2 курс / Микробиология 1 кафедра / Доп. материалы / Медицинская_микробиология,_вирусология_и_иммунология_1_том
.pdfУчение об инфекции |
243 |
Хронические инфекции протекают в течение нескольких месяцев,
лет (бруцеллез, туберкулез, сифилис). При определенных услови
ях (неэффективное лечение) острые инфекции могут переходить в хронические (гонорея, дизентерия). Хронические инфекции про текают в виде ремиссии и рецидива, которые сменяют друг друга.
При ремиссии больной может чувствовать себя удовлетворительно,
клинические симптомы болезни могут не проявляться либо про
являются в незначительной степени. При рецидиве имеют место обострение патологического процесса, выраженность клинической картины. При хроническом инфекционном процессе возбудитель персистирует в организме хозяина, т.е. длительно паразитирует в его тканях и клетках.
Особенности эпидемиологии инфекционного процесса позво
ляют классифицировать несколько форм инфекции. Эпидемической
называется инфекция, когда ею охвачено население больших тер риторий (одной или нескольких стран), например грипп, холера.
Эндемическая инфекция локализуется в определенной геогра
фической местности, где возбудитель циркулирует между опреде
ленными видами животных в данной географической местности
(чума, бруцеллез, туляремия).
Взависимости от источников заражения человека различают
антропонозные, зоонозные и сапронозные инфекции. При антропо нозных инфекциях единственным источником заражения являет ся человек (ВИЧ-инфекция, сифилис). При зоонозных инфекциях основным источником заражения являются животные (бешенство, сибирская язва, бруцеллез). Возбудителями сапронозных инфекций являются сапрофиты, обитающие во внешней среде (легеонеллезы, листериоз). Следовательно, источниками заражения сапроно зами являются объекты внешней среды: почва (столбняк, газовая гангрена), вода (лептоспирозы).
Внастоящее время большое распространение получила го
спитальная (внутрибольничная) инфекция, которая возникает в
лечебно-профилактических учреждениях (стационарах, родильных домах и т.д.). Источником возникновения госпитальной инфекции
часто является медицинский персонал: бактерионосители стафи лококков, энтеробактерий и других условно-патогенных или пато генных микроорганизмов.
Типичное инфекционное заболевание чаще всего протекает в ма
нифестной форме и характеризуется определенными клиническими
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
244 |
Глава 8 |
проявлениями (симптомокомплексом) |
и циклическим течением. |
Например, при типичном течении брюшного тифа наблюдается ти фозный статус, развивается розеолезная сыпь на 8—10-й день болез ни и т.д. Болезнь протекает стадийно и продолжается 3—4 нед.
Возможно атипичное (стертое) течение болезни без характер ного симптомокомплекса. При стертом течении брюшного тифа
сыпь появляется рано (на 4—6-й день), скудная; тифозный статус
не выражен. В ряде случаев болезнь может протекать вообще без проявления каких-либо симптомов, и результат развившегося па тологического процесса может проявиться лишь в виде смертельно опасных осложнений (легочное кровотечение при бессимптомно протекающем туберкулезе легких, перитонит как следствие перфо
рации кишечника брюшнотифозными язвами, порок сердца как следствие ревматического эндокардита).
Инфекционный процесс может протекать в форме бессимптом
ной инфекции: латентной (скрытой) или бактерионосительства
(вирусоносительства). При латентной форме инфекции возбуди тель длительное время находится в организме (персистирует), но не проявляет своего патогенного действия. Например, туберкулез ная палочка может персистировать многие годы в ткани легко го здорового человека, вирус герпеса пожизненно персистирует в чувствительных ганглиях тройничного нерва, возбудитель бруцел леза персистирует в мезентериальных лимфатических узлах. При латентной инфекции возбудитель не выделяется во внешнюю сре ду, латентная инфекция может переходить в манифестную форму (болезнь) при снижении иммунитета.
Бактерионосительство — длительное или кратковременное пре
бывание возбудителя в организме здорового человека. В отличие от латентной инфекции, бактерионосители выделяют возбудителя в окружающую среду и являются источниками распространения инфекции (брюшной тиф, дифтерия, стафилококковая инфекция).
Медленная инфекция характеризуется персистенцией патогена, при которой имеет место многомесячный или многолетний инкубаци онный период, после которого медленно, но неуклонно развива ются симптомы заболевания, всегда заканчивающегося летально (ВИЧ-инфекция, бешенство, проказа).
