2 курс / Микробиология 1 кафедра / Доп. материалы / Коленчукова_О_А_Микробиоценоз_слизистой_оболочки_носа_и_риносинуситы

антигены таких микроорганизмов, как микобактерии туберкулеза, стафилококки, вирусы гриппа и вирусы герпеса и др., так как все они вызывают бласттрансформацию Т-лимфоцитов. Хотя ИФНγ, прежде всего, известен способностью оказывать противовирусный эффект, в дальнейшем выяснилось, что он представляет собой плейотропный лимфокин, обладающий множественным действием на рост и дифференцировку клеток самых разных типов.

Важное и специфичное для интерферона свойство – способность индуцировать экспрессию антигенов MHC класса II на эндотелиальных и разнообразных эпителиальных клетках, а также клетках опухолевых линий. ИФНγ стимулирует и экспрессию антигенов MHC класса I. Подобные эффекты приводят к усилению взаимодействия между T- лимфоцитами и нелимфоидными клетками, что необходимо, например, для борьбы с вирусной инфекцией.

ИФНγ представляет собой и важнейший фактор, активирующий макрофаги. Он способствует более эффективному уничтожению макрофагами внутриклеточных микроорганизмов, запуская поврежденные ранее микробицидные механизмы макрофагов и вызывая гибель внутриклеточных микроорганизмов.

Кроме того, ИФНγ действует синергично с клеточным ядом, лимфотоксином, индуцируя экспрессию рецепторов лимфотоксина на клетках мишенях. ИФНγ способен подавить пролиферацию клеток эритроидного ростка, выработку эритропоэтина почками и высвобождение железа из макрофагов.

Противовирусная активность ИФНγ проявляется при его взаимодействии с соответствующими рецепторами на поверхности зараженных клеток, вследствие чего в этих клетках включаются гены, ответственные за синтез белков и ферментов, препятствующих самовоспроизведению вируса. Тем самым интерферон блокирует биосинтез вирусных частиц в зараженной клетке. На этом свойстве интерферона основано использование его препаратов в качестве лечебных при вирусных инфекциях [93].

В настоящее время с помощью генной инженерии получено большое количество интерферонов, которые широко используются для лечения при вирусных и онкологических заболеваниях. Одним из важнейших биологических эффектов интерферонов является иммуномодулирующий эффект. В последние годы доказано, что интерфероны обладают также антибактериальным эффектом, в основе которого лежит способность интерферонов индуцировать активность некоторых ферментов в пораженной клетке.

Различают следующие основные биологические эффекты интерферонов: а) противовирусный; б) антипролиферативный (противоопухолевый); в) иммуномодулирующий; г) антибактериальный.

41

устойчивость к бактерицидным системам хозяина [52, 116]. Из которых наиболее известными на сегодняшний момент являются антилизоцимная, антиинтерфероновая и антикомплиментарная активности, которые направлены на инактивацию защитных механизмов хозяина, обеспечивающие длительное переживание бактерий и создающие основу резидентного бактерионосительства. Особую роль при гнойновоспалительных заболеваниях играет фагоцитоз. В процессе эволюции стафилококки приобрели способность к угнетению фагоцитарной функции лейкоцитов крови путем блокирования опсонизирующих веществ (комплемента и иммуноглобулина G), а также путем непосредственного токсического действия на фагоциты. Результаты клиникоиммунологических исследований свидетельствуют о снижении фагоцитарной функции нейтрофилов у больных с гнойновоспалительными и септическими заболеваниями стафилококковой этиологии. При этом, степень нарушения фагоцитарной защиты зависит от тяжести инфекционного процесса настолько, что тест фагоцитоза может служить прогностическим при стафилококковой патологии [83, 103, 136].

Способность условно-патогенных микроорганизмов вызывать гнойно-септические осложнения связывают не столько с вирулентными свойствам возбудителя, сколько с ослаблением защитных сил макроорганизма. Макроорганизм и микроорганизм настолько тесно взаимодействуют, что часто трудно определить, что первично – физиологические нарушения в организме хозяина или дисбиоз микрофлоры, хотя, по мнению некоторых ученых, изменения микрофлоры вторичны и наступают в результате снижения общей резистентности макроорганизма. Несомненным является тот факт, что при возникновении инфекционных процессов в организме происходит активация иммунной системы, факторов специфической и неспецифической защиты, индуцированных бактериальными антигенами. Следует отметить, что при действии любого из факторов (внешнего либо внутреннего) в формировании инфекционного процесса участвуют многие элементы иммунной системы. Характер воспалительного процесса и результат лечения зависят от состояния иммунитета организма [116, 141].

