Роль мікрофлори в інфекційному процесі

Термін "інфекція" походить від лат. inficio, infectum - насичувати, фарбувати, заражати, отруювати, псувати. Відкриття Луї Пастером мікроскопічних живих істот, здатних викликати бродіння і, як незабаром стало ясно, ряд хвороб людини, дало імпульс до розвитку нових галузей знань, таких, як мікробіологія та імунологія.

До найбільш вражаючих результатів, досягнутих мікробіологією і імунологією, відносяться створення вакцин, відкриття і впровадження в практику антибіотиків. Досягнуті (і майбутні) успіхи в боротьбі з інфекційними хворобами спираються на розуміння суті взаємин між людиною і мікроорганізмом - господарем і паразитом.

Уже на початкових етапах розвитку мікробіології і вчення про інфекційні хвороби виникла практична необхідність розробки критеріїв, що дозволяють відрізняти хвороботворні мікроорганізми від "нешкідливих". Вперше такі критерії, які стали потім відомими під назвою постулатів, сформулював Роберт Кох (24 березня 1882 г.) в доповіді "Uber Tuberkulose" на засіданні Берлінського фізіологічного товариства. За Коху для доказу "невипадкового" (причинного) характеру зв`язку мікроорганізму і хвороби необхідно показати, що:

• мікроорганізм виявляється в кожному окремому випадку конкретної хвороби при відповідних патологічних змінах і клінічної картині-

• мікроорганізм не виявляється при інших болезнях-

• при введенні здоровій людині або тварині мікроорганізму, виділеного від хворого і отриманого в чистій культурі, розвивається типова картина хвороби.

Якийсь час здавалося, що з антропоцентричної точки зору все мікроорганізми можна розділити на патогенні, що задовольняють постулатам Коха, і апатогенние, їм не задовольняють. Однак уже незабаром після визнання постулатів Коха стало очевидним, що для характеристики спостережуваних взаємодій між господарем і паразитом необхідно ввести додаткову категорію - "умовно патогенні" мікроорганізми, тобто здатні викликати захворювання людини тільки за певних умов. Приблизно в цей же час були закладені основи вчення про специфічної і неспецифічної протиінфекційного резистентності.

Застосування теорії Дарвіна до аналізу взаємин мікроб - господар дозволило сформулювати уявлення про те, що адаптація до існування бактерій на поверхнях або у внутрішньому середовищі багатоклітинних організмів, зокрема людини, є одним з напрямків їх еволюції. Оскільки бактерії використовують багатоклітинні організми як поживний субстрат, то це може викликати пошкодження і загибель останніх. Відповідно для свого збереження як біологічного виду господареві необхідно виробити механізми адаптації до існування в оточенні мікроорганізмів.

Очевидно, що в процесі природної історії відбувається вдосконалення механізмів адаптації до співіснування як паразита, так і господаря.

Поступово склалося уявлення, що все розмаїття мікроорганізмів з точки зору їх ролі в патології людини можна розділити на кілька груп.

1. високопатогенного мікроорганізми (облігатні патогени), здатні проникати у внутрішнє середовище організму людини, розмножуватися в різних його органах і тканинах, закономірно викликати хвороби. Під патогенностью мікроорганізмів традиційно розуміють їх здатність викликати хвороби людини, а вірулентність розглядають як ступінь патогенності. Однак багатьма авторами ці терміни вживаються як синоніми.

2.Мікроорганізми, адаптовані до існування в нестерильних частинах організму людини, пов`язаних з навколишнім середовищем (шкірний покрив, шлунково-кишковий тракт, верхні відділи дихальних шляхів) і складові нормальну (ендогенну) мікрофлору. Мікроорганізми, що входять до складу нормальної мікрофлори людини, розрізняються по вірулентності. Так, наприклад, біфідо-і лактобактерії практично ніколи не викликають захворювань людини, інші ж, наприклад Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Haemophilus influenzae, є частими етіологічним агентами інфекцій і відносяться до умовно патогенних мікроорганізмів.

3.Свободножівущіе мікроорганізми, в рідкісних випадках потрапляють на епітеліальні поверхні господаря (людини) або в його внутрішнє середовище і при виражених дефектах систем протиінфекційного резистентності викликають інфекційні захворювання (Pseudomonas spp., Acinetobacter spp. Та ін.).

4. Мікроорганізми, що не мають значення в інфекційній патології, оскільки умови для їх існування в організмі людини відсутні. До цієї групи належить більшість мікроорганізмів, що мешкають в грунті, повітрі та воді.

Наведена класифікація вкрай важлива з практичної точки зору, оскільки вона є основою оцінки значущості мікроорганізмів, що виділяються з патологічного матеріалу в процесі мікробіологічної діагностики інфекційних хвороб. Однак вона потребує деяких уточнень. Йдеться про те, що з точки зору їх вірулентності багато видів умовно патогенних мікроорганізмів не можна розглядати як однорідні. Так, у виду бактерій E.coli - одного з найбільш часто зустрічаються в організмі людини - можна виділити штами, що володіють вкрай різноманітними властивостями: від комменсалов до штамів, що викликають гемолітико уремічний синдром або менінгіти новонароджених.

До теперішнього часу генетичні основи цих відмінностей добре вивчені. Прикладів подібної генетичної неоднорідності за ознакою вірулентності можна навести багато. З іншого боку, є численні приклади, коли генетично віддалені мікроорганізми мають подібні механізми вірулентності.

Таким чином, слід визнати, що в багатьох випадках патогенність не є видовою ознакою мікроорганізму. В цілому відбувається певне "розмивання" кордонів між патогенними, умовно патогенними мікроорганізмами і комменсаламі. Поступово формується уявлення про те, що контакт господаря і мікроорганізму завжди призводить до розвитку комплексу генетично запрограмованих процесів як з боку мікро-, так і макроорганізму.

Ступінь патогенності виражається вірулентністю бактерій, вимірюваної умовно прийнятої одиницею Dlm (Dosis letalis minima - мінімальна летальна доза). Одна Dlm дорівнює найменшій кількості бактерій, здатних викликати протягом певного часу загибель не менше ніж 80-95% лабораторних тварин. Так як тварини мають індивідуальною чутливістю до патогенного мікроба, то в цілях більш точної характеристики встановлюють мінімальну смертельну дозу - Dcl (Dosis certa letalis), від якої має загинути 100% взятих в досвід тварин. Найбільш задовольняє вимогам вважається Dl50 (доза, що вбиває половину заражених тварин), іcпользованіе якої забезпечує найменшу помилку в оцінці вірулентності патогенних бактерій і може служити об`єктивним критерієм в порівнянні з іншими одиницями вірулентності.

Вірулентність патогенних мікроорганізмів найтіснішим чином пов`язана з утворенням ними екзо- і ендотоксинів, здатністю до інвазії (проникнення в організм господаря), формуванням капсульної слизу, а також виділенням агресини (речовин, що пригнічують захисні сили організму).

Впровадження патогенних мікробів, що порушують фізіологічну рівновагу і фізіологічні функції макроорганізму, призводить до розвитку інфекції. Спільними найбільш типовими ознаками інфекції є запалення, лихоманка, ураження вегетативної і центральної нервової системи, порушення серцево-судинної і дихальної функцій, а при деяких захворюваннях поява нашкірної висипу. В ході інфекційного процесу збудники з первинного вогнища можуть надходити в кров і розноситися по всьому організму, що призводить до розвитку сепсису. При сприятливому перебігу інфекційний процес закінчується одужанням. У боротьбі з інфекційними захворюваннями істотну роль відіграють захисні сили організму.

