Поняття про інфекції

Питання 1. Вчення про інфекцію. Роль мікроорганiзмів в інфекційному процесі. Патогенність, вірулентність, одиниці вимірювання, способи визначення. Фактори патогенності бактерій.

Інфекція - всі види взаємодії макро- і мікроорганізмів у певних умовах зовнішнього та соціального середовищ, незалежно від того, розвивається явна або прихована хвороба, чи тільки мікробоносійство. Аналогічний процес, викликаний найпростішими, називається інвазією.    Інфекційний процес - сукупність усіх захисних і патологічних реакцій організму, які виникають у відповідь на проникнення і дію збудника.     Інфекційна хвороба - крайній ступінь розвитку інфекційного процесу, що проявляється певними клінічними, патолого-анатомічними, біохімічними, мікробіологічними й імунологічними ознаками.     Отже, поняття “інфекція” ширше, ніж поняття “інфекційний процес” та “інфекційна хвороба”.     Виникнення і розвиток інфекційного процесу (хвороби) залежать від трьох факторів: ступеня патогенності мікроорганізму, імунологічної реактивності макроорганізму й умов зовнішнього і соціального середовищ.

Патогенність - це потенціальна здатність даного виду мікроорганізмів викликати інфекційний процес. Ця властивість є видовою рисою, яка виробилась у процесі тривалого еволюційного розвитку. Патогенність є специфічною ознакою, тобто даний збудник викликає тільки певне, властиве лише йому захворювання.

Ступінь або міру патогенності називають вірулентністю. Отже, вірулентність - це якісна, індивідуальна ознака даного штаму.     Вірулентність бактерій може бути посилена, послаблена і навіть зовсім втрачена. При цьому інші їх властивості не змінюються. Посилення вірулентності досягають пасажами культури через організм чутливих тварин, різними генетичними методами. Послаблення - шляхом багаторазових пересівів культури на несприятливих середовищах, дією підвищеної температури, бактеріофагів, хімічних речовин, імунних сироваток тощо. Такий підхід часто використовують при виготовленні живих вакцин та інших бактерійних препаратів.    

Для характеристики патогенних мікроорганізмів встановлені одиниці вірулентності. Одна з них - DLМ (Dosis letalis minima) - мінімальна смертельна доза. Це та найменша кількість мікробів або їх токсинів, яка при зараженні викликає загибель 90-95 % чутливих тварин. Друга одиниця - DCL (Dosis certа letalis) - найменша доза, яка викликає смерть 100 % взятих у дослід тварин. Найбільш об’єктивною, точною і прийнятою в лабораторних дослідженнях є LD50 (Dosis letalis50) - доза, що вбиває половину заражених тварин.     Вірулентні властивості патогенних мікроорганізмів визначаються такими факторами: токсиноутворення, адгезивність, інвазивність, наявність капсул, агресинів, полісахаридів, певних антигенів та ін.     Нині немає сумнівів у тому, що патогенні (вірулентні, токсигенні) ознаки мікроорганізмів знаходяться під контролем групи генів або окремих генів, розміщених у бактеріальних хромосомах чи плазмідах. 

