ЛЕКЦИЯ 2
Теоретическое занятие.
Определение понятий инфекция, инфекционный процесс, инфекционное заболевание. Свойства патогенных микроорганизмов: патогенность и вирулентность. Условно патогенные микроорганизмы.
Иммунитет, его виды и функции. Неспецифические факторы иммунитета. Понятие об антителах и антигенах. Антителообразование. Реакции иммунитета и их практическое применение.
Учение об инфекции и иммунитете
Слово „инфекция” (infectio – заражение) имеет различное толкование. Инфекцией называют микроб, болезнь и даже акт заражения. В микробиологии и инфекционной патологии под этим термином понимают эволюционно сложившуюся антагонистическую форму симбиоза между болезнетворными микробами и макроорганизмом, проявляющуюся в виде инфекционного процесса (явной или скрытой болезни) или микробоносительста. При этом оба компонента равноценны, и совершенно неправильно выделять одного из них в качестве основы инфекции.
Симбиоз между макро- и микроорганизмом, характеризуется следующими формами: мутуализм, комменсализм, паразитизм.
Мутуализм – это взаимовыгодное сожительство (молочно-кислые бактерии живут за счёт макроорганизма и являются антагонистами гнилостной флоры кишечника).
Комменсализм – это форма сожительства, при которой один сожитель живёт за счет другого, не принося ему вреда (представители нормальной микрофлоры организма человека).
Паразитизм – это взаимоотношения, при которых один живёт за счёт другого и наносит ему вред. Паразитизм – свойство, закреплённое за видом и передающееся по наследству.
Выделяют три категории паразитов: облигатные, факультативные и случайные.
Облигатные паразиты на всех стадиях цикла своего развития связаны только с хозяином. Они не попадают в окружающую среду.
Факультативные паразиты, помимо организма хозяина, в процессе циркуляции могут попасть во внешнюю среду, но паразитическая фаза у них имеет определенное значение.
Случайные паразиты, для которых внешняя среда является нормальной средой обитания.
Феномен паразитизма лежит в основе инфекционного процесса.
Инфекционный процесс – комплексный патологический процесс, возникающий в результате взаимодействия патогенного микроорганизма с макроорганизмом, сопровождающийся повреждением тканей, нарушением функции его органов и систем и последующим развитием ответных защитно-приспособительных реакций.
Формы проявления инфекционного процесса разнообразны: он может протекать на молекулярном, клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях. Инфекционный процесс не всегда проходит все присущие ему стадии и может заканчиваться уже на ранних этапах (абортивное течение заболевания у иммунизированных лиц и лиц, ранее перенесших данное заболевание).
Инфекционная болезнь – это частное проявление инфекционного процесса, крайняя степень его развития. В отличие от соматических болезней для инфекционных болезней характерны следующие особенности:
специфичность: каждый патогенный микроб вызывает свою специфическую для него инфекционную болезнь и локализуется, исходя из патогенеза в том или ином органе и ткани;
контагиозность (заразительность, инфекционность) – лёгкость, с которой возбудитель передаётся от заражённого организма к незаражённому, или быстрота распространения инфекции среди восприимчивой популяции;
эпидемичность – тенденция к распространению;
передача посредством специфического механизма;
неповторяемость болезни – устойчивость к повторному заболеванию, или реинфекции;
цикличность, заключающаяся в наличии последовательно сменяющихся периодов заболевания, длительность которых зависит от свойств микроба и резистентности макроорганизма:
1. Инкубационный период – это период с момента внедрения инфекционного агента, микроба,
до появления первых симптомов заболевания.
2. Продромальный (prodromus - предвестник) или период предвестников. Появляются общие
признаки заболевания – повышение температуры, слабость, головная боль, общее недомогание.
3. Период основных или выраженных клинических симптомов болезни (разгар болезни)характерных для данного инфекционного заболевания.
4. Период реконвалесценции. Он характеризуется прекращением размножения возбудителя в организме больного, гибелью возбудителя и полным восстановлением гомеостаза.
Роль микроорганизма в развитии инфекционного процесса.
Для того чтобы вызывать инфекционный процесс, возбудитель должен обладать патогенностью (болезнетворностью). Микробы, обладающие этой способностью, называются патогенными. По степени патогенности для человека или другого хозяина микробы делятся на три группы: патогенные, условно-патогенные и непатогенные (сапрофиты).
