3. Антигенная структура бактериальной клетки. Основные свойства микробных антигенов. Протективные антигены.

Обладая сложным химическим строением, бактериальная клетка представляет целый комплекс антигенов. Антигенными свойствами обладают жгутики, капсула, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, рибосомы и другие компоненты цитоплазмы, токсины, ферменты.

Основными видами бактериальных антигенов являются:

- соматические или О- антигены (у грамотрицательных бактерий специфичность определяется дезоксисахарами полисахаридов ЛПС);

- жгутиковые или Н- антигены (белковые);

- поверхностные или капсульные К- антигены.

Выделяют протективные антигены, обеспечивающие защиту (протекцию) против соответствующих инфекций, что используется для создания вакцин.

Суперантигены (некоторые экзотоксины, например- стафилококковый) вызывают чрезмерно сильную иммунную реакцию, часто приводят к побочным реакциям, развитию иммунодефицита или аутоиммунных реакций.

Антигены бактериальной клетки. В структуре бактериальной клетки различают жгутиковые, соматические, капсульные и некоторые другие антигены. Жгутиковые, или Н-антигены, локализуются в локомоторном аппарате бактерий — их жгутиках. Они представляют собой эпитопы сократительного белка флагеллина. При нагревании флагеллин денатурирует, и Н-антиген теряет свою специфичность. Фенол не действует на этот антиген

Соматический, или О-антиген, связан с клеточной стенкой бактерий. Его основу составляют ЛПС. О-антиген проявляет термостабильные свойства — он не разрушается при длительном кипячении. Однако соматический антиген подвержен действию альдегидов (например, формалина) и спиртов, которые нарушают его структуру.

Капсулъные, или К-антигены, располагаются на поверхности клеточной стенки. Встречаются у бактерий, образующих капсулу. Как правило, К-антигены состоят из кислых полисахаридов (уроновые кислоты). В то же время у бациллы сибирской язвы этот антиген построен из по-липептидных цепей. По чувствительности к нагреванию различают три типа К-антигена: А, В, и L.

Наибольшая термостабильность характерна для типа А, он не денатурирует даже при длительном кипячении. Тип В выдерживает непродолжительное нагревание (около 1 часа) до 60 "С. Тип L быстро разрушается при этой температуре. Поэтому частичное удаление К-антигена возможно путем длительного кипячения бактериальной культуры.

На поверхности возбудителя брюшного тифа и других энтеробактерий, которые обладают высокой вирулентностью, можно обнаружить особый вариант капсульного антигена. Он получил название антигена вирулентности, или Vi-антигена. Обнаружение этого антигена или специфичных к нему антител имеет большое диагностическое значение.

БИЛЕТ 10

1. Особенности метаболизма бактерий. Ферменты: конститутивные и индуктивные, экзо- и эндоферменты, специфичность действия ферментов. Практическое использование ферментативной активности бактерии.

Метаболизм микроорганизмов.

Метаболизм (т.е. обмен веществ и энергии) имеет две составляющих- анаболизм и катаболизм. Анаболизм- синтез компонентов клетки (конструктивный обмен). Катаболизм- энергетический обмен, связан с окислительно- восстановительными реакциями, расщеплением глюкозы и других органических соединений, синтезом АТФ.

Микроорганизмы синтезируют различные ферменты- специфические белковые катализаторы. У бактерий обнаружены ферменты 6 основных классов.

1.Оксидоредуктазы- катализируют окислительно- восстановительные реакции.

2.Трансферазы- осуществляют реакции переноса групп атомов.

3.Гидролазы- осущесвляют гидролитическое расщепление различных соединений.

4.Лиазы- катализируют реакции отщепления от субстрата химической группы негидролитическим путем с образованием двойной связи или присоединения химической группы к двойным связям.

5.Лигазы или синтетазы- обеспечивают соединение двух молекул, сопряженное с расщеплением пирофосфатной связи в молекуле АТФ или аналогичного трифосфата.

6.Изомеразы - определяют пространственное расположение групп элементов.