До факторів вірулентності належить також адгезивність. Адгезини - особливі молекули мікроорганізмів, завдяки яким вони фіксуються на поверхні клітин хазяїна (рис. 6.1). У різних видів бактерій адгезини мають неоднакову хімічну будову, наприклад, білки, ліпотейхоєві кислоти, полісахариди, тощо. В одних вони входять до складу війок, в інших - фімбрій або фібрил. Сам процес адгезії - досить складна фізико-хімічна реакція. Адгезини специфічно зв’язуються із спорідненими рецепторами чутливих клітин організму, сприяючи патогенній дії мікробів.     Інвазивність. У шкіру людини патогенні мікроорганізми майже не проникають. Це зумовлено вмістом гіалуронової кислоти, яка має велику в’язкість і не пропускає бактерій. У процесі еволюції деякі з них (стафіло- і стрептококи, збудники дифтерії, чуми, анаеробної газової інфекції) стали виділяти особливі речовини, які підвищують проникність тканин. Виявилось, що вони є ферментами гіалуронідазою, фібриназою та ін., які розщеплюють гіалуронову кислоту, згустки фібрину і тим самим сприяють більш інтенсивному проникненню і поширенню збудника в тканинах організму.     Утворення капсул. Окремі види вірулентних бактерій, проникаючи в макроорганізм, утворюють капсули (рис. 6.2). Безкапсульні варіанти тих самих видів не вірулентні. Капсули виявлені у збудників сибірки, пневмонії, анаеробної газової інфекції. В окремої групи бактерій капсула утворюється і в організмі, і на живильних середовищах. Вона є захисним пристосуванням проти дії антитіл і фагоцитозу. Експериментально доведено, що при введенні гвінейській свинці суміші капсульних і безкапсульних сибіркових бацил можна спостерігати, що позбавлені капсул палички легко поглинаються фагоцитами, тоді як капсульні варіанти не фагоцитуються, продовжують розмножуватись і призводять тварину до загибелі. Отже, капсула є одним із факторів вірулентності. Більш висока вірулентність капсульних мікробів зумовлена токсичними речовинами, що знаходяться в самій капсулі.     Агресини. Хвороботворні мікроби (палички черевного тифу, сибірки, чуми, стрепто- і стафілококи, холерний вібріон) при проникненні в макроорганізм здатні утворювати запальні ексудати, в яких є виділені ними особливі субстанції. О. Байль назвав їх агресинами. Самі по собі вони не мають шкідливої дії, але при додаванні до несмертельних доз відповідних культур бактерій спричиняли смертельний перебіг захворювання в лабораторних тварин. Агресини пригнічують фагоцитоз лейкоцитів і тим сприяють підвищенню вірулентності мікроорганізмів. Подібно агресинам можуть діяти полісахариди, екстраговані з клітин стрептококів.     Численними дослідженнями встановлено, що факторами агресії патогенних бактерій можуть бути мікробні ферменти ДНК-аза, коагулаза (рис. 6.3),(рис. 6.4) , колагеназа, желатиназа (рис. 6.5), лецитиназа (рис. 6.6), лейкоцидин, фосфатаза (рис. 6.7) та ін., які сприяють проникненню мікроорганізмів і допомагають їм протистояти захисним реакціям організму.     Велике значення для забезпечення вірулентності окремих видів бактерій мають О- і Vi-антигени тифозих і паратифозних бактерій, М-антиген стрептококів, ліпідний фактор туберкульозних паличок.     Отже, в патогенних мікроорганізмах досить великий набір факторів вірулентності, за допомогою яких вони можуть протистояти цілющим силам організму й викликати хвороботворні процеси.

Термін інфекція або синонім інфекційний процес позначає сукупність фізіологічних і патологічних відновно-пристосувальних реакцій, що виникають в сприйнятливому макроорганизме при певних умовах навколишнього зовнішнього середовища в результаті його взаємодії з проникли і розмножуються в ньому патогенними або умовно-патогенними бактеріями, грибами і вірусами і спрямованих на підтримання сталості внутрішнього середовища макроорганізму (гомеостазу). Подібний процес, але викликаний найпростішими, гельмінтами і комахами - представниками царства Animalia, носить назву інвазія.

В основі інфекційного процесу лежить феномен паразитизму, т. Е. Такої форми взаємин між двома організмами різних видів, при якій один з них, званий паразитом, використовує іншого, званого господарем, в якості джерела живлення і як місце постійного або тимчасового проживання, причому обидва організму знаходяться між собою в антагоністичних відносинах. На відміну від сапрофітіческій обра¬за існування паразитизм - це життя в живому середовищі. Невід'ємним критерієм паразитизму є патогенний вплив паразита на організм господаря і відповідна, захисна реакція з боку організму хазяїна. Паразитизм - властивість, закріплене за видом і передається у спадок. Всі збудники інфекційних та інвазійних хвороб людини, тварин і рослин відносяться до паразитів, т. Е. Здатні до паразитичної формі існування в живій системі.