Заболевания верхних дыхательных путей, как и любые другие заболевания человека, в основном индуцируются и определяются двумя факторами: такими внешними факторами, как микроорганизмы, физические и химические воздействия, и системными внутренними факторами, из которых основное значение имеют наследственность, иммунная и эндокринная системы [58, 117].

Воспалительные процессы слизистой оболочки носа чаще всего возникают под влиянием эндогенной инфекции в результате нарушения физиологических защитных приспособлений. При экссудативном воспалении в состав микрофлоры чаще всего входят следующие микробы:

43

1)при серозном воспалении – зеленящие и негемолитические стрептококки без группового антигена, стрептококки группы D (энтерококки);

2)при гнойном – золотистые стафилококки, образующие плазмокоагулазу, лецитиназу и R-гемолитические стрептококки.

Пролиферативное воспаление сопровождается увеличением количества пептострептококков, зеленящих и негемолитических стрептококков без группового антигена, стрептококков группы D и F, стафилококков с плазмокоагулазой и без нее. Чаще всего встречается строго анаэробная микрофлора, особенно анаэробные кокки, бактероиды, фузобактерии и спирохеты [2, 103].

Здоровье человека во многом определяется условиями и образом его жизни, поэтому главной стратегией здоровья является профилактика болезней, преодоление факторов риска, среди которых наиболее распространенные и опасные – загрязнение окружающей среды, курение, нерациональное питание, алкоголизм, гипокинезия, психоэмоциональные нагрузки, генетический риск. Надежная защита организма в процессе эволюции предусмотрена самой природой – это система иммунитета с формированием специфического иммунного ответа [5, 37, 47].

В системе “наружных барьеров” слизистая оболочка верхних дыхательных путей представляет собой первую линию защиты организма против разнообразных патогенных факторов среды, среди которых стафилококк занимает одно из ведущих мест. Устойчивость слизистой оболочки носа обеспечивается секрецией лизоцима, лактоферрина, иммуноглобулина класса А. Эти специфические защитные механизмы слизистой оболочки обусловлены иммунной системой слизистой, в которой выделяют три элемента. Иммунное исключение ограничивает колонизацию эпителия микроорганизмами и сдерживает проникновение чужеродных растворимых агентов. Иммунная регуляция определяется взаимодействием Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов, макрофагов, дендритных клеток, эпителиальных клеток как внутри эпителия, так и в субэпителиальной строме. Иммунное очищение (клиренс) выполняет задачу распознавания, инактивации, деструкции, обезвреживания и удаления чужеродного антигенного материала, проникшего через эпителий. В норме живой или мертвый антигенный материал, который проник через эпителиальный барьер, подвергается быстрому обезвреживанию. Система иммунитета действует столь эффективно, что слизистые оболочки здорового человека постоянно устойчивы к инфекционным агентам, а появление воспалительной реакции всегда свидетельствует о снижении иммунитета к вирулентным агентам. Развитие воспаления способствует локализации попавшей в организм инфекции

[65].

44

Являясь одной из главных систем защиты организма от чужеродных агентов, особую роль при гнойно-воспалительных заболеваниях играет фагоцитоз. Фагоцитоз является классическим примером роли клеточного иммунитета при стафилококковой инфекции.

Формирование представлений о том, что некоторые болезни человека связаны с внедрением в его организм невидимых чужеродных агентов, вероятно, происходило одновременно с зарождением цивилизации. В эпоху античности и особенно в эпоху Возрождения эти представления начали приобретать характер учения [7, 45, 78].

3.2. Роль микрофлоры в инфекционном процессе

Термин “инфекция” произошел от лат. inficio, infectum – напитывать, окрашивать, заражать, отравлять, портить. Открытие Луи Пастером микроскопических живых существ, способных вызывать брожение и, как вскоре стало ясно, ряд болезней человека, дало импульс к развитию новых областей знания, таких, как микробиология и иммунология [139].

