Zhuk_ON_i_dr_Sanitarnaia_i meditsinskaia mikrobiologiia

Санитарная и медицинская микробиология

Тема 4 ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПАТОГЕННОСТЬ И

ВИРУЛЕНТНОСТЬ БАКТЕРИЙ

(2 часа)

1.Инвазионность бактерий и определяющие ее экзоферменты.

2.Значение капсулообразования и поверхностных антигенов бактерий в формировании вирулентности. Агрессивность бактерий и определяющие ее факторы.

3.Локализация генетических детерминант, определяющих патогенность и

Многие возбудители инфекц онных заболеваний размножаются внутриклеточно и способны расп ост аняться в межклеточном пространстве различных органов, в связи с чем чень важными компонентами вирулентности

являются пенетрация и инвазия, к торые, как правило, связаны со способностью микроорганизмÏолесÃÓв пр дуцировать ферменты, вызывающие

повреждение мембран ж вых кле ок и волокон тканей: гиалуронидазу, нейраминидазу, проте на ы др.

Инвазия в ткани для многих бактерий – ведущий механизм

вирулентности. Нек рые виды сальмонелл проникают в стенку кишечника через контакты эпителиальных кл ток.

Название фермента образу т я от названия вещества, накоторое он действует, утем рибавления окончания — аза, или связано с природой

катализиру мой им химической реакции. Второй вариант составляет основу совр м нной классификациии н менк атуры ферментов.

В настоящее время известно более 2 тыс. ферментов, которые были

выделены в шесть класс в.

1. Оксидоредуктазы — ферменты, катализирующие окислительно-

восстановительные реакции. Они играют большуюроль в процессах получения биологической энергии. К ним относятся дегидрогеназы (алкоголь: НАДоксидоредуктаза; сукцинат: ФАД-оксидоредуктаза; аскорбинат: О2- оксидоредуктаза), каталаза, цитохромы, цитохромоксидазы.

2. Трансферазы — ферменты, катализирующие перенос отдельных радикалов, частей или целых атомных групп (не водорода) от одних соединений к другим. Например, ацетилтрансферазы переносят остатки уксусной кислоты (СН3СО), фосфотрансферазы, или киназы, — остатки

Санитарная и медицинская микробиология

протеолитические ферменты (или пептидгидролазы), действующие на белки или пептиды, аминолитические гидролазы глюкозидов, осуществляющие каталитическое расщепление углеводов и глюкозидов (фруктофуранозидаза, глюкзидаза, и амилаза, галактозидаза и др.), липотические экстразы, катализирующие расщепление и синтез сложных эфиров (липазы, фосфатазы).

4. Лиазы — ферменты, катализирующие отщепление от субстратов определенных химических групп с образованием двойных связей или присоединение отдельных групп или радикалов по двойным связям.

К лиазам принадлежит фермент фруктозодифосфатлиаза, или альдолаза, расщепляющий шестиуглеродную молекулуфруктозо-1,6-дифосфата на два трехуглеродных соединения. Альдолаза активно участвует в процессе обмена

веществ.

перемещение атомов, атомныхгрупп ровок, различных радикалов и т. п.

Ðепозиторий5. Изомеразы — ферменты, осуществляющие превращениеорганических соединений в изомеры. При изомеризац про сходит внутримолекулярное

Изомеризации подвергаются углеводы х производные, органические

кислоты, аминокислоты и т.д. Фе менты этой группы играют большуюроль в ряде процессов метаболизма. К ним относятся триизофосфатизомераза,

глюкозофосфатизомераза и др.

связей за счет энергии распада АТФ, образуютследующие связи: С–О; С–S; С– N; С–С. В результате образования связей из двух исходных молекул синтезируется новое орган ческое веще тво.

6. Лигазы (синтетазыÏолесÃÓ) — ферменты, катализирующие процессы синтеза

Скорость реакций, катализируемых ферментами, различна и зависит от

количества и активн сти ф рм нтов, концентрации субстрата, рН, температуры, рисутствия в среде активаторов и ингибиторов.

2. Значение капсу ообразования и поверхностных антигенов

бакт рий в формир вании виру ентности. Агрессивность бактерий и определяющие ее факт ры.

В защите от фаг цит за принимают участие как поверхностные

структуры бактериальной клетки, так продуиирумые ею вещества.