В развитии инфекционной болезни выделяют 4 основных пе риода: инкубационный, продромальный, разгар болезни и реконвалесцентный (выздоровление).
Умение об инфекции |
245 |
Инкубационный период — период адгезии возбудителя на чув ствительные клетки организма в месте входных ворот. Это могут быть миндалины, верхние дыхательные пути, слизистая оболочка желудочно-кишечного, репродуктивного тракта и др. В окружаю щую среду возбудитель не выделяется. Длительность периода от нескольких часов (грипп), дней (чума, туляремия, дифтерия) до нескольких месяцев (бешенство) и даже лет (СПИД, проказа, губ чатая энцефалопатия).
В продромальный период имеет место колонизация чувствитель
ных клеток, участков организма возбудителем. Осуществляется расселение микроорганизмов в биотопе хозяина и начинают появ ляться неспецифические (общие) симптомы болезни (повышается температура, возникают головная боль, потоотделение, слабость
и др.). В этот период возбудитель также, как правило, не выделя ется в окружающую среду.
Последующее интенсивное размножение возбудителя в организ ме хозяина знаменует разгар болезни с появлением специфической симптоматики (высыпания на коже при тифах, параличи нижних конечностей при полиомиелите, пленчатые налеты на слизистых
оболочках носа, зева, гортани при дифтерии и др.). В этот период больной заразен, так как возбудитель выделяется во внешнюю сре ду. Наконец, после прекращения размножения возбудителя и по
мере выведения его из организма наступает период реконвалесцен-
ции (выздоровления). К этому моменту начинается восстановление нарушенных функций. Как правило, прекращается выделение ми кроорганизмов, но в некоторых случаях возможно формирование реконвалесцентного бактерионосительства с длительным пребыва нием возбудителя в организме хозяина, перенесшего инфекцию.
Особое место при характеристике инфекции имеют пути ее передачи, что важно для эпидемиологических целей. Существуют три основных варианта передачи возбудителя человеку: горизон тальный, вертикальный и артифициальный (искусственный).
Горизонтальный вариант включает воздушно-капельную передачу возбудителя от больного здоровому (грипп, дифтерия); фекально оральный (холера, брюшной тиф), половой (сифилис, гонорея) и
трансмиссивный (чума, энцефалиты) пути.
Для вертикального варианта типичен трансплацентарный путь передачи возбудителя от матери плоду (сифилис, краснуха) или в
родах от матери новорожденному (бленнорея).
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
246 |
Глава 8 |
Артифициальный (рукотворный, искусственный) вариант пред усматривает передачу возбудителя при инструментальном обследо
вании больного, введении инъекций, при оперативных вмешатель ствах (гепатиты, СПИД).
Различают 4 уровня инфекционного процесса: популяционный,
организменный, клеточный и молекулярный.
Популяционный уровень определяет взаимодействие возбуди теля с восприимчивыми особями популяции. Для организменного
уровня важен комплекс (система) реакций восприимчивого хозяи на на инфекцию. Клеточный или тканево-органный уровень — это выбор возбудителем соответствующих клеток-мишеней макроор ганизма. На молекулярном уровне рассматривается конкурентное взаимодействие биомолекул патогена и хозяина в условиях инфек
ции.
8.2. Движущие силы инфекционного процесса
Исходя из определения инфекционного процесса, выявляют, по крайней мере, 3 основных участника инфекции: возбудитель, хозяин и факторы внешней среды.
Возбудитель болезни — микробная клетка — характеризуется количественными и качественными характеристиками: патогенно
стью (видовой признак) и вирулентностью (индивидуальная харак
теристика штамма).
Платформа, на которой развертывается инфекция, — это ор ганизм человека-хозяаяа, который должен быть восприимчив к
инфекту (видовой признак) и быть чувствительным к нему (ин дивидуальная характеристика), т.е. иметь инфекционную чувстви тельность. При этом физиологические характеристики хозяина, состояние его естественной резистентности играют при этом дале ко не последнюю роль.
Инаконец, третий участник инфекции — условия внешней среды,
вкоторой происходит инфицирование организма возбудителем. Различные физические, химические, биологические и социаль ные факторы среды имеют существенное значение для формиро
вания и развития инфекционного процесса. При гибели патогена либо хозяина инфекционный процесс прерывается. В условиях же взаимной адаптации патогена и хозяина (персистенции патогена) имеет место продолжение инфекционного процесса в форме рези-
Учение об инфекции |
247 |
дентного бактерионосительства, латентной инфекции или хрони ческого заболевания. Факторы внешней среды, хотя и в различной степени, участвуют в формировании инфекционного процесса, определяя его развитие и исход.
