metodichka_3

Занятие № 9

Тема. Инфекционный процесс. Свойства возбудителей инфекционных заболе-

ваний. Виды иммунитета и механизмы противоинфекционной резистентности.

Цель занятия. Изучить характеристику инфекционного процесса, свойства возбудителей инфекционных заболеваний, механизмы специфического и не-

специфического противоинфекционного иммунитета.

I.Теоретические знания:

1.Характеристика инфекционного заболевания.

2.Свойства возбудителей инфекционных заболеваний.

3.Иммунитет. Определение. Виды противоинфекционного иммунитета по про-

исхождению.

4.Основные механизмы противоинфекционного иммунитета.

5.Гуморальные неспецифические факторы иммунитета.

6.Фагоцитоз. Стадии фагоцитоза. Завершенный и незавершенный фагоцитоз.

7.Комплемент как защитная система организма, пути его активации.

II.Практические навыки:

1.Способы выявления ферментов инвазии (плазмокоагулаза, лецитиназа, ДНК-

аза) у выделенной культуры стафилококков.

2.Определение наличия гемолизинов (экзотоксинов) у стафилококков.

1

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЗАНЯТИЮ

Инфекция (infectio (лат.) – заражение) – процесс взаимодействия макро- и микроорганизма, при котором микроб обитает внутри макроорганизма или на его поверхности. Крайним выражением этого взаимодействия является инфекционное заболевание, которое характеризуется нарушением функций макроорганизма.

1. Характеристика инфекционного заболевания.

Инфекционным болезням свойственна цикличность с последовательной сменой периодов:

1.Инкубационный (скрытый) период – от момента внедрения возбудителя в организм до появления первых симптомов заболевания.

2.Продромальный период или период предвестников заболевания. В этот период у больного отмечается общий дискомфорт, быстрая утомляемость, головная боль, озноб, повышение температуры, т.е. симптомы, общие для всех инфекционных заболеваний.

3.Период разгара (период собственно болезни) – характеризуется появлени-

ем специфических для данной инфекции симптомов. Этот период может закончиться летально, или перейти в следующий период.

4.Период реконвалесценции (выздоровления).

Выздоровление бывает клиническим (отсутствие симптомов), морфологическим (восстановление морфологических и физиологических свойств поврежденных тканей и органов) и микробиологическим (освобождение организма от микроба). У некоторых лиц не наступает микробиологическое выздоровление и формируется микробоносительство. У таких людей может возникнуть рецидив, т.е. повторное проявление признаков заболевания, за счѐт оставшихся в организме возбудителей (при брюшном тифе, сыпном тифе и др.). От рецидива необходимо отличать реинфекцию – повторное проявление клинических признаков заболевания в результате повторного экзогенного заражения организма возбудителем того же вида.

Формы инфекционного процесса по степени проявления:

1. Манифестированные инфекции (manifestus (лат.) – явный) – сопровожда-

ются клинической симптоматикой:

типичные – все клинические симптомы присутствуют и выражены с достаточной полнотой;

атипичные: стёртая форма – все симптомы заболевания присутствуют, но выражены недостаточно ярко, либо отсутствует полный набор симптомов;

медленные инфекции – характеризуются следующими особенностями: длительный инкубационный и продромальный период, длительное клиническое течение;

2

системное поражение органов, чаще ЦНС; летальный исход.

Примеры медленных инфекций: подострый склерозирующий панэнцефалит, ВИЧ-инфекция (СПИД), губчатая энцефалопатия.

2. Бессимптомные инфекции:

латентная (инаппарантная) инфекция: инфекционный процесс проходит все стадии на подпороговом уровне, клинические проявления заболевания отсутствуют. Однако происходит размножение возбудителя с формированием защитных иммунологических реакций со стороны макроорганизма. В форме инаппарантной инфекции могут протекать герпетическая инфекция, полиомиелит и др; микробоносительство: может сформироваться в результате перенесѐнной

манифестированной или латентной инфекции. Для этой формы характерно длительное пребывание микробов в макроорганизме с их размножением и выделением во внешнюю среду без развития клинических проявлений. Микробоносители представляют значительную эпидемическую опасность, т.к. являются источниками инфекции при некоторых инфекционных заболеваниях (брюшной тиф, менингококковая инфекция, вирусный гепатит В и др.).

Для всех бессимптомных инфекций характерна персистенция (persistentia (лат.) – упорство, постоянство) – длительное пребывание микроба в организме.

