Лекция 12

_________________________________________________

Инфекция и иммунитет

_________________________________________________

1. Патогенные микроорганизмы

2. Факторы патогенности

3. Инфекционный процесс. Виды инфекции

4. Иммунитет. Типы иммунитета. Формы иммунитета

5. Профилактика и терапия инфекционных заболеваний

Патогенные микроорганизмы. Патогенными (от греч. patos – болезнь) называются микроорганизмы, способные вызывать заболевания человека, животных и растений. Патогенность – видовой признак.

Степень патогенности выражается вирулентностью бактерий, измеряемой условно принятой единицей DLM (Dosis letalis minima – минимальная летальная доза). Одна DLM равна наименьшему количеству бактерий, способных вызвать в течение определенного времени гибель не менее чем 80–95% лабораторных животных.

Кроме патогенных есть группа условно-патогенных микроорганизмов. Их относят к нормальной микрофлоре, но при ослаблении защитных механизмов организма они могут проникать в несвойственные для них органы и ткани и вызывать патологический процесс (автоинфекцию).

Заражение может осуществляться разными путями (ворота инфекции):

1) воздушно-капельным путем (грип, дифтерия, туберкулез, скарлатина и др.);

2) через пищевые продукты, воду, грязные руки (дизентерия, брюшной тиф, холера);

3) через открытые раны (газовая гангрена, столбняк);

4) через поврежденные слизистые оболочки, при непосредственном контакте (венерические заболевания, сибирская язва);

5) при переливании крови, повреждении слизистых при половом контакте, пользовании нестерильными шприцами (СПИД, гепатит В);

6) при укусах членистоногими (сыпной тиф, чума, энцефалиты).

К основным факторам патогенности (вирулентности) относят способность микроорганизмов к колонизации, их устойчивость к разным микробицидным факторам организма, свойства инвазивности и токсигенности, а также способность к длительному персистированию.

Размножению бактерий в первичном очаге инфицирования предшествует адгезия (от лат. adhaesio, прикрепляться к чему-либо), то есть закрепление бактерий на поверхности клеток, что, собственно, и служит началом инфекционного процесса. Прикрепление к поверхности клеток (например, к эпителию слизистых оболочек) обеспечивают адгезины, или факторы колонизации – различные микробные продукты – молекулы адгезии (белки, ЛПС, липо-тейхоевые кислоты). Молекулы адгезии могут располагаться непосредственно на поверхности бактериальной клетки либо входить в состав микроворсинок или капсул.

Взаимодействие инфекционного агента с эпителиальными клетками происходит в результате нескольких типов связей, различных по природе и специфичности. Выделяют связи, основанные на взаимодействии электростатических сил, обусловленные гидрофобными свойствами поверхности, лиганд-рецепторные взаимодействия.

Вирулентность связана с образованием экзо- и эндотоксинов, способностью к инвазии (проникновению в организм хозяина), формированием капсульной слизи, а также выделением агрессинов (веществ, подавляю­щих защитные силы организма).

Различают экзо- и эндотоксины. Экзотоксины – это простые белки, которые выделяются клетками во внешнюю среду. Их продуцентами являются возбудители столбняка, дифтерии, ботулизма, холеры, газовой гангрены и др.

Экзотоксины характеризуются высокой токсичностью. Так, например, 1 мг ботулина убивает 1200 т морских свинок. Кроме того, экзотоксины имеют высокую специфичность, воздействуют избирательно на отдельные органы, ткани или метаболические процессы. Например, дифтерийный токсин угнетает синтез белка на этапе элонгации. Наиболее чувствительны к нему клетки сердечной мышцы.

В последние годы установлено, что многие патогенные бактерии синтезируют не сами токисны, а их предшественники – прототоксины, которые под действием соответствующих протеаз превращаются в токсины.

Эндотоксины высвобождаются лишь после отмирания бактериальной клетки. Это комплексы ЛПС с белками клеточных стенок грамотрицательных бактерий. Они менее токисчны, не характеризуются ярко выраженной специфичностью. При введении в организм они вызывают повышение температуры и воспалительный процесс. При этом происходит повышение проницаемости капилляров и разрушение тканей.

Одновременно установлено, что эндотоксины повышают неспецифическую защиту организма. Они обладают интерфероногенным действием, активируют комплемент (комплекс белков сыворотки, обеспечивающий неспецифическую защиту в реакциях связывания с иммунными комплексами: антиген-антитело), повышают иммуногенность (адъювантный эффект).