Антифагоцитарной активностью обладают капсулы (S. pneumoniae, N.

meningitidis), поверхностные белки: А белок у S. aureus, М-протеин у S. pyogenes. Некоторые бактерии, например, возбудитель коклюша, продуцируют внеклеточную аденилатниклазу. ингибирующую хемотаксис, таким образом

высокореактивные кислородные радикалы при фагоцитозе (У. pestis, L. pneumophila, S. Typhi). Отмесчено участие секреторной системы III типа у некоторых бактерий в реорганизации цитоскелста фагоцита, предотвращающее образование аголизосомы.

Агрессия – собирательный фактор вирулентности, определяетсяспособностью микроорганизмов подавлять неспецифическую и

Полесский государственный университет Страница 32

Санитарная и медицинская микробиология

иммунную защиту организма с помощью специальных веществ различной природы, встроенных в поверхностные структуры стенки (белокА стафилококка, белок М гемолитического стрептококка, липополисахариды грамотрицательных бактерий, корд-фактор возбудителя туберкулеза, Н-, О- и Vi-антигены энтеробактерий и др.), а также специальных ферментов или токсических метаболитов, которые разрушаюти инактивируют иммуноглобулины, комплемент, лизоцим, интерфе-роны и другие гуморальные и клеточные компоненты иммунитета.

Уклонение от переваривания фагоцитами – распространенный механизм. Одни бактерии, подобно шигеллам в клетках, «скрываются» от

макрофагов в клетках, которые их не переваривают.

Другие «обходят» механизмы переваривания в самих макрофагах. Так, Legionella pneumophila проникает в альвеолярные макрофаги и индуцирует пневмонии. Прилипание их к макрофагам вызывает появление длинных псевдоподий, которые образуют вокруг лег онеллы кольца, формирующие

ÐепозиторийВыживание бактерийÏолесÃÓв тканях хозяина определяется динамическим процессом равновесия между разрушением бактерий защитными факторами

затем пузырьки (кольцевой или сп альный фагоцитоз). Фаголизосомы

ингибируются и бактерии размножаются в пузырьках. Микобактерии туберкулеза и бруцеллы живут в цит плазме вне фагосом, а другие бактерии могут быть резистентны к фермен ам фаг лизосом.

взаимодействует с Fc-фрагментом IgG. Фагоцит может не распознавать такой стафилококк, покрытый IgG.

организма накоплением (размножением) бактерий, которые угнетают или избегают защитные механизмы макроорганизма.

При блокировании бактериями защитных механизмов хозяина, т.е.

освоении ими экологической ниши, определенную роль играют структурные особенности патогена.

В отличие от вирусов или риккетсий. бактерии имеют свои особенности при персистировании, связанные со своеобразием строения бактериальной клетки. Наличие пептидогликана, который присутствует только у прокариот и отсутствует в эукариотических клетках, делает его отличной иммунологической мишенью в организме хозяина, быстро определяющем чужеродную субстанцию. Пептидогликан — маркер чужеролности бактерий в условиях инфицированного хозяина. Поэтому любые адаптационные процессы бактериальной клетки, направленные на защиту (или изоляцию) пептилогл и каповой структуры клеточной стенки, можно рассматривать в качестве

Полесский государственный университет Страница 33

Санитарная и медицинская микробиология

механизмов персистенции бактерий.

Известно, что бактерии обладают одним большим эволюционным механизмом, благодаря которому идет формирование патогенных представителей.

Гены вирулентности чаше всего обнаруживаются в больших сложных блоках, обозначенных как хромосомные вставки или патогенные острова. Эти острова и островки связаны между собой общими последовательностями, что указывает на приобретение ДНК-сегмента с помощью таких событий, как «незаконные» рекомбинации, имеющие сходство с транспозицией или вставкой фага.

Эти ДНК-блоки наиболее часто встраиваются в горячие точки хромосомы

— наиболее восприимчивые участки к вторжению чужеродных ДНК иди места встраивании фага. Например, большие сегменты ДНК, колирующие различные

различных заболеваний, причем последовательности, расположенные внутри патогенного островка, не обнаруживают гомологии с теми, что имеют место у непатогенных клонов, под бных Е. coli К-12, но последовательности, непосредственно прилегающие к пат генному островку, демонстрируют общность у патогенных и непа огенных штаммов.

Экспрессия факторов в рулентности генов связана с различными сигналами окружающей среды, в том числе с температурой, концентрацией ионов, осмомолнрностъю. уровнем железа, рН. наличием источника углерода,

уровнем кисл р да и рядом других, пока не у тановленных.