Патогенные микробы – это возбудители заболеваний человека, животных и растений. Они могут существовать как вне, так и внутри клетки. Те, микробы которые проникают в клетку, относятся к облигатным внутриклеточным паразитам (риккетсии, хламидии), а не проникающие в клетку – к внеклеточным паразитам (микоплазмы, лептоспиры, холерный вибрион).
Условно-патогенные микробы (потенциально-патогенные, оппортунистические) – это большая группа микробов, которые оказывают патогенное воздействие на макроорганизм в том случае, если они проникают во внутреннюю среду организма в больших количествах на фоне резкого снижения резистентности макроорганизма. Большинство видов условно-патогенных микробов являются нормальными обитателями кожи и слизистых оболочек организма человека, не оказывая при этом вредного воздействия.На практике инфекции, вызываемые условно-патогенными микробами, возникают у людей с дефицитами в системе иммунитета, когда для этого достаточно небольшой дозы микроорганизмов, не вызывающих заболеваний у людей с нормальной иммунной системой.
Патогенность – это потенциальная возможность микроорганизма вызывать заболевание в чувствительном к нему макроорганизме. Патогенность создает специфику (специфичность) инфекционного процесса, т.е. микроорганизм способен вызывать определенное инфекционное заболевание; закреплена генетически и определяется способностью микробов образовывать токсины, ферменты агрессии, наличием рецепторов к клеткам-мишеням.
Патогенность микробов зависит от многих факторов и подвержена большим колебаниям в различных условиях. Для обозначения степени патогенности введено понятие вирулентность.
Вирулентность – это степень (мера) патогенности, показатель болезнетворной активности микроба. Это динамическое индивидуальное свойство (способность) данного штамма вызывать инфекционный процесс. По этому признаку все штаммы микроба данного вида подразделены на высоко-, умеренно-, слабо- и авирулентные. О вирулентности патогенных микробов в лабораторных условиях судят по величине летальной и инфицирующей доза для экспериментальных животных.
Летальная доза (LD) – это наименьшее количество возбудителя или токсина, вызывающее в определенный срок гибель конкретного количества (%)животных, взятых в опыт. Различают также DCL (Dosis certe letalis) – гибель 100% особей, DLM (Dosis letalis minima) – гибель наиболее чувствительных особей, LD90 (Letalis dosis) – гибель соответственно 90% особей,
LD70 - 70% , LD50 - 50% и т.д.
Инфицирующая доза (ID) – минимальное количество микробов, способное вызывать инфекционное заболевание у определенного количества (%) подопытных животных.
Под действием физических, химических и биологических факторов возможно изменение вирулентности: ослабление или усиление. Снижение вирулентности (аттенуация) может происходить при длительном пассировании культур на питательных средах или через организм мало восприимчивых животных. Полная утрата вирулентности связана с изменением генотипа. Повышение вирулентности наблюдается в процессе пассирования культуры через организм высоковосприимчивых животных, при лизогении, мутациях и рекомбинациях.
Вирулентность микроба зависит от возраста культуры, условий её выращивания (пассирования), но, прежде всего связана с факторами патогенности: адгезией, колонизацией, инвазивностью, агрессивностью, капсулообразованием, токсигенностью.
Адгезия – это способность патогенных микробов избирательно прикрепляться к чувствительных клеткам хозяина. Этот процесс высокоспецифичен, поскольку происходит в результате комплексного взаимодействия макромолекул, расположенных на поверхности микроба, с рецепторами эукариотической клетки хозяина. Специфичность взаимодействия микроорганизмов с рецепторами на поверхности клеток обуславливает тропность отдельных возбудителей к определённым органам и тканям (органотропность). Она определяет основные пути проникновения (входные ворота) и механизм передачи инфекции.
Колонизация – способность патогенных микробов размножаться на поверхности (внутри) чувствительных клеток. Колонизация зависит от дозы микробов и количества рецепторов для них на поверхности клеток макроорганизма.
Инвазия – способность микробов проникать во внутреннюю среду организма хозяина и распространяться по его тканям и органам. Обуславливается ферментами инвазии:
- гиалуронидаза (муциназа), расщепляет гиалуроновую кислоту основное вещество соединительной ткани, что способствует проникновению микробов в глубь тканей организма;
- нейраминидаза (сиалидаза), расщепляет нейраминовую кислоту, которая входит в состав поверхностных рецепторов слизистых оболочек и делает оболочки доступными для взаимодействия с микробами и их токсинами;
- фибринолизин, растворяет фибрин кровяного сгустка, который образуется в процессе воспаления и препятствует проникновению микробов в глубь органов и тканей;
- коллагеназа, разрушает коллаген мышечных волокон, что ведёт к интенсивному «расплавлению» мышечной ткани и др.