В соответствии с механизмами генетического контроля у бактерий выделяют три группы ферментов:

- конститутивные, синтез которых происходит постоянно, независимо от тог есть ли субстрат или его нет(ферменты гликолиза, ферменты дых.цепи)

- индуцибельные, синтез которых индуцируется наличием субстрата(лактаза расщепляет лактозу)

- репрессибельные, синтез которых подавляется избытком продукта реакции.

Ферменты бактерий делят на экзо- и эндоферменты (метаболизируются внутри клетки). Экзоферменты выделяются во внешнюю среду, осуществляют процессы расщепления высокомолекулярных органических соединений. Способность к образованию экзоферментов во многом определяет инвазивность бактерий- способность проникать через слизистые, соединительнотканные и другие тканевые барьеры.

Примеры: гиалуронидаза расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав межклеточного вещества, что повышает проницаемость тканей (клостридии, стрептококки, стафилококки и многие другие микроорганизмы); нейраминидаза облегчает преодоление слоя слизи, проникновение внутрь клеток и распространение в межклеточном пространстве (холерный вибрион, дифтерийная палочка, вирус гриппа и многие другие). К этой же группе относятся энзимы, разлагающие антибиотики.

В бактериологии для дифференциации микроорганизмов по биохимическим свойствам основное значение часто имеют конечные продукты и результаты действия ферментов. В соответствии с этим существует микробиологическая (рабочая) классификация ферментов.

1.Сахаролитические.

2.Протеолитические.

3.Аутолитические.

4.Окислительно- восстановительные.

5.Ферменты патогенности (вирулентности).

Ферментный состав клетки определяется геномом и является достаточно постоянным признаком. Знание биохимических свойств микроорганизмов позволяет идентифицировать их по набору ферментов. Основные продукты ферментирования углеводов и белков- кислота, газ, индол, сероводород, хотя реальный спектр для различных микроорганизмов намного более обширный.

Основные ферменты вирулентности- гиалуронидаза, плазмокоагулаза, лецитиназа, нейраминидаза, ДНК-аза. Определение ферментов патогенности имеет значение при идентификации ряда микроорганизмов и выявления их роли в патологии.

Ряд ферментов микроорганизмов широко используется в медицине и биологии для получения различных веществ (аутолитические, протеолитические), в генной инженерии (рестриктазы, лигазы).

2. Иммунологическая память, формы проявления, механизмы. Роль иммунологической памяти в защите организма от инфекций, феномена иммунологической памяти в диагностике и профилактике инфекционных болезней.

Иммунологическая память

• В-клетки иммунной памяти:

* 1% от всех В-лимфоцитов

* претерпевают несколько митозов

* длительно живут (несколько лет!)

* синтез антител умеренный (плазмоциты – 1млн молекул в час)

* при повторном введении Аг более быстрое реагирование – синтез Ат (IgG)

* депонируются в периферических лимфоидных органах

• Т-клетки иммунной памяти (CD4+):

* претерпевают несколько митозов

* длительно живут

* при повторном контакте с Аг быстро реагируют

Иммунологическая память. При повторной встрече с антигеном организм формирует более активную и быструю иммунную реакцию — вторичный иммунный ответ. Этот феномен получил название иммунологической памяти.

Иммунологическая память имеет высокую специфичность к конкретному антигену, распространяется как на гуморальное, так и клеточное звено иммунитета и обусловлена В- и Т-лимфоцитами. Она образуется практически всегда и сохраняется годами и даже десятилетиями. Благодаря ней наш организм надежно защищен от повторных антигенных интервенций.

На сегодняшний день рассматривают два наиболее вероятных механизма формирования иммунологической памяти. Один из них предполагает длительное сохранение антигена в организме. Этому имеется множество примеров: инкапсулированный возбудитель туберкулеза, персистирующие вирусы кори, полиомиелита, ветряной оспы и некоторые другие патогены длительное время, иногда всю жизнь, сохраняются в организме, поддерживая в напряжении иммунную систему. Вероятно также наличие долгоживущих дендритных АПК, способных длительно сохранять и презентировать антиген.