В отличие от экзотоксинов эндотоксины характеризуются высокой термостабильностью.

Внедрение патогенных микробов, нарушающих физиологическое равновесие и физиологические функции организма, приводит к развитию инфекции. Общими наиболее типичными признаками инфекции являются воспаление, лихорадка, поражение нервной системы, нарушение сердечно-сосудистой и дыхательной функций, а при некоторых заболеваниях появление накожной сыпи. В ходе инфекционного процесса возбудители из первичного очага могут поступать в кровь и разноситься по всему организму, что приводит к развитию сепсиса. При благоприятном течении инфекционный процесс заканчивается выздоровлением.

Инфе́кция – заражение живых организмов микроорганизмами (бактериями, грибами, простейшими), а также вирусами, прионами. Термин означает различные виды взаимодействия чужеродных микроорганизмов с организмом человека (в медицине), животных (в зоотехнике, ветеринарии), растений (в агрономии).

Наука об инфекции называется инфектология. Это наука, изучающая инфекционный процесс, инфекционную болезнь, инфекционную патологию, возникающую в результате конкурентного взаимодействия организма с патогенными или условно-патогенными микроорганизмами, и разрабатывающая методы диагностики, лечения и профилактики инфекционных болезней.

Виды (формы) инфекций

Инфекция может развиваться в разных направлениях и принимать различные формы. Форма развития инфекции зависит от соотношения патогенности микроорганизма, факторов защиты макроорганизма от инфекции и факторов окружающей среды.

Локальная инфекция – местное повреждение тканей организма под действием патогенных факторов микроорганизма. Локальный процесс, как правило, возникает на месте проникновения микроба в ткани и обычно характеризуется развитием местной воспалительной реакции. Локальные инфекции представлены ангинами, фурункулами, дифтерией, рожей и пр. В некоторых случаях локальная инфекция может перейти в общую.

Общая инфекция  – проникновение микроорганизмов в кровь и распространение их по всему организму. Проникнув в ткани организма, микроб размножается на месте проникновения, а затем проникает в кровь. Такой механизм развития характерен для гриппа, сальмонеллёза, сыпного тифа, сифилиса, некоторых форм туберкулёза, вирусных гепатитов и пр.

Латентная инфекция  – состояние, при котором микроорганизм, живущий и размножающийся в тканях организма, не вызывает никаких симптомов (хроническая форма гонореи, хронический сальмонеллёз и др.)

Стадии инфекционных заболеваний

Инкубационный период – (от лат. incubatio «высиживание птенцов»). Обычно между проникновением инфекционного агента в организм и проявлением клинических признаков существует определённый для каждой болезни промежуток времени  – инкубационный период, характерный только для экзогенных инфекций. В этот период возбудитель размножается, происходит накопление как возбудителя, так и выделяемых им токсинов до определённой пороговой величины, за которой организм начинает отвечать клинически выраженными реакциями. Продолжительность инкубационного периода может варьировать от часов и суток до нескольких лет.

Продромальный период – период заражения – (от др.-греч. πρόδρομος «бегущий впереди, предшествующий»). Как правило, первоначальные клинические проявления не несут каких-либо патогномоничных (от др.-греч. πάθος «болезнь» + γνώμων «истолкователь, смотритель, норма, правило») для конкретной инфекции признаков. Обычны слабость, головная боль, чувство разбитости. Этот этап инфекционной болезни называется продромальный период, или «стадия предвестников». Его продолжительность не превышает 24-48 ч.

Период развития болезни – на этой фазе и проявляются черты индивидуальности болезни либо общие для многих инфекционных процессов признаки — лихорадка, воспалительные изменения и др. В клинически выраженной фазе можно выделить стадии нарастания симптомов (stadium incrementum), расцвета болезни (stadium acme) и угасания проявлений (stadium decrementum).

Реконвалесценция – (от лат. re-, повторность действия, + convalescentia, выздоровление). Период выздоровления, или реконвалесценции как конечный период инфекционной болезни может быть быстрым (кризис) или медленным (лизис), а также характеризоваться переходом в хроническое состояние. В благоприятных случаях клинические проявления обычно исчезают быстрее, чем наступает нормализация морфологических нарушений органов и тканей и полное удаление возбудителя из организма. Выздоровление может быть полным либо сопровождаться развитием осложнений (например, со стороны ЦНС, костно-мышечного аппарата или сердечно-сосудистой системы). Период окончательного удаления инфекционного агента может затягиваться и для некоторых инфекций (например, брюшного тифа) может исчисляться неделями.

