3. Что так Вирулентность – степень патогенности конкретного штамма по отношению к конкретному индивидууму – хозяину.

Вирулентность микробов определяют экспериментальным путем на восприимчивых животных.

Единицей измерения вирулентности является условно принятая единица, так называемая минимальная смертельная доза,— Dim (Dosis letalis minima). Это то наименьшее число живых микробов, которое при определенном способе заражения вызывает за определенное время смертельное заболевание восприимчивого животного стандартных массы и возраста.

Поскольку животные обладают индивидуальной чувствительностью к патогенному микробу, то для более точной характеристики вирулентности микроба устанавливают абсолютную смертельную дозу (это то наименьшее количество микробов, которое вызывает гибель 100 % взятых в опыт животных) или среднюю смертельную дозу (LD50 — dosis letalis 50 %, доза, вызывающая гибель половины зараженных животных). Последняя единица является наиболее объективным критерием вирулентности патогенных микробов, так как обеспечивает наименьшую ошибку в оценке этого свойства.

4. Каким образом можно понизить вирулентность микробов? Каким образом можно повысить её?

Вирулентность микробов не является постоянной. Изменение вирулентности может быть фенотипическим и генотипическим. Так, вирулентность фенотипически может изменяться в зависимости от возраста культуры, температуры выращивания, что связано с индуктивным характером синтеза некоторых биологически активных веществ (температурозависимый синтез ряда антигенов чумных палочек, Vi-антигена брюшнотифозных бактерий, некоторых ферментов).

Вирулентность микроорганизма можно повысить или понизить искусственными приемами.

Снижения вирулентности можно добиться, пассируя микробы через организм невосприимчивых животных, длительно культивируя их на синтетических питательных средах, а также путем воздействия различных факторов: иммунных сывороток, специфических бактериофагов, антимикробных препаратов, дезинфицирующих веществ, повышенной температуры.

Искусственное повышение вирулентности микробов достигается последовательными пассажами через организм восприимчивых животных, воздействием мутагенов. Для повышения вирулентных свойств штаммы микроорганизмов обычно выращивают на специальных средах с добавлением крови, сыворотки, желчи и т. д., т. е. имитируют условия персистенции в живом организме.

5. Назовите и охарактеризуйте свойства патогенных микробов: адгезивность, инвазивность, антифагоцитарная активность, токсинообразование. С какими факторами вирулентности связаны эти свойства?

Адгезивность – способность адсорбироваться на чувствительных к данному микробу клетках организма хозяина. Она обусловлена поверхностными приспособлениями и наличием рецепторов клетки макроорганизма.

Инвазивность – связана со способностью продуцировать ферменты нарушающие проницаемость соединительных и других тканей, а также гуморальных и клеточных барьеров. Ферменты: гиалуронидаза, нейраминидаза.

Токсинообразование – способность синтезировать эндо- или экзотоксины.

Антифагоцитарная активность – подавление фагоцитоза с помощью капсул бактерий. (pH6-антиген, V- и W-антигены и др.)

1) адгезины (обеспечивают адгезию) – специфические химические группировки на поверхности микробов, которые как "ключ к замку" соответствуют рецепторам чувствительных клеток и отвечают за специфическое прилипание возбудителя к клеткам макроорганизма;

2) капсула – защита против фагоцитоза и антител; бактерии, окруженные капсулой, более устойчивы к действию защитных сил макроорганизма и вызывают более тяжелое течение инфекции (возбудители сибирской язвы, чумы, пневмококки);

3) поверхностонорасположенные вещества капсулы или клеточной стенки различной природы (поверхностные антигены): протеин А стафилококка, протеин М стрептококка, Vi-антиген брюшнотифозных палочек, липопротеиды грам «-» бактерий; они выполняют функции подавления иммунитета и неспецифических защитных факторов;

4) ферменты агрессии: протеазы, разрушающие антитела; коагулаза, свертывающая плазму крови; фибринолизин, растворяющий сгустки фибрина; лецитиназа, разрушающая лецетин мембран; коллагеназа, разрушающая коллаген; гиалуронидаза, разрушающая гиалуроновую кислоту межклеточного вещества соединительной ткани; нейраминидаза, разрушающая нейраминовую кислоту. Гиалуронидаза, расщепляя гиалуроновую кислоту, повышает проницаемость слизистых оболочек и соединительной ткани;

6. Бактериальные белковые токсины и эндотоксины, различия между ними: образование, получение, химическая природа, характер действия, антигенность, действие формалина и тепла. Какой токсин сильнее - с 0,03 мл или с Dlm 0,001 мл?