Патогенність. Це потенційна здатність певних видів мікробів викликати інфекційний процес. Патогенність характеризується складним комплексом хвороботворних властивостей мікроорганізму, що сформувалися в процесі історичного розвитку боротьби за існування і пристосування до паразитування в організмі рослин, тварин і людини. Патогенність є видовою ознакою хвороботворних мікробів.

Патогенні мікроби як подразники в більшості своїй характеризуються специфічністю дії-кожен вид здатний викликати певний інфекційний процес.

Специфічність інфекційного процесу - вельми важлива ознака, який проявляється в локалізації збудників, вибірковості ураження тканин і органів, клінічній картині хвороби, механізми виділення мікробів з організму, формуванні імунітету.

Особливості кожного збудника як надзвичайного подразника враховуються при розробці методів клінічної та лабораторної діагностики, терапії та профілактики інфекційних хвороб.

У специфічності патогенних мікроорганізмів і здатності викликати захворювання у певних видів господарів величезну роль грають історично сформовані екологічні фактори, які забезпечують певний і закономірний характер передачі збудника з організму одного індивідуума в організм іншої.

Вірулентність. Під вірулентністю на увазі ступінь патогенності даної культури (штаму). Вірулентність, отже, є показником якісного, індівідуальногопрізнака патогенного мікроорганізму.

Вірулентність патогенних мікроорганізмів змінюється під впливом природних умов. Її можна підвищити послідовними пасажами через сприйнятливих лабораторних тварин, а також шляхом трансформації, трансдукції, кон`югації і фаговой конверсії.

Ослаблення вірулентності досягається шляхом впливу на мікроорганізм різних факторів: захисних сил організму, антимікробних препаратів, високої температури, імунних сироваток, дезінфікуючих речовин, пересівань з одного живильного середовища на іншу і т.д. Штучне зниження вірулентності патогенних мікробів широко іспользуютпрі виготовленні живих вакцин, що застосовуються для специфічної профілактики ряду інфекційних захворювань.

Вірулентність мікроорганізмів тісно пов`язана з генетичною функцією, зокрема з ауксотрофності, при наявності у мутантних штамів дефіциту до двох факторів росту вірулентність втрачається і не відновлюється, а імуногенна здатність охороняється.

Певна кількість патогенних бактерій, здатне викликати інфекційне захворювання, отримало назву інфекційної дози патогенного мікроорганізму. Дія малих і великих доз мікробів має велике значення в розвитку інфекційного процесу, в тривалості інкубаційного (прихованого) періоду, тяжкості і результаті хвороби. При сприятливих умовах одна мікробна клітина вагою 4 • 10-13 г зі швидкістю ділення 20 хвилин протягом 6 годин може дати потомство 250000 особин, а через кілька годин кількість мікробів досягає багатьох мільярдів, що створюють, величезну фізіологічну навантаження для тканин і органів інфікованого організму.

Патогенність і вірулентність мікроорганізмів пов`язана з наступними факторами: токсинообразованием, інвазійних, Капсулоутворення, агресивністю та іншими факторами.

Токсиноутворення мікробів. За характером освіти мікробні токсини поділяють на екзотоксини і ендотоксини. До екзотоксинах відносять токсини, які продукують збудниками ботулізму, правця, газової анаеробної інфекції, дифтерії, деякими видами шигел, стафілококів і гемолітичних стрептококів.

Екзотоксини звільняються з клітки і поступаютв навколишнє їх живильне середовище. Вони характеризуються різко вираженою токсичністю і діють на сприйнятливий організм в дуже малих дозах. Екзотоксини володіють властивостями ферментів, гидролизующих життєво важливі речовини клітин тканин і органів. Від моменту введення екзотоксину в організм тварини до початку захворювання проходить певний прихований період, який коливається від декількох хвилин (токсин стафілококів, Сlоstridium septicum) до декількох годин і діб (ботулінічний токсин). Тривалий інкубаційний період при ботулізмі пояснюється тим, що проникли разом з харчовими продуктами суперечки палички ботулізму проростають і потім продукують екзотоксин. Екзотоксини володіють виборчим фармакологічною дією з ураженням окремих органів і тканин організму.

Активність екзотоксинів детермінується певними частинами молекул білка - активними центрами, які представляють собою аміногрупи токсинів, блокування яких формаліном призводить до втрати токсичності.

Дифтерійний токсин викликає некроз тканин в місці введення, пошкоджує наднирники і м`яз серця, правцевий токсин впливає на рухові нервові клітини і т.д. При парентеральному введенні екзотоксинів в організм вони викликають утворення в крові специфічних речовин (антитіл), здатних нейтралізувати ці ж токсини.

За своєю хімічною структурою екзотоксини належать до речовин білкової природи. Вони малостійкі до дії світла, кисню і температури (руйнуються при 60-80 ° протягом 10-60 хвилин, при кип`ятінні - миттєво), у висушеному стані більш стійкі до високої температури, світла і кіслороду.Добавленіе до токсину сахарози також підвищує їх стійкість до нагрівання. Під дією 0,3-0,4% формаліну і температури 38-39о дифтерійний екзотоксин протягом 30 днів втрачає свої токсичні властивості і перетворюється в анатоксин.

Одні екзотоксини (дифтерійний, правцевий і газової анаеробної інфекції) руйнуються під впливом травних ферментів, внаслідок чого вони є нешкідливими при введенні їх через рот-інші (ботулінічний, токсини Clostridium perfringens і патогенних стафілококів) не руйнуються в шлунку і кишечнику і викликають отруєння організму при пероральномувведенні.

Силу дії токсинів визначають на чутливих лабораторних тварин по Dim і Dl50. Наприклад, 1 Dim дифтерійного токсину є мінімальне його кількість, яке при підшкірному введенні морським свинкам вагою 250 г викликає смерть на 4-у добу.

Мінімальна смертельна доза нативного дифтерійного токсину для морської свинки знаходиться в межах 0,002 мл, правцевого токсину для білої миші - 0,000005 мл, бутулініческого токсину для морської свинки - від 0,00001 до 0,000001 мл.

За останні роки правцевий, ботулінічний і дифтерійний токсини були отримані в очищеному вигляді. Очищають їх різними методами: коагуляцією в ізоелектричної точці, багаторазовим переосажденіем трихлороцтової кислотою при низькій температурі і рН 4,0, висолюванням сульфатом амонію, адсорбцией різними речовинами.

Очищені токсини характеризуються високою токсичністю для чутливих лабораторних тварин. Так, наприклад, в 1 мг дифтерійного токсину міститься 40000000 Dim для морської свинки, в 1 мг ботулінічного токсину - 1000000000 Dim для білої миші. Кристалічні токсини мають ще більшу токсичність.

Збудники черевного тифу, паратифів, дизентерії, гонореї, менінгіту та багато інших патогенні грамнегативні бактерії не продукують екзотоксинів, вони містять ендотоксини. Ендотоксини більш міцно пов`язані з тілом бактерійної клітини, менш токсичні, вражають організм у великих дозах, прихований період у них обчислюється зазвичай годинами, виборче дію виражено слабо. За хімічною структурою ендотоксини відносяться до фосфоліпідів - полісахариди - поліпептидним комплексам. Вони термоустойчіви- деякі ендотоксини витримують кип`ятіння і автоклавирование при 1200В протягом 30 хвилин-під впливом формаліну і температури знешкоджуються частково.