К наиболее впечатляющим результатам, достигнутым микробиологией и иммунологией, относятся создание вакцин, открытие и внедрение в практику антибиотиков. Достигнутые (и будущие) успехи в борьбе с инфекционными болезнями опираются на понимание сути взаимоотношений между человеком и микроорганизмом – хозяином и паразитом.

Уже на начальных этапах развития микробиологии и учения об инфекционных болезнях возникла практическая необходимость разработки критериев, позволяющих отличать болезнетворные микроорганизмы от "безвредных". Впервые такие критерии, ставшие затем известными под названием постулатов, сформулировал Роберт Кох (24 марта 1882 г.) в докладе “Uber Tuberkulose” на заседании Берлинского физиологического общества. По Коху для доказательства “неслучайного” (причинного) характера связи микроорганизма и болезни необходимо показать, что:

микроорганизм обнаруживается в каждом отдельном случае конкретной болезни при соответствующих патологических изменениях и клинической картине;

микроорганизм не выявляется при других болезнях;

при введении здоровому человеку или животному микроорганизма, выделенного от больного и полученного в чистой культуре, развивается типичная картина болезни [17, 24, 154].

Некоторое время казалось, что с антропоцентрической точки зрения все микроорганизмы можно разделить на патогенные, удовлетворяющие постулатам Коха, и апатогенные, им не удовлетворяющие. Однако уже вскоре после признания постулатов Коха стало очевидным, что для

характеристики наблюдаемых взаимодействий между хозяином и

45

паразитом необходимо ввести дополнительную категорию – “условно патогенные” микроорганизмы, то есть способные вызывать заболевание человека только при определенных условиях. Приблизительно в это же время были заложены основы учения о специфической и неспецифической противоинфекционной резистентности [98, 143].

Применение теории Дарвина к анализу взаимоотношений микроб – хозяин позволило сформулировать представление о том, что адаптация к существованию бактерий на поверхностях или во внутренней среде многоклеточных организмов, в частности человека, является одним из направлений их эволюции. Поскольку бактерии используют многоклеточные организмы как питательный субстрат, то это может вызвать повреждение и гибель последних. Соответственно для своего сохранения как биологического вида хозяину необходимо выработать механизмы адаптации к существованию в окружении микроорганизмов. Очевидно, что в процессе естественной истории происходит совершенствование механизмов адаптации к сосуществованию как паразита, так и хозяина [107].

Постепенно сложилось представление, что все разнообразие микроорганизмов с точки зрения их роли в патологии человека можно разделить на несколько групп.

1.Высокопатогенные микроорганизмы (облигатные патогены), способные проникать во внутреннюю среду организма человека, размножаться в различных его органах и тканях, закономерно вызывать болезни. Под патогенностью микроорганизмов традиционно понимают их способность вызывать болезни человека, а вирулентность рассматривают как степень патогенности. Однако многими авторами эти термины употребляются как синонимы.

2.Микроорганизмы, адаптированные к существованию в нестерильных частях организма человека, связанных с окружающей средой (кожный покров, желудочно-кишечный тракт, верхние отделы дыхательных путей) и составляющие нормальную (эндогенную) микрофлору. Микроорганизмы, входящие в состав нормальной микрофлоры человека, различаются по вирулентности. Так, например, бифидо и лактобактерии практически никогда не вызывают заболеваний человека, другие же, например Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Haemophilus influenzae, являются частыми этиологическим агентами инфекций и относятся к условно патогенным микроорганизмам.

3.Свободноживущие микроорганизмы, в редких случаях попадающие на эпителиальные поверхности хозяина (человека) или в его внутреннюю среду и при выраженных дефектах систем противоинфекционной резистентности вызывающие инфекционные заболевания (Pseudomonas spp., Acinetobacter spp. и др.).

46

4. Микроорганизмы, не имеющие значения в инфекционной патологии, поскольку условия для их существования в организме человека отсутствуют. К этой группе относится большинство микроорганизмов, обитающих в почве, воздухе и воде.

Приведенная классификация крайне важна с практической точки зрения, поскольку она является основой оценки значимости микроорганизмов, выделяемых из патологического материала в процессе микробиологической диагностики инфекционных болезней. Однако она нуждается в некоторых уточнениях. Речь идет о том, что с точки зрения их вирулентности многие виды условно патогенных микроорганизмов нельзя рассматривать как однородные. Так, у вида бактерий E.coli – одного из наиболее часто встречающихся в организме человека – можно выделить штаммы, обладающие крайне разнообразными свойствами: от комменсалов до штаммов, вызывающих гемолитико уремический синдром или менингиты новорожденных [154, 159].