Другой механизм предусматривает, что в процессе развития в организме продуктивного им-мунного ответа часть антигенореактивных Т- или В-лимфоцитов дифференцируется в малые по-коящиеся клетки, или клетки иммунологической памяти. Эти клетки отличаются высокой спе-цифичностью к конкретной антигенной детерминанте и большой продолжительностью жизни (до 10 лет и более). Они активно рециркулируют в организме, распределяясь в тканях и органах, но постоянно возвращаются в места своего происхождения за счет хоминговых рецепторов. Это обеспечивает постоянную готовность иммунной системы реагировать на повторный контакт с антигеном по вторичному типу.

Феномен иммунологической памяти широко используется в практике вакцинации людей для создания напряженного иммунитета и поддержания его длительное время на защитном уровне. Осуществляют это 2—3-кратными прививками при первичной вакцинации и периодическими повторными введениями вакцинного препарата — ревакцинациями.

Однако феномен иммунологической памяти имеет и отрицательные стороны. Например, повторная попытка трансплантировать уже однажды отторгнутую ткань вызывает быструю и бурную реакцию — криз отторжения.

3. Эшерихии, их роль как нормального обителя кишечника. Санитарно-показательное значение. Диареегенные кишечные палочки , разновидности, их роль в патологии острых кишечных заболеваний, факторы патогенности. Источники инфекций и механизмы передачи, особенности патогенеза и клиники. Лабораторная диагностика, идентификация диареегенных эшерихий, профилактика.

Семейство Enterobacteriaceaeявляется одним из самых обширных и включает наибольшее число патогенных для человека представителей.  Местом обитания всех видов энтеробактерий является кишечник, откуда они выделяются во внешнюю среду. Энтеробактерии представляют собой грамотрицательные палочки средних размеров. Спор не образуют. По типу дыхания относятся к факультативным анаэробам. Подвижны благодаря перитрихиально расположенным жгутикам или неподвижны при их отсутствии. Хорошо растут на простых питательных средах. Все представители семействаEnterobacteriaceaeобладают сахаролитической активностью – ферментируют углеводы до кислоты и газа или только до кислоты. Протеолитическая активность выражена слабо. В биохимическом отношении наиболее активнаEscherichiacoli, являющаяся представителем нормальной микрофлоры организма человека. Наименьшей ферментативной активностью обладаютShigelladysenteriaeиSalmonellatyphi.

Род Escherichia Естественным местом обитания эшерихий является  кишечник человека, животных, большинства птиц, многих пресмыкающихся, рыб, насекомых. Эти микроорганизмы были открыты в 1885 г. Т. Эшерихом.

Морфология. Эшерихии представляют собой палочки средних размеров. Грамотрицательны, большинство разновидностей подвижно благодаря перитрихиально расположенным жгутикам, но есть и неподвижные варианты. Спор не образуют. Некоторые штаммы имеют капсулу. Факультативные анаэробы. Могут расти при температуре от 10° до 46°С, оптимальная температура 35 - 37°С. Хорошо растут на простых питательных средах. На плотных средах образуют колонии средних размеров, гладкие, влажные, блестящие, с ровным краем. На жидких средах вызывают равномерное помутнение, иногда с осадком или пленкой. Эшерихии обладают высокой сахаролитической активностью – ферментируют углеводы, в т.ч.  лактозу,  до кислоты и газа. Протеолитическая активность выражена слабо – желатин не разжижают, могут продуцировать индол. На среде Эндо лактозоположительные штаммы образуют темно-красные колонии с металлическим блеском. Эшерихии, не ферментирующие лактозу, растут в виде бесцветных колоний. Антигенная структура сложная: имеется соматический О-антиген, капсульный К-антиген и жгутиковый Н-антиген. О-антиген определяет  серологическую группу. Имеется  171 разновидность О-антигена. Поверхностный К-антиген может быть представлен 3 вариантами – А, В и L. Эти антигены отличаются друг от друга по термоустойчивости – самым термостабильным является А-антиген – он выдерживает кипячение в течение двух часов. L-антиген разрушается при нагревании до 60°С. В-антиген выдерживает воздействие температуры 60°С в течение часа. У эшерихий обнаружено более 90 разновидностей К-антигена, преимущественно В-типа. К-антиген располагается более поверхностно, чем О-антиген, поэтому он может препятствовать агглютинации О-сыворотками. В этом случае О-антиген можно выявить только после разрушения К-антигена кипячением в течение двух часов. Типовой специфичностью обладает Н-антиген, по которому эшерихии делятся на серологические варианты (около 60). В окружающей среде эшерихии  устойчивы. При 60°С они погибают в течение 15 мин. В воде, почве сохраняют жизнеспособность в течение нескольких месяцев. Прямой солнечный свет вызывает гибель  через несколько минут. Чувствительны к действию дезинфицирующих веществ.