Виникнення, перебіг і результат інфекційного процесу визначаються трьома групами факторів: 1) кількісні та якісні характеристики мікроба - збудника інфекційного процесу; 2) стан макроорганізму, ступінь його сприйнятливості до вірусу; 3) дія фізичних, хімічних і біологічних факторів навколишнього мікроб і макроорганізм зовнішнього середовища, що обумовлює можливість встановлення контактів між представниками різних видів, спільність території проживання різних видів, харчові зв'язку, щільність і чисельність популяцій, особливості передачі генетичної інформації, особливості міграції і т . д. При цьому по відношенню до людини під умовами зовнішнього середовища насамперед слід розуміти соціальні умови його життєдіяльності. Перші два біологічних фактора є безпосе-редньо учасниками інфекційного процесу, що розвивається в макроорганизме під дією мікроба. При цьому мікроб визначає специфічність інфекційного процесу, а вирішальний інтегральний внесок в форму прояви інфекційного процесу, його тривалість, ступінь тяжкості проявів і результат вносить стан макроорганізму, перш за все фактори його неспецифічної резистентності, на допомогу яким приходять фактори специфічного набутого імунітету. Третій, екологічний, фактор надає на інфекційний процес опосередкований вплив, знижуючи або підвищуючи сприйнятливість макроорганізму, або знижуючи і підвищуючи інфікується дозу і вірулентність збудника, активуючи механізми зараження і відповідні їм шляхи передачі інфекції, і т.

Патогенність - видова ознака, що передається у спадок, закріплений в геномі мікроорганізму, в процесі еволюції паразита, т. Е. Це генотипический ознака, що відображає потенційну можливість мікроорганізму проникати в макроорганізм (инфективности) і розмножуватися в ньому (інвазійних), викликати комплекс патологічних процесів, що виникають при захворюванні.

Фенотипическим ознакою патогенного мікроорганізму є його вірулентність, тобто властивість штаму, яке проявляється в певних умовах (при мінливості мікроорганізмів, зміні сприйнятливості макроорганізму і т.д.). Вірулентність можна підвищувати, знижувати, вимірювати, тобто вона є мірою патогенності. Кількісні показники вірулентності можуть бути виражені в DLM (мінімальна летальна доза), DL «(доза, що викликає загибель 50% експериментальних тварин). При цьому враховують вид тварин, стать, масу тіла, спосіб зараження, термін загибелі.

До факторів патогенності відносять здатність мікроорганізмів прикріплятися до клітин (адгезія), розміщуватися на їх поверхні (колонізація), проникати в клітини (інвазія) і протистояти факторам захисту організму (агресія).

Адгезія є пусковим механізмом інфекційного процесу. Під адгезію розуміють здатність мікроорганізму адсорбироваться на чутливих клітинах з наступною колонізацією. Структури, відповідальні за зв'язування мікроорганізму з клітиною називаються адгезини і розташовуються вони на його поверхні. Адгезини дуже різноманітні за будовою і зумовлюють високу специфічність - здатність одних мікроорганізмів прикріплятися до клітин епітелію дихальних шляхів, інших - кишкового тракту або сечостатевої системи і т.д. На процес адгезії можуть впливати фізико-хімічні механізми, пов'язані з гидрофобностью мікробних клітин, сумою енергії тяжіння і відштовхування. У грамнегативних бактерій адгезія відбувається за рахунок пілей I і загального типів. У грампозитивних бактерій адгезини представляють собою білки і тейхоевие кислоти клітинної стінки. У інших мікроорганізмів цю функцію виконують різні структури клітинної системи: поверхневі білки, ліпополісахариди, і ін.