Возбудитель сп с бен использовать как один сигнал, так и их комплекс, чтобы « очувств вать», какое микроокруж ние он оккупирует внутри хозяина

или даже внутри специа изированного компартмента единственной клетки

хозяина. Поэтому на каждом шаге инфекционного цикла (в ходе достижения

Механизмы сниженияÏолесÃÓили утраты вирулентности:

- Мутации генов при воздействии мутагенов различной природы. - Утрата плазмид с генами токсинов.

Способы понижения вирулентности:

-Длительное культивирование на голодных средах (например, получение вакцины БЦЖ).

-Культивирование в маловосприимчивом организме.

-Культивирование в восприимчивом организме (антирабическая вакцина).

-Генно-инженерные манипуляции.

Санитарная и медицинская микробиология

Механизмы индукции или увеличения патогенности и вирулентности:

-Спонтанный или индуцированный мутагенез.

-Действие умеренных лизогенизирующих фагов (например, у коринебактерий дифтерии).

-Приобретение плазмид (энтеробактерии и др.)

-R-S-диссоциация.

Способы повышения вирулентности:

-Пассажи через восприимчивый организм.

-Генно-инженерные манипуляции.

ÐепозиторийÏолесÃÓ

Санитарная и медицинская микробиология

Тема 5 ИНФИЦИРОВАНИЕ МАКРООРГАНИЗМА

(2 часа)

Санитарная и медицинская микробиология

культивирования на питательные среды, даже ингибиторные, они неизбежно страдают от конкуренции сапрофитной флоры.

2. Динамика инфекционного процесса. Значение инкубационного периода.

Инкубационный период — период адгезии возбудителя на чувствительные клетки организма в месте входных ворот. Это могут быть миндалины, верхние дыхательные пути, слизистая оболочк желудочнокишечного, репродуктивного тракта и др. В окружающую среду возбудитель не выделяется. Длительность периода от тнескольких часов (грипп), дней (чума, туляремия, дифтерия) до нескольких месяцев (бешенство) и даже лет (СПИД,

4. Пери д сн вных проявлений болезни и определяющие его факторы.

Последующее интенсивное размножение возбудителя в организме хозяина знам нует разгар бо езни появл нием специфическойсимптоматики (высыпания на коже при тифах, параличи нижнихконечностей при полиоми лите, пленчатые на еты на слизистыхоболочках носа, зева, гортани при дифтерии и др.). В эт т периодбольной заразен, так как возбудитель выделяется во внешнюю среду.

Наконец, после прекращения размножения возбудителя и помере выведения его из организма наступает период выздоровления. К этому моменту начинается восстановлениенарушенных функций. Как правило, прекращается выделение микроорганизмов. но в некоторых случаях возможно формированиереконвалссцсктнопо бактерионосительства с длительным пребыванием возбудителя в организме хозяина, перенесшего инфекцию.

6. Бактериемия, сепсис, септикопиемия.

Различают:

микробоемию, (которую с учетом систематической принадлежности возбудителя называют вирусемия, протозооемия и

Санитарная и медицинская микробиология

бактерионосиншьства.

инфекционного процесса, при ко орой наступает динамическое равновесие между микро- и макроорган змом на фоне отсутствия патологических изменений, но с ра в т ем ммуномор-фологичсских реакций и антитсльного ответа.

Для бактери н сительства характ рна взаимная адаптация паразита и хозяина в целях симби за и возможной п рсистенции патогена. При этом, с

одной стороны, роисходит кция биоваровносительских штаммов с

компл ксом факторов колонизации, персистенции и патогенности, а с другой

— им т м сто перестр йкамеханизмов зашиты хозяина с формированием его

иммуно-компрометир ванн го статуса (иммунный дисбаланс, толерантность, дефицит местного иммунитета).

В патогенетическомÏолесÃÓплане бактерионосительство — одна изформ

В итоге создаются условия дляперсистениии (выживания) возбудителя,

8. Роль макроорганизма в развитии инфекционного процесса.

Организм хозяина — это платформа, на которой развертывается инфекционный процесс со всеми его проявлениями, и еслимикроб определяет специфичность инфекции, то особенности еетечения и формы проявления определяются состоянием макроор-анизма. Как и у микроба, здесь следует различать два основных при-жака: видовой и индивидуальный.

Видовой признак — это восприимчивость хозяина к инфекту. Восприимчивость видовой признак, характеризующий способность определенного вила организмов (хозяев) участвовать винфекционном процессе при взаимодействии с патогеном.