Токсини білкової природи спочатку були отримані з рослин (рицин з насіння рицини, робін з кори акацій) і тварин (зміїна отрута).

Білкові токсини за характером взаємовідносини з продукують і клітинами складаються з трьох груп:

Перша - токсини, що містяться в живильному середовищі, за допомогою фільтрування їх відділяють від бактеріальних клітин. Такі токсини називають екзотоксинами, оскільки вони виділяються клітинами в навколишнє їх живильне середовище, зв`язок їх з цитоплазмою менш міцна.

Друга - токсини, більш тісно пов`язані з тілами бактерій, їх отримують екстракцією слабкими кислотами мул слабкими лугами.

Третя - токсини, які дуже міцно пов`язані з тілами бактерій, для їх екстрагування клітини руйнують механічним впливом, ультразвуком, повторним заморожуванням і розморожуванням, переварюванням ферментами і хімічними агентами.

Друга і третя групи представляють собою ендотоксини, до складу яких входить більшість бактеріальних токсинів.

Велика частина білкових бактеріальних токсинів каталізує певні хімічні процеси, руйнує життєво важливі сполуки, надає патогенну дію в мізерно малих дозах, володіє прихованим періодом, пригнічує захисні функції тканин.

Деякі бактеріальні токсини мають властивості лецитинази. Так, наприклад, Clostridium perfringens продукує? -токсін, що володіє властивостями екзотоксину (лецитиназу С), який здатний розщеплювати лецитин нa фосфорілхолін і диглицерид. У клітці утворюються мембрани типу лізосом, що володіють здатністю синтезувати різні ферменти, в тому числі і ферменти патогенності. Некроз м`язової тканини викликається в результаті комбінованої дії лецитинази, колагенази і муциназа (гіалуронідази).

Коллагеназа і муциназа руйнують сполучну тканину, що входить до складу м`язів, а лецитиназа розчиняє лецитин мембран м`язових волокон. Гемоліз при газової анаеробної інфекції відбувається внаслідок лізису лецитину строми еритроцитів.

Бактеріальні токсини характеризуються Органотропність (монотропностью і Політропний), внаслідок якої токсигенні мікроорганізми зумовлюють некроз тканини у вогнищі локалізації збудника. Некротизуючу прояв токсинів для збудника має велике пристосувальне значеніе.Во-перше, токсини перетворюють живу і реактивну тканину в нешкідливий субстрат для патогенного мікроба. По-друге, некротизованих тканина захищає паразита від впливів на нього захисних реакцій мікроорганізму.

Токсини розглядають як ферментні отрути, що володіють властивостями припиняти процеси обміну речовин. Цю точку зору вважають найбільш вірогідною. Припускають, що в процесі розвитку у сапрофітних бактерій, що вступили в тривалий симбіоз з тваринами організмами, поступово наростала здатність до вироблення ферментів, що полегшують співжиття з тканинами і підвищують їх життєдіяльність за рахунок господаря. З плином часу в зв`язку з закріпленням паразитичного способу життя все більше спеціалізувалися ферменти цих бактерій, в результаті чого адаптивні ферменти перетворилися в ферментні отрути - екзотоксини.

Таким чином, можна вважати, що токсичні інфекції сформувалися в більш пізній період, їм передували простий паразитизм і захворювання септичного порядку.

Екзотоксини мають здатність викликати явище потенціювання, коли під впливом суміші токсинів відбувається більш виражена інтоксикація організму. Особливо чітко проявляється потенціюючу дію токсинів клостридій газової анаеробної інфекції, правця і стафілококів, коринебактерій дифтерії і стафілококів.

Деякі білкові токсини (пневмококи, стафілококи, стрептококи та ін.) Викликають гемоліз. Пневмококовий гемолізин звільняється з клітин при аутолизе. Внутрішньовенне введення його морським свинкам викликає їх смерть. При підшкірному введенні в малих дозах він обумовлює вироблення в організмі антітел- токсин інактивується холестерином, пепсином, папаїном, трипсином.

Гемолітичну активність пневмококової токсину визначають за ступенем гемолізу 1% суспензії еритроцитів. За фізичними і хімічними властивостями очищений високоактивний гемолізин відносять до білкових токсинів. Механізм його дії на еритроцити не ясний. Одні дослідники розглядають його як фермент, а еритроцити як субстрат, інші - заперечують ферментну природу гемолизина. Подібними властивостями з пневмококові володіє стрептококовий гемолізин.

За характером дії на еритроцити розрізняють альфа-і бета-гемолізини. Мікроби, які продукують альфа-гемолізин на кров`яному агарі, викликають утворення зелених або темно-зелених колоній в результаті зміни сполук заліза еритроцитів. Бета-гемолізини розчиняють еритроцити і при вирощуванні бактерій, які продукують бета-гемолізини, навколо колоній утворюються прозорі зони гемолізу.

Крім того, деякі патогенні мікроби продукують гама-гемолізин, що викликає гемоліз еритроцитів кролика, людини, морської свинки і характеризуються малою стійкістю до нагрівання. Виявлено також дельта-гемолізини, який руйнує еритроцити людини і деяких тварин. Він виділяється, наприклад, деякими патогенними штамами стафілококів.

Стафілококи, стрептококи виробляють Лейкоцідін, руйнують поліморфноядерні лейкоцити.

Патогенні штами стафілокока утворюють коагулазу, що викликає згортання плазми крові людини, коня, кролика.

Коагулаза не згортається плазму крові морської свинки, щури, курки.

Бактерії пневмонії, озени, риносклероми, протей, континентальні штами збудника чуми і ін. Продукують фермент уреазу, що володіє токсичною дією. Токсичними властивостями наділені багато амінокислотні декарбоксилази, утворені збудниками газової анаеробної інфекції та іншими мікробами.

Типовими ферментами-токсинами є лецитинази, що підрозділяються на А, В, С. Лецитиназа А зустрічається в зміїному, бджолиному і скорпіонові отрути, лецитиназа В - в рослинах, лецитиназа С - у багатьох патогенних мікробів, особливо у деяких збудників газової анаеробної інфекції.

Деякі мікроби утворюють токсичні речовини: метиламін, диметил-амін, гістамін, холін, нейрін і ін. Отруйні аміни є продуктами розкладання бактеріального білка, вони можуть накопичуватися в зіпсованих продуктах і служити джерелом харчових отруєнь.

Ряд мікроорганізмів продукує аміак і викликає аміачну інтоксикацію (Clostridium histolyticum і ін.). Аміак утворюється у результаті дезамінування амінокислот.

Токсини зумовлюють перекручення обміну речовин, змінюють вміст адреналіну і аскорбінової кислоти. Під впливом токсинів відбувається глибоке пригнічення такого важливого ланки обміну речовин, яким є окислювальний цикл трикарбонових кислот.

Прояви інтоксикації (місцеві і загальні) супроводжуються морфологічними змінами формених елементів крові, складу білків, ферментів, серологічними (утворення антитіл), загальноклінічними (температура, нервово-психічні) порушеннями.

Анатомічні зміни характеризуються запальними процесами в лімфатичних вузлах або ураженнями певних органів і тканин (органів дихання, серцево-судинної системи та ін.).

