М. В. Бадлеева Краткий курс лекций по микробиологии

Особенности инфекционной болезни

Нозологическая специфичность.

Контагиозность – быстрота распространения микроорганизмов среди восприимчивой популяции с помощью цепной реакции или веерообразной передачи.

Цикличность течения – сменяющиеся периоды в зависимости от патогенеза заболевания.

Формирование иммунитета – характерная черта инфекционного процесса.

Характерная черта патогенеза инфекционных болезней – развитие вторичного иммунодефицита способствует переходу инфекционного процесса в хроническую форму.

Применение специфических микробиологических и иммунологических методов диагностики для постановки диагноза.

Для лечения и профилактики инфекционных болезней применяют специфические препараты: вакцины, сыворотки и иммуноглобулины, бактериофаги, иммуномодуляторы.

Патогенность микроорганизмов. По степени патогенности все микроорганизмы делятся на три группы:

патогенные; сапрофиты; условно-патогенные.

Свойства патогенных микроорганизмов

Патогенность – это потенциальная способность микробов вызывать инфекционный процесс. Это видовой, генетически заложенный признак, передающийся по наследству.

Нозологическая специфичность – каждый вид патогенных микробов способен вызывать только для него характерный инфекционный процесс.

Нозологическая органотропность – это поражение клеток,

тканей и органов, наиболее подходящих по своим биохимическим свойствам для жизнедеятельности данных микробов. Патогенные микроорганизмы должны проникать в макроорганизм в определенной критической или инфицирующей дозе. Инфицирующая доза является величиной условной. Для каждого вида микробов характерна своя инфицирующая доза.

Вирулентность. Помимо критической или инфицирующей дозы имеет большое значение скорость репродукции микробов – увели-

61

чение численности бактериальной популяции. Патогенность подвержена фенотипическим изменениям, поэтому введено понятие

вирулентность. Вирулентность – степень патогенности – индиви-

дуальное свойство конкретного штамма микроорганизма. Штаммы микроорганизмов могут быть высоковирулентными; умеренновирулентными; слабовирулентными; авирулентными. Вирулентность связана с токсигенностью (способностью образования токсинов); инвазивностью (способностью проникать в ткани хозяина, размножаться и распространяться). Токсигенность и инвазивность имеют самостоятельный генетический контроль, часто находятся в обратной зависимости (возбудитель с высокой токсигенностью может обладать низкой инвазивностью и наоборот).

Факторы патогенности: адгезины (пили, белки наружной мембраны, ЛПС, тейхоевые кислоты, гемагглютинины вирусов); ферменты патогенности (гиалуронидаза, коллагеназа, лецитиназа, нейраминидаза, коагулаза, протеаза); подавляющие фагоцитоз вещества; микробные токсины (экзотоксины и эндотоксины); в определенных условиях капсула, жгутики.

Токсины. Экзотоксины и эндотоксины. Свойства экзотоксинов:

обычно белковой природы; могут проявлять ферментативную активность;

высоко токсичны, термически не стойки; проявляют антиметаболитные свойства;

высоко иммуногенны и вызывают образование антитокси-

нов.

Механизм действия экзотоксинов. По механизму действия и точке приложения экзотоксины:

цитотоксины (энтеротоксины и дерматонекротоксины); мембранотоксины (гемолизины, лейкоцидины); функциональные блокаторы (холероген); эксфолианты и эритрогенины.

Эндотоксины. Эндотоксины характерны для Грам(-) бактерий, химически – соединения клеточной стенки – ЛПС. Токсичность определяется липидом А, относительно термостойким. Иммуногенные и токсические свойства выражены более слабо, чем у экзотоксинов.

Инфицирующая доза. В лабораторных условиях о вирулентности микробов и силе действия их токсинов судят по величине леталь-

62

ной (LD) и инфицирующей (ID) доз, которые выражают в условно принятых единицах.

Летальная доза (LD) доза – это наименьшее количество живых микроорганизма или токсина, вызывающее в определенный срок гибель конкретного количества (%) животных, взятых в опыт.

Инфицирующая доза (ID) доза – это минимальное количество живых микробов, способное вызвать инфекционное заболевание у определенного количества (%) животных, взятых в опыт.

Смертельная доза Dcl (dosis certa letalis) – наименьшее количе-

ство живого м/о или токсина, вызывающее в течение определенного времени гибель 100 % экспериментальных животных, взятых в опыт.

Dlm (dosis letalis minima) – наименьшее количество живых микроорганизмов или токсина, вызывающее в течение определенного времени гибель 95 % экспериментальных животных, взятых в опыт.

ID100 – минимальное количество живых микробов, вызывающее развитие инфекционного заболевания у 100 % зараженных экспериментальных животных, взятых в опыт. Чаще всего используют

LD50 и ID50.