Роль в патологии. ВидE. coliне является однородным. Различают:

1. непатогенные (резидентные) комменсалы, пожизненно колонизирующие толстый кишечник;

2. условно-патогенные– вызывают внекишечные поражения (цистит, сепсис); такие заболевания возникают, как правило, эндогенно за счет эшерихий, колонизирующих кишечник;

3. патогенные(диареегенные)эшерихии – вызывают острые кишечные инфекции (ОКИ), которые имеют экзогенное происхождение.

       Условно-патогенные эшерихиивходят в состав нормальной микрофлоры  кишечника. Являются санитарно-показательными микроорганизмами (присутствие кишечной палочки в воде, почве, пищевых продуктах, предметах обихода свидетельствует о их фекальном загрязнении). Условно-патогенные эшерихии способны вызывать заболевания при проникновении  в ткани вне пищеварительного тракта  - в мочевыводящие и желчные пути, легкие, брюшину, мозговые оболочки, где возникает гнойно-воспалительный процесс, который нередко  развивается на фоне иммунодефицита.Патогенные E. сoli –возбудители ОКИ, получили названиедиареегенных. Они подразделяются на 4 основные категории:

1. энтеротоксигенные E. сoli (ETEC);

2. энтероинвазивные (EIEC);

3. энтеропатогенные (EPEC);

4. энтерогеморрагические (EHEC).

Энтеротоксигенные эшерихии (ETEC). Серогруппы: О6, О8, О15, О20, О25, О27, О63, О78, О80, О85, О115, О128ас, О139, О148, О153, О159, О167. Продуцируют термолабильный (LT) и термостабильный (ST) энтеротоксины, синтез которых обусловлен наличием плазмиды. Это приводит к накоплению цАМФ и развитию диарейного синдрома. Некоторые штаммы эшерихий продуцируют оба энтеротоксина одновременно, другие – один из них. Клиническая картина инфекции сходна с холерой: водянистая диарея, тошнота, рвота, кишечные спазмы, небольшая лихорадка. В испражнениях примеси отсутствуют или обнаруживается небольшое количество слизи. Вспышки водные, пищевые. Сезонность летняя.

Энтероинвазивные эшерихии (EIEC). Серогруппы: О28ас, О29, О124, О136, О143, О144, О152, О164, О167.        Способны внедряться и размножаться в клетках эпителия нижнего отдела подвздошной и толстой кишки. Это обусловлено наличием плазмиды. Являются возбудителями дизентериеподобных заболеваний, характеризующихся непродолжительной водянистой диареей, развитием колитического синдрома, лихорадкой, токсикозом. В стуле возможна примесь крови, слизи, полиморфноядерных лейкоцитов. Обычно болеют дети в возрасте от 1,5 до 2 лет, но могут болеть и подростки, и взрослые. Сезонность летне-осенняя. Вспышки пищевые, водные. Заболевания нередко регистрируются как госпитальная инфекция, при этом доминируетE. сoli О124.

Энтеропатогенные эшерихии (EPEC). Эта группа эшерихий включает 9 серогрупп класса 1: О55, О86, О111, О119, О125, О126, О127, О128аb, О142 и четыре серогруппы класса 2:  О18, О44, О112, О114.        Вирулентность этой группы эшерихий связана с белком наружной мембраны, получившим название интимин, его синтез детерминирован  хромосомным геном, а также белком, синтез которого контролируется плазмидой 60 мДа. Некоторые серовары продуцируют шигаподобные токсины. ЕРЕС обладают способностью размножаться на поверхности эпителия тонкого кишечника, что приводит к разрушению микроворсинок и повреждению апикальной поверхности эпителия. Заболевание характеризуется продолжительной водянистой диареей, рвотой, лихорадкой, симптомами обезвоживания. Часто имеет место тяжелое, пролонгированное течение. В стуле обнаруживается примесь слизи. Инфекция передается преимущественно контактно-бытовым путем. Преимущественно болеют дети в возрасте до двух лет. Сезонность не выражена. Вспышки бытовые, редко пищевые. Часто регистрируются как внутрибольничные инфекции в отделениях для новорожденных и грудных детей, находящихся на искусственном вскармливании.