Роль капсульного речовини в вірулентності мікроорганізмів.

Багато бактерій виробили механізми захисту від опсонізації і подальшого фагоцитозу нейтрофілами, ці механізми захисту пов`язані з бактеріальної капсулою. Капсула захищає бактерії від нейтрофілів, перешкоджаючи опсонізації. Наприклад, бактерії викликають пневмонію і менінгіт (Haemophilus influenzae, Neisseria meningitides, Escherichia coli, Streptococcus pneumoniae, Klebsiella pneumoniae) мають на своїй поверхні полисахаридную капсулу. Штами цих же бактерій, позбавлені капсули, мають меншу вірулентністю. Капсула слабоіммуногенна і маскує структури бактеріальної стінки, які мають більшу імуногенність і можуть безпосередньо активувати систему комплементу. Компонентами клітинної стінки бактерій, що знижують ефективність фагоцитозу або перешкоджають йому, є: пептидоглікани, білок А (Staphylococcus aureus), і М-білок (стрептокок групи А). Багато мікроорганізмів перешкоджають опсонізації, змінюючи антигенну структуру своїх поверхневих утворень. Наприклад, білки, експресувати на поверхні Neisseria gonorhoeae дуже різноманітні. Один і той же штам одноразово здатний експресувати більше 7 різних варіантів білків.

Деякі патогенні мікроорганізми (бацила сибірської виразки, Clostridium perfringens, пневмококи, збудники чуми і туляремії) мають здатність утворювати капсулу в організмі тварин і людини. Є мікроорганізми, які продукують капсулу як в організмі, так і на поживних середовищах (збудники риносклероми, озени, пневмонії Фридлендера).

Капсулоутворення забезпечує мікробам стійкість проти фагоцитозу і антитіл, збільшує їх інвазійні свойства.Так, наприклад, капсульні сібіреязвенние бацили не піддавалося фагоцитозу, в той час як бескапсульних варіанти легко фагоцитируются. Більш висока вірулентність капсульних бактерій пов`язана з токсичними речовинами, укладеними в капсулі.

За хімічним складом капсульне речовина складається у одних видів мікробів з складних полісахаридів, а у інших - з протеїнів.

Воно може бути неоднаковим у окремих штамів одного і того ж виду і може бути подібним у різних бактерій. У капсульних полисахаридах є азотсодержащие або безазотистих сполуки.

Вони наділяють мікроорганізми типовий специфічністю. У пневмококів II і III типу капсула являє собою глюкозид целлобіуріновой кислоти в високополімерізованном стані, у I і IV типу капсула містить високополімерізованние з`єднання аминосахаров і органічних кислот, у деяких бацил - поліпептид d-глутамінової кислоти, у сібіреязвенной бацили - глюкопротеінов.

Агресини мікроорганізмів. Крім токсигенности, інвазивності і капсулообразованія, патогенні мікроби мають здатність виділяти речовини, що пригнічують захисні сили організму і підсилюють патогенний прояв багатьох збудників інфекційних хвороб. О. Байль назвав їх агресини. Природа і хімічний склад їх ще не з`ясовані. Агресини були виявлені в перитонеальному і плевральном ексудатах лабораторних тварин, заражених сібіреязвеннимі бацилами, пневмококами та іншими мікробами. Самі по собі агресини, звільнені фільтруванням від бактерії і клітин ексудату, при введенні тварині є нешкідливими, але при додаванні їх до несмертельної дозі мікроба розвивається важкий інфекційний процес, нерідко закінчується смертю тварини.

Агресини були виявлені у збудників черевного тифу, паратифів, холери, сибірки, дифтерії, чуми, туберкульозу, гноєтворних захворювань. Ймовірно, агресини представляють собою не одне, а кілька різних речовин, що виникають в процесах життєдіяльності патогенних мікроорганізмів (деякі сполуки поверхневих структур мікробних клітин, продукти розщеплення ДНК і РНК).

В. Браун з співробітниками встановили, що хвороботворні бактерії виробляють в організмі особлива речовина, що стимулює їх зростання і знищує невірулентние типи цих бактерій. Воно утворюється бактеріями з продуктів розпаду ДНК.

Патогенність і вірулентність є множинними біологічними ознаками, зумовленими хромосомними і позахромосомних генами (Епісоми), що детермінують вироблення активних токсичних речовин (екзотоксини, ферменти патогенності і ін.), Зміною клітинних оболонкових структур (капсули, активні сполуки, які називаються антигенами) і деяких особенностейіметаболізма патогенних мікроорганізмів , що дозволяють їм виживати в умовах безперервно змінюваного середовища макроорганізму.

Вірулентність - це динамічна властивість, яке знаходиться під контролем мутаційного процесу, постійно відбувається як у збудника, так і у господаря, і забезпечує безперервність відбору корисних для кожного з них змін. Діапазони вірулентності коливаються від абсолютного паразитизму до рівня сапрофітізма.

Патогенні види можуть тривалий час співіснувати з макроорганизмом у вигляді латентних (прихованих) форм.

Для опису взаємодій господаря і паразита запропоновано безліч термінів, зміст яких часто трактується по-різному.

На підставі аналізу накопичених даних A. Casadevall і L.A. Pirofski запропонували уніфікувати термінологію, що описує взаємодії «господар - паразит».

Термін "інфекція" (інфекційний процес) використовується для опису процесів "придбання" нового мікроорганізму, що розмножується в організмі господаря.

Для характеристики можливих варіантів перебігу вагітності та характеру перебігу інфекційного процесу пропонується використовувати такі терміни:

- комменсализм - стан, при якому збереження мікроба в організмі господаря не супроводжується пошкодженням останнього, однак відзначається активація систем специфічної і неспецифічної резістентності-

- симбіоз (мутуалізмом) - стан, при якому і мікроб, і господар отримують адаптивні переваги-

- інфекційна хвороба - клінічні прояви ушкоджень макроорганізму, що виникають в результаті взаємодій господар - паразіт-

- персистенція - стан, при якому фактори резистентності господаря не забезпечують елімінацію мікроорганізму, що супроводжується тривалим, але незначним ушкодженням, в залежності від балансу взаємодії господар - паразит може еволюціонувати в інфекційну хвороба-

- колонізація - стан, що розвивається слідом за придбанням господарем нового мікроорганізму, характеризується динамічністю і нестабільністю взаємин господар - паразит, еволюціонує в інші форми взаємин.

Запропонований варіант уніфікації термінології може викликати певні заперечення, однак він відображає важливу тенденцію в еволюції уявлень про характер взаємин «господар - паразит».

Основні етапи інфекційного процесу. За традиційним і цілком обґрунтованим поданням про мікроорганізмах як про істот, що стоять на нижчих щаблях еволюції, слід оцінка їх ролі у взаєминах з багатоклітинними організмами як підпорядкованої, що відбивається і в термінології.

По відношенню до мікроорганізмів вживають терміни "паразити", "комменсали".

Однак існує кілька парадоксальна точка зору, згідно з якою відповідь на питання про те, хто ж є паразитом, мікроб або людина - далеко не однозначний.

В системі «людина - мікроб» загальна кількість людських клітин становить 1013, а мікробних - 1014-1015. Ряд необхідних для організму людини поживних речовин синтезується ендогенної мікрофлорою. Головна перевага, яку отримують мікроорганізми, співіснуючі з багатоклітинними організмами, - стабільність навколишнього середовища за параметрами температури, іонного складу, наявності поживних речовин.