Агрессивность – способность выживать, размножаться и поражать – обуславливается ферментами агрессии. К ним относятся:
- протеазы, разрушающие иммуноглобулины (антитела) и другие белки;
- коагулаза, свёртывающая плазму крови;
- ДНК-азы, вызывающие деполимеризацию ДНК;
- уреаза, гидролизующая мочевину с образованием аммиака;
- каталаза, нейтрализующая токсические пероксиды, вырабатываемые макрофагами и другие ферменты.
Капсулообразование, свойственно патогенным микроорганизмам, является приспособлением к неблагоприятным условиям жизни в макроорганизме. Бактерии, окружённые капсулой, более устойчивы к действию фагоцитов и антител.
Токсигенность – способность образовывать ядовитые вещества – токсины. По физико-химической структуре и биологическим свойствам токсины делятся на экзотоксины и эндотоксины.
Экзотоксины – это продукты метаболизма микробов, секретируемые в окружающую среду при жизни микробной клетки. Они имеют белковое происхождение; термолабильны (разрушаются при температуре 60-800С за 10-60 минут); характеризуются высокой токсичностью; выраженной специфичностью и органотропностью; являются активными антигенами; под действием формалина переходят в анатоксин; образуются в основном грамположительными бактериями.
Эзкотоксины выделяются микробами, обуславливающими развитие токсикоинфекций (дифтерия, столбняк, газовая гангрена, ботулизм), а также при некоторых клинических формах инфекций, вызываемых стафилококками и стрептококками. Получают экзотоксины при выращивании токсигенной культуры в жидкой питательной среде и последующим пропусканием через бактериальные фильтры.
Эндотоксины – это комплекс протеиновых, липидных и полисахаридных остатков, прочно связанных со структурами бактерий и выделяющихся после их разрушения. Они малотоксичны; вызывают общие явления интоксикации; термостабильны (выдерживают кипячение, а некоторые автоклавирование); обладают выраженным антигенным действием (О-антиген); не обезвреживаются формалином; образуются в основном грамотрицательными бактериями.
Макроорганизм в состоянии инфекции называют инфицированным. Основными свойствами макроорганизма, влияющими на инфекционный процесс, являются генетически детерминированные резистентность и восприимчивость.
Резистентность – это устойчивость организма, обуславливаемая неспецифическими факторами антиинфекционной защиты, в первую очередь,- ареактивностью клеток.
Восприимчивость – способность организма реагировать на внедрение патогенных микробов развитием носительства или инфекционного заболевания. Восприимчивость бывает: видовая – присуща данному виду животного или человеку (обусловлена генетически) и индивидуальная – зависит от общего состояния каждого человека или животного; кроме того, она может быть, в количественном отношении: полной, умеренной, слабой или же совсем не проявляться.
Резистентность и восприимчивость макроорганизма зависят от пола, возраста (чаще болеют люди преклонного возраста и дети), физиологического состояния (во время менструации, беременности и родов женский организм становится более чувствительным к патогенным микробам – стафило- и стрептококкам), характера обмена веществ, состояние нервной системы (угнетение нервной системы снижает активность защитных механизмов). Сильное влияние на резистентность и восприимчивость оказывает ионизирующая радиация, питание (витаминная и белковая недостаточность снижают защитные силы организма, нарушают процесс антителообразования); соматические заболевания.
Физические, химические и биологические факторы окружающей среды опосредовано участвуют в развитии инфекционного процесса, оказывая влияние, как на микроба, так и на макроорганизм. При этом внешняя среда и её природные факторы влияют на человека в основном через социальные условия его жизни: уровень экономического и культурного развития общества, санитарно-гигиенические условия труда и быта, национальные и религиозные обычаи, особенности питания. Инфекционные болезни – это прежде всего социальная проблема, и их рост свидетельствует об экономическом неблагополучии в обществе. Факторы внешней среды способствуют активации механизмов передачи возбудителей инфекционных болезней и играют решающую роль в эпидемическом процессе.
Иммунитет и его виды.
Слово «иммунитет» (от лат. immunitas – невосприимчивость, освобождение, избавление от чего-либо) исторически связано с понятием невосприимчивости к возбудителям инфекционных болезней, так как учение об иммунитете (иммунология) зародилось и сформировалось в недрах микробиологии благодаря выдающимся исследованиям Л.Пастера, И.И.Мечникова, П.Эрлиха.
