Литусов Н.В. Общая микробиология

431

Путь передачи – это последовательность переноса возбудителя от источника инфекции в восприимчивый организм с помощью конкретных элементов внешней среды (факторов передачи).

Фекально-оральный механизм реализуется следующими путями передачи

(рисунок 14.5):

-пищевой (алиментарный) путь (фактор передачи – инфицированная пища);

-водный путь (фактор передачи – загрязненная вода);

-контактно-бытовой путь (фактор передачи – предметы быта, загрязненные испражнениями больного).

Рисунок 14.5 – Фекально-оральный механизм передачи инфекции.

Аэрогенный механизм реализуется следующими путями (рисунок 14.6):

-воздушно-капельный путь (например, при менингококковой инфекции, время существования аэрозоля – минуты);

-воздушно-пылевой путь (например, при туберкулезе, время существования аэрозоля – более суток).

Рисунок 14.6 – Аэрогенный механизм передачи инфекции.

Трансмиссивный механизм реализуется через укусы насекомых – переносчиков (рисунок 14.7).

432

Рисунок 14.7 – Трансмиссивный механизм передачи инфекции.

Парентеральный механизм реализуется следующими путями (рисунок

14.8):

-гемотрансфузионный путь;

-инъекционный путь;

-инфузионный путь.

Рисунок 14.8 – Пути парентерального механизма передачи инфекции.

Контактный механизм (рисунок 14.9) реализуется следующими путями:

-прямой контакт (непосредственный контакт) характерен для заболеваний, передающихся половым путем (гонорея, сифилис), а также для некоторых грибковых заболеваний (микроспория, трихофития);

-непрямой контакт (инфицирование происходит опосредованно через предметы и вещи больного, например, при некоторых микозах).

Рисунок 14.9 – Контактный механизм заражения трихофитией.

Вертикальная передача возбудителя инфекции (рисунок 14.10) возможна

433

трансплацентарным путем (во время внутриутробного развития). Заражение может происходить и во время родов (при прохождении инфицированных родовых путей). В таком случае представляется целесообразным относить этот способ заражения к контактному механизму.

Рисунок 14.10 – Вертикальная передача инфекции.

В последние годы выделяют артифициальный (рукотворный, искусственный) механизм передачи возбудителя инфекции (при инструментальном обследовании, оперативных вмешательствах, ингаляциях, инъекциях и др.). При артифициальном механизме возможно заражение ингаляционным, парентеральным, энтеральным и контактным путями.

Тот анатомический отдел или ткань, через которые происходит внедрение в организм микробов, получили название входные ворота инфекции. Одни микробы вызывают инфекционное заболевание только при внедрении через строго определенные входные ворота (например, возбудители дизентерии, гонореи). Другие возбудители вызывают заболевание при внедрении через любые органы и ткани (например, возбудители чумы, сибирской язвы).

Входными воротами инфекции могут служить различные органы и ткани (рисунок 14.11).

Кожа

Респираторный тракт

Пищеварительный тракт

Кровеносная система

Мочеполовая система

Рисунок 14.11 – Входные ворота инфекции.

434

1.Кожа. Стафилококки и некоторые грибы могут проникать в волосяные фолликулы и вызывать поражение кожи и глубоких тканей. Многие микроорганизмы находятся в поверхностных слоях кожи и при нарушении ее целостности легко вызывают инфекцию. Возбудители некоторых особо-опасных инфекций способны проникать в организм через неповрежденную кожу.

2.Респираторный тракт. Через слизистые оболочки респираторного тракта проникают в организм возбудители туберкулеза, гриппа, кори, краснухи и многих других инфекций.

3.Пищеварительный тракт. Через пищеварительный тракт проникают возбудители дизентерии, брюшного тифа, холеры, гепатита А и других инфекций.

4.Кровеносная система является входными воротами для возбудителей, передаваемых через укусы переносчиков, при переливаниях крови, при инъекциях и других манипуляциях.