Формы инфекционного процесса различают по

происхождению: экзогенная, эндогенная; локализации: очаговая, генерализованная;

длительности взаимодействия микроорганизма с макроорга-

низмом: I тип – непродолжительное пребывание микроорганизмов в макроорганизме (острая продуктивная инфекция – до 3 мес.; затяжная –3-6 мес.); II тип – длительное пребывание микроорганизма в макроорганизме, или персистенция.

Персистенция в форме:

бактерионосительства – микроорганизмы короткий или длительный промежуток времени сохраняются в макроорганизме, не вызывая клинических проявлений, и выделяются в окружающую среду (брюшной тиф, сальмонеллез, дифтерия);

латентной инфекции – микроорганизмы длительно находятся в макрорганизме, но не выделяются в окружающую среду (бруцеллез, сифилис, герпетическая инфекция);

хронической инфекции. Длится свыше 6 месяцев, могут протекать в виде непрерывной или рецидивирующей формы, характеризующейся сменой периодов ремиссий и обострений.

63

микроорганизмы выделяются в окружающую среду в течение многих месяцев, лет (туберкулез, лепра, сифилис).

Лекция 13

ИММУНОЛОГИЯ. ВИДЫ ИММУНИТЕТА

Иммунитет (от лат. Immunitas) – освобождение от чего-либо. Биологический смысл иммунитета – защита, неприкосновенность, освобождение организма от биологически активных веществ – антигенов.

В настоящее время считается, что наследственный (врожденный, видовой) и приобретенный иммунитет зависит от согласованной деятельности пяти основных систем: макрофагов, комплемента, интерферонов, Т- и В-лимфоцитов, главной системы гистосовместимости (МНС-I и II класса), обеспечивающих различные формы иммунного ответа.

Иммунная система представляет собой лимфоидную ткань, способную комплексом клеточных и гуморальных реакций, осуществляемых с помощью набора иммунореагентов, нейтрализовать, обезвредить, удалить, разрушить генетически чужеродный антиген, попавший в организм извне или образовавшийся в самом организме.

Функции иммунной системы: распознавание антигена; устранение влияния антигена на биопроцессы организма с целью сохранения гомеостаза; сохранение специфической памяти об этом антигене в определенном промежутке времени; охрана и поддержка антигенной индивидуальности собственных биополимеров организма.

Иммунитет – это способ защиты организма от генетически чужеродных веществ (антигенов экзогенного и эндогенного происхождения), направленный на поддержание и сохранение гомеостаза, структурной и функциональной целостности организма, биологической индивидуальности каждого организма и вида в целом.

Биологическая суть антигенов. Могут быть вещества только ге-

нетически чужеродные для данного организма; должны представлять макромолекулы определенного класса: белки, полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты и т.д.; могут воздействовать на течение биомакромолекулярных процессов организма и вызывать функциональные и органические нарушения.

64

Направления иммунологии:

медицинская иммунология; зооиммунология; фитоиммунология.

Классификация медицинской иммунологии:

Общая: молекулярная; клеточная; физиология иммунитета; иммунохимия; иммуногенетика; эволюционная иммунология.

Частная: иммунопрофилактика; аллергология; иммуноонкология; трансплантационная иммунология; иммунология репродукции; иммунопатология; иммунобиотехнология; иммунофармакология; экологическая иммунология; клиническая иммунология.

Достижения и задачи иммунопрофилактики:

Ликвидирована натуральная оспа в мире.

Снижена заболеваемость многими инфекциями (коклюш, дифтерия и т.д.).

Предотвращены эпидемии вирусных парентеральных гепатитов с помощью вакцинации.

Разработана и внедрена иммунодиагностика практически всех инфекционных болезней.

Для лечения инфекционных болезней применяются иммуномодуляторы (интерферон, пептиды тимуса, интерлейкины и др.), а также специфические иммуноглобулины.

Установлены антигены опухолей человека.

На их основе разработаны способы дифференциальной диагностики опухолей.

Трансплантационная иммунология:

изучены а/г гистосовместимости, явления толерантности;

применение иммунодепрессантов значительно снизило риск отторжения трансплантатов при пересадках сердца, почек и других органов, а также тканей;

в результате установления иммунологически совместимых групп крови решена проблема переливания крови.

Достижения иммунологии репродукции:

Разработаны иммунологические методы выявления причин бесплодия, аномалий в развитии плода, заболеваний и осложнений в здоровье ребенка и матери.

Решена проблема иммунологической диагностики резусгемолитической болезни новорожденных.

65

Виды иммунитета. Видовой (врожденный, наследственный, генетический, конституционный), приобретенный (активный, пассивный), гуморальный и клеточный, местный и общий, стерильный и нестерильный; антитоксический; противобактериальный; противовирусный; противогрибковый; противоопухолевый; трансплантационный; противогельминтный.