Полесский государственный университет Страница 38

Санитарная и медицинская микробиология

Организм человека восприимчив к холерному вибриону, но летучие мыши имеют врожденную устойчивость к этому воэбулителю. Для возбудителя туляремии организм зайцев, мышей, хомячков — подходящая ниша, где бактерии размножаются и вызываютинфекцию, но кошки, лисицы, хорьки генетически устойчивы кэтому патогену.

Ряд заболеваний характерен только для организма человека — сифилис, гонорея, дифтерия, так как подобрать другихкандидатов для воспроизведения экспериментальной инфекциипрактически не удается за счет природной устойчивости животныхк этим патогенам.

Что касается индивидуального признака, характеризующегомеру восприимчивости организма к инфекции, то его определяюткак инфекционную

восприимчивость организма хозяина к патогену, вызывающему болезнь. Часто вместо термина «инфекционная чувств тельность» используют термин с противоположным значением — «естественная резистентность», что делает эти понятия синонимами.

Но и в том и вдругом случае ечь идет о врожденном (естественном)

иммунитете, который, кроме св ей неспецифичности в отношении к инфекту.всегда стойкий и передается по наследству, так как

развиваются генерализÏолесÃÓванные формы инфекции, сепсис, тяжелее протекают многие инфекционные за б левания: сальмонеллезы. дизентерия, туберкулез и др. Только у новорожденных имеет место колиэнтерит, так как их организм еще

генетическизапрограмм рован.

Этот естественный ммунитет или естественная резистентность к

патогену направлены на поддержание гомеостаза организма. Это

организма. У новорожденных в течение первого месяца жизни значительно

сниж на бакт рицидная активность сыворотки крови. У детей чаше

оболочки тонкой кишки. Снижен уровень естественной резистентности у лиц пожилого возраста. В связи с нарушением функции лизосом у пожилых снижена активность внутри клеточного уничтожения патогена, поэтому они чаще болеют рецидивным сыпным тифом (болезнь Брилла) и чаше страдают от брюшнотифозного бактерионосительства.

Известен ряд болезней — коклюш, корь, дифтерия, которые типичны для детей. Лица пожилого возраста чаще погибают от пневмонии. Туберкулезная инфекция охватывает людей зрелого возраста.

Эндокринологический статус человека имеет важное значение в регуляции уровня естественной резистентности. Гормон задней доли гипофиза

Санитарная и медицинская микробиология

Глюкокортикоилы снижают уровень естественной резистентности, а минералкортикоиды повышают его. Больные сахарным диабетом чувствительны ко многим инфекциям, особенно к туберкулезу, фурункулезу стафилококковой этиологии. Снижение функции парашитовидных желез часто приводит к развитию кандидоза. Гормоны щитовидной железы стимулируют большинство факторов естественной резистентности. Их успешно используют для лечения сепсиса, вирусных гепатитов, менингококковой инфекции.

Иммунный статус человека определяет его индивидуальную чув ствительность к отдельным инфекциям. Лица со II группой крови чаше болеют пневмонией и сепсисом стафилококковой этиологии, натуральной оспой,

гриппом. У них ниже уровень интерферона в клетках и крови по сравнению с лицами с другой группой крови. Лица с I группой крови чаще подвержены чуме и проказе. Наличие в HLA-системе (комплекс гистосовместимости) антигена

определеннаяÐепозиторийцикличнÏолесÃÓсть в динамике показателей естественной резистентности к инфекции (установлены месячные суточные биоритмы).

А9 способствует устойчивости эт х л ц к острым респираторным

заболеваниям.

Состояние физической активности человека регулирует уровень его естественной резистентности. Спо тсмены-профессионалы, члены сборных команд высокочувствительны к инфекциям, так как интенсивные тренировки и участие в ответственных сп р ивных соревнованиях истощают резервы организма, снижают его ес ес венную резистентность: уровень бактерицидной

Грызуны во вр мя зимней спячки устойчивы к возбудителю чумы, но по мере

просыпания в сной погибают от чумной инфекции.

Эндог нные би гические ритмы. У человека с момента его рождения

все процессы в организме пр текают с определенной цикличностью. Выявлена

Естественная резистентность организма включает ряд анатомофизиологических барьеров, препятствующих как проникновению патогена в организм, так и его распространению по организму. Это кожа, слизистые оболочки, нормальная микрофлора, лимфатические узлы и т.д.

10. Влияние факторов внешней среды на резистентность макроорганизма.

Резистентность макроорганизма - устойчивость организма к действию физических, химических и биологических агентов, вызывающих патологическое состояние.

В отличие от иммунитета резистентность макроорганизма охватывает более