2. Характеристика мікроорганізмів - збудників інфекційних хвороб. Поняття про патогенність, вірулентність, токсигенність, специфічність, органотропність.

Людина контактує з величезним світом мікроорганізмів, але спричинити інфекційну хворобу здатна невелика частина цього сві­ту — приблизно 1/30 000.

Для збудників інфекційних хвороб характерні такі властивості: патогенність, специфічність, органотропність, вірулентність, ток-сигенність (токсичність).

Патогенність— здатність мікроорганізмів спричинювати захворювання в організмі чутливої до нього людини або тварини. За цією здатністю мікроби поділяють на патогенні, умовно-патогенні і непатогенні. Чіткої межі між ними немає. Умовно-патогенні і непатогенні мікро­організми, які трапляються в навколишньому середовищі і входять до складу нормальної мікрофлори організму людини, можуть стати патогенними за певних умов. Вважають, що необмежена колоніза­ція (заселення) організму будь-яким видом бактерій, здатних вижи­ти в організмі, може призвести до захворювання.

Специфічність — це здатність кожного виду мікроорганізмів спричинювати певне захворювання: холерний вібріон зумовлює хо­леру, шигели — шигельоз (дизентерію). Але специфічність мікро­бів відносна. Стафілококи, стрептококи здатні спричинювати понад 120 різних хвороб, а до пневмонії можуть призвести пневмококи, стафілококи, клебсієли, легіонели, мікоплазми, хламідії та ін.

Органотропність — здатність патогенних мікроорганізмів ви­бірково уражати певні тканини (гонокок уражає епітелій статевих органів, шигели — ентероцити, тобто клітини кишечнику). Це пояс­нюється такими факторами: 1) наявністю рецепторів на мембранах клітин макроорганізму (клітин-мішеней), до яких прикріплюються мікроорганізми, колонізуючи (заселяючи) їх; 2) метаболізмом пато-гена в певних тканинах, де є найкращі умови для його життєдіяль­ності; 3) відсутністю протимікробних факторів у цих тканинах.

Вірулентність— це ступінь пато­генності певного штаму, варіанта патогенних мікроорганізмів. Вона тісно пов'язана з інвазивністю. Одиницями ступеня вірулентності є: DLM (dosis letalis minima)— це найменша доза патогенних мікро­організмів, що спричинює загибель 90-95 % чутливих тварин;

DCL (dosis certa letalis) — безумовно смертельна доза, що спричинює загибель 100 % взятих до досліду тварин; DL_go (dosis letalis media) — доза, що викликає загибель 50 % заражених тварин. Вірулентність може змінюватися під впливом різних факторів. Вона посилюється внаслідок послідовних пасажів на сприятливих поживних середовищах і чутливих тваринах, а також генетичними методами. Ослаблюється вірулентність під дією захисних факторів організму, високої температури, імунних сироваток, антибактеріальних препаратів, а також у разі культивування в несприятливих умовах і пасажів на нечутливих тваринах. Ці методи були використані для отримання атенуйованих (живих ослаблених) вакцин проти туберкульозу, сибірки тощо.

Патогенність мікроорганізмів реалізується через інфекційність, інвазивність, токсигенність (токсичність).

Інфекційність — здатність заражати. Вона зумовлена фактора­ми адгезії та колонізації. Адгезія і колонізація є пусковими механіз­мами розвитку інфекційної хвороби. Мікроби та їх токсини реалізу­ють патогенні й токсичні властивості тільки тоді, коли зв'язуються з відповідними рецепторами клітини-мішені.

Інвазивність — здатність долати захисні механізми макроорганізму, розмножуватися і проникати через слизові і сполучнотканинні бар'єри в глибину тканини макроорганізму.

Токсигенність — здатність утворювати екзотоксини. Токсичність обумовлена наявністю ендотоксину.

Певна кількість патогенних мікроорганізмів, що може спричинити інфекційну хворобу, називається інфікуючою дозою (ID). У дослідах на добровольцях було доведено, що інфікуюча доза сальмонел черевного тифу становить 10⁵, холерного вібріона — 10⁶— 10¹¹, шигел — 10—100 клітин, туляремії — 1 клітина збудника.

