциям.

Первая особенность состоит в способности многих РНК- и ДНК-содержащих вирусов вызывать интегративную инфекцию (вирогению), которая происходит при встраивании вирусной нуклеиновой кислоты в хромосому клетки хозяина. Это имеет место при гепатите В, аденовирусной и герпетической инфекции, СПИДе и др. При вирогении отсутствуют стадии репродукции, сборки и выхода вируса из клетки. Клетки с интегрированным вирусным геномом (провирусом) могут сохранить свои функции. Однако в определенных условиях интеграция вирусного генома может привести к мутациям и неконтролируемому делению клетки.

Вторая особенность обусловлена наличием стадии вирусемии, во время которой вирус циркулирует в крови. В кровь вирус может поступать из лимфатической системы, переноситься лейкоцитами, проникать в кровеносные капилляры из первично инфицированных клеток. Исключение составляют вирусы, распространяющиеся нейрогенным путем (вирусы бешенства, простого герпеса и др.).

Третья особенность заключается в поражении вирусами лимфоцитов -клеток иммунной системы организма человека. Вирусы гриппа, кори, герпеса, полиомиелита, ротавирусы угнетают иммунные реакции Т-лимфоцитов.

- Четвертая особенность, характерная для ряда вирусных инфекций (оспа, бешенство, герпес, корь и др.), состоит в образовании внутриядерных или внутрицитоплазматичееких включений. Они имеют разную форму и величину. Одни ига них (базофильные включения), окрашиваются основными красителями и представляют собой внутриклеточные скопления вируса. Они имеют диагностическое значение.

Последствия инфекционного процесса, вызванного вирусами, разнообразны - от сохранения жизнеспособности клетки до широкого спектра поражения. При этом вирусы либо исчезают из организма после выздоровления, либо сохраняются в нем в течение разных сроков, измеряемых в некоторых случаях многими годами. Наличие вируса в организме не всегда сопровождается его выделением.

Вирусные болезни протекают в виде продуктивной и персистирующей инфекции. Продуктивная, или острая, инфекция сопровождается репродукцией вирусов в клетках хозяина и сравнительно быстрым выделением их из организма.

Острые инфекции можно подразделить на очаговые и генерализован­ные. Первые проявляются в месте локальной репродукции вируса. Вторые -при генерализации, когда из первичного очага вирус распространяется по ор­ганизму, формируя вторичные очаги инфекции.

Многие вирусы персистируют в различных клетках организма челове­ка. Например, аденовирусы могут длительно персистировать в миндалинах, вирусы герпеса - в ганглиях тройничного нерва. Персистирующая инфекция проявляется в разных формах—латентной, хронической и медленной.

Латентная бессимптомная инфекция характеризуется длительным, а в некоторых случаях пожизненным носительством вируса, который не покидает организм и не выделяется в окружающую среду. В одних случаях это связано с дефектностью вируса, точнее его генома, в результате чего он утрачивает способность к репродукции и образованию потомства. В других - с интеграцией вирусной ДНК или РНК в клеточный геном и возникновением ин-тегративной инфекции, последствия которой трудно предсказать.

Интеграция РНК=вирусов в клеточный геном происходит путем обратной транскрипции. В 80-х годах в клетках людей были обнаружены тысячи копий ретровирусных генов неизвестного происхождения, напоминающие транспозоны бактерий. Их называют ретротранспозонами вследствие их образования путем обратной транскрипции.

Встраивание этих ретротранспозонов в хромосомы клеток людей и животных, так же как и в клетки бактерий, дрожжей и насекомых, происходит беспорядочно. Это может привести к мутациям, нарушающим работу мутировавшего гена, или изменению уровня его экспрессии (активации). Таким образом, данный ген становится онкогеном, индуцирующим образование опухоли.

У человека продукты обратной транскрипции составляют примерно 10% клеточного генома.

Хронические вирусные инфекции также рассматривают как одну из форм персистенции вируса, которая продолжается в течение нескольких ме­сяцев и лет. Данную форму инфекции вызывают аденовирусы, вирусы гепа­тита, герпеса и др., которые периодически выделяются из организма больно­го во внешнюю среду.

Для медленных инфекций характерны очень длинный инкубационный период, продолжительность которого измеряется многими месяцами и года­ми, постепенное нарастание симптомов заболевания, которое часто заканчи­вается смертью больного. К медленным инфекциям относятся прогресси­рующие заболевания, поражающие ЦНС: болезнь Крейтцфельда - Якоба, подострый склерозирующий панэнцефалит, рассеянный склероз, амиотрофический боковой склероз и некоторые другие. При многих медленных инфекци­ях вирусы выделяются из организма (например, при болезни Крейтцфельда-Якоба). В случае интеграции вируса в клеточный геном его выделение из ор­ганизма прекращается.