5.Мочеполовая система. Слизистая полового тракта является входными воротами для возбудителей заболеваний, передающихся половым путем (гонорея, сифилис).

В зависимости от механизма передачи, входных ворот инфекции, локализации возбудителя в организме человека инфекционные болезни подразделяются на следующие группы:

- кишечные инфекции; - инфекции дыхательных путей; - кровяные инфекции;

- инфекции наружных покровов.

При кишечных инфекциях возбудитель проникает в организм перорально с загрязненными водой и пищей, локализуется в кишечнике и выделяется с фекалиями. К ним относятся брюшной тиф, дизентерия, холера, вирусный гепатит А

идругие заболевания.

При инфекциях дыхательных путей возбудитель проникает в организм аэрогенно через слизистые оболочки органов дыхания, локализуется в основном в слизистой оболочке дыхательных путей и выделяется во внешнюю среду с ее секретами во время разговора, кашля, чихания. К этой группе инфекций относятся корь, краснуха, коклюш, грипп и другие заболевания.

При кровяных (трансмиссивных) инфекциях возбудитель попадает непосредственно в кровь (лимфу) от живых членистоногих переносчиков и локализуется в кровяном русле. К таким инфекциям относятся сыпной тиф, малярия, чума, эндемические риккетсиозы, геморрагические лихорадки и другие инфекции.

При инфекциях кожных покровов заражение происходит через кожу или слизистые оболочки при прямом контакте или опосредованно через белье, посуду и другие факторы передачи. При этих инфекциях возбудитель локализуется в коже или слизистых оболочках. К инфекциям кожных покровов относятся венерические болезни, рожа, другие заболевания.

Для предотвращения распространения инфекционных заболеваний среди населения применяют меры, направленные на все звенья инфекционного процесса:

-на источник инфекции;

-на пути и факторы передачи инфекции;

-на восприимчивый макроорганизм.

435

Мероприятия в отношении источника инфекции включают в себя своевременную диагностику заболеваний, регистрацию, изоляцию и этиотропное лечение больных, выявление и санацию носителей.

Мероприятия в отношении путей и факторов передачи включают комплекс санитарно-гигиенических мероприятий по благоустройству населенных пунктов (улучшение качества водоснабжения), карантинные мероприятия, санитарный надзор за объектами пищевой промышленности, соблюдение правил асептики, антисептики, дезинфекцию, дезинсекцию, дератизацию и другие меры.

В отношении восприимчивого населения проводится специфическая профилактика (вакцинация) с использованием вакцинных препаратов (живых вакцин, убитых вакцин, химических вакцин и анатоксинов), санитарная обработка, медицинское наблюдение, лабораторное обследование.

14.3. Роль микроорганизмов в развитии инфекционного процесса

14.3.1. Патогенность и вирулентность микробов

Микробы, вызывающие инфекционные болезни, называются возбудителями заболеваний. Организм человека или животного, больного инфекционным заболеванием, называется инфицированным. Объекты или предметы внешней среды, на которых присутствуют возбудители инфекционных болезней,

обозначаются загрязненными или контаминированными.

Отличительной чертой возбудителей инфекционных заболеваний является патогенность. Патогенность - это потенциальная способность микроорганизма вызывать развитие инфекционного заболевания.

В зависимости от выраженности патогенных свойств микроорганизмы подразделяются на 3 группы:

-патогенные микробы (безусловно-патогенные) – это микроорганизмы, способные проникать в организм хозяина, размножаться в нем и обязательно оказывать повреждающее действие, то есть вызывать заболевание у человека или животных;

-условно-патогенные микробы - это те свободно живущие микроорганизмы или постоянные обитатели организма хозяина, которые вызывают инфекционный процесс при определенных отягчающих условиях: при проникновении в организм в большом количестве, при попадании в нетипичные (эволюционно не обусловленные) места локализации (необычные входные ворота) или при существенном снижении общей резистентности макроорганизма;

-непатогенные (сапрофитные) микробы – это те микроорганизмы, которые принадлежат к постоянным обитателям организма человека или не вызывают заболеваний при проникновении в макроорганизм из внешней среды. Непатогенные микроорганизмы могут вызвать заболевание у человека либо в случае существенного угнетения защитных механизмов макроорганизма, либо в случае приобретения генов, детерминирующих факторы патогенности бактерий (например, плазмид патогенности).