Таким образом, возникновение, течение и исход инфекцион ного процесса зависят от качественных и количественных характе ристик партнеров в каждой конкретной ситуации взаимодействия
паразит-хозяин. Скажем, при чуме и ВИЧ-инфекции ведущая роль в развитии инфекционного процесса принадлежит возбудителю, ибо он почти в 100% случаев вызывает болезнь и высокую леталь ность (исключается факт вакцинации). Развитие эндогенных, вто ричных инфекций, вызываемых условно-патогенными микробами
(Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli и др.), во многом определяют защитные силы хозяина. Для возникновения госпитальных инфек ций (стафилококковые и др.) важное значение имеет как иммун ный статус хозяина, так и состояние противоэпидемических ме роприятий в лечебно-профилактическом учреждении, т.е. условия внешней среды. По какому сценарию будет развиваться инфекция, это и определяют движущие силы инфекционного процесса.
8.3.Роль возбудителя в инфекционном процессе
иего основные биологические характеристики
Возбудитель как участник инфекционного процесса характери зуется двумя основными качествами: патогенностью и вирулент ностью.
Патогенность — видовой признак: способность определенного вида микроорганизмов вызывать соответствующий инфекцион ный процесс у одного или нескольких видов организма хозяина. Например, патогенные виды Vibrio cholerae, S. Typhi, N. gonorrhoeae
способны вызывать соответствующую инфекцию у человека, но не у других видов.
Но этот диапазон (спектр) патогенности у разных микробов раз
личный. Если названные микроорганизмы (печальная «привиле гия» рода человеческого) патогенны только для человека, то число восприимчивых хозяев для других микроорганизмов значительно больше и не ограничивается только человеком. Для Mycobacterium tuberculosis составляет 9 видов, Y. pestis — 11 вадов, Br. abortus —
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
248 |
Глава 8 |
21 вид, а для F. tularensis — 141 вид, включая не только животных, но и птиц. Диапазон патогенности микробов сформировался в ре зультате длительной эволюции системы паразит—хозяин. Отсюда и разные корни происхождения патогенных видов микроорганиз
мов.
От возбудителей болезней предков человека — человекообразных обезьян произошли вирусы герпеса и иммунодефицита человека, малярийный плазмодий. Микробы — паразиты членистоногих — способствовали отбору возбудителей сыпных тифов (риккетсиозов). Нормальная микрофлора тела человека — родоначальник воз
будителей дизентерии, дифтерии, полиомиелита. Дикие животные до появления человека страдали от бешенства, чумы, туляремии. От домашних животных к человеку перешли такие болезни, как корь, брюшной тиф, натуральная оспа. Микробы-сапрофиты дали
начало возбудителям холеры, сифилиса, лептоспирозов. Патогенные виды микробов реализуют свою способность вы
зывать инфекционный процесс у большинства особей популяции восприимчивого вида макроорганизма.
Если же способность микроба вызывать инфекцию у воспри имчивого вида макроорганизма в значительной степени опреде ляется состоянием иммунитета особей популяции и, как правило,
инфекция развивается в условиях иммунодефицита, то такие виды микробов называются условно-патогенными, например Escherichia coli, Staphylococcus epidermidis, Klebsiella pneumoniae.
Вирулентность — индивидуальный, штаммовый признак: сте пень (количественная мера) реализации патогенности вида каж дым конкретным штаммом по отношению к конкретному индиви дууму — хозяину. Если штамм Vibrio cholerae выделен от больного А, погибшего от холеры, значит, он оказался по отношению к
этому индивидууму высоковирулентным. Степень вирулентности конкретного штамма внутри популяции патогенного вида микро организмов можно оценивать по клиническому течению инфекци онного процесса у человека, от которого выделен данный штамм; на модели in vivo путем воспроизведения экспериментальной ин фекции на животных; на модели in vitro путем качественного и количественного изучения факторов вирулентности конкретного
штамма (клинико-лабораторные исследования).
