Механизмы защиты организма от возбудителей инфекции

Диапазон проявлений инфБ может варьировать в очень широких пределах. На примере одной вспышки инфБ можно наблюдать:

• развитие бактерионосительства,

• типичную или атипичную клиническую картину болезни,

• развитие осложнений,

• гибель некоторых пациентов.

Столь широкий спектр клинических проявлений заболевания во многом объясняется, с одной стороны, разной степенью эффективности защитных систем макроорганизма, а с другой — патогенности возбудителя.

Развитие инфБ, как правило, сопровождается закономерной активацией защитных реакций организма, направленных на обнаружение, уничтожение или удаление возбудителя, а также на восстановление структурно‑функциональных нарушений, развившихся в ходе инфБ.

Механизмы и факторы макроорганизма, препятствующие проникновению и жизнедеятельности в нём возбудителя, и, как следствие — возникновению и развитию инфП, подразделяют на две группы:

• неспецифические (играющие роль при контакте со всеми или многими возбудителями),

• специфические (направленные против конкретного микроорганизма).

Между различными адаптивными механизмами существует своеобразный синергизм, который потенцирует эффективность защиты (рис. 7–4).

Рис. 7–4. Основные механизмы защиты организма от возбудителей инфекционного процесса.

Неспецифические формы защиты

Неспецифическая защита организма от возбудителей выступает в качестве первого барьера на пути внедрения возбудителей. К важнейшим формам неспецифической защиты организма относят барьерную функцию и бактерицидные факторы кожи, слизистых оболочек и других структур, лейкоциты, фагоцитоз микроорганизмов, гуморальные бактерицидные и бактериостатические механизмы, рефлекторные защитные реакции.

Барьеры и бактерицидные факторы

Барьерная функция и бактерицидные факторы кожи, слизистых оболочек и других структур — первая линия неспецифической защиты организма.

• Значительная часть возбудителей (например, контактных инфекций) проникает в организм человека через кожу и слизистые оболочки только при условии их повреждения. Кожа имеет защитный роговой слой, при десквамации которого удаляется значительное количество бактерий. Барьерную функцию выполняет также мерцательный эпителий бронхов, щёточная каёмка эпителия слизистой оболочки кишечника. Определённая защитная роль принадлежит гистогематическим и гематоэнцефалическому барьерам, мембранам клеток.

• Протективную функцию выполняет и нормальная по количеству и соотношению друг с другом микрофлора кожи и слизистых оболочек. Напротив, дисбактериоз способствует проникновению в организм микробов‑паразитов и облегчает развитие инфП.

• Бактерицидные свойства кожи и слизистых обусловлены наличием на их поверхности секретов, содержащих лизоцим, секреторные IgА и IgМ, гликопротеины. Важнейшее значение среди них имеет IgA. Он блокирует связывающие участки на поверхности бактерий и тем самым создаёт препятствие для прикрепления бактерий к специфическим рецепторам на поверхности эпителиальных клеток.

• Наличие жирных кислот на поверхности кожи создаёт низкий рН. Кроме того, потовые железы вырабатывают молочную кислоту (МК), которая препятствует жизнедеятельности многих микроорганизмов.

• Низкий рН желудочного сока оказывает бактерицидное действие. В результате желудок является единственной частью ЖКТ, который почти полностью свободен от живых бактерий.

Лейкоциты

Лейкоциты — мощный барьер для большинства микробов. Мононуклеары и гранулоциты (прежде всего — нейтрофилы) оказывают эффективное неспецифическое бактерицидное действие на многие возбудители инфП как непосредственно, так и при помощи лейкокинов (подробнее см. главу 5 «Воспаление» и главу 16 «Патофизиология системы иммунобиологического надзора»).

Фагоцитоз

Захват и, как правило, внутриклеточное разрушение микробов фагоцитами (нейтрофильными лейкоцитами, а также клетками фон Купффера, Лангерханса, альвеолярными и другими макрофагами) — один из главных механизмов противоинфекционной защиты макроорганизмов.

В процессе адгезии возбудителей и в наибольшей мере после поглощения их фагоцитами в последних активизируется комплекс механизмов инактивации и деструкции микробов. Этот комплекс получил название «микробоцидной системы фагоцитов» (МСФ). Эта система представлена кислородзависимой и кислороднезависимой подсистемами (рис. 7–5).

Рис. 7–5. Структура микробоцидной системы фагоцитов. МСФ — микробоцидная система фагоцитов.

Кислородзависимая МСФ

Главными компонентами этой подсистемы являются: миелопероксидаза, каталаза и активные формы кислорода.

• Миелопероксидаза находится в азурофильных гранулах нейтрофилов и лизосомах моноцитов/макрофагов.

† Активность миелопероксидазы возрастает во много раз в присутствии H₂O₂, продуцируемого при участии бактерий, нейтрофилов, галоидных кофакторов (в тканях, главным образом, йода).

† Взаимодействие миелопероксидазы с H₂O₂ сопровождается образованием сильных окислителей, окислением галоидов, йодированием и хлорированием бактериальных металлов. Эти и другие реакции вызывают деструкцию внешних оболочек бактерий до дисахаридов, содержащих глутамин и мураминовую кислоту. Последняя разрушается мурамидазой, что приводит к гибели микроорганизмов.

• Каталаза реагирует (как и миелопероксидаза) с H₂O₂ и галоидами с образованием бактерицидных активных форм кислорода, сильных окислителей. Миелопероксидазная и каталазная МСФ оказывают в процессе фагоцитоза высокоэффективное деструктивное действие на бактерии, вирусы, грибы и микоплазмы.