К настоящему времени генетические основы этих различий хорошо изучены. Примеров подобной генетической неоднородности по признаку вирулентности можно привести много. С другой стороны, имеются многочисленные примеры, когда генетически отдаленные микроорганизмы имеют сходные механизмы вирулентности [25, 118].

Таким образом, следует признать, что во многих случаях патогенность не является видовым признаком микроорганизма. В целом происходит определенное “размывание” границ между патогенными, условно патогенными микроорганизмами и комменсалами. Постепенно формируется представление о том, что контакт хозяина и микроорганизма всегда приводит к развитию комплекса генетически запрограммированных процессов как со стороны микро-, так и макроорганизма.

Степень патогенности выражается вирулентностью бактерий, измеряемой условно принятой единицей Dlm (Dosis letalis minima – минимальная летальная доза). Одна Dlm равна наименьшему количеству бактерий, способных вызвать в течение определенного времени гибель не менее чем 80-95% лабораторных животных [134]. Так как животные обладают индивидуальной чувствительностью к патогенному микробу, то в целях более точной характеристики устанавливают минимальную смертельную дозу – Dcl (Dosis certa letalis), от которой должно погибнуть 100% взятых в опыт животных. Наиболее удовлетворяющая требованиям считается Dl50 (доза, убивающая половину зараженных животных), иcпользование которой обеспечивает наименьшую ошибку в оценке вирулентности патогенных бактерий и может служить объективным критерием по сравнению с другими единицами вирулентности [76].

Вирулентность патогенных микроорганизмов теснейшим образом связана с образованием ими экзо- и эндотоксинов, способностью к инвазии (проникновению в организм хозяина), формированием капсульной слизи, а

47

также выделением агрессинов (веществ, подавляющих защитные силы организма).

Внедрение патогенных микробов, нарушающих физиологическое равновесие и физиологические функции макроорганизма, приводит к развитию инфекции. Общими наиболее типичными признаками инфекции являются воспаление, лихорадка, поражение вегетативной и центральной нервной системы, нарушение сердечно-сосудистой и дыхательной функций, а при некоторых заболеваниях появление накожной сыпи. В ходе инфекционного процесса возбудители из первичного очага могут поступать в кровь и разноситься по всему организму, что приводит к развитию сепсиса. При благоприятном течении инфекционный процесс заканчивается выздоровлением. В борьбе с инфекционными заболеваниями существенную роль играют защитные силы организма

[138].

Патогенность. Это потенциальная способность определенных видов микробов вызывать инфекционный процесс. Патогенность характеризуется сложным комплексом болезнетворных свойств микроорганизма, сформировавшихся в процессе исторического развития борьбы за существование и приспособления к паразитированию в организме растений, животных и человека. Патогенность является видовым признаком болезнетворных микробов.

Патогенные микробы как раздражители в большинстве своем характеризуются специфичностью действия; каждый вид способен вызывать определенный инфекционный процесс [26].

Специфичность инфекционного процесса – весьма важный признак, который проявляется в локализации возбудителей, избирательности поражения тканей и органов, клинической картине болезни, механизмах выделения микробов из организма, формировании иммунитета. Особенности каждого возбудителя как чрезвычайного раздражителя учитываются при разработке методов клинической и лабораторной диагностики, терапии и профилактики инфекционных болезней.

В специфичности патогенных микроорганизмов и способности вызывать заболевания у определенных видов хозяев огромную роль играют исторически сложившиеся экологические факторы, которые обеспечивают определенный и закономерный характер передачи возбудителя из организма одного индивидуума в организм другого [25, 36, 134, 138].

Вирулентность. Под вирулентностью подразумевают степень патогенности данной культуры (штамма). Вирулентность, следовательно, является показателем качественного, индивидуального признака патогенного микроорганизма [134].

Вирулентность патогенных микроорганизмов изменяется под влиянием естественных условий. Ее можно повысить последовательными

48

пассажами через восприимчивых лабораторных животных, а также путем трансформации, трансдукции, конъюгации и фаговой конверсии.