Інвазія. Під інвазивністю розуміють здатність мікробів проникати через слизові, шкіру, сполучнотканинні бар'єри у внутрішнє середовище організму і поширяться по його тканин і органів. Проникнення мікроорганізму в клітку зв'язується з продукцією ферментів, а також з факторами гнітючими клітинну захист. Так фермент гіалуронідаза розщеплює гіалуронову кислоту, що входить до складу міжклітинної речовини, і, таким чином, підвищує проникність слизових оболонок і сполучної тканини. Нейрамінідазу розщеплює нейрамінової кислоту, яка входить до складу поверхневих рецепторів клітин слизових оболонок, що сприяє проникненню збудника в тканини.

Агресія. Під агресивністю розуміють здатність збудника протистояти захисним факторам макроорганізму. До факторів агресії відносяться: протеази - ферменти, що руйнують імуноглобуліни; коагулаза - фермент, згортає плазму крові; фібринолізин - розчиняє згусток фібрину; лецитиназа - фермент, що діє на фосфоліпіди мембран м'язових волокон, еритроцитів і інших клітин. Патогенність може бути пов'язана і з іншими ферментами мікроорганізмів, при цьому вони діють як місцево, так і генералізовано.

Важливу роль у розвитку інфекційного процесу грають токсини. За біологічними властивостями бактеріальні токсини діляться на екзотоксини і ендотоксини.

Екзотоксини продукують як грампозитивні, так і грамнегативні бактерії. За своєю хімічною структурою це білки. По механізму дії екзотоксину на клітку розрізняють кілька типів: цитотоксини, мембранотоксини, функціональні блокатори, Ексфоліант і ерітрогеміни. Механізм дії білкових токсинів зводиться до пошкодження життєво важливих процесів в клітині: підвищення проникності мембран, блокади синтезу білка та інших біохімічних процесів в клітині або порушення взаємодії і взаімокоордінаціі між клітинами. Екзотоксини є сильними антигенами, які і продукують освіту в організмі антитоксинів.

Екзотоксини мають високу токсичність. Під впливом формаліну і температури екзотоксини втрачають свою токсичність, але зберігають імуногенні властивості. Такі токсини отримали назву анатоксини і застосовуються для профілактики захворювання правця, гангрени, ботулізму, дифтерії, а також використовуються у вигляді антигенів для імунізації тварин з метою отримання анатоксіческіх сироваток.

Ендотоксини за своєю хімічною структурою є ліпополісахаридами, які містяться в клітинній стінці грамнегативних бактерій і виділяються в навколишнє середовище при лизисе бактерій. Ендотоксини не володіють специфічністю, термостабільним, менш токсичні, мають слабку імуногенність. При надходженні в організм великих доз ендотоксини пригнічують фагоцитоз, гранулоцітоз, моноцитоз, збільшують проникність капілярів, надають руйнівну дію на клітини. Мікробні ліпополісахариди руйнують лейкоцити крові, викликають дегрануляцію тучних клітин з виділенням вазодилататорів, активують фактор Хагемана, що призводить до лейкопенії, гіпертермії, гіпотонії, ацидозу, дессімінірованной внутрішньосудинної коагуляції (ДВК).

Ендотоксини стимулюють синтез інтерферонів, активують систему комплементу класичним шляхом, мають алергічними властивостями.

При введенні невеликих доз ендотоксину підвищується резистентність організму, посилюється фагоцитоз, стимулюються В-лімфоцити. Сироватка тваринного імунізованих ендотоксинів має слабку антитоксической активністю і не нейтралізує ендотоксин.

Патогенність бактерій контролюється трьома типами генів: гени - власної хромосомами, гени привнесені плазмидами помірними фагами.

Питання 2.

Джерелами інфекції можуть бути різні середовища і предмети як живої, так і неживої природи. Найбільш часто патогенні та умовно-патогенні мікроорганізми проникають в організм людини із забрудненою водою та їжею. Але джерелами паразитів можуть бути хворі тварини, люди, носії та реконвалесценти, а також їх виділення, предмети побуту тощо. Залежно від джерел інфекції розрізняють такі форми хвороб: антропонозні, зоонозні, зооантропонозні та сапронозні.