• Активные формы кислорода. В фагоцитах при реакциях дыхательного взрыва образуются синглетный кислород (¹O₂), радикал супероксида (O₂^–), перекись водорода (H₂O₂), гидроксильный радикал (OH^–). Эти формы кислорода обозначают как активные (реактивные). Имеются доказательства высокой бактерицидной эффективности активных форм кислорода в отношение большинства микробов.

Кислороднезависимая МСФ

Основные компоненты этой подсистемы представлены лизоцимом, лактоферрином, катионными белками, Н‑гиперионией, гидролазами лизосом, ‑лизинами, факторы комплемента, система ИФН.

• Лизоцим (мурамидаза) расщепляет совместно с гидролазами лизосом мураминовую кислоту пентидогликанов оболочек микробов. Наиболее чувствительны к лизоциму грамположительные микробы: стафилококки, стрептококки. Коринобактерии и другие грамотрицательные организмы подвержены меньшему бактериолитическому влиянию мурамидазы.

• Лактоферрин в ненасыщенной ионами железа форме оказывает на микроорганизмы, заключенные в фагосомах, бактериостатическое действие. Последнее достигается за счёт хелатирующего связывания железа микробов, играющего для них роль важного ростового фактора.

• Катионные белки обладают бактерицидным действием в основном на грамположительные микробы, заключенные в фаголизосомах.

• Ацидоз

† В диапазоне рН 4,0–6,5 ацидоз оказывает бактерицидное и бактериостатическое действие.

† При рН 4,0–4,5 подавляет формирование поверхностного заряда бактерий. Это сопровождается торможением мембранных процессов, что и приводит к гибели бактерий.

† Накопление H⁺ сопровождается образованием в фагоцитах нитритов, хлораминов, альдегидов, синглетного кислорода (¹O₂) и других факторов, оказывающих выраженный бактерицидный эффект.

† В условиях ацидоза повышается проницаемость мембран лизосом и их гидролитические свойства.

• Гидролазы находятся в первичных лизосомах в неактивном состоянии. Они значительно повышают активность в условиях ацидоза, развивающегося в процессе фагоцитоза. Лизосомальные ферменты осуществляют деструкцию компонентов поглощённых фагоцитами микробов до пептидов, аминокислот, жирных кислот, нуклеотидов и других элементарных соединений.

Бактерицидные и бактериостатические гуморальные механизмы

К гуморальным бактерицидным и бактериостатическим механизмам организма относятся лизоцим, лактоферрин, трансферрин, ‑лизины, факторы комплемента, система ИФН.

• Лизоцим. Эффективно разрушает мураминовую кислоту пептидогликанов с внешней стороны клеточной стенки грамположительных бактерий. Это приводит к их осмотическому лизису.

• Лактоферрин и трансферрин. Они изменяют метаболизм железа в микробах. Это нарушает их жизненный цикл и обусловливает гибель.

• ‑Лизины. Являются бактерицидными для большинства грамположительных бактерий.

• Факторы комплемента. Оказывает опсонизирующее действие, способствуя фагоцитозу микроорганизмов.

• Система ИФН. Обеспечивает неспецифическую противовирусную активность.

Рефлекторные защитные реакции

При помощи рефлекторных защитных реакций типа кашля и рвоты из дыхательных путей и желудка удаляются многие возбудители инфекции.

Специфические защитные механизмы

Наиболее эффективным механизмом защиты организма при инфП является активация иммунных реакций. Микроорганизмы содержат множество разнообразных антигенных детерминант. Иммунная система организма распознаёт их как чужеродные, развиваются гуморальные и клеточных механизмы иммунного ответа.

• Входные ворота инфекции и особенности возбудителя во многом определяют, какой по преимуществу окажется форма иммунного ответа — клеточной или гуморальной.

† Внедрение микроорганизмов, которые размножаются внеклеточно, как правило, вызывает преимущественно гуморальный иммунный ответ.

† Попадание в организм микробов, способных размножаться внутриклеточно, сопровождается активацией в основном реакций клеточного иммунитета.

† Экзотоксины, имеющие решающее значение в патогенезе ряда инфекций (столбняк, дифтерия, газовая гангрена), нейтрализуются антитоксинами. Если в крови присутствуют токсин, то специфические АТ (антитоксин) нейтрализуют его, предотвращая патогенное действие. Образование антитоксинов при первичной инфекции обычно происходит медленно и они не могут эффективно защитить организм хозяина.

• Вирусы, распространяющиеся гематогенно (например, полиомиелита, кори, эпидемического паротита), нейтрализуются преимущественно факторами гуморального иммунитета.

• Вирусы, размножающиеся на месте внедрения (например, гриппа), при первичном инфицировании включают в первую очередь механизмы местного иммунитета (IgA). При внутриклеточном размножении вирусов особое значение в противовирусной защите имеет клеточный иммунитет.

• При грибковых заболеваниях формируется преимущественно клеточный иммунитет.

• Для возбудителей протозойных инфекций характерно разнообразие антигенного состава. Глистные инвазии сопровождаются преимущественно стимуляцией синтеза IgE. На месте внедрения паразита часто находят инфильтрат, состоящий из мононуклеарных фагоцитов, лимфоцитов, эозинофилов, базофилов, тучных клеток.

• За формирование и поддержку долгосрочного иммунитета ответственны образующиеся в результате контакта с Аг возбудителя клоны долгоживущих лимфоцитов (клетки иммунологической памяти). При этом в одних случаях формируется пожизненный иммунитет, а в других — на короткий срок.