В настоящее время существует несколько определений иммунитета. В общебиологическом плане под термином «иммунитет» чаще всего понимают защиту организма человека от вредных воздействий физических, химических и биологических агентов, а также от социальных условий, нарушающих нормальную жизнь людей.
Важнейшим биологическим механизмом иммунитета является способность организма человека распознавать генетически чужое и поддерживать структурную и функциональную целостность, постоянство химического и клеточного состава его внутренней среды (гомеостаз).
В аспекте инфекционной патологии под иммунитетом подразумевают невосприимчивость организма к патогенным микроорганизмам и их токсинам.
Иммунитет – это эволюционно обусловленная совокупность реакций взаимодействия между системой иммунитета и биологически активными агентами (микробами и их антигенами), направленная на сохранение гомеостаза организма.
По происхождению выделяют наследственный и приобретённый иммунитет.
Наследственный, видовой, конституционный иммунитет – это неспецифическая резистентность организма, обусловленная генетически и биологическими особенностями данного вида. Он в основном связан с отсутствием условий, необходимых для размножения возбудителя.
Наследственный иммунитет может быть: видовым и индивидуальным. Видовой иммунитет считается абсолютным – если заболевание не удается вызвать любыми неблагоприятными факторами или введением большого количества культуры патогенных микробов и относительным – возможно его нарушение при определённых условиях: переохлаждение, перегревание, белковое голодание, возрастные изменения и другие условия. Индивидуальный наследственный иммунитет наблюдается у отдельных особей вида, хотя, как правило, эти особи чувствительны к определенной инфекционной болезни, т.е. у них отсутствует видовой иммунитет.
Данный иммунитет не является истинным иммунитетом, так как он не осуществляется системой иммунитета.
Приобретённый иммунитет формируется в процессе жизни индивидуума после контакта с патогенными микробами, их токсинами или антигенами, по наследству не передаётся, (исключение составляет колостральный иммунитет, формирующийся у новорожденных), всегда конкретен, специфичен и направлен против определенного возбудителя заболевания. Он бывает естественным и искусственным, каждый из которых может быть активным и пассивным.
Естественный активный иммунитет (постинфекционный) появляется в результате контакта с возбудителем, после перенесённого заболевания или после скрытого контакта без проявления симптомов заболевания (неприметного инфицирования). Этот вид иммунитет предохраняет организм от реинфекции. Развитие постинфекционного иммунитета сопровождается гибелью возбудителя и выведением продуктов их распада из организма. Такой вид иммунитета называется стерильным. Если иммунологическая перестройка организма не вызывает гибели возбудителя, а лишь затормаживает его развитие, иммунитет называется нестерильным.
Нестерильный иммунитет обуславливает невосприимчивость к новому заражению (суперинфекции) и существует до тех пор, пока в организме остается микроб. Чаще нестерильный иммунитет формируется при хронических инфекциях, сопровождающихся аллергизацией организма (сифилис, туберкулёз, бруцеллёз).
Естественный пассивный иммунитет (трансплацентарный, врожденный, колостральный) возникает в результате передачи от матери к плоду через плаценту или с молоко готовых защитных факторов – лимфоцитов, антител, цитокинов.
Искусственный активный иммунитет (поствакцинальный) формируется после введения в организм вакцин, содержащих микроорганизмы или их антигены, которые индуцируют иммуногенез.
Искусственный пассивный иммунитет (сывороточный) возникает после ведения в организм готовых антител или иммунных клеток. Такие антитела содержатся в сыворотке крови иммунизированных доноров или животных.
Как активный, так и пассивный виды иммунитета могут быть гуморальными (обусловлены гуморальными факторами защиты, преимущественно антителами); клеточными (обусловлены преимущественно иммунными клетками) и гуморально-клеточными (смешанная форма реагирования). Выделяют также функциональный иммунитет, который обеспечивается рефлекторными защитно-адаптационными реакциями.
В зависимости от локализации иммунитет может быть общим и местным. Местный иммунитет осуществляет защиту кожных покровов и слизистых оболочек – наиболее вероятных путей попадания в организм экзогенных инфекционных агентов. Общий иммунитет обеспечивает генерализованную иммунную защиту внутренней среды макроорганизма.
По направленности к тому или иному агенту иммунитет подразделяется: антивирусный, противоопухолевый, трансплантационный, антитоксический и антимикробный (антибактериальный, противогрибковый, противопаразитарный, антистафилококкковый и т.д.).