Тема лекции: УЧЕНИЕ ОБ ИНФЕКЦИИ.

Тема лекции: УЧЕНИЕ ОБ ИНФЕКЦИИ. ИНФЕКЦИЯ И ИНФЕКЦИОННАЯ БОЛЕЗНЬ

Учение об инфекции – это учение о свойствах микробов, позволяющих им существовать в макроорганизме и оказывать на него патогенное действие и защитных реакциях макроорганизма, препятствующих болезнетворному воздействию. Изучение этих закономерностей позволяет разрабатывать препараты для лечения и профилактики инфекционных болезней, совершенствовать диагностические методы исследования.

Инфекция (от лат. infectio — заражение) это совокупность адаптационных реакций макроорганизма, развивающихся в результате взаимодействия с патогенными или условно- патогенными микроорганизмами. Аналогичный процесс, вызываемый простейшими, называется инвазией. Инфекция это универсальное биологическое явление, встречается у всех форм органической материи. Взаимодействие микро- и макроорганизмов обусловливает развитие инфекционного процесса. Инфекционный процесс проявляется по- разному: от бессимптомного носительства до тяжелого инфекционного заболевания, иногда со смертельным исходом.

В развитии инфекционного процесса выделяют следующие стадии: 1. проникновение микроба в макроорганизм, адгезию к чувствительным клеткам и их колонизацию; 2. нарушение гомеостаза в результате жизнедеятельности и размножения микроба; 3. формирование защитных реакций макроорганизма, направленных на нейтрализацию микроба, его токсинов и ферментов агрессии; 4. восстановление гомеостаза и приобретение макроорганизмом невосприимчивости к повторному заражению этим микробом, т. е. формирование иммунитета.

По какому пути пойдет развитие инфекционного процесса, зависит от 3 основных факторов: 1. свойств микроорганизма и его количества; 2. степени восприимчивости макроорганизма-хозяина; 3. факторов внешней среды и социальных факторов.

Патогенность (от лат. pathos — страдание, genos — рождение) - потенциальную способность микроорганизма вызывать инфекционный процесс. Патогенность является видовым признаком микробов, закрепленным генетически. Этот признак важен в таксономическом отношении, он позволяет подразделить их на группы патогенности: 1. облигатно патогенные 2. условно-патогенные 3. сапрофитные.

1. Облигатно патогенные микроорганизмы адаптировались к паразитированию в макроорганизме и вызывают инфекционную болезнь. 2. Условно-патогенные микроорганизмы — это микроорганизмы, большинство из которых являются нормальными обитателями кожных и слизистых покровов человека и животных. Причиной болезни они становятся тогда, когда проникают во внутреннюю среду организма в больших количествах, на фоне резкого снижения общего и местного иммунитета.

3. Сапрофиты (от лат. sapros — мертвый) — это микроорганизмы, которые широко распространены в объектах внешней среды (почве, воде, на предметах, на покровах человека, животных или растений), где питаются мертвыми органическими веществами. Сапрофиты при определенных условиях (иммунодефицит и др. ) способны вызывать инфекционный процесс.

Способность патогенных микроорганизмов размножаться и развиваться в макроорганизме-хозяине зависит от наличия у них факторов патогенности. По своему назначению они разделяются на: 1. факторы инвазивности (англ. invasive), которые способствуют проникновению и распространению патогенов в тканях макроорганизма; 2. факторы адгезии и колонизации (от англ. adhesion — сцепление, склеивание, присоединение; colonize — колонизация, заселение); 3. факторы агрессии, которые обеспечивают устойчивость микробов к действию защитных реакций организма-хозяина (фагоцитозу, активности лизоцима, комплемента, антител и др. ); 4. токсические факторы.

Для преодоления защитных структур макроорганизма (кожи, слизистых оболочек) бактерии выделяют ферменты. Они способствуют диффузии (лат. diffusio — распространение, рассеивание) микробов во внутреннюю среду организма за счет специфического расщепления субстратов, покрывающих барьерные ткани. К этим ферментам инвазивности относят бактериальные гиалуронидазу, нейраминидазу, коллагеназу, фибринолизин, лецитиназу С, протеазы и др. Важным фактором инвазивности являются жгутики, которые обеспечивают микроорганизмам подвижность и быстрое проникновение в ткани.