В отличие от химических ядов токсинами называют яды микробного, растительного или животного происхождения, обладающие высоким молекулярным весом и антигенностью - способностью вызывать в организме образование специфических антител (иммуноглобулинов), обезвреживающих их.

Микробные токсины делят на две группы - экзотоксины и эндотоксины.

Экзотоксины выделяются микробами в окружающую среду.

Эндотоксины прочно связаны с бактериальной клеткой и освобождаются только после её разрушения.

Такое деление в некоторой степени условно, т.к. связь экзотоксинов с бактериальной клеткой может колебаться в широких пределах; экзотоксины могут быть полностью секретируемые, частично секретируемые и несекретируемые.

Независимо от прочности связи с клеткой токсины различаются по химической структуре.

По своей химической природе токсины являются либо белками (экзотоксины), либо липополисахаридами (эндотоксины). К токсинам белковой природы относятся экзотоксины, полностью или частично секретируемые бактериями в окружающую среду, а также связанные со структурами микробной клетки.

Экзотоксины Белковые токсины образуются различными видами микроорганизмов: дифтерийной и столбнячной палочками, возбудителями газовой гангрены, ботулизма, стафилококками, стрептококками, некоторыми видами дизентерийных микробов, кишечной палочкой, холерным вибрионом и другими микроорганизмами. Это белки с разной молекулярной массой простой или сложной структуры.

Независимо от сложности строения токсины имеют два центра. 1 из них фиксирует молекулу токсина на соответствующем клеточном рецепторе, 2ой - токсический фрагмент - проникает внутрь клетки, где блокирует жизненно важные метаболические реакции.

Будучи белками, экзотоксины, как правило, термолабильны (разрушаются при t 60°С). Дифтерийный токсин разрушается при t 60°С в течение часа, столбнячный - в течение 20 минут. Но имеются и термостабильные токсины, которые могут переносить кратковременное кипячение. Это токсины возбудителя ботулизма, стафилококка, холерного вибриона, кишечной палочки.

Белковые токсины малоустойчивы и к действию света, кислорода, кислот и щелочей.

Экзотоксины обладают избирательным действием на отдельные органы и ткани организма. Специфичность токсического действия определяется избирательной фиксацией токсина на рецепторах клеток-мишеней определенных тканей (эпителиальной, нервной..) организма человека и животных. Дифтерийный токсин вызывает некроз в месте введения, повреждает надпочечники и мышцу сердца; столбнячный токсин воздействует на двигательные нервные клетки.

При парентеральном введении белковых токсинов они вызывают образование специфических веществ (антител), способных нейтрализовать эти токсины, т.е. они обладают хорошо выраженной антигенностью.

Одни токсины (дифтерийный, столбнячный, анаэробной инфекции) разрушаются под действием пищеварительных ферментов, вследствие чего они являются безвредными при введении их через рот; другие (ботулинический, патогенных стафилококков) не разрушаются в желудке и кишечнике и вызывают отравление при пероральном введении.

Экзотоксины характеризуются высокой токсичностью, действуют на восприимчивый организм в малых дозах. Высокую токсичность белковых токсинов можно объяснить особенностью строения участков их молекул, имитирующих структуры субъединиц гормонов, ферментов, нейромедиаторов макроорганизма. Это делает их антиметаболитами вышеупомянутых жизненно важных соединений, блокирующих функциональную активность последних.

Силу действия токсинов оценивают в тех же единицах, в которых оценивают вирулентность - DLM и LD50.

