Патогенность и вирулентность.

Патогенность – (от греч. pathos – страдание, болезнь, genes – рождающий) – способность вызывать инфекционный процесс и инфекционное заболевание.

Патогенность – величина не абсолютная – это видовое свойство бактерий, присущее виду в целом, но у разных представителей данного вида она может проявляться в различной степени. Для определения степени патогенности возбудителя применяют количественную оценку, то есть меру патогенности – вирулентность.

За единицу измерения вирулентности принята летальная доза (DL-dosis letalis) – наименьшее количество микроорганизмов или токсина способное вызвать за определенный период времени гибель определенного количества лабораторных животных. На практике применяют несколько производных от этой величины.

DLm (Dosis letalis minima) – минимальная смертельная доза микроорганизмов или их токсинов способная вызвать гибель лабораторного животного за определенный срок – величина относительная, зависит от вида животного.

DL₅₀ (Dosis letalis 50%) – количество микроорганизмов или их токсинов, вызывающая гибель 50% зараженных экспериментальных животных.

Dcl (dosis certa letalis) – безусловно смертельная доза, то есть количество микроорганизмов или токсина, вызывающее гибель 100% зараженных лабораторных животных.

Инфицирующая доза (ID-infection dose) – минимальное количество патогенных микроорганизмов, способное вызвать развитие инфекционного заболевания у определенного количества лабораторных животных. Так же определяют ID₅₀, ID₁₀₀ и т.д.

Факторы патогенности.

Весь набор факторов патогенности микроорганизмов можно разделить на четыре группы:

- факторы адгезии или адгезивности и колонизации – факторы прикрепления микроорганизмов к чувствительным клеткам и способность заселять очаги первичного инфицирования;

- факторы инвазии или инвазивности – факторы проникновения внутрь чувствительной клетки и распространения по макроорганизму;

- факторы агрессии или агрессивности – факторы противостояния защитным силам макроорганизма;

- факторы токсигенности или токсинообразование – способность вырабатывать экзотоксины и эндотоксины.

Все эти факторы относительно не связаны друг с другом и по-разному проявляются у различных микроорганизмов. Есть микробы у которых основными являются факторы токсигенности, они продуцируют сильнейшие токсины, например, возбудитель ботулизма, дифтерии. Существуют микробы с выраженными агрессивными свойствами и т.д. Но, так или иначе, набор факторов патогенности микроорганизма определяет патогенез инфекционного процесса, а соответственно и симптомокомплекс сопровождающий инфекционное заболевание.

- Факторы адгезии и колонизации играют ведущую роль на ранних стадиях патогенеза инфекционного заболевания. Функцию факторов адгезии могут выполнять фимбрии (микроворсинки 1-го порядка), белки наружной мембраны (белки-адгезины), липополисахариды клеточной стенки, липотейхоевые кислоты и другие структуры, которые могут располагаться на поверхности микроба либо входить в состав микроворсинок, капсул и клеточной стенки. Факторы хемотаксиса и подвижности – микроорганизмы способные к движению с помощью хемотаксиса ориентируются в отношении своих клеток-мишеней, а за счет движения приближаются к клеткам.

- Факторы инвазии – это в основном экзоферменты микроорганизмов. Гиалуронидаза – расщепляет гиалуроновую кислоту – основной компонент соединительной ткани, препятствующий проникновению посторонних веществ – и повышает проницаемость различных тканей. Нейраминидаза (сиалидаза) – расщепляет сиаловую кислоту, входящую в состав поверхностных рецепторов клеток, благодаря чему последние приобретают способность взаимодействовать с адгезинами микробов и их токсинами. С помощью этого фермента микроорганизмы преодолевают первый защитный барьер макроорганизма – лизоцимный слой, покрывающий поверхность слизистых оболочек и содержащий большие количества сиаловых кислот. Слизь теряет коллоидные свойства и полностью разрушается, а эпителиальные клетки слизистых оболочек, которые в норме покрыты слизью, становятся доступными к колонизации. Фибринолизин – расщепляет фибриновый вал, формирующий вокруг очага воспаления, и способствует распространению микроорганизмов по макроорганизму. Плазмокоагулаза – способствует образованию вокруг микроба капсулы в результате коагуляции плазмы, что препятствует их фагоцитозу, сохраняет от воздействия комплемента и микроорганизмы распространяются из очага воспаления по макроорганизму. ДНК-аза – деполимеризует ДНК, выделяющуюся в межклеточное пространство при гибели клетки, что ведет к снижению вязкости окружающей среды, что благоприятно сказывается на развитии микробов в тканях. Коллагеназа – разрушает коллаген мышечных волокон, что понижает стабильность е структуры и способствует распространению микробов. Лецитиназа С (фосфолипаза) – расщепляет лецитин и другие фосфоглицериды, входящие в состав клеточных мембран мышечных волокон. Продукты гидролиза лецитина оказывают токсическое воздействие на макроорганизм. Протеазы – разрушая слизь, способствуют высвобождению рецепторов клеток, с которыми взаимодействуют микроорганизмы. Ферменты способны изменять рН окружающей среды, делая ее пригодной для размножения микроорганизмов, например, уреаза – нейтрализует кислую среду желудка. У грамотрицательных микроорганизмов факторы инвазии обычно представлены белками наружной мембраны – белками-инвазинами. Подвижность также обусловливает проникновение микроорганизмов в чувствительную клетку и распространение их по макроорганизму.