Адгезия и колонизация являются пусковыми механизмами инфекционного процесса. Адгезия происходит в результате специфического взаимодействия особых молекулярных структур (адгезинов), расположенных на поверхности микробов, с рецепторами клеток макроорганизма. У грамотрицательных бактерий функцию адгезинов выполняют пили и основные белки наружной мембраны, у грамположительных — белки клеточной стенки и липотейхоевые кислоты. Прикрепившись к субстрату, бактерии колонизируют поверхности участков кожи или слизистых оболочек. Адгезия обусловливает и органотропность микробов, т. е. способность к размножению и заселению только определенных тканей и органов. При отсутствии адгезии инфекционный процесс не развивается.

Пенетрация (penetrate — проникать внутрь) - способность микроорганизмов проникать в эукариотическую клетку (эпителиальную, эндотелиальную, лейкоцит, макрофаг и др. ), размножаться в ней, вызывая разрушение и распространение патологического процесса.

Макроорганизм различными способами противостоит размножению и распространению патогенных микроорганизмов. Для подавления неспецифических (фагоцитоз, опсонизация и др. ) и специфических (антитела) защитных реакций организма бактерии используют особые структурные элементы и физиологические реакции. К последним относят антифагоцитарные, антилизоцимные, антиопсонические и другие факторы.

Функцию защиты выполняют: 1. капсулы из экстрацеллюлярных веществ бактерий (полисахаридные, полипетидные), например, у пневмококков, гемофильных бактерий и др. ; 2. специфические белки клеточной стенки (А-протеин у золотистого стафилококка, М-протеин и фимбрии у патогенных стрептококков); 3. белки, ассоциированные с липополисахаридом (ЛПС) грамотрицательных бактерий; 4. Vi-антиген сальмонелл; 5. антихемотаксические факторы, подавляющие хемотаксис макрофагов, например корд-фактор туберкулезных бактерий; 6. ферменты агрессии (протеазы разрушают иммуноглобулины, коагулаза свертывает плазму крови, которая экранирует (закрывает) поверхность бактерии, гемолизин разрушает оболочки эритроцитов).

Важнейшими факторами патогенности являются токсины микроорганизмов, которые повреждают ткани макроорганизма и играют главную роль в патогенезе инфекционных заболеваний. По физико-химическим и биологическим свойствам бактериальные токсины условно делятся на экзотоксины и эндотоксины.

Характеристика бактериальных экзо- и эндотоксинов Свойства Экзотоксины Эндотоксины Химическая природа Белки (9— 19 аминокислот) ЛПС с белком Происхождение Выделяются в процессе Связаны со структурами жизнедеятельности. бактерии; выделяются при Чаще грамположительные разрушении клетки. Чаще бактерии грамотрицательные бактерии Отношение к Термолабильны, Термолабильны температуре термостабильны Степень ядовитости Очень токсичны Менее ядовиты Скорость действия После интубации 18 -72 ч Довольно быстро Специфичность Выражена Лишена тропизма действия Отношение к Чувствительны к спирту, Мало чувствительны к химическим кислотам, щелочам, химическим веществам, не веществам пищеварительным ферментам, переходят в анатоксины при действии формалина переходят в анатоксин Антигенные свойства Активные антигены Слабые антигены

Экзотоксины — это белковые вещества, секретируемые живыми бактериями, обладают высокой токсичностью.

Молекула экзотоксина состоит из двух полипептидных цепей. Один полипептид выполняет транспортную (рецепторную) функцию и обеспечивает связь молекулы токсина и рецепторов чувствительной клетки. Второй полипептид осуществляет токсическую (активаторную) функцию. Он проникает внутрь клетки хозяина и блокирует жизненно важные метаболические процессы. Строение активатора каждого токсина уникально, и, вероятно, этим объясняется специфичность действия экзотоксина.