Иммунитет. Типы иммунитета. Формы иммунитета. Не всегда попадание в организм патогенных агентов вызывает заболевание. Защита организма от инфекционных и других генетически чужеродных для него агентов (микробов или их токсинов) получила название иммунитета. По происхождению различают врожденный и приобретенный иммунитет. Врожденный иммунитет является одним из видовых генетических признаков организма, передается по наследству. Так, человек невосприимчив к чуме собак и крупного рогатого скота, куриной холере. Животные не поражаются такими инфекциями человека, как гонорея, сифилис, брюшной тиф, скарлатина, корь и др. Врожденный иммунитет является естественной и наиболее совершенной и прочной формой защиты организма, так как он сформировался в процессе эволюции в ходе естественного отбора.

Приобретенный иммунитет формируется в процессе жизни организма и не передается по наследству. Он вырабатывается в организме после перенесенного заболевания или искусственного введения вакцины либо готовых антител. Приобретенный иммунитет является высокоспецифичным.

Основной функцией иммуннойсистемы является выявление генетической чужеродности во внутренней среде организма и ее элиминация.

Одним из механизмов иммунитета является фагоцитоз. Значение фагоцитоза в иммунитете обосновано И. И. Мечниковым. Процесс фагоцитоза заключается в активном поглощении и переваривании чужеродного агента специализированными клетками организма, получившими название фагоцитов. Фагоцитарной активностью обладают микрофаги и макрофаги. К микрофагам относятся гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы). Среди макрофагов различают подвижные (моноциты крови, полибласты, гистиоциты) и неподвижные (клетки селезенки, лимфатической ткани, клетки Купфера печени) клетки.

Процесс фагоцитоза проходит в несколько стадий: 1) приближение фагоцита к чужеродному объекту; 2) захват объекта; 3) внутриклеточное ферментативное переваривание объекта фагоцитом. Фагоцитарная активность организма в значительной мере определяет его сопротивляемость инфекции.

Специфическим механизмом приобретенного иммунитета служит образование антител в ответ на внедрение в организм того или иного антигена. В роли антигенов выступают чужеродные для организма патогенные микробы, их токсины, а также белки, нуклеиновые кислоты, липиды, полисахариды и т. д. Антигены обладают способностью вызывать образование антител и вступать с ними в специфическое взаимодействие.

Антитела представляют собой иммуноглобулины – специфические гетерогенные белки с характерными химическими и биологическими свойствами. Для синтеза иммуноглобулинов необходима кооперация трех типов клеток в организме – Т- и В-лимфоцитов и макрофагов.

Функциональными элементами иммунной системы в приобретенном иммунитете являются высокоспецифичные клетки белой крови – лимфоциты. Одни из них приобретают свойства антигенореактивности в тимусе – центральном органе иммунной системы. Поэтому их называют Т-лимфоцитами. Именно они обеспечивают клеточную форму иммунитета.

Другие продуцируются непосредственно в костном мозге (у млекопитающих) или приобретают потенциальную иммунокомпетентность в сумке Фабрициуса (у птиц). Поэтому их называют В-лимфоцитами. Они обеспечивают гуморальную форму специфической защиты путем продукции антител.

Суть приобретенного иммунитета заключается в том, что в ответ на попадание антигенов в организм в нем вырабатываются высокоспециализированные Т- и В-лимфоциты, которые обеспечивают клеточную или гуморальную защиту.

Приобретенный иммунитет бывает естественным и искусственным. Каждая из этих форм может быть активной и пассивной.

Естественный активный иммунитет возникает после перенесения инфекционного заболевания. К возбудителям некоторых инфекций он может сохраниться на всю жизнь.

Естественный пассивный иммунитет передается плоду через плаценту в конце эмбрионального развития, а в постнатальный период – с молоком матери. Эта форма иммунитета обусловлена материнскими антителами. Поэтому в конце лактации необходимо проводить искусственную активную иммунизацию, т. е. прививки (вакцинацию).