Классификация инфекционных заболеваний по длительности течения:

1.Острая инфекция длится непродолжительное время (дни, недели): грипп, дифтерия, столбняк;

2.Хроническая инфекция протекает в течение нескольких месяцев, лет: туберкулѐз, сифилис, лепра.

Хронические инфекции протекают в виде ремиссий (отсутствие клинических симптомов) и рецидивов (обострение патологического процесса, появление симптомов), которые сменяют друг друга.

Типы инфекционного процесса по основным механизмам:

1.Генерализованный механизм обусловлен попаданием микроорганизмов в кровеносное русло. Эти микроорганизмы, как правило, обладают высокой скоростью размножения и выраженными инвазивными свойствами.

Различают следующие формы генерализованной инфекции:

бактериемия – микроорганизмы циркулируют в кровотоке, но не размножаются в нем (возбудители брюшного и сыпного тифов). Бактериемия может сопровождаться клиническими проявлениями или протекать бессимптомно. Существует физиологическая, кратковременная бакте-

3

риемия после приема пищи (алиментарная), интенсивных физических нагрузок, переохлаждения и перегревания. Протекает бессимптомно;

вирусемия – пребывание вирусов в крови с последующим попаданием в различные органы и ткани;

сепсис (септицемия) – длительное пребывание и размножение возбудителя (бактерии, грибы) в кровеносном русле с развитием характерной клинической и патологоанатомической картины (стафилококки, стрептококки, синегнойная палочка, дрожжеподобные грибы рода Candida); септикопиемия – состояние, при котором возбудитель не только размножается в кровотоке, но и попадает в различные органы и ткани, формируя вторичные очаги инфекции.

2.Интоксикационный механизм обусловлен продукцией микроорганизмами экзотоксинов (возбудители столбняка, ботулизма, дифтерии, холеры);

3.Смешанный механизм связан с размножением возбудителя в кровеносном русле и выделением экзотоксинов.

2. Свойства возбудителей инфекционных заболеваний.

Патогенность (болезнетворность) – потенциальная способность микроба вызывать заболевание при взаимодействии с макроорганизмом. Видовой, генетически детерминированный признак.

Вирулентность (virulentus (лат.) – ядовитый) – мера, степень патогенности; количество микробов, необходимое для развития заболевания. Штаммовый признак. По этому признаку штаммы микробов могут быть высоко-, умеренноили слабовирулентными.

Составные, определяющие вирулентность бактерий:

адгезивность – способность микробов прикрепляться к клеткам макроорганизма с помощью различных поверхностных структур.

инвазивность – способность микробов поникать через тканевые и гуморальные барьеры и распространяться в макроорганизме.

Инвазивность обусловлена:

высокой скоростью размножения; ферментами инвазии: гиалуронидаза, коллагеназа и др.; наличием капсулы.

токсинопродукция – образование бактериями токсических веществ (экзотоксинов и эндотоксинов), повреждающих клетки и ткани организма человека.

4

Факторы патогенности микробов – это определенные структуры и биологически активные вещества, обусловливающие способность микроорганизма вызывать инфекционное заболевание.

К факторам патогенности микробов относятся:

капсула (защищает микроб от фагоцитоза и действия антител); ферменты инвазии; токсины;

перекрестно реагирующие антигены (общие для клеток микроорганизма и тканей макроорганизма).

Ферменты инвазии:

гиалуронидаза – разрушает гиалуроновую кислоту соединительной ткани, что увеличивает еѐ проницаемость и способствует распространению микробов в организме (стафилококки, стрептококки);

коллагенеза – разрушает коллаген мышечных волокон (C.perfringens); нейраминидаза – разрушает слизистый барьер, покрывающий эпителий; IgА-протеаза – разрушает секреторные иммуноглобулины А (IgА) и позволяет микроорганизмам прикрепляться к слизистым оболочкам

(N.gonorrhoeae, S.pneumoniae);

фибринолизин – разрушает фибрин, в том числе в тромбированных сосудах, благодаря чему микробы проникают в кровь (стрептококки, стафилококки);

плазмокоагулаза – свѐртывает альбумины плазмы крови, создавая вокруг микробов оболочку из белков макроорганизма («ложная капсула»), что защищает микробы от действия фагоцитов и антител (S.aureus, Y.pestis);

лецитиназа – разрушает липиды мембран клеток макроорганизма (S.aureus, C.perfringens);

ДНК-аза – вызывает разрушение ДНК ядер и митохондрий клеток (S.aureus, C.perfringens);

РНК-аза – разрушает рибосомальную РНК (S.aureus).