Под влиянием формалина, нагревания, действия света и других факторов токсичность утрачивается, но при этом сохраняется иммуногенность. Это свойство экзотоксинов используют для получения анатоксинов (от лат. ana — отрицание, toxin — токсин), которые применяют для иммунопрофилактики инфекционных заболеваний.

По механизму действия выделяют четыре типа экзотоксинов: 1. цитотоксины, к которым относят энтеротоксины (продуцируют S. aureus, C. perfringens), антиэлонгаторы, которые нарушают процесс наращивания (элонгации) полипептидной цепи на рибосоме (дифтерийный гистотоксин), дермонекротоксины (продуцируют S. pyogenes, P. aeruginosa и др. ). Все они блокируют синтез белка на субклеточном уровне; 2. мембранотоксины характеризуются способностью повышать проницаемость поверхностных мембран эритроцитов (различные гемолизины) и лейкоцитов (лейкоцидины), что приводит к разрушению этих клеток. Такие токсины обнаруживают у S. aureus, S. pyogenes, S. pneumoniae и др. ;

3. токсины — функциональные блокаторы. К ним принадлежат токсикоблокаторы и нейротоксины. Токсикоблокаторы способны активировать клеточную аденилатциклазу, повышать проницаемость сосудов и увеличивать выход жидкости, ионов натрия и хлоридов в просвет кишечника, что приводит к развитию диареи. Этим свойством обладают энтеротоксины, холероген. Нейротоксины обладают повышенным сродством к нервной ткани, и их действие связано с извращением процессов передачи нервных импульсов в отдельных звеньях ЦНС, периферической, симпатической нервной системы. Токсины такого типа секретируют C. tetani, C. botulinum; 4. эксфолиатины и эритрогенины выделяют некоторые штаммы S. aureus и S. pyogenes, вызывающие скарлатину.

По связи с бактериальной клеткой и активности секреции экзотоксинов различают несколько классов бактерий, например: • класс А — бактерии, активно секретирующие экзотоксины во внешнюю среду (дифтерийный гистотоксин, летальный токсин); • класс В — экзотоксин секретируется во внешнюю среду частично, оставаясь связанным с микробной клеткой (тетаноспазмин, нейротоксин); • класс С — экзотоксин связан с микробной клеткой и попадает во внешнюю среду при аутолизе (цитотоксины, энтеротоксины, нефротоксины).

Эндотоксины — это токсины, которые состоят из из липополисахаридов (ЛПС) и белков клеточной стенки грамотрицательных бактерий Высвобождаются после гибели бактерии. (Salmonella, Shigella, Escherichia и др. ).

Патогенность микроорганизмов в пределах вида может меняться. Степенью, мерой патогенности является вирулентность (от лат. virulentus — ядовитый). Она характеризует индивидуальное качество определенного штамма патогенного микроба. Вирулентность — признак непостоянный; может увеличиваться или уменьшаться при определенных условиях. Штаммы одного и того же вида бактерий по вирулентности могут быть высоко-, умеренно, слабовирулентными или авирулентными. Изменения вирулентности могут быть итогом модификационной изменчивости. Генотипические варианты изменения вирулентности возникают при мутациях или рекомбинациях генетического материала.

Способы количественного выражения вирулентности : • минимальная смертельная доза (ДЛМ) (DLM — dosis letalis minima) — это минимальное количество бактерий, которое способно вызвать гибель 95 % экспериментальных животных; • 50% смертельная доза — ЛД 50 (LD 50 — dosis letalis 50 %) — JTO минимальное количество микробов, при введении которых наступает гибель 50 % экспериментальных животных; • инфицирующая доза 50 % ИД 50 (ID 50 — infective dosis 50%) — минимальное количество бактерий, вызывающих развитие инфекционной болезни у 50 % экспериментальных животных.