Врожденный, или видовой, иммунитет – это выработанная в процессе филогенеза генетически закрепленная, передающаяся по наследству невосприимчивость данного вида и его индивидов к ка- кому-либо антигену (или м/о), обусловленная биологическими особенностями самого организма, свойствами данного антигена, а также особенностями их взаимодействия

Приобретенный иммунитет – это невосприимчивость к антигену чувствительного к нему организма человека, животных и пр., приобретаемая в процессе онтогенеза в результате естественной встречи с этим антигеном организма (вакцинация).

Активный иммунитет. Активный иммунитет может поддерживаться либо в отсутствии, либо в присутствии антигена в организме. Отсутствие антигена: а/г играет роль пускового фактора, а иммунитет называют стерильным (поствакцинальный иммунитет при введении убитых вакцин). Присутствие а/г: иммунитет нестерильный (иммунитет при туберкулезе, сохраняется только в присутствии в организме МБТ).

Факторы резистентности: неспецифическая и специфическая резистентность.

Факторы неспецифической резистентности:

механические барьеры (кожа, слизистые дыхательных путей, ЖКТ, мерцательный эпителий и слизь дыхательного тракта);

физико-химические барьеры (ферменты, рН среды, органические кислоты и др.) – деструкция антигена;

иммунобиологические барьеры (фагоциты, комплемент, интерферон, ингибиторы свертывания крови) – участие в поглощении и деструкции антигена, взаимодействие со специфическими факторами защиты;

антитела; иммунный фагоцитоз;

цитотоксическая функция лимфоцитов; ГНТ и ГЗТ;

66

толерантность, иммунологическая память.

Биореагенты иммунной системы

Ig (специфические, рецепторные, естественные); фагоцитирующие клетки (естественные и иммунные); цитотоксические лимфоциты (киллерная функция); ферменты деструкции антигена (лизоцим и др.);

комплемент, защитные белки сыворотки крови (пропердин, β-лизин, фибронектин и др.);

цитокины (интерлейкины, интерфероны и др.); рецепторы иммунокомпетентных клеток; антигены МНС-системы.

Кожа и слизистые оболочки. Многослойный эпителий здоровой кожи и слизистых оболочек обычно не проницаем для микробов и макромолекул. При малозаметных микроповреждениях, воспалительных изменениях и т. д. через кожу и слизистые могут проникать микроорганизмы. Вирусы и некоторые бактерии могут проникать в макроорганизм межклеточно, чресклеточно и с помощью фагоцитов, переносящих поглощенных микроорганизмов через эпителий слизистых оболочек.

Физико-химическая защита. Потовые и сальные железы постоянно выделяют на поверхность кожи вещества, обладающие бактерицидным действием (уксусная, муравьиная, молочная кислоты). Желудок инактивирует бактерии, вирусы, а/г, которые разрушаются под действием кислой среды (рН 1,5-2,5) и ферментов. В кишечнике инактивирующими факторами служат ферменты и бактериоцины, образуемые нормальной микробной флорой кишечника, а также трипсин, панкреатин, липаза, амилазы и желчь.

Фагоцитоз. Механизм фагоцитоза состоит в поглощении, переваривании, инактивации инородных для организма веществ фагоцитами.

Фагоциты объединены в единую мононуклеарную фагоцитирующую систему:

тканевые макрофаги (альвеолярные, перитонеальные и др.); клетки Лангерганса и Гренстейна (эпидермоциты кожи); клетки Купфера (звездчатые ретикулоэндотелиоциты); эпителиоидные клетки; нейтрофилы и эозинофилы крови и др.

67

Основные функции фагоцитов. Удаление отмирающих клеток и их структур (эритроциты, раковые клетки). Удаление неметабилизируемых неорганических веществ (частички угля, минеральная и др. пыль). Поглощение и инактивация микроорганизмов, их останков и продуктов. Синтез БАВ, необходимых для обеспечения резистентности организма (компоненты комплемента, лизоцим и др.). Участие в регуляции иммунной системы. «Ознакомление» Т- хелперов с антигенами, т. е. участие в кооперации иммунокомпетентных клеток.

Стадии фагоцитоза:

хемотаксис; адсорбция поглощаемого вещества на поверхности фагоцита;

инвагинация клеточной мембраны с образованием в протоплазме фагосомы (вакуоли, пузырьки), содержащей поглощенное вещество;

слияние фагосомы с лизосомой клетки с образованием фаголизосомы;

активация лизосомальных ферментов и переваривание вещества в фаголизосоме с их помощью.

Возможно три исхода фагоцитоза:

завершенный фагоцитоз; незавершенный фагоцитоз; процессинг антигенов.

Завершенный фагоцитоз – полное переваривание микроорганизмов в клетке-фагоците.