Энтерогеморрагические эшерихии (EHEC). Серогруппы: О26, О111, О145, О157.  Наибольшее эпидемиологическое значение имеетE. сoliсеровара О157:Н. ЕНЕС способны к адгезии на поверхности клеток эпителия толстой кишки. Адгезия обусловлена пилями, детерминированными плазмидой размером 60 мДа. Эта плазмида, кроме этого, детерминирует синтез гемолизина, способствующего нарушению барьерной функции кишечника. Развитие геморрагического колита обусловлено способностью эшерихий данной группы продуцировать шигаподобные токсины (их синтез контролируется конвертирующими фагами). Поражаются слепая, восходящая и поперечная толстая кишка. Клинически заболевание  проявляется колитическим синдромом, отсутствием лихорадки. В испражнениях наблюдается обилие крови, но без полиморфноядерных лейкоцитов. Около 5% больных погибает, у 12 – 30% возникают тяжелые осложнения, включая почечную недостаточность, гипертонию, поражение центральной нервной системы.  Сезонность летне-осенняя. Поражаются все возрастные группы за исключением грудных детей.

Клинические проявления коли-инфекцииГастроэнтерит новорожденных - тяжелое, часто смертельное заболевание.Диарея взрослых - от легких форм, сопровождающихся жидким стулом, недомоганием, до тяжелой холероподобной формы болезни. Эти заболевания встречаются повсеместно, однако чаще среди некачественно питающихся групп населения.Инфекция мочевого тракта. Е. coli - самый распространенный возбудитель воспаления мочевого пузыря (цистит), реже почек (пиело­нефрит). Инфекция преимущественно восходящая - из уретры в мочевой пузырь и почечные лоханки. Штаммы, вызывающие эти заболевания, отличаются по некоторым свойствам, например, по способности образовывать фимбрии, которые служат у них фактором адгезии.Бактериемия — тип генерализованного процесса, вызываемого E.coli. Иногда этот тип инфекции встречается при внутрибольничном заражении. Бактериемия может исходить из абсцессов в брюшной по­лости, мозге, костях.

Иммунитет. Ненапряженный, типоспецифический.

Лабораторная диагностика. Основной метод диагностики – бактериологический. Исследуемым материалом может служить гнойное отделяемое раны, моча, кровь. При острых кишечных инфекциях – фекалии. Материал засевают на среду Эндо. По морфологическим, культуральным и биохимическим свойствам патогенные и непатогенные эшерихии не отличаются друг от друга, поэтому отбор подозрительных колоний проводят по антигенной структуре: на стекле ставят реакцию агглютинации с поливалентными адсорбированными коли-сыворотками и материалом из колоний. Если на чашке вырастают колонии одного типа (на среде Эндо – малиново-красные, с металлическим блеском), агглютинируют не менее 10 колоний. Если обнаруживаются колонии разных типов (малиново-красные без металлического блеска, темно-розовые и т.п.), то испытывают с помощью реакции агглютинации по 5 колоний каждого типа. Чистую культуру выделяют из колоний, давших положительную реакцию агглютинации с поливалентной коли-сывороткой. Идентификацию выделенных культур проводят путем изучения ферментативной активности и антигенной структуры. Определяют серологическую группу с живой и гретой культурой и О- и К-сыворотками. Для выявления О-антигена культуру эшерихий кипятят на водяной бане в течение 1 – 2 часов, что приводит к разрушению К-антигена.

Профилактика. Специфическая профилактика не разработана. Основу неспецифической профилактики составляют санитарно-гигиенические и противоэпидемические мероприятия.

БИЛЕТ11