Таким чином, оцінити, хто ж отримує від співіснування велику вигоду, досить складно. Принаймні слід визнати, що співіснування бактерій і людини абсолютно рівноправно.

В інфекційному процесі традиційно виділяють наступні ланки, які передбачають безпосередній фізичний контакт між мікроорганізмом і кліткою господаря:

1) адгезію мікроорганізмів до епітелію господаря-

2) інвазія мікроорганізмів у внутрішні середовища організму господаря-

3) проліферація мікроорганізмів у внутрішньому середовищі організму господаря.

При одних інфекціях перераховані процеси розвиваються послідовно, при інших відбувається тільки адгезія.

У патогенезі інфекцій важливе значення мають також процеси, безпосередньо не пов`язані з фізичним контактом клітин. Йдеться про продукцію мікроорганізмами токсинів, а макроорганизмом - антитіл. У цих випадках клітина-ефектор і мішень виявляються просторово розділеними.

Адгезія. Всі мікроорганізми володіють вираженою здатністю прикріплятися до органічних і неорганічних поверхонь.

Природний спосіб життя більшості мікроорганізмів пов`язаний з їх закріпленням на будь-яких субстратах. Розмноження в бульонной культурі, що використовується в лабораторних умовах, є скоріше винятком, ніж "правилом" в житті мікроорганізмів.

Для практичних цілей виділяють дві групи механізмів адгезії - неспецифічні і специфічні.

Неспецифічна адгезіяопосредована фізико-хімічними взаємодіями бактерій з поверхнями. До них відносяться:

• електростатичні взаємодії-

•

• гідрофобні взаємодії-

• ван-дер ваальсово взаємодії-

• броунівський рух.

Неспецифічна адгезія, як правило, оборотна. Для опису цього типу адгезії в англомовній літературі іноді іспользуюттермін "docking" (постановка в док). Для опису специфічної адгезії, яку вважають незворотною, використовують термін "anchoring" (заякореваніе).

Специфічна адгезія відбувається в результаті молекулярних взаємодій між адгезини мікробної клітини і рецептором клітини господаря.

Під адгезини розуміють поверхневі структури мікробних клітин і входять до їх складу макромолекули, зазвичай білки, за допомогою яких здійснюється прикріплення до специфічних поверхонь.

Під рецептором на увазі структуру, комплементарную адгезини і знаходиться на поверхні еукаріотичної клітини.

Функцію рецепторів в процесі адгезії виконують карбогідрати або пептидні (білкові) фрагменти, локалізовані на мембрані еукаріотів.

Специфічна адгезія - один з окремих випадків універсального біологічного механізму: ліганд-рецепторних взаємодій, що беруть участь в реакції антиген - антитіло, передачі гормональних і нейросигналів і в ряді інших процесів. Основу таких взаємодій складає просторова компліментарність взаємодіючих структур. Для її опису зазвичай використовують аналогію "ключ-замок".

Адгезини часто є лектинами - протеїнами, здатними зв`язуватися з карбогидратами.

Представники двох основних таксономічних груп мікроорганізмів (грампозитивні і грамнегативні бактерії) використовують різні стратегії специфічної адгезії. У грамнегативнихмікроорганізмів молекули адгезінов входять до складу спеціалізованих органел - ворсинок (фімбрій, пілей), внаслідок чого вони названі фімбріального адгезини.

Ворсинки представляють собою тонкі й довгі білкові структури діаметром близько 10 нм і довжиною кілька сотень нанометрів. Дистальна частина ворсинки представлена ще більш тонкої фібрили, на кінці якої розташовується молекула власне адгезини. У грамнегативних бактерій розрізняють кілька типів ворсинок.

Основою класифікації є структура ворсинок, рецептор зв`язування і механізм складання. Один штам мікроорганізмів може володіти декількома типами ворсинок.

Пили - різновид ворсинок, які здійснюють контакт між мікробними клітинами в процесі кон`югації.

У грампозитивних бактерій фімбріального адгезини не описані. Ці мікроорганізми здійснюють адгезію допомогою афімбріальних адгезінов. Структура багатьох афімбріальних адгезінов не встановлена, більшість з відомих є білковими молекулами, пов`язаними з цитоплазматичної мембраною мікробної клітини. Рецепторами для адгезінов грам (+) бактерій найчастіше є фибронектин і білки міжклітинного матриксу. Афімбріальние адгезини описані і у грам (-) бактерій.

Адгезія є початковим і, безумовно, необхідним етапом будь-якого інфекційного процесу. Тому цілком природно, що багатоклітинні організми виробили систему захисту, що обмежує адгезію. Механізми захисту, характерні для різних локусів організму людини, що контактують із зовнішнім середовищем, представлені на рис.8.

Мал. 8.

Фактори захисту бар`єрних органів людини, пов`язані з зовнішнім середовищем

Відео: Северинов Костянтин - Мікробіота людини

Як випливає з малюнка 8, у багатьох випадках одним з важливих захисних факторів макроорганізму є "нормальна" мікрофлора, що не допускає контакту адгезінов патогенних мікроорганізмів з рецепторами господаря.

Фімбріального адгезини забезпечують більш ефективну адгезію, ніж афімбріальние. Вони виявляються локалізованими на довгій тонкій ніжці, що полегшує їх контакт з рецептором і, ймовірно, дозволяє долати бар`єр "нормальної" мікрофлори і інші захисні механізми.

Інвазія. Термін "інвазія" використовується для опису двох різних процесів: поширення мікроорганізмів в міжклітинних просторах тканин організму господаря і проникнення їх усередину його клітин.

Поширення мікроорганізмів по міжклітинних просторах забезпечують внеклеточно секретуються білки, що володіють ферментативною активністю і порушують цілісність позаклітинного матриксу. До них відносяться гіалуронідази, нейрамінідази, колагенази, стрептокінази, Стафілокіназа і т.д. Ферменти, що відносяться до двох останніх груп, забезпечують конвертацію неактивного плазміногену в плазмін, який руйнує фібрин і перешкоджає згортанню крові.

Певне значення у позаклітинному поширенні бактерій, ймовірно, мають також бактеріальні протеази, ліпази, нуклеази і глікогідролази. Всі перераховані фактори діють в найближчому оточенні мікробної клітини і, як правило, не викликають системної дії на організм господаря.

Тканинному поширенню мікроорганізмів сприяють також ферменти фосфоліпази, що викликають лізис еукаріотів у результаті утворення пор в мембрані цитоплазми. До фосфоліпазу відносяться широко поширені серед мікроорганізмів гемолізіни.

Для проникнення всередину еукаріотів у мікроорганізму є два шляхи інвазії: пасивний і активний.

Під пасивним шляхом інвазії мається на увазі фагоцитоз. Фагоцитоз є однією з найбільш древніх захисних реакцій макроорганізму, спрямованих на захист від мікроорганізмів, що потрапили у внутрішнє середовище організму господаря. Фагоцитозу піддаються всі мікроорганізми.

Результатом переважної більшості бактерій є їх загибель. Лише деякі види мікроорганізмів набули здатність виживати всередині фагоцитів.