На модели экспериментальной инфекции проводят количе ственную оценку вирулентности штамма, используя условно при-
\*нение об инфекции |
249 |
нятые единицы измерения вирулентности: DLM и LD50. DLM (от лат. Dosis letalis minima) — наименьшее количество микробных
клеток, способное вызвать гибель 95% животных восприимчивого вида определенной массы, пола и возраста при определенном спо собе заражения и в течение заданного времени. LD50 — количество
бактерий, вызывающее гибель 50% животных в эксперименте. В
ряде случаев с экспериментальной целью определяют DCL (от лат. Dosis certa letalis) — смертельную дозу, вызывающую 100% гибель инфицированных животных.
Вирулентность возбудителя можно регулировать в сторону как
ее снижения, так и повышения. В свое время французские иссле дователи Кальмет и Жерен культивировали возбудитель туберкуле за (бычьего типа) на картофельно-глицериновых средах с добавле нием желчи (неблагоприятный фактор для возбудителя) в течение 13 лет. В результате им удалось осуществить около 230 посевов воз будителя, потерявшего вирулентность, и на основе авирулентного
штамма создать вакцину БЦЖ (бациллы Кальмета—Жерена) для
профилактики туберкулеза. В ряде случаев вирулентность микро
бов снижается под воздействием различных физико-химических факторов, лекарств и т.д. Снижение вирулентности штаммов на зывают аттенуацией (ослаблением).
С другой стороны, известно, что путем пассажа (проведения) через организм восприимчивых животных удается повысить виру лентность возбудителя, что нередко бывает необходимо при про
ведении экспериментальных работ.
К условиям, регулирующим вирулентность возбудителя, отно сят химический состав бактерийной клетки, особенности ее мета болизма, структуру генома и среду обитания (экологию).
8.3.1. Факторы вирулентности
Классификация факторов вирулентности зависит от их структу ры, происхождения, механизма действия и назначения.
По структуре и происхождению факторы вирулентности можно
классифицировать на две основные группы: структурные компо
ненты бактериальной клетки и секретируемые факторы.
8.3.1.1. Структурные компоненты бактериальной клетки
К ним относятся капсула, пили, пептидогликан клеточной стенки, белки наружной мембраны и липополисахарид грамотри-
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
250 Глава 8
цательных бактерий, которые подробно изложены в материалах
диска.
8.3.1.2. Секретируемые факторы
Помимо структур бактериальной клетки, способствующими
проявлению ее вирулентных качеств, известна группа микробных секретируемых факторов, участвующих в инфекционном процес се: бактериоцины, экзотоксины, ферменты «защиты и агрессии»,
секретируемые факторы персистенции.
Бактериоцины — белки, медиаторы межмикробного взаимодей ствия, секретируются бактериальной клеткой в качестве антагони
стически активных веществ. Бактериоцины выделяются в услови ях близкородственного антагонизма внутри вида, рода бактерий. Бактериоцины обеспечивают колонизацию вирулентным штам мом определенного биотопа, подавляя нормальную микрофлору: колицины Shigella flexneri подавляют Escherichia coli, стафилококкцины S. aureus подавляют 5. tpidermidis и т.д. Колициногенные
штаммы шигелл чаще вызывают затяжные и более тяжелые формы заболевания, чем неколициногенные. Бактериоциногенные штам мы стафилококков значительно чаще выделяются от больных из патологических очагов, чем с кожи и слизистых оболочек здоро
вых людей. При хронических формах стрептококковой инфекции (ревматизм, хронический тонзиллит) бактериоциногенные штам мы обнаруживаются в 2 раза чаще, чем у здоровых людей.
Экзотоксины — вещества белковой природы, секретируемые вирулентными штаммами микроорганизмов и оказывающие ток сическое действие на клетки и ткани организма хозяина.
К факторам вирулентности относятся и ферменты, продуци руемые бактериальной клеткой. Ферменты вирулентности образно называют ферментами «защиты и агрессии». Ферменты защиты
обеспечивают устойчивость патогена к иммунитету хозяина: фер мент коагулаза свертывает плазму крови, вследствие чего вокруг
бактериальной клетки образуется защитная капсула; протеазы им муноглобулинов разрушают антитела. Ферменты агрессии обеспе чивают распространение патогена по организму, они разрушают
структуры клеток и тканей организма: гиалуронидаза разрушает соединительную ткань (5. aureus, S. pyogenes), нейраминидаза рас щепляет сиаловые кислоты оболочек клеток (вирус гриппа), фи бринолизин растворяет сгустки фибрина (5. pyogenes), ДНКаза
Учение об инфекции |
251 |
разрушает нуклеиновые кислоты (5. aureus), эластаза расщепляет
лизоцим клеток организма (Pseudomonas).