Профилактика и терапия инфекционных заболеваний. В профилактике инфекционных заболеваний исключительно важную роль играют вакцины. Термин «вакцина» происходит от латинского слова vaccina, что означает «корова». Первая вакцина против оспы получена в 1796 г. Э. Дженнером из гнойников на коже руки доярки, ухаживавшей за коровами, больными коровьей оспой.

По характеру вакцинного материала различают живые, убитые и химические вакцины.

Живые вакцины применяются для профилактики таких серьезных инфекционных заболеваний, как оспа, полиомиелит, бешенство, корь, паротит, грипп, сыпной тиф, сибирская язва, чума и др.

Убитые вакцины представляют собой суспензию убитых патогенных микроорганизмов в растворе хлорида натрия. Для инактивации вакцинных штаммов микроорганизмов применяют ультрафиолетовое облучение, ультразвук, химические вещества – формалин, фенол, спирт и др. Введение убитых вакцин, как правило, вызывает менее стойкий иммунитет организма. К эффективно действующим убитым вакцинам относятся вакцины против брюшного тифа, паратифа, холеры, коклюша, клещевого энцефалита и др.

Вакцинами могут служить живые культуры возбудителей болезней со сниженной вирулентностью. Примером может служить вакцина против туберкулеза, выведенная А. Кальметом и К. Гереном (вакцина БЦЖ).

Химические вакцины получают извлечением из клеток патогенных микроорганизмов антигенов, обладающих наиболее выраженными иммуногенными свойствами. В качестве химических вакцин практическое применение нашли О-антиген сальмонелл брюшного тифа и паратифов, Vi-антиген сальмонелл брюшного тифа, протективный антиген бацилл сибирской язвы.

К наиболее эффективно действующим относятся ассоциированные вакцины, вырабатывающие иммунитет организма сразу к нескольким заболеваниям. Примером такой ассоциированной вакцины является коклюшно-дифтерийно-столбнячная вакцина (акдс).

Для лечения инфекционных заболеваний современная медицина располагает арсеналом химических препаратов и антибиотиков – искусственная пассивная иммунизация.

Различают корпускулярные вакцины, содержащие ослабленные (аттенуированные) или убитые микроорганизмы и вирионы.

Некорпускулярные – содержат продукты химического расщепления микроорганизмов, обезвреженные яды, экзотоксины.

По числу антигенов различают моновакцины и ассоциированные поливакцины.

Синтетические – безбаластные, не обладают побочным токсическим действием, они коньюгируют с Т-зависимыми носителями, введены в адьюванты.

Рекомбинантные – искусственно созданные вакцины на основе рекомбинантных вирусов или микробов-химер, в геномы которых введены гены антигенов (вакцина против оспы и гепатита; вакцина против герпеса, гриппа А и стоматита).

Антиидиотипические вакцины – смесь моноклональных антител (используют гибридомы).

Иммунные сыворотки – жидкая часть плазмы крови без фибриногена: нормальные и иммунные; гомологичные (от человека) и гетерологические (от животных), по целям: диагностические и лечебно-протифилактические (пассивный иммунитет).

Недостатком обычных вакцин является то, что это – многокомпонентные смеси разных веществ с большим количеством вредных (токсических, аллергенных) примесей. Поэтому актуальным является создание вакцины, которая содержала бы только необходимые антигены и была эффективной против инфекций, при которых иммунитет не развивается. Например, у человека, переболевшего воспалением легких, малярией, гриппом, гепатитом В, венерическими заболеваниями, бруцеллезом, иммунитет не возникает до повторного заражения этими возбудителями. Это так называемые непобедимые инфекции. Причина этого явления кроется в функционировании генов иммунного ответа, т. е. в отсутствии соответствующих генов или их экспрессии к определенным антигенам у особей данной популяции или вида.

Вопросы для самоконтроля:

1. Назовите пути заражения человека болезнетворными бактериями.

2. Расшифруйте понятия «патогенность», «вирулентность», «инфекционный процесс».

3. Назовите и дайте определение факторов патогенности.

4. Что такое иммунитет? Назовите типы иммунитета.

5. Дайте определение разных форм приобретенного иммунитета.

6. В чем заключается суть приобретенного иммунитета?

7. Какие виды инфекций вам известны?

8. Что такое вакцины, и какие есть способы вакцинации?

9. Какие типы вакцин вы знаете?

10. Что такое «непобедимые инфекции»? Назовите причины этого явления.