Белковые токсины под действием формалина утрачивают свою ядовитость, сохраняя при этом иммуногенные свойства. Такие токсины получили название анатоксинов. Анатоксины получают воздействием на белковые токсины 0,4% раствором формалина в течение 3-4 недель при температуре 39-40°С. Они применяются в качестве вакцин для специфической профилактики токсинемических инфекций.

По механизму действия белковые токсины делятся на 4 группы: 1. Цитотоксины - блокируют синтез белка на субклеточном уровне. Например, дифтерийный гистотоксин полностью выводит из строя фермент трансферазу II, ответственную за элонгацию (удлинение) полипептидной цепи на рибосоме.

2. Мембранотоксины - повышают проницаемость поверхностной мембраны эритроцитов (гемолизины) и лейкоцитов (лейкоцидины), вызывая гемолиз первых и разрушение вторых.

3. Функциональные блокаторы – токсины, блокирующие функции определенных тканевых систем. Энтеротоксины (холероген и др.) активируют фермент аденилатциклазу, что приводит к повышению проницаемости стенки тонкой кишки и повышению выхода жидкости в ее просвет, т.е. диарее. Нейротоксины (тетаноспазмин столбнячной палочки и др.) блокируют передачу нервных импульсов в клетках спинного мозга.

4. Эксфолиатины и эритрогенины, образуемые некоторыми штаммами золотистого стафилококка и скарлатинозным стрептококком, влияют на процесс взаимодействия клеток между собой и с межклеточными веществами. Многие бактерии образуют не один, а несколько белковых токсинов, которые обладают разным действием: летальным, дермонекротическим, цитотоксическим, нейро-токсическим, гемолитическим.

Получение экзотоксинов включает два основных этапа. Первый этап - выращивание микроорганизма, продуцирующего экзотоксин, в жидкой питательной среде. На втором этапе культуральную жидкость очищают от микробных клеток различными способами:

- фильтрованием через бактериальные фильтры;

- коагуляцией в изоэлектрической точке;

- многократным переосаждением трихлоруксусной кислоты при низкой температуре и рН 4,0;

- высаливанием сульфатом аммония;

- адсорбцией различными веществами.

Эндотоксины Патогенные грамотрицательные бактерии (возбудители брюшного тифа, паратифов, гонореи, туляремии, бруцеллеза и др.) не продуцируют экзотоксины, они содержат эндотоксины.

Эндотоксины - это липополисахариды (ЛПС) клеточной стенки.

Эндотоксины в отличие от токсинов белковой природы (экзотоксинов) более устойчивы к повышенной температуре (термостабильны): выдерживают кипячение и автоклавирование при 120˚С в течение 30 минут. Под влиянием формалина они не переходят в анатоксины.

Действие эндотоксинов на организм не отличается специфичностью. Независимо от того, из какого микроба получен эндотоксин, клиническая картина, вызываемая им, однотипна и характеризуется угнетением фагоцитоза, одышкой, диареей, падением сердечной деятельности, понижением температуры тела, слабостью. Малые дозы эндотоксина могут вызвать обратный эффект: стимуляция фагоцитоза, повышение температуры тела, менее выраженный токсикоз.

ЛПС - сравнительно слабые антигены. Сыворотка крови животных, иммунизированных чистым эндотоксином, не обладает высокой антитоксической активностью и не способна полностью нейтрализовать его ядовитые свойства.

Для получения эндотоксинов пользуются различными методами, в основу которых положено разрушение микробной клетки. Т.к. эндотоксин является липополисахаридным комплексом клеточной стенки грамотрицательных бактерий, он может быть извлечен из микробной клетки путем разрушения ее трихлоруксусной кислотой с последующим диализом, при котором используются полупроницаемые мембраны, задерживающие высокомолекулярные вещества (белки) и пропускающие низкомолекулярные (в т.ч. и липополисахариды). Данный комплекс определяет антигенные свойства эндотоксина и получил название «полный антиген».

Некоторые бактерии одновременно образуют как белковые токсины, так и эндотоксины, например, кишечная палочка, холерный вибрион и другие.