Ферменты метаболизма бактерий, вызывающие образование
токсичных веществ при расщеплении субстратов организма, также рассматривают в качестве ферментов вирулентности: микробная
уреаза при гидролизе мочевины образует токсичные вещества (Heli cobacter pylori), декарбоксилаза при разрушении белка способствует
накоплению биогенных аминов (Salmonella Enteritidis). Вирулент ность бактерий обеспечивается ферментами супероксиддисмутазой и каталазой, которые инактивируют высокоактивные кислородные радикалы при фагоцитозе (Leg. pneumophila, М. tuberculosis).
Секретируемые факторы персистенции бактерий подавляют спе цифические и неспецифические механизмы зашиты хозяина, обеспе чивая бактериям выживание при инфекции. По химической природе это в основном бактерийные протеазы, расщепляющие специфи ческий субстрат хозяина, создающий ему защиту от патогена. Они обеспечивают антилизоцимную, антиинтерфероновую, антикомплементарную, антигистоновую, антилактоферриновую и антигемогло-
биновую активность. Подробно изложено в материалах диска.
В реализации вирулентности возбудителя важна доставка виру
лентных протеинов на поверхность бактериальной клетки в место контакта ее с поверхностью эукариотической клетки и/или введе
ния протеинов в цитозоль клетки хозяина. В процессе эволюции у бактерий выработано несколько типов секреторных систем, ко торые подробно описаны в разделе 3.1.5. Термин «секреция» ис
пользуется для описания активного транспорта протеинов из ци
топлазмы через внутреннюю и наружную мембраны в супернатант (окружающую среду) бактериальной культуры или на поверхность бактериальной клетки. Секреция отличается от экспорта, кото рый заключается в транспортировке протеинов из цитоплазмы в
периплазматическое пространство. Напомним, что 1 тип секре торной системы является sec-независимым путем (не находится под контролем sec-гена, отвечающего за секрецию). Этим путем транспортируются а-гемолизин Е. coli, внеклеточная аденилатциклаза В. pertussis, протеазы Р. aeruginosa. Молекулы, транспорти руемые I типом секреторной системы, требуют для транспортиров ки 3—4 вспомогательные молекулы, участвующие в образовании трансмембранного канала, через который и происходит выход
протеинов.
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
252 |
Глава 8 |
IIтип секреции — основной для экстраклеточных расщепляю щих энзимов грамотринательных бактерий. Эта система использу ет традиционные 5вс-зависимые пути для выведения экспортируе мых молекул через внутреннюю мембрану в периплазматическое пространство. II тип секреторной системы участвует в экспорте огромного количества разнообразных молекул, включая виру
лентные факторы: пили у Р. aeruginosa (4 типа) и родственные им, энзим-pullulanase у Klebsiella, пектические энзимы и целлюлазы у
Erwinia, эластазы, экзотоксин А, фосфолипазы С и другие про теины у Pseudomonas aeruginosa, амилазы и протеазы у Aeromonas hydrophila и т.д.
III тип секреторной системы — большая экспортная система, независимая от see-системы, которая играет существенную роль в секреции вирулентных факторов у возбудителей болезней человека
ирастений. III тип секреторной системы отвечает за секрецию на ружных протеинов Yersinia spp., факторов инвазии и вирулентности сальмонелл и шигелл, молекул сигнальной трансдукции энтеропатогенной кишечной палочки и вирулентных факторов некоторых возбудителей заболеваний растений, а также вовлечен в биосинтез поверхностных органелл — флагеллярных белков.
В отличие от I типа секреторного пути, являющегося истинной секреторной системой, в котором секреторные энзимы приобре тают активность в экстраклеточном пространстве, тип III — это механизм для транслокации протеинов в цитозоль эукариотиче
ской клетки, ибо он обеспечивает сборку на поверхности бакте риальной клетки супермолекулярных структур, участвующих в транспорте протеинов в эукариотическую клетку. Аппарат 111 типа секреторной системы включает около 20 протеинов, большинство которых располагается во внутренней мембране, и цитоплазмати
ческую мембранно-связанную АТРазу (АТФазу).
Vтип секреторной системы включает группу так называемых аутотранспортеров — семейство секреторных протеинов, осущест
вляющих свой собственный транспорт из бактерий: гонококковую IgA-протеазу и IgA-протеазу Н. influenzaece.
8.3.2. Патогенетические факторы возбудителя при инфекции
Классификация факторов патогенности по назначению и ме ханизму действия включает патогенетически значимые продукты