Активна інвазія передбачає здатність мікроорганізмів проникати всередину клітин, які не є "професійними" фагоцитами. Внутрішньоклітинного середовища еукаріотичних організмів потенційно являє собою значну за обсягом екологічну нішу. Тож не дивно, що частина мікроорганізмів, адаптованих до існування на епітеліальних поверхнях, виробили механізми для активного проникнення всередину цих об`єктів. Здатність до активної інвазії зазвичай розглядається як ознака облигатной патогенності мікроорганізмів. Виділення їх з клінічного матеріалу завжди розглядається як клінічно значиме.

Необхідний початковий етап інвазії - прикріплення до поверхні епітелію. Незважаючи на наявність багатьох спільних рис з процесом адгезії, описаним вище, адгезія інвазивних мікроорганізмів характеризується деякими відмінностями. Бактеріальні молекули, які беруть участь в адгезії (в даному випадку вони називаються інвазіни), як правило, не пов`язані з ворсинками. Більш істотні відмінності стосуються рецепторного апарату еукаріотів, що бере участь у зв`язуванні.

У разі інвазії рецепторами еукаріотів є їх мембранні молекули, основна функція яких полягає в міжклітинних взаємодіях. Так, інвазивні ентеробактерії як рецепторів використовують інтегрини еукаріотів.

Лістерії для зв`язування в якості рецептора використовують кадхерін.

Перераховані молекули епітеліальних клітин відіграють основну роль у підтримці структури тканин, забезпечуючи фізичний контакт еукаріотів.

Процес інвазії в дуже спрощеному і схематичному вигляді можна представити таким чином. Зв`язування бактеріальних інвазіни з відповідними рецепторами є сигналом до реорганізації компонентів цитоскелету клітин епітелію (ниток актину і мікротрубочок), в результаті якої і відбувається інвазія. В процесі інвазії на поверхні епітеліальних клітин утворюються вирости, що нагадують псевдоподии макрофагів, які "обволікають" бактерії. Потім вирости замикаються, і формується внутрішньоклітинна вакуоль, що містить бактерію. Таким чином, бактерія "змушує" клітку епітелію захопити себе.

Деталі процесу інвазії найкраще вивчені на прикладі таких мікроорганізмів, як Yersinia spp., Salmonella spp. і Shigella spp. Перераховані патогени здійснюють інвазію кишкового епітелію, причому основними "воротами" є М-клітини.

Однією з основних функцій М-клітин є транспорт макромолекул і більших частинок з просвіту кишечника в області підслизового шару, багаті Т-і В-лімфоцитами, макрофагами і дендритними клітинами, тобто в ті області, де відбуваються процесинг, розпізнавання антигену і індукція імунної відповіді.

М-клітини зазвичай виявляють у асоціації з підслизової лімфоїдної тканиною. У порівнянні з іншими ентероцитами вони мають скороченої щеточной облямівкою і гликокаликсом, що істотно полегшує їх контакт з кишковим вмістом. На апікальній мембрані М-клітин експресується підвищену кількість тканинних антигенів і интегринов.

Поразка слизової оболонки різних органів в основному пов`язано з інтенсивним синтезом интерлейкинов (ІЛ-1 ?, ІЛ-8), ФНП ?, міграцією нейтрофілів і розвитком потужної запальної реакції у вогнищі інфекції.

Розвиток потужної місцевої запальної реакції, незважаючи на формування локальних уражень слизової оболонки, надовго забезпечує макроорганізму значні переваги, поcкольку запобігає гематогенне поширення збудника.

Виробляючи механізми інвазії еукаріотів, мікроорганізму одночасно доводиться створювати механізми, що дозволяють уникати фагоцитозу або зберігати життєздатність всередині фагоцитів.

Шляхи впровадження патогенних мікроорганізмів в макроорганізм можуть бути різними. Місце проникнення патогенних мікробів в організм називається вхідними воротами інфекції.

У природних умовах зараження відбувається через травний тракт (аліментарний шлях), коли в їжу або в воду потрапляють патогенні мікроорганізми.

Хвороботворне початок може проникати через пошкоджені, а при деяких інфекційних хворобах (бруцельоз) і неушкоджені слизові оболонки рота, носа, очей, сечостатевих шляхів і шкіру.

Доля патогенних мікробів, що потрапили в організм, може бути різною - залежно від стану організму і вірулентності збудника. Деякі мікроби, потрапивши з током крові в певні органи, осідають (затримуються) в їх тканинах, розмножуються в них, виділяють токсини і викликають захворювання. Наприклад, збудник туберкульозу в легеневій тканині.

Будь-яка інфекційна хвороба, незалежно від клінічних ознак і локалізації мікроба в організмі, являє собою захворювання всього організму.

Якщо патогенні мікроби проникли в кровоносні судини і починають розмножуватися в крові, то вони дуже швидко проникають в усі внутрішні органи і тканини. Таку форму інфекції називають септицемією. Вона характеризується швидкістю і злоякісністю течії і нерідко закінчується смертельним результатом.

Коли мікроби знаходяться в крові тимчасово і не розмножуються в ній, а за допомогою її тільки переносяться в інші чутливі тканини і органи, де потім уже розмножуються, інфекцію прийнято називати бактеріємією.

Іноді мікроби, проникнувши в організм, залишаються тільки в пошкодженої тканини і, розмножуючись виділяють токсини. Останні, проникаючи в кров, викликають загальне важке отруєння (правець, злоякісний набряк). Такий процес називається токсемією.

Шляхи виділення патогенних мікробів з організму також різні: зі слиною, мокротинням, сечею, калом, молоком, виділеннями з родових шляхів.

Для виникнення інфекційного процесу потрібно мінімально заражає доза мікроба. Однак чим більше проникло в організм мікробів, тим швидше розвивається хвороба. Чим вірулентності мікроб, тим швидше настають все клінічні ознаки хвороби. Мають значення і ворота інфекцій. Наприклад, після введення в легені морської свинки 1 - 2 туберкульозних мікробів може виникнути захворювання, а щоб викликати захворювання шляхом підшкірної ін`єкції мікробів, треба ввести не менше 800 живих туберкульозних паличок.

Одне з необхідних умов для виникнення захворювання - сприйнятливість організму до даної ін`єкції. До одним з них організм дуже чутливий, а до інших стійкий. Наприклад, велика рогата худоба не заражається сапом коней, а чума свиней абсолютно безпечно в сенсі зараження для людини.

Ісключітельноважное значення для виникнення інфекційного процесу має стан організму. И.И.Мечников писав: «Хвороба, крім зовнішніх причин - мікробів, зобов`язана своїм походженням ще і внутрішніх умов самого організму. Захворювання починається тоді, коли ці внутрішні причини виявляються безсилими завадити розвитку хвороботворних мікробів-коли вони, навпаки, успішно борються з мікробами, то організм виявляється несприйнятливим. Проникнення патогенного мікроба в чутливий організм зовсім не обов`язково викликає відповідне захворювання ». Стійкість організму проти інфекції знижується при поганому харчуванні. Впливає також простудний фактор, перегрівання, радіація, отруєння алкоголем і т.п.

Інфекційний процес проявляється не відразу після впровадження патогенного мікроба в організм, а через деякий термін. Час від впровадження мікробів в організм допояви перших клінічних ознак захворювання називають прихованим, або інкубаційним, періодом.

Тривалість його визначається вірулентністю і кількістю внедрившихся мікробів, воротами інфекції, станом організму і навколишніх умов. Однак при кожному інфекційному захворюванні інкубаційний період більш-менш постійний.