Токсины:

Классификация белковых бактериальных токсинов по механизму действия:

повреждающие мембраны клеток (α-токсин C.perfringens); ингибиторы синтеза белка (гистотоксин C.diphtheriae);

активаторы клеточного метаболизма (экзотоксин-холероген

V.cholerae);

протеазы – функциональные блокаторы (ботулиновый токсин);

суперантигены – активаторы иммунного ответа (энтеротоксин и эксфо-

лиатин S.aureus).

Патогенность бактерий контролируется группой генов, которые чаще располагаются в хромосомах, реже – в плазмидах (факторах внехромосомной наследственности). Эти группы генов называют «островами патогенности». Они отвечают за синтез адгезинов, инвазинов, различных токсинов и факторов множественной устойчивости к антибиотикам.

Облигатно-патогенные – это микроорганизмы, попадание которых в организм в определенной дозе является необходимым и достаточным условием для возникновения инфекционного заболевания (например, Y.pestis, S.typhi).

Условно-патогенные (микробы-оппортунисты) (opportunity (англ.) – ис-

пользовать возможность) – это микроорганизмы, попадание которых в организм является необходимым, но недостаточным условием для возникновения заболевания. К условно-патогенным микроорганизмам относят представителей микробиоты человека (стафилококки, энтерококки, эшерихии, клебсиеллы и др.). Они вызывают оппортунистические инфекции, как правило, на фоне снижения резистентности организма и увеличения их количества в местах естественного обитания в макроорганизме.

6

3. Иммунитет. Определение. Виды противоинфекционного иммунитета по происхождению.

Иммунитет (immunitas (лат.) – освобождение, избавление) – это способ защиты макроорганизма от генетически чужеродных организмов и веществ. Частным случаем является противоинфекционный иммунитет (табл. 1).

Таблица 1 – Виды противоинфекционного иммунитета по происхождению

7

4. Основные механизмы противоинфекционного иммунитета.

1. Физиологический (врожденный) механизм обусловлен следующими факторами:

выделением микробов из организма при кашле, чихании, с мочой, испражнениями, секретами потовых и сальных желѐз;

механическими барьерами (кожа, слизистые оболочки) на пути проникновения микробов в организм;

бактерицидными свойствами кожных покровов и желудка за счет кислой реакции среды; колонизационной резистентностью кожи и слизистых оболочек открытых

полостей организма за счѐт резидентной микробиоты; барьерными функциями лимфатических узлов; лихорадкой, воспалением – как защитными реакциями.

2.Клеточный (врожденный) механизм обусловлен действием естественных киллеров (NК-клетки, natural killer (англ.)) и фагоцитов. NК-клетки составляют около 10% всех лимфоцитов крови. Это крупные лимфоциты, содержащие много гранул белков перфоринов и гранзимов. Мишенью для NК-клеток является любая клетка организма, инфицированная бактериями, вирусами, простейшими и утратившая характерные для организма маркеры «своего» – молекулы главного комплекса гистосовместимости (МНСI). В этих случаях NКклетка осуществляет так называемый контактный цитолиз клетки-мишени, выбрасывая из гранул активные молекулы перфоринов и гранзимов. Перфорины образуют поры в мембране клетки-мишени, а гранзимы вызывают ее апоптоз.

Клеточный (адаптивный) механизм обусловлен действием цитотоксических Т-лимфоцитов (ЦТЛ) (см. занятие №11).

3.Гуморальный механизм подразделяют на:

специфический (адаптивный) – выработка антител (см. занятие №10); неспецифический (врожденный) – обусловлен рядом факторов иммунитета, присутствующих в сыворотке крови.

5. Гуморальные неспецифические факторы врожденного иммунитета:

Комплемент – подробно рассмотрен ниже (стр.10).

Дефензины – пептиды, создающие поры в оболочке бактерий. Продуцируются нейтрофилами и эпителиальными клетками ЖКТ и дыхательных путей.

8

Лизоцим синтезируется лейкоцитами и содержится в слезной жидкости, слюне, крови, грудном молоке и др. Представляет собой фермент мурамидазу, который разрушает пептидогликан (муреин) клеточной стенки бактерий, что приводит к их лизису. Наибольшую активность лизоцим проявляет в отношении грамположительных бактерий, обладает также противогрибковой активностью.