436

Как представители разных видов, так и отдельные штаммы микроорганизмов внутри вида могут значительно различаться по степени патогенности. Степень патогенности (или мера патогенности) называется вирулентностью. Вирулентность индивидуальна для каждого штамма.

Вирулентность бактерий определяют в опытах на лабораторных животных и выражают следующими единицами:

-DLm (Dosis letalis minima) - минимальная летальная доза - минимальное количество возбудителя, вызывающее гибель 95% взятых в опыт лабораторных животных;

-DCL (dosis certae letalis) - абсолютно летальная доза - минимальное количество возбудителя, вызывающее гибель 100% взятых в опыт лабораторных животных;

-LD50 - минимальное количество возбудителя, вызывающее гибель 50% взятых в опыт лабораторных животных.

14.3.2. Факторы патогенности микробов

Для проявления своих патогенных свойств микробы обладают специфическими факторами, которые называются факторами патогенности.

По функциональному назначению факторы патогенности бактерий подразделяются на следующие группы (патогенетические факторы):

-факторы адгезии и колонизации (способность бактерий прикрепляться к клеткам макроорганизма, размножаться и заселять поверхность тканей);

-факторы инвазии (способность преодолевать защитные барьеры и распространяться внутрь клеток или вглубь тканей макроорганизма);

-антифагоцитарные факторы (способность препятствовать фагоцитозу);

-токсические факторы (способность продуцировать, накапливать и выделять различные токсины).

Факторы патогенности бактерий можно распределить также на группы в

зависимости от локализации в микробной клетке (рисунок 14.12):

-структурные компоненты клетки (пили, капсула, пептидогликан клеточной стенки, белки наружной мембраны, липополисахарид клеточной стенки грамотрицательных бактерий);

-секретируемые компоненты (ферменты агрессии, токсины, бактериоцины, секретируемые факторы персистенции).

Структурные факторы могут выполнять функцию адгезии (например, пили) или антифагоцитарную функцию (например, капсула). Секретируемые факторы могут выполнять функцию инвазии (например, ферменты агрессии гиалуронидаза, коллагеназа) или токсическую функцию (например, экзотоксины).

Адгезия бактерий (лат. adhaesio - прилипание) обеспечивается специфическими образованиями или химическими веществами на поверхности микробной клетки – адгезинами.

437

Рисунок 14.12 – Структурные и секретируемые факторы патогенности микроорганизмов.

К адгезинам бактерий относятся:

-пили (фимбрии), содержащие адгезивные белки (интимины);

-тейхоевые и липотейхоевые кислоты грамположительных бактерий;

-капсула и капсуло-подобные субстанции;

-белки наружной мембраны (филаментозный гемагглютинин у возбудителя коклюша, М-протеин стрептококков группы А и др.).

По структуре адгезины бактерий могут быть фимбриальными (например, пили кишечной палочки, М-белок стрептококков) и афимбриальными (например, филаментозный гемагглютинин коклюшного микроба). В частности, основная роль

вадгезии кишечной палочки к эпителиальным клеткам принадлежит пилям или фимбриям (рисунок 14.13).

Пили

Жгутики

Рисунок 14.13 – Жгутики (орган движения) и пили (адгезины) Escherichia coli.

У Bordetella pertussis основную функцию адгезии выполняет как фимбриальные агглютиногены, так и филаментозный гемагглютинин (рисунок

13.14).

438

Филаментозный

Эндотоксин

Белок наружной мембраны BrKa

Рисунок 14.14 – Факторы патогенности B. pertussis.