Ослабление вирулентности достигается путем воздействия на микроорганизм различных факторов: защитных сил организма, антимикробных препаратов, высокой температуры, иммунных сывороток, дезинфицирующих веществ, пересевов с одной питательной среды на другую и т.д. Искусственное понижение вирулентности патогенных микробов широко используют при изготовлении живых вакцин, применяемых для специфической профилактики ряда инфекционных заболеваний [13, 51].

Вирулентность микроорганизмов тесно связана с генетической функцией, в частности с ауксотрофностью, при наличии у мутантных штаммов дефицита к двум факторам роста вирулентность утрачивается и не восстанавливается, а иммуногенная способность охраняется.

Определенное количество патогенных бактерий, способное вызвать инфекционное заболевание, получило название инфекционной дозы патогенного микроорганизма. Действие малых и больших доз микробов имеет большое значение в развитии инфекционного процесса, в продолжительности инкубационного (скрытого) периода, тяжести и исходе болезни.

При благоприятных условиях одна микробная клетка весом 4∙10-13 г со скоростью деления 20 минут в течение 6 часов может дать потомство 250000 особей, а через несколько часов количество микробов достигает многих миллиардов, создающих, огромную физиологическую нагрузку для тканей и органов инфицированного организма.

Патогенность и вирулентность микроорганизмов связана со следующими факторами: токсинообразованием, инвазионностью, капсулообразованием, агрессивностью и другими факторами [57, 128].

Токсинообразование микробов. По характеру образования микробные токсины подразделяют на экзотоксины и эндотоксины. К экзотоксинам относят токсины, продуцируемые возбудителями ботулизма, столбняка, газовой анаэробной инфекции, дифтерии, некоторыми видами шигелл, стафилококков и гемолитических стрептококков [37, 43, 63].

Экзотоксины освобождаются из клетки и поступают в окружающую их питательную среду. Они характеризуются резко выраженной токсичностью и действуют на восприимчивый организм в очень малых дозах. Экзотоксины обладают свойствами ферментов, гидролизующих жизненно важные вещества клеток тканей и органов. От момента введения экзотоксина в организм животного до начала заболевания проходит определенный скрытый период, который колеблется от нескольких минут (токсин стафилококков, Сlоstridium septicum) до нескольких часов и суток (ботулинический токсин). Длительный инкубационный период при ботулизме объясняется тем, что проникшие вместе с пищевыми

49

продуктами споры палочки ботулизма прорастают и затем продуцируют экзотоксин. Экзотоксины обладают избирательным фармакологическим действием с поражением отдельных органов и тканей организма [85, 100].

Активность экзотоксинов детерминируется определенными частями молекул белка – активными центрами, которые представляют собой аминогруппы токсинов, блокирование которых формалином приводит к потере токсичности.

Дифтерийный токсин вызывает некроз тканей в месте введения, повреждает надпочечники и мышцу сердца, столбнячный токсин воздействует на двигательные нервные клетки и т.д. При парентеральном введении экзотоксинов в организм они вызывают образование в крови специфических веществ (антител), способных нейтрализовать эти же токсины.

По своей химической структуре экзотоксины принадлежат к веществам белковой природы. Они малоустойчивы к действию света, кислорода и температуры (разрушаются при 60-80° в течение 10-60 минут, при кипячении – мгновенно), в высушенном состоянии более устойчивы к высокой температуре, свету и кислороду. Добавление к токсину сахарозы также повышает их устойчивость к нагреванию. Под действием 0,3-0,4% формалина и температуры 38-39о дифтерийный экзотоксин в течение 30 дней утрачивает свои токсические свойства и превращается в анатоксин

[122].

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

Силу действия токсинов определяют на чувствительных лабораторных животных по Dim и Dl50. Например, 1 Dim дифтерийного токсина представляет собой минимальное его количество, которое при подкожном введении морским свинкам весом 250 г вызывает смерть на 4-е сутки.

Минимальная смертельная доза нативного дифтерийного токсина для морской свинки находится в пределах 0,002 мл, столбнячного токсина для белой мыши – 0,000005 мл, бутулинического токсина для морской свинки – от 0,00001 до 0,000001 мл.

За последние годы столбнячный, ботулинический и дифтерийный токсины были получены в очищенном виде. Очищают их различными методами: коагуляцией в изоэлектрической точке, многократным переосаждением трихлоруксусной кислотой при низкой температуре и рН 4,0, высаливанием сульфатом аммония, адсорбцией различными веществами [154, 159].

50