Трансферрин относится к β-глобулинам сыворотки крови. Благодаря его способности связывать железо, попавшие в кровь микробы оказываются в условиях пониженного содержания железа, необходимого для их роста и жизнедеятельности.

Белки острой фазы воспаления:

С-реактивный белок – вырабатывается в печени в ответ на повреждение тканей и клеток, активирует комплемент, стимулирует фагоцитоз, является индикатором воспаления; маннозосвязывающий белок – активирует комплемент;

ЛПС-связывающий белок – активирует макрофаги.

Интерфероны – гликопротеины, которые могут быть синтезированы любыми клетками организма (в большей степени – лейкоцитами) в ответ на внедрение вирусов. Более подробно интерфероны будут рассмотрены в разделе «Введение в вирусологию. Бактериофаги. Генетика и изменчивость бактерий».

6.Фагоцитоз. Стадии фагоцитоза. Завершенный и незавершенный фагоцитоз.

В1883 г. И.И. Мечников впервые обнаружил способность некоторых клеток макроорганизма поглощать, переваривать и очищать организм от инородных тел, в том числе микробов и продуктов распада клеток. Это явление было названо «фагоцитозом», а клетки – «фагоцитами». В процессе фагоцитоза участвуют гранулоциты крови (в основном, нейтрофилы), тканевые макрофаги, эпидермоциты, эпителиоидные клетки и некоторые другие.

Стадии фагоцитоза:

1.Хемотаксис – приближение фагоцита к микробам;

2.Адгезия микробов на фагоците;

3.Поглощение фагоцитом микробов. Внутри фагоцита микробы погибают под действием активных форм кислорода (О2-, Н2О2), а также кислороднезависимых факторов (лизоцим, катионные белки и др.);

4.Внутриклеточное переваривание убитых микроорганизмов с помощью ферментов лизосом.

Возможны два основных исхода фагоцитоза:

завершенный – когда микробы внутри фагоцита погибают и полностью перевариваются;

9

незавершенный – при котором микробы не погибают, а размножаются в фагоцитах (при туберкулезе, гонорее, менингококковой инфекции др.).

7. Комплемент как защитная система организма, пути его активации.

Комплемент (complement (лат.) – дополнение) – комплекс сывороточных белков, которые последовательно активируются и вызывают лизис бактерий (бактериолиз) и других чужеродных клеток (цитолиз).

Функции комплемента: лизис бактерий и других чужеродных клеток, усиление фагоцитоза, участие в аллергических реакциях немедленного типа.

Комплемент (С) состоит из 9 белковых компонентов (фракций) – от С1 до С9. Кроме того, первый компонент (С1) состоит из трѐх подфракций.

Все компоненты комплемента можно условно разделить на три блока:

I блок – распознающий (С1 с подфракциями); II блок – активирующий (С2 – С4);

III блок – мембраноатакующий (С5 – С9).

При появлении в организме микробов или их продуктов запускается активация комплемента по типу каскадной реакции.

Процесс активации и самосборки системы комплемента может запускаться тремя путями, получившими названия классический, лектиновый и альтернативный (рис.1) и всегда заканчивается образованием мембраноатакующего комплекса.

Классический путь активации комплемента. В нем участвуют все ком-

поненты комплемента. Инициатором активации классического пути является иммунный комплекс «антиген + антитело». Мембраноатакующий блок образует в мембране клетки-мишени многочисленные поры. Это приводит к выходу содержимого клетки и ее гибели.

Лектиновый путь активации комплемента запускается поверхностными полисахаридами бактерий и грибов, содержащими маннозу. Манноза распознается циркулирующим в крови белком, который называется маннозосвязывающий лектин. Этот белок активирует С4-С2 фракции комплемента. Далее активация совпадает с классическим путем.

Альтернативный путь активации комплемента в отличие от классиче-

ского пути активируется не иммунным комплексом, а отдельными компонентами микробных клеток. В нем не участвуют фракции С1, С4 и С2. Их функции выполняют сывороточные белки: факторы В, D и пропердин (Р). Каскадная цепная реакция при альтернативном пути начинается с взаимодействия микробного антигена (например, липополисахарида) с факторами В, D и Р, с последующей активацией компонента С3. В дальнейшем все этапы активации комплемента осуществляются в той же последовательности, как при классическом пути.

На ранних этапах инфекции, когда нет еще комплексов Аг+Ат , лизис бактерий осуществляется при активации комплемента лектиновым и альтернатив-

10