Патогенность бактерий определяется генами, входящими в состав хромосомных и мобильных генетических элементов — плазмид, транспозонов, умеренных бактериофагов. В составе геномов некоторых бактерий обнаружены особые зоны, где сконцентрированы генетические элементы, ответственные за патогенность. Они получили название «островов» (от англ. island — остров) патогенности, если фрагмент ДНК содержит 10 200 тыс. пар нуклеотидов (т. п. н. ), или «островков» (от англ. islets — маленький остров) — если размер фрагмента ДНК включает 1— 10 т. п. н. Эти фрагменты ДНК способны распространяться среди родственных патогенных и непатогенных видов бактерий путем генетических рекомбинаций, так как могут входить в состав генома фагов, транспозонов или плазмид. Вероятно, такой механизм горизонтального переноса генетической информации лежит в основе формирования новых вирулентных штаммов.

Выделяют четыре группы микроорганизмов по степени их биологической опасности для человека. • IV группа включает микроорганизмы, которые не вызывают заболеваний у взрослых здоровых людей. К этой группе относятся непатогенные и некоторые условно-патогенные микроорганизмы: E. coli К-12, В. subtilis, аденоассоциированные вирусы I—IV групп и др. ; • III группа — микроорганизмы, способные вызывать заболевания. Характер течения этих болезней зависит от путей проникновения патогенов в организм человека (инокулятивный, инвазионный пути или другой способ пенетрации кожных покровов или слизистых оболочек). Исходы таких болезней, как правило, благоприятны. К этой группе относятся бактерии — возбудители коклюша, сибирской язвы, дифтерии, иерсиниоза, хеликобактериоза; боррелии, хламидии, листерии, микоплазмы и др. ; грибы — родов Blastomyces, Cryptococcus и др. , простейшие — родов Babesia, Coccidia, Toxoplasma, Leichmania, Trypanosoma и др. , вирусы; аденовирусы, цитомегаловирусы, полиовирусы и др.

• II группа — микроорганизмы особой опасности, способные вызывать тяжелые или даже смертельные болезни у человека, которые могут распространяться в виде эпидемий. Обладают высокой опасностью для индивидуума (человека), но низкой социальной опасностью. К этой группе относятся бактерии — Yersinia pestis, Coxiella bumetii, Mycobacterium tuberculosis, а также представители родов Brucella, Francisella, Rickettsia и др. , некоторые виды грибов, вирусов и прионы; • I группа — микроорганизмы, чрезвычайно опасные как для индивидуумов (особенно для лиц, занимающихся лабораторными исследованиями), так и в социальном, общественном отношении. Эти патогены требуют особых мер, ограничивающих их распространение. Они могут быть причиной обширных эпидемических катастроф. Это главным образом вирусы Эбола, Марбург, Ласса, Мачупо, относящиеся к разным семействам и вызывающие геморрагические лихорадки, возбудитель крымско-конголезской лихорадки и др.

В возникновении инфекционного процесса важное значение имеет состояние макроорганизма. Основным фактором инфекционного процесса является восприимчивость к патогенному микробу, т. е. способность макроорганизма реагировать на внедрение инфекционного агента развитием любой формы инфекционного процесса. Если микроб попадает в резистентный организм, инфекция не может возникнуть, так как микроб не находит условий для своего размножения и погибает под действием защитных сил организма.

Восприимчивость может быть видовой, присущей всему данному виду, и индивидуальной, зависящей от состояния каждого индивидуума. Видовая восприимчивость обусловлена генетически. Существуют заболевания, которыми болеют только определенные виды животных. Их называют зоонозными. Инфекционные болезни, к которым восприимчив только человек, называют антропонозными. Человек в этих случаях является единственным резервуаром возбудителя. Если заболевание передается человеку от больных животных или носителей, их называют зооантропонозными. В некоторых случаях свободноживущие микроорганизмы, естественной средой обитания которых является внешняя среда (почва, вода), могут при попадании в организм человека или животного вызывать инфекционный процесс. Такие инфекции получили название сапронозов (от sapros — мертвый). К ним относят клостридиозы, легионеллез, листериоз и др.

Индивидуальная восприимчивость макроорганизма к патогенному микробу зависит от ряда факторов: • степени вирулентности микроорганизма; • дозы (количества) возбудителя, проникшего в организм, • входных ворот инфекции, • состояния естественного иммунитета, общей физиологической реактивности организма.