Факторы, обусловливающие патогенность и вирулентность

Патогенность и вирулентность обусловливается комплексом свойств бактерий, сформировавшихся в процессе приспособления к паразитированию в макроорганизме. Возникновение патогенности у бактерий связано с приобретением ряда свойств, обеспечивающих способность проникать и распространяться в макроорганизме, противостоять его защитным приспособлениям и вызывать поражение жизненно важных систем.

Факторы патогенности можно разделить на несколько групп:

• факторы патогенности с функцией адгезии и колонизации;

• факторы патогенности с функцией защиты от иммунных сил макроорганизма;

• факторы патогенности с инвазивной функцией;

• факторы патогенности с токсической функцией.

Факторы патогенности с функцией адгезии и колонизации

Адгезивность (от лат. adhesio – прикрепление) – способность к прикреплению является необходимым свойством для начального этапа взаимодействия микро - и макроорганизмов. Адгезия микроорганизмов к эпителиальным клеткам является пусковым механизмом инфекционного процесса.

Под адгезией понимают способность микроорганизма адсорбироваться на чувствительных клетках с последующей колонизацией. Структуры, ответственные за связывание микроорганизма с клеткой называются адгезинами и располагаются они на его поверхности. Адгезины очень разнообразны по строению и обусловливают высокую специфичность - способность одних микроорганизмов прикрепляться к клеткам эпителия дыхательных путей, других - кишечного тракта или мочеполовой системы и т.д. На процесс адгезии могут влиять физико-химические механизмы, связанные с гидрофобностью микробных клеток, суммой энергии притяжения и отталкивания. У грамотрицательных бактерий адгезия происходит за счет пилей I и общего типов. У грамположительных бактерий адгезины представляют собой белки и тейхоевые кислоты клеточной стенки.

Процесс адгезии отличается специфичностью. Она проявляется в том, что во-первых, наблюдается избирательность прикрепления бактерий к эпителиальным клеткам в определенных участках организма: в респираторном, алиментарном и мочеполовом трактах; во-вторых, имеет место избирательность прикрепления определенных штаммов бактерий к эпителию хозяина, у которого они вызывают заболевание; штаммы, вызывающие заболевание у людей, более активно прикрепляются к соответствующим эпителиальным клеткам человека, чем к аналогичным клеткам животного и наоборот.

Рассматривая бактериальную инфекцию на клеточном уровне можно сказать, что она представляет собой результат взаимодействия бактериальной клетки с клеткой ткани организма хозяина. Это означает, что развитие специфической патологии является следствием взаимодействия клеток прокариот с эукариотическими клетками. Помимо взаимодействия клетка-клетка, имеющего место на ранних этапах развития бактериальной инфекции, на заключительных этапах этого процесса преобладают молекулярно-клеточные механизмы, приводящие к поражению токсическими веществами важнейших внутриклеточных мишеней.

Процесс взаимодействия бактерий с эпителиальными клетками можно рассмотреть на примере возбудителей кишечных инфекций, среди которых встречаются представители, паразитирующие на поверхности эпителия, внутри эпителиальных клеток и субэпителиально. Все возбудители кишечных инфекций прежде всего “прилипают” к гликопротеиновому покрову ворсинок энтероцитов (клетки цилиндрического эпителия) – гликокаликсу, разрушают его и вступают в контакт с микроворсинками щеточной каемки.

Последующие этапы взаимодействия с эпителиальными клетками у разных видов бактерий происходят по-разному. Холерный вибрион, паразитирующий на поверхности эпителия слизистой тонких кишок, прикрепляется к верхушкам микроворсинок энтероцитов, почти не повреждая их. Продуцируемый им экзотоксин действует местно на эпителиальные клетки, вызывая усиленную секреторную деятельность энтероцитов.

Возбудители дизентерии – шигеллы – проникают внутрь эпителиальных клеток толстых кишок и размножаются в них. В отличие от холерного вибриона шигеллы вызывают значительное повреждение щеточной каемки и, не задерживаясь в ней, проникают в цитоплазму эпителиальных клеток. При этом шигеллы вдавливают наружную мембрану энтероцитов, из которой образуется вакуоль, затем, разрушая стенку вакуоли, выходят в цитоплазму, где размножаются и поражают клетки, вызывая их гибель. Мигрируя в соседние клетки, возбудители дизентерии способствуют распространению процесса вдоль эпителиального покрова. В субэпителиальные ткани шигеллы, как правило, не переходят, а в случае проникновения они быстро фагоцитируются полиморфноядерными лейкоцитами.

Способностью проникать сквозь эпителиальные клетки обладают сальмонеллы. Местом локализации сальмонелл является подвздошная кишка. Механизм проникновения этих бактерий в эпителиальные клетки сходен с таковым у шигелл, однако в отличие от последних сальмонеллы почти не оказывают повреждающего действия на исчерченную каемку энтероцитов. После проникновения в энтероцит сальмонеллы вместе с вакуолей переносятся в базальную часть клетки, откуда, не задерживаясь, поступают в подлежащие ткани и регионарные лимфоузлы. Здесь они интенсивно размножаются и с лимфой поступают в кровяное русло, разносятся по всему организму, обсеменяя многие органы и ткани.

Специфичность адгезии обусловлена наличием комплементарных макромолекулярных структур у взаимодействующих (прокариотической и эукариотической) клеток. Структуры бактериальной клетки, ответственные за распознавание и прикрепление, называются адгезинами, или лигандами, а структуры клеток хозяина – рецепторами. Локализуются и адгезины и рецепторы на поверхностных структурах клеток.

Однако общим для всех этапов является то, что все они начинаются с биологического узнавания, опосредованного специфической функцией поверхностно расположенных компонентов чувствительной клетки.