Вірулентність зумовлена певними факторами, які ще називають факторами патогенності (вірулентності).

Фактори патогенності (вірулентності) — це компоненти струк­тури і продукти метаболізму, які зумовлюють властивості патогена. Патогенні мікроби мають цілий арсенал факторів патогенності. До них належать хемотаксис, джгутики, адгезини, капсули, ферменти, токсини, антигени тощо.

Завдяки хемотаксису бактерії орієнтуються та розпізнають клітини-мішені. Джгутики прискорюють наближення мікробів до них. Адгезини розпізнають рецептори на мембранах клітин і при­кріплюються до них. Роль адгезинів виконують фімбрії, білки по­верхневої мембрани, ліпополісахариди (ЛПС), ліпотейхоєві кисло­ти, пептидоглікан та інші структури мікробної клітини.

Капсула захищає бактерію від фагоцитозу, антитіл, антибіоти­ків, а також містить токсичні речовини. Бактерії, що втратили кап­сулу, втрачають і патогенність. Так, безкапсульний штам пневмоко­ка є непатогенним.

Компоненти клітинної стінки виконують різну функцію. Так, ліпотейхоєві кислоти виконують функцію адгезії; пептидоглікан пригнічує фагоцитоз, міграцію макрофагів, виявляє пірогенну й алергізувальну дію; ліпополісахарид грамнегативних бактерій є ендотоксином.

Ферменти мікроорганізмів здатні руйнувати клітини і волокна тканин, що сприяє інвазивності мікроорганізмів і захисту їх від захисних факторів макроорганізму. Так, ферменти протеази руйнують антитіла, коагулаза зумовлює перетворення фібриногену на фібрин, завдяки чому мікробна клітина покривається білковою плівкою. Ферменти відрізняються від токсинів за своєю природою і механізмом дії.

Токсини. Токсичні речовини, що синтезуються бактеріями, за хімічним складом бувають білкові і ліпополісахариди.

Описано понад 80 білкових бактеріальних токсинів. Вони різ­няться між собою за молекулярною масою, хімічною структурою, біологічною активністю, клітинами-мішенями. Здатність білкових токсинів фіксуватися на певних клітинах-мішенях і уражати певні тканини зумовлює їх специфічність. Незалежно від структури біл­кові токсини мають два фрагменти — А і В. Фрагмент В розпізнає рецептори клітини-мішені і формує в її мембрані канал для прохо­дження фрагмента А. Фрагмент А проникає в клітину, де блокує життєво необхідні метаболічні процеси.

За механізмом дії білкові токсини поділяють на чотири типи:

I тип — цитотоксини. Вони блокують синтез білка (дифтерійний

гістотоксин, токсин синьогнійної палички).

II  тип — мембранотоксини. Підвищують проникність мембрани (оболонки) клітин макроорганізму (еритроцитів, лейкоцитів).

IIIтип — функціональні блокатори. Блокують окремі функції органів чи систем макроорганізму (холероген, ентеротоксини ентеробактерій призводять до підвищення проникності стінок тонкої кишки і сприяють виходу іонів натрію, калію, рідини в тонку кишку — один із механізмів діареї, тобто проносу. Нейротоксини збудника правця (тетаноспазмін), ботулізму блокують передачу нервових ім­пульсів.

IV тип — ексфоліатини (у стафілокока), еритрогеніни (у піогенного стрептокока). Впливають на процес взаємодії клітин ма­кроорганізму між собою і з міжклітинними речовинами, що призводить до відшарування епідермісу, пухирчатки. Серед білкових токсинів найбільш токсичними є екзотоксини. Це пояснюється тим, що структура ділянок їх молекул імітує структуру субодиниць гормонів, ферментів, нейромедіаторів (передавачів нервових імпульсів) макроорганізму.

Токсичність вимірюють у тих самих одиницях, що і вірулентність: DCL, DLM, LD₅₀.