За період інкубації внедрившиеся мікроби розмножуються, виробляють якісні біологічні зміни в організмі, у результаті чого з`являються клінічні ознаки.

За тривалістю перебігу інфекції бувають гострі, короткочасно протікають (ящур, холера, сибірська виразка і багато ін.). Більшість інфекцій відноситься до гострих.

Інфекційні хвороби по природі відрізняються від другіхзаболеваній наступними властивостями: наявністю живого збудника, заразливість (передаються від хворих здоровим), інкубаційним періодом, імунітетом (несприйнятливістю) перехворілих. Останній настає не завжди.

Результати цих процесів можуть бути найрізноманітнішими: від елімінації мікроорганізму до більш-менш виражених пошкоджень організму господаря, іноді несумісних з його життям.

Виживання мікроорганізмів усередині фагоцитів. Як уже відзначено, переважна більшість мікроорганізмів, що потрапили всередину фагоцитів (макрофагів або поліморфноядерних лейкоцитів), гине.

Незважаючи на певні відмінності в фізіології зазначених клітин, між ними є багато спільного.

Макроорганізм володіє різноманітними та ефективними механізмами захисту свого внутрішнього середовища від проникнення бактерій. Проте, існує група патогенів, здатних зберігати життєздатність всередині фагоцитів (облігатні і факультативні внутрішньоклітинні паразити). Все розмаїття можливих механізмів стійкості внутрішньоклітинних паразитів до бактерицидної дії фагоцитів можна об`єднати в кілька груп.

Активна інвазія клітин, що не відносяться до фагоцитам, перш за все епітеліальних: всередині таких клітин мікроорганізми не піддаються ніяким несприятливих впливів. Описану стратегію використовують сальмонели і шигели.

Такі мікроорганізми, як стафілококи, піогенні стрептококи і мікобактерії, проникають всередину фагоцитів, використовуючи рецептори до комплементу. Фагоцитоз, опосередкований цими рецепторами, не призводить до вираженої активації бактерицидних систем фагоцитів.

Вихід патогена з фаголізосоми в цитоплазму, де відсутні бактерицидні механізми, використовую лістерії, рикетсії і шигели. Найбільш детально процес виходу з фагосоми вивчений у лістерій. У формуванні пори в мембрані фагосоми беруть участь лістеріолізін і фосфоліпази.

Ингибиция процесу злиття фагосоми і лізосоми, а також запобігання активації НАДФН-оксидази дозволяють мікроорганізмам зберігати життєздатність і після фагоцитозу. У сальмонел описаний ряд генів, які здійснюють зазначені функції. Ці гени локалізовані в складі острівця патогенності (SpI2), експресуються тільки після потрапляння мікроорганізму всередину фагоцитів.

З наведених фактів випливає, що один і той же мікроорганізм може використовувати різні стратегії для збереження життєздатності всередині фагоцитів.

Здатність мікроорганізмів паразитувати всередині фагоцитів суттєво ускладнює терапію викликаються ними інфекцій. У цих умовах мікроорганізм виявляється захищеним від дії тих антибіотиків, які не здатні проникати всередину клітин макроорганізму.

Транспорт ефекторних молекул всередину еукаріотів. Переважна більшість бактеріальних факторів вірулентності є білками, які синтезуються всередині клітин. Мішені ж дії цих факторів знаходяться або на мембрані, або всередині еукаріотичних клітин. Отже, мікроорганізм повинен володіти механізмами транспорту факторів вірулентності через свої мембранні структури, а для деяких факторів - ще й механізмами транспорту через мембрани еукаріотичних клітин. До теперішнього часу описано 5 систем транспорту білків через мембранні структури мікроорганізмів, істотно розрізняються за своєю організацією.

Механізм транспорту всередину еукаріотів таких факторів вірулентності, як А-В токсини (ботулотоксин, холерний, дифтерійний і ін.), Відомий. А-В токсини складаються з двох фрагментів: один має специфічну ензиматичною активністю (А), другий (В) забезпечує зв`язування з еукаріотичної клітиною. Як рецептора на мембрані еукаріотів зазвичай виступають сіалогангліозіди (G-протеїни).

Після зв`язування з мембраною транспорт ензиматичні активного фрагмента всередину клітини мішені відбувається або в результаті утворення пори в її цитоплазмі, або шляхом ендоцитозу. Токсини типу А-В є екзотоксинами, секретується мікробної клітиною в навколишнє середовище і проявляють свій ефект на просторовому видаленні від клітини ефектора.

Для транспорту всередину еукаріотів факторів вірулентності, що не відносяться до А-В токсинів, мікроорганізми використовують інші механізми. Найбільший інтерес викликають системи секреції III типу грамнегативнихмікроорганізмів, здійснюють не тільки транслокацию факторів вірулентності через мембранні структури бактеріальної клітини, а й доставляють їх всередину еукаріотів.

На малюнку 9 зображені система секреції III типу грамнегативнихбактерій і недавно запропонована модель транслокации у грампозитивних бактерій. Системи секреції III типу широко поширені серед грамнегативних мікроорганізмів.

Навіть у філогенетично віддалених видів вони характеризуються значним схожістю і складаються з більш ніж 20 протеїнів. Вважається, що за своїм походженням системи секреції III типу пов`язані зі жгутікамі- органеллами, відповідальними за рух бактерій. Це підтверджується значною гомологією їх компонентів.

Найбільш поширеною моделлю організації систем секреції III типу є наступна. У мембрані цитоплазми фіксована кільцева білкова структура, яка відіграє основну роль в розпізнаванні секретується молекул, в ініціації процесу секреції і його енергетичному забезпеченні. Безпосередньо до цієї базальної структурі приєднаний білковий канал, що проходить через пептидогликан і зовнішню мембрану бактеріальної клітини.

Відео: Новий продукт AGEL BIO

Мал. 9.

Транспорт ефекторних молекул всередину еукаріотів

Відео: Імунітет: як його зберегти і відновити

У пептидоглікановому шарі і зовнішній мембрані канал фіксується кільцевими білковими структурами. Над поверхнею мікробної клітини виступає філаметозная білкова структура, що формує пору в мембрані еукаріотичної клітини.

Для опису функції систем секреції III типу зазвичай використовують термін "молекулярна шприц". При електронно-мікроскопічному дослідженні взаємодії иерсиний і сальмонел з клітинами організму, у бактеріальних клітин вдається виявити структуру, що нагадує шприц, причому "голка" шприца проколює мембрану еукаріотичної клітини. Ключовий момент у транслокації - освіту пори в мембрані еукаріотичної клітини.

До недавнього часу механізми транслокації факторів вірулентності грампозитивних бактерій, що не відносяться до А-В токсинів, які не були відомі. Лише недавно на підставі вивчення інфекції культури кератиноцитів піогенними стрептококом була запропонована модель транслокации факторів вірулентності цього мікроорганізму всередину еукаріотів.

У мембрані цитоплазми стрептококів є білки загального секреторного шляху (Sec), які здійснюють транспорт ефекторних молекул в позаклітинне середовище. Вдалося показати, що в деяких випадках Sec-білки виявляються пов`язаними зі стрептолізин О, формує в мембрані кератиноцитів пору діаметром до 30 нм.