Незавершенный фагоцитоз – выживание и даже размножение микроорганизмов в фагоците. Это характерно для факультативных и особенно облигатных внутриклеточных паразитов. Механизмы персистирования в фагоцитах связаны с блокадой фагосомолизосомального слияния (вирус гриппа, микобактерии, токсоплазмы), резистентностью к действию лизосомальных ферментов (гонококки, стафилококки), способностью микробов быстро покидать фагосомы после поглощения и длительно пребывать в цитоплазме (риккетсии).

В процессе фагоцитоза происходит «окислительный взрыв» с образованием активных форм кислорода, что обеспечивает бактерицидный эффект.

68

К одной из важнейших функций макрофагов (наряду с хемотаксисом, фагоцитозом, секрецией биологически активных веществ)

является переработка (процессинг) антигена и представление его

иммунокомпетентным клеткам с участием белков главной системы гистосовместимости (МНС) II класса.

Фагоцитоз – не только уничтожение чужеродного, но и представление антигена для запуска иммунных реакций и секреции медиаторов иммунных и воспалительных реакций. Система макрофагов – не только центральное звено естественной резистентности (видового иммунитета), но и играет важную роль в приобретенном иммунитете, кооперации клеток в иммунном ответе.

Воспаление как защитная реакция организма на различные повреждения тканей возникло на более высокой ступени эволюции, чем фагоцитоз и характерно для высокоорганизованных организмов, обладающих кровеносной и нервной системами.

Инфекционное воспаление сопровождается различными сосудистыми и клеточными (включая фагоцитоз) реакциями, а также запуском целого ряда медиаторов воспалительных реакций (гистамина, серотонина, кининов, белков острой фазы воспаления, лейкотриенов и простагландинов, цитокинов, системы комплемента).

Многие бактериальные продукты активируют клетки макрофагальномоноцитарной системы и лимфоциты, отвечающие на них выделением биологически активных продуктов – цитокинов (ин-

терлейкинов) – медиаторов клеточных иммунных реакций. В вос-

палительных реакциях основную роль имеет интерлейкин-1 (ИЛ-1), стимулирующий лихорадку, повышающий проницаемость сосудов и адгезивные свойства эндотелия, активирующий фагоциты.

Лихорадка. Повышение температуры тела – защитная реакция организма, ухудшающая условия для размножения многих микроорганизмов, активирует макрофаги, ускоряет кровоток и усиливает обменные процессы в организме.

Барьерные функции лимфоузлов. По выражению П.Ф. Здродов-

ского (1969), лимфоузлы – своеобразный биологический фильтр для возбудителей, переносимых с лимфой. Здесь проникшие через кожу или слизистые и занесенные током лимфы микроорганизмы задерживаются и подвергаются действию макрофагов и активированных лимфоцитов.

Природа и характеристика комплемента. Комплемент – важ-

ный фактор гуморального иммунитета – сложный комплекс белков

69

сыворотки крови, находится обычно в неактивном состоянии. Состав: 20 взаимодействующих между собой белков, 9 из них – основные компоненты комплемента; их обозначают: С1, С2, СЗ... С9. Важную роль играют также факторы В, О и Р (пропердин). Белки комплемента относятся к глобулинам и отличаются между собой по физико-химическим свойствам.

Функции комплемента:

участие в лизисе микробных и других клеток (цитотоксическое действие);

обладание хемотаксической активностью; участие в анафилаксии; участие в фагоцитозе.

В условиях физиологической нормы компоненты системы комплемента находятся в неактивной форме. Известны три способа ак-

тивации системы комплемента – классический, альтернативный и с использованием С1-шунта.

Классический путь – каскад протеазных реакций с компонента С1q до С9 – реализуется при наличии антител к соответствующему антигену. С иммунным комплексом взаимодействует компонент С1q, затем С4, следом – С2. Образуется комплекс «антиген- антитела-С1С4С2», с ним соединяется С3 (центральный компонент системы),и запускается цепь активации с эффекторными функциями (опсонизация и лизис бактерий, активация системы макрофагов, воспаление).

Альтернативный путь реализуется при первичном контакте с возбудителем (когда еще нет антител). Он индуцируется ЛПС и другими микробными антигенами. С1, С4, С2 не участвуют, альтернативный и классический пути смыкаются на уровне С3.

Лизоцим – протеолитический фермент мурамидаза, синтезируемый макрофагами, нейтрофилами и другими фагоцитами, постоянно поступает в жидкости и ткани организма. Содержится в крови, лимфе, слезах, молоке, сперме, урогенитальном тракте, на слизистых оболочках дыхательных путей, ЖКТ, в мозге. Отсутствует лизоцим в спинно-мозговой жидкости и передней камере глаза. В сутки синтезируется несколько десятков граммов фермента.

Механизм действия лизоцима:

Разрушение гликопротеидов (мурамилдипептида) клеточной стенки микроорганизмов → лизис его способствует фагоцитозу по-

70