Зачастую адгезия является сигналом к синтезу бактериальных белков, выполняющих функцию инвазии. Их транспорт внутрь эукариотической клетки осуществляет специальная система секреции III типа. Эти белки вызывают полимеризацию актина внутри эукариотических клеток, в результате чего формируются псевдоподии, охватывающие микробную клетку и поглощающие ее. Таким способом бактерия “заставляет” эукариотическую клетку поглотить себя.

Адгезия осуществляется при условии наличия на клетке хозяина специализированных рецепторов, к которым прикрепляются бактерии. Такими рецепторами могут быть гликолипиды, маннозные остатки, протеингликаны, фибронектин, белки межклеточного матрикса. Инвазивные энтеробактерии в качестве рецепторов используют интегрины эукариотических клеток. Листерии в качестве рецепторов используют кадхерин. Процесс адгезии схематически представлен на рисунке 14.15.

Микроорганизмы Адгезины Рецепторы

Клетки

хозяина

Соединительнотканные барьеры

Рисунок 14.15 - Схема адгезии бактерий на эукариотических клетках.

Полноценная адгезия бактерий осуществляется именно на тех клетках, на которых имеются соответствующие рецепторы. Со специфичностью адгезии связан микробный тропизм – способность микробов поражать определенные органы и ткани (эпителиальные, нервную и др.).

439

Колонизация – это расселение микроорганизмов в определенном биотопе хозяина. Колонизации способствуют бактериальные протеазы (блокируют защитную функцию секреторного IgA), бактериоцины, антиоксиданты, сидерофоры. Схематически процесс колонизации представлен на рисунке 14.16.

Микроорганизмы Адгезины Рецепторы

Клетки хозяина

Соединительнотканные барьеры

Рисунок 14.16 - Схематическое изображение процесса колонизации микробами тканей хозяина.

Инвазия – это процесс распространения возбудителя в тканях организма через соединительнотканное межклеточное пространство и пенетрация микробов внутрь клеток хозяина. К факторам инвазии относятся:

-инвазины;

-некоторые ферменты агрессии.

Процесс инвазии схематически представлен на рисунке 14.17.

Микроорганизмы Адгезины Рецепторы

Клетки хозяина

Факторы инвазии

Соединительнотканные барьеры

Рисунок 14.17 - Схематическое изображение процесса инвазии микробов в тканях организма.

Инвазины - это специализированные белки, которые синтезируются после адгезии и проникают внутрь эукариотической клетки с помощью специальной системы секреции (система секреции III типа). Инвазины, проникшие внутрь эукариотической клетки, “заставляют” ее поглотить микроб. Например, у листерий и йерсиний действует Zipper mechanism - механизм по типу “застежки – молнии”, то есть постепенный захват возбудителя цитоплазматической мембраной эукариотической клетки. У шигелл и сальмонелл действует Trigger mechanism –

440

так называемый спусковой механизм, при котором внутрь эукариотической клетки инъецируются белки – эффекторы, изменяющие цитоскелет клетки хозяина. Эти механизмы инвазии бактерий представлены на рисунке 14.18.

Рисунок 14.18 – Механизмы инвазии бактерий через клетку хозяина.

На рисунке 14.19 представлена электронная микрофотография процесса окружения Shigella flexneri цитоплазматическими выростами эукариотической клетки по типу ряби (Trigger mechanism).

Рисунок 14.19 – Поглощение шигелл эукариотическими клетками.

поверхности HeLa клеток. (E) Окружение Shigella flexneri

ферменты агрессии. К ферментам агрессии бактерий относятся гиалуронидаза,

цитоплазматическими выростами клеток (по типу ряби), во время

вторжениякоагулазабактер, фибринолизинй в HeLa эп телиальные, лецитиназаклетки, .коллагеназа, нейраминидаза и др. Гиалуронидаза - фермент, расщепляющий гиалуроновую кислоту

соединительной ткани (преодоление барьера).

Коагулаза - фермент, вызывающий свертывание (коагуляцию) белка (образование сгустка, фибринозной пленки).

Фибринолизин - фермент, лизирующий (растворяющий) фибриновый сгусток.