Протеїновий канал, який міг би просторово пов`язувати Sec-білки і стрептолизин, не ідентифіковано, його наявність тільки постулюється. Гіпотетичний механізм отримав назву "цітолізінопосредованная транслокация".

Використання стрептококками механізму цітолізінопосредованной транслокации показано для транспорту всередину еукаріотичної клітини тільки одного білка - НАД-глікогідролази, однак принципове значення цього факту велике.

Є всі підстави розглядати транспорт ефекторних молекул всередину еукаріотів як один з фундаментальних механізмів вірулентності, який може бути використаний в якості мішені для дії нових протиінфекційних препаратів.

Генетична організація детермінант вірулентності.

Переважна більшість відомих детермінант вірулентності не відноситься до життєво важливих для бактерій. Кодують їх гени зазвичай локалізовані на плазміди або інтегровані в бактеріальну хромосому в складі профагов або інших генетичних елементів.

У переважній більшості випадків вірулентність не є стійкою ознакою будь-якого виду. Так, токсінопродуцірующіе штами коринебактерій, стафілококів, стрептококів, ешерихій та багатьох інших мікроорганізмів фенотипически не відрізняються або практично не відрізняються від авірулентних штамів цих же видів. Такий патоген, як збудник чуми Yersinia pestis, по суті, є клоном Yersinia pseudotuberculosis. Фактори, що визначають принципово більш високу вірулентність Y.pestis в порівнянні з Y.pseudotuberculosis, до сих пір остаточно не встановлені. Виявити будь-які відмінності в структурі життєво важливих генів у цих мікроорганізмів не вдається.

Походження більшості факторів вірулентності залишається загадкою. Кілька більш зрозумілі механізми їх поширення, провідну роль в яких, очевидно, грають процеси горизонтального переносу генів.

Накопичення інформації про первинних нуклеотидних послідовності геномів прокариот призвело до цікавих знахідок. Одна з них - виявлення в геномах ряду мікроорганізмів значної кількості чужорідної ДНК. Ступінь чужорідність або спорідненості ДНК зазвичай оцінюється за процентним вмістом нуклеотидів гуаніну і цитозину (G + C). Описані фрагменти чужорідної ДНК отримали назву геномних острівців. Їх походження поки не відомо.

Крім відмінності від хромосомної ДНК по GC складом, для геномних острівців характерні наявність генів, що кодують детермінанти генетичного обміну (транспозази, інтеграли, інсерційні послідовності), а також асоціація з локусами, що кодують транспортні РНК.

З практичної точки зору найбільш важливо те, що до складу геномних острівців входять гени, необхідні для здійснення будь-якої конкретної функції. До таких функцій може ставитися отримання деяких поживних речовин з навколишнього середовища, стійкість до антибіотиків (метициліну), патогенність і деякі інші.

Геномні острівці, що кодують функції патогенності, отримали назву острівців патогенності.

Острівці патогенності описані у багатьох мікроорганізмів. Часто один і той же мікроорганізм володіє декількома острівцями патогенності, які виконують різні функції. Найбільш детально ці генетичні елементи вивчені у грамнегативнихмікроорганізмів (сальмонел, шигел, ешерихій, иерсиний, легіонел, гелікобактерій, нейссерий), а з грампозитивних бактерій - у лістерій.

У сальмонел описано 5 острівців патогенності, що виконують різні функції. Досить докладно вивчені функції двох острівців патогенності (Salmonella pathogenicity island - SPI) - SPI 1 і SPI 2. До складу обох острівців патогенності входять гени, що кодують системи секреції III типу. Відмінності між цими острівцями патогенності стосуються білків, що доставляються всередину еукаріотів (субстратних, ефекторних протеїнів). Білки, які кодуються генами SPI1, викликають реорганізацію цитоскелету клітин господаря і інвазію. Вони також викликають втрату електролітів ентероцитами, що проявляється діареєю, апоптоз макрофагів і локальну запальну реакцію. Білки, які кодуються генами SPI 2, необхідні для збереження життєздатності і проліферації мікроорганізмів усередині фагоцитів.

В цілому фактори вірулентності, які кодуються двома острівцями патогенності, обумовлюють різні прояви інфекційного процесу. Ефекторні протеїни, які кодуються острівцем патогенності SPI 1, необхідні для інвазії ентероцитів, і викликають розвиток локалізованого інфекційного процесу. Білки, які кодуються острівцем патогенності SPI 2, необхідні для збереження життєздатності мікроорганізмів усередині фагоцитів і викликають розвиток генералізованої інфекції. Конкретні функції деяких генів обох острівців патогенності не розшифровані.

У таксономически різних мікроорганізмів (иерсиний, ешерихій та шигел) описані острівці патогенності, що кодують детермінанти, необхідні для ефективного захоплення вільного заліза, концентрація якого в організмі ссавців є вкрай низькою.

Аналіз генетичної організації детермінант вірулентності свідчить, що більшість з них є чужорідними для мікроорганізмів господарів і придбані ними на різних етапах еволюції в результаті горизонтального переносу генів. У деяких випадках ці процеси відбулися порівняно недавно.

Виникнення вирулентного фенотипу може бути пов`язано з придбанням значних за розміром і складних по організації фрагментів чужорідної ДНК (острівці патогенності сальмонел) або з придбанням єдиного чинника (токсінообразованіе у коринебактерій).

Придбання мікроорганізмом фактора, що забезпечує йому селективні переваги в будь-якої екологічної ніші, призводить до швидкої експансії знову сформованого клону. В процесі еволюції подібні події, ймовірно, можуть відбуватися неодноразово і приводити до виникнення мікроорганізмів, адаптованих до існування в різних умовах (приклад - сальмонели).

Цілком припустимо, що придбання маловірулентнимі мікроорганізмами нових детермінант вірулентності, формування клонів з новими властивостями і їх поширення відбувається з частотою не меншою, ніж поширення клонів антибіотикорезистентних бактерій.

На тлі інтенсивного розвитку сучасних медичних технологій постійно збільшується кількість пацієнтів з різним ступенем порушення механізмів протиінфекційного резистентності, що створює для мікроорганізмів нові екологічні ніші. Це, в свою чергу, може стимулювати селекцію мікроорганізмів з новими наборами детермінант вірулентності, що забезпечують адаптацію патогенів до нових умов. Поява і поширення таких мікроорганізмів, без сумніву, призведе до виникнення нових клінічних проблем.

Як приклад, що підтверджує ймовірність описаних подій, можна вказати на спостережуване в останні роки зростання значущості ентерококів в етіології інфекцій кровоносного русла у хворих, які перебувають у відділеннях інтенсивної терапії та реанімації.

Довгий час вважалося, що ентерококи є практично авірулентнимі мікроорганізмами. Однак в даний час в якості потенційних факторів вірулентності ентерококів розглядають:

• чинники агрегації і феромони, інтенсифікують процеси генетичного обміну у цих мікроорганізмів

• позаклітинні металлопептідази, гідролізуючі колаген, гемоглобін і інші білки • цітолізіни - бактеріоцини, що руйнують про- та еукаріотичні клітини

• адгезини і фактори, що забезпечують секрецію цітолізінов.

У штамів E.faecalis, виділених від хворих, кількість виявлених детермінант вірулентності суттєво вище, ніж у штамів, виділених з різних об`єктів зовнішнього середовища.lt; lt; ПопереднєНаступна gt; gt;

Увага, тільки СЬОГОДНІ!