Імуногенні властивості білкових токсинів проявляються в здатності індукувати синтез антитіл (антитоксинів), які нейтралізують гомологічний (від грец. gomologos — відповідний, подібний) токсин.

Деякі екзотоксини (збудників дифтерії, правця) нестійкі до дії світла, кисню, високої температури (за температури 60—80 °С руйнуються протягом 10—60 хв), їх називають термолабільними. Ботулінічний екзотоксин, стафілококовий ентеротоксин термостабільні, вони витримують кип'ятіння протягом декількох хвилин (10—15 хв і більше). Під дією 0,3—0,4 % формаліну і температури 38—39 °С протягом 3—4 тиж екзотоксини втрачають токсичні властивості, але зберігають антигенність. Такі препарати називають анатоксинами, їх використовують як вакцини (правцевий, ботулінічний).

Ліпополісахариди є структурною частиною клітинної стінки грамнегативних бактерій, тому вивільняються тільки після руйнування мікробної клітини. Вони називаються ендотоксинами. На відміну від екзотоксинів вони більш стійкі до дії високої температури (термостабільні), під дією формаліну і температури знешкоджуються частково. Низька специфічність їх проявляється в тому, що в разі введення в організм дослідних тварин виникає однотипна реакція, незалежно від того, з яких грамнегативних бактерій їх виділили. У людей ендотоксини спричинюють загальні прояви інтоксикації: пірогенну, запальну, алергізувальну дію; у разі потрапляння в кров спричинюють гіпотонію, наслідком якої є загальна слабкість, головний біль, апатія, адинамія; порушують обмін речовин (розвивається втрата апетиту). Ендотоксини менш токсичні, ніж екзотоксини, але у разі потрапляння в кров великої кількості ендотоксину розвивається ендотоксиновий шок.

Імуногенні властивості ендотоксинів проявляються в здатності активувати комплемент, посилювати антигенність імуногенів (ви­конують роль ад'юванта), тобто активувати фактори неспецифічно­го захисту. Ліпополісахарид — порівняно слабкий антиген, який стимулює в організмі синтез антибактеріальних антитіл.

Грампозитивні бактерії виробляють токсини білкової природи, грамнегативні — містять ендотоксин. Але багато видів патогенних мікробів (патогенні варіанти Е. соlі, холерний вібріон, шигели та ін.) містять ендотоксин і синтезують декілька типів білкових токсинів.

Вірулентність внутрішньоклітинних облігатних паразитів (хламідій, рикетсій, деяких найпростіших) пов'язана з їх розмножен­ням всередині клітини-хазяїна, що призводить до пошкодження мембран та інших життєво важливих клітинних структур.

Після потрапляння збудника в макроорганізм розвиваються міс­цеві і загальні прояви хвороби: запалення, морфологічні зміни клі­тин крові, складу білків, ферментів, імунологічні (синтез антитіл, сенсибілізованих лімфоцитів); загально-клінічні (підвищення тем­ператури тіла та ін.) порушення, розлад функцій нервової системи, органів дихання, кровообігу, органів травлення. Все це враховуєть­ся під час встановлення клінічного діагнозу і проведення лабораторного дослідження з метою його підтвердження.

Розвиток інфекційної хвороби залежить не тільки від властивос­тей патогенного мікроорганізму, а й від стану макроорганізму.

Сприйнятливість організму до інфекцій залежить від стану макроорганізму: віку людини, статі, групи крові (еритроцитарних антигенів), стану ендокринної системи, нормальної мікрофлори, по­вноцінності харчування, режиму праці та відпочинку, спадковості, стану нервової системи, наявності соматичних хвороб, а також від впливу факторів навколишнього середовища: охолодження та пе­регрівання, сонячного проміння, іонізуючої радіації, незадовільних санітарно-гігієнічних умов праці і побуту, забруднення навколиш­нього середовища.

Таким чином, можливість виникнення інфекцій залежить від вірулентності мікроорганізмів, стану макроорганізму й умов навко­лишнього середовища.