- Факторы агрессии – это факторы, позволяющие микроорганизмам противостоять защитным силам макроорганизма. Капсула – ингибирует начальные этапы защитных реакций – распознавание и поглощение – «экранирует» бактериальные структуры, активирующие систему комплимента и распознаваемые иммунокомпетентными клетками, защищает микробы от действия лизосомальных ферментов и токсичных оксидантов, которые выделяются фагоцитами, вызывая незавершенный фагоцитоз. У микробов капсула может быть представлена гиалуроновой кислотой, которая не распознается фагоцитами как чужеродная. Различные ферменты и белки микроорганизмов обладают агрессивными свойствами. Плазмокоагулаза – превращает фибриноген в фибрин, образует своеобразную белковую пленку вокруг микробов, которая защищает их от фагоцитов. Каталаза и супероксидисмутазалеточных мембран мышечных волокон.дящие в составспособствует распространению микробов.зкости окружающей среды.вовать с адгезин (оксидаза) участвуют в инактивировании токсических кислородных продуктов фагоцитоза. Аминопептидаза – подавляет хемотаксис фагоцитов. Протеазы – расщепляют молекулы иммуноглобулинов А. Белок А (у стафилококков), белок М (у стрептококков), V-W-антигены (у возбудителя чумы) – тормозят фагоцитоз, за счет подавления «окислительного взрыва» в фагоцитах, подавления хемотаксиса фагоцитов и др. К факторам препятствующим фагоцитозу относят также пептидогликан, тейхоевые кислоты и другие компоненты клеточной стенки. Перекрестно-реагирующие антигены тоже являются факторами агрессии – это общие антигены у представителей различных видов, имеющие сходные антигенные детерминанты, но разные носители. При наличии таких антигенов у микроорганизмов, иммунокомпетентные клетки могут не распознавать их как чужеродные – феномен «мимикрии», что способствует сохранению бактерий в макроорганизме.

Ферменты микроорганизмов способствуют не только инвазии и агрессии, но и выполняют трофические функции, поставляя микробам, низкомолекулярные продукты распада клеток и тканей макроорганизма, необходимых микробам для осуществления процессов жизнедеятельности, что ведет к столь характерному для инфекционного процесса истощению макроорганизма. Например, фибринолизин обеспечивает не только распространение менингококков сквозь сгустки фибрина, но и обеспечивает им поставку аминокислот, продуктов распада фибрина, необходимых микроорганизмам. Таким образом, экзоферменты микробов оказывают токсическое воздействие, способствуют инвазии и агрессии и выполняют трофическую функцию.

- Факторы токсигенности или токсинообразование. Токсины – это либо продукты метаболизма микробной клетки – экзотоксины, либо интегральные компоненты клеточной стенки, высвобождающиеся при ее разрушении – эндотоксины, вызывающие различные нарушения жизнедеятельности макроорганизма.

Экзотоксины – секреторные белковые вещества, обычно проявляющие ферментативную активность, вырабатывающиеся в процессе жизнедеятельности микробной клетки. Синтез белковых токсинов кодируется генами (tox⁺-гены), локализующимися в хромосоме и сцепленными с генами, входящими в состав профага, а также генами, локализованными в плазмидах. Продуцентами экзотоксинов могут быть как грамположительные, так и грамотрицательные микроорганизмы. Экзотоксины – термолабильны, обладают высокой специфичностью и избирательностью действия, ответственны за клинические проявления инфекционного процесса, действуют дистанционно, то есть далеко за пределами очага инфицирования. Обладают высокой силой действия – токсичностью (6 кг ботулотоксина способно убить все человечество). Проявляют высокую иммуногенность – в ответ на их введение образуются специфические антитела, которые нейтрализуют их действие. (При обработке формалином экзотоксины обезвреживаются и превращаются в анатоксины, которые лишены токсических свойств, но сохраняют способность индуцировать антитоксические антитела).

Классификация экзотоксинов.

По молекулярной организации: сложные – состоят из двух фрагментов А и В. В фрагмент взаимодействует с рецепторами чувствительной клетки, адгезируется на ее поверхности и формирует трансмембранный канал, по которому фрагмент А – собственно токсин, проникает в чувствительную клетку и проявляет свои токсические свойства. Каждый фрагмент сам по себе не активен, свойства токсина проявляются, когда они связаны друг с другом;

простые – «разрезанные» экзотоксины – синтезируются в бактериальной клетке в виде протоксинов и при нарезании протеазой на А и В фрагменты, превращаются в активные формы.

По степени связывания с бактериальной клеткой: группа А – секретируемые во внешнюю среду; группа В – частично секретируемые во внешнюю среду и частично ассоциированные с бактериальной клеткой; группа С – связанные с бактериальной клеткой и высвобождающиеся только после ее гибели.

По характеру мишеней: нейротоксины – поражают клетки нервной системы; гемолизины – разрушают эритроциты; энтеротоксины – поражают клетки эпителия кишечника; дерматотоксины – поражают клетки кожных покровов; лейкоцидины – поражают лейкоциты, нейтрофилы и фагоциты.