10.5. Факторы патогенности микроорганизмов

Патогенность как биологическое свойство реализуется через факторы патогенности. Ввиду многообразия по механизму действия и природе факторов патогенности микробов, их поделили на несколько групп:

1. Поверхностные структуры микробных клеток:

1. Белок А. Препятствует фагоцитозу.

2. Пептидогликан. Обеспечивает регидность клеточной стенки, по действию напоминает эндотоксин

3. Тейхоевые кислоты. Имеют грамположительные кокки, облегчают адгезию к эпителиальным клеткам, защищают бактерии от фагоцитов.

4. Пили 1, 3 и 4 типа, способствуют адгезии бактерий к рецепторам клеток.

5. Капсула. Облегчает адгезию, повышает устойчивость бактерий к фагоцитам.

6. М-белок бактерий, защищает от фагоцитов, обеспечивает фиксацию клеток на месте их внедрения, связывает фибриноген.

7. Хлопьеобразующий фактор. Дает возможность бактериям переживать внутри фагоцитов, свертывает плазму людей и животных, кроме баранов.

II. Ферменты микроорганизмов.

1. Лецитовителаза. Под действием фермента происходит отрыв жирных кислот, в организме освободившиеся жирные кислоты нарушают фосфорилирование клеток.

2. Коагулаза. Под действием фермента происходит свертывание плазмы людей и животных.

3. Нуклеазаза (ДНКаза). Фермент расщепляет фосфатные связи ДНК и РНК, имеет 5 фракций: А, B, C, D, E.

4. Гиалуронидаза. Называется фактор распространения, расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав соединительной ткани.

5. Лизоцим. Разрушает гликозидные связи аминокислот, придает устойчивость бактериям в неблагоприятных условиях.

Существуют и другие белки, ферменты и поверхностные структуры и пр., являющиеся факторами патогенности бактерий.

Токсины микроорганизмов. Сильнейшее воздействие на организм оказывает мощный фактор агрессии некоторых патогенных видов микроорганизмов - токсин (греч. toxicon - яд). Cуществуют два основных типа токсинов: секретируемый микробами во внешнюю среду - экзотоксин (например, дифтерийный, столбнячный, ботулинический и пр.) и эндотоксин - внутренняя субстанция клеточной стенки микроорганизмов, выделяется при разрушении клеток. Токсины бактерий были открыты учеными Э.Ру и А.Иерсеном (школа Л. Пастера), путем отделения токсического начала дифтерийной палочки от самой клетки (1888).

Экзо- и эндотоксины имеют существенные различия в структуре (экзотоксин - белок, эндотоксин - липополисахарид- ЛПС), происхождении (экзотоксин секретируется, в основном, грамположительными микробами, а эндотоксин связан с внутренними структурами Грам (-) микроорганизмов), по скорости действия и токсичности (первый ядовит, действует через 18-72 ч роста микроба, другой менее токсичен, действует медленнее), по специфичности их действия и антигенным свойствам (экзотоксин имеет тропизм к тканям и высоко антигенен, эндотоксин лишен тропизма и проявляет более слабые антигенные свойства).

Эндотоксины состоят из липида А и полисахаридного фрагмента. Составными этого фрагмента являются кор-компонент и О-радикал, который теряется у R- вариантов. Кор-компонент относительно консервативен, количество его вариантов ограничено масштабом крупных таксонов, что определяет перекрестные реакции, например, у энтеробактерий. А О-радикал называют О-антигеном, он полиморфен даже внутри вида бактерий (серовары). Эндотоксины угнетают фагоцитоз, вызывают диарею, одышку, падение деятельности ССС, снижение температуры тела, активирует комплемент по альтернативному типу. Эндотоксины увеличивают проницаемость капилляров и оказывают действие на клетки тканей организма, разрушая их. ЛПС стимулирует синтез интерферона, обладает митогенным действием в отношении лимфоцитов, аллергенным свойством. Он имеет сходную структуру у разных Грам (-) микробов. Информация об эндотоксинах заложена в генотипе бактерий. С липидом А связана токсичность и пирогенность ЛПС.

Способность к формированию экзотоксина часто детерминируется внехромосомными генами – tox⁺-генами плазмид и умеренными фагами. Экзотоксины продуцируют Грам (+) микробы через цитоплазматическую мембрану и клеточную стенку в окружающую среду. По молекулярной организации различают две группы экзотоксинов:

3. Экзотоксины, состоящие из 2 фрагментов - А и В. Фрагмент В является акцептором. Он прикрепляется к поверхности клетки тканей и формирует в ее стенке внутримембранный канал. Фрагмент А проникает через него в клетку и проявляет токсигенную активность, воздействуя на процессы метаболизма (Грам (+) микробы, холерный вибрион и пр.). Фрагмент А может нарушать сборку полимера или блокировать аденилатцеклазу, что приводит к деградации организма, извращению функции клеток и пр.

4. Разрезанные токсины. Синтезируются в микробах как неактивная полипептидная цепь, которая затем нарезается ферментом протеазой. Активированный полипептид будет находиться связанным дисульфидными мостиками – ботулинический, столбнячный токсин.

По механизму действия экзотоксины делят на несколько типов:

Цитотоксины. Блокируют синтез белка на субклеточном уровне - дифтерийный токсин угнетает трансферазу и пр.

Мембранотоксины. Повышают проницаемость поверхностной мембраны клеток, например, эритроцитов (гемолизин), лейкоцитов (лейкоцидин) и пр.

Функциональные блокаторы. Блокируют функции определенных тканевых систем, например, нейротоксины (тетаноспазмин), энтеротоксин (холероген) и пр.

Эксфолиатины и эритрогенины. Образуются некоторыми штаммами золотистого стафилококка и скарлатинозного стрептококка.

Название экзотоксинов может базироваться на категории поражаемых мишеней. Различают:

Энтеротоксины - поражают эпителий тонкого кишечника.

Нейротоксины - избирательно поражают нервные клетки.

Дермонекротоксины - поражают кожу.

Гемолизины - лизируют эритроциты.

Лейкоцидины - антифагоцитарные.

По механизму действия выделяют токсины:

1. Токсины, действующие на ЦПМ. Структурное повреждение клеток вызывают фосфолипиды (Cl.perfringens), детергенты (S.aureus) и пр.

2. Внутриклеточные токсины. Структура таких токсинов описывается формулой А и В. В - рецепторная функция, А - токсическая.

3. Суперантигены. Действуют через рецепторы Т-лимфоцитов. Вызывают стимуляцию лимфоцитов, которые включаются в патогенез интоксикации.

4. Эндотоксины. Задействовано много мишеней. Центральным звеном являются макрофаги, с которых начинается каскад реакций, инициируемых ЛПС.