    Антропонозні (від грец. anthropos – людина, nosos – хвороба) – це хвороби, що уражують тільки людей і передаються від однієї особи до іншої. До цієї групи інфекцій належать холера, черевний тиф, дизентерія та інші.
   Зоонозні (від грец. zoon – тварина, nosos – хвороба) – це захворювання, що виявляються тільки у тварин, наприклад, чума рогатої худоби, куряча холера, чума свиней, гемофілія коней тощо.
   Зооантропонозні хвороби розвиваються як у тварин, так і у людей. До них належить велика кількість захворювань (близько 100) і найбільш розповсюджені серед них є туляремія, бруцельоз, лептоспіроз, чума, туберкульоз, сказ, ящур, сибірська виразка, токсоплазмоз, трипаносомоз та інші.
   Сапронозні (від грец. sapros – гнилий, nosos – хвороба) – це хвороби, що викликаються вільноживучими мікробами (в основному бактеріями і грибами), розповсюдженими на поверхні грунту та гнилих залишках рослин. До цих інфекцій відносять легіонели, йєрсінії, деякі вібріони та морські мікроорганізми.
   Наведена вище класифікація досить умовна. Особливо це стосується обмеження кола хазяїв збудника. Еволюція мікроорганізмів іде у напрямку поширення кола живих істот, які можуть бути уражені мікробами. Так, Chlamydia psittaci, яка була спочатку описана як збудник хвороби хвилястих папуг та інших птахів, зараз виявляється при важких бронхітах та пневмоніях у людей. На Україні був виділений надвірулентний штам К цього виду хламідій від жінки, померлої від пневмонії. За останні 30 років були описані нові інфекційні агенти з дуже широким колом хазяїв, наприклад, австралійська Х-лихоманка, збудник якої виявляється у комах, птахів, ссавців та людей; дуже швидко до різних ссавців адаптується ВІЛ (на нього хворіють люди, мавпи, кішки, а можливо собаки і свині). З’явився новий погляд на інфекції рослин та тварин. Так, з деяких злакових культур виділяють віруси, які мають дуже велику генетичну спорідненість з вірусами, здатними викликати захворювання у людей, особливо у країнах з тропічним кліматом.
    Зараження людини патогенними мікроорганізмами найчастіше відбувається через поверхню тканин та органів, які сполучаються з навколишнім середовищем: через слизові оболонки носу, глотки, очей, дихальних, травних та видільних шляхів, а також через пошкоджену шкіру. Слід відзначити, що нормальна нетравмована шкіра є досить міцним барיєром для багатьох збудників хвороб. Однак навіть мікроскопічні травми, укуси комах, укол голкою, розчісування можуть стати причиною зараження. Найбільш часто відбувається ураження слизових оболонок. При цьому інфекція може розвиватися на поверхні епітеліальних клітин, в середині них та проникати далі крізь них усередину організму.
    Для кожного збудника характерний свій переважний шлях зараження, який залежить від “вхідних воріт” інфекції. Це визначає, з якою швидкістю буде розвиватися інфекційний процес. Але поряд з найбільш переважним шляхом зараження можливі інші способи проникнення мікроба у макроорганізм. Найбільш розповсюдженими шляхами передачі інфекції є:
- повітряно-краплинний або повітряно-пиловий – мікроорганізми потрапляють в організм хазяїна аерозольним способом;
- фекально-оральний – збудники виділяються з випорожненнями та сечею хворих та можуть потрапляти аліментарним шляхом (через рот) при використані інфікованої їжі або води;
- трансмісивний – це шлях передачі збудника черех укуси кровососних комах (іксодових, гамазових, червонотілкових кліщів, комарів, москитів тощо;
- контактний – зараження відбувається шляхом прямого контакту з хворим чи носієм, а також непрямим контактом через забруднені предмети побуту;
- статевий шлях передачі інфекції;
- парентеральний шлях зараження, характерний для передачі інфекції через нестерильне медичне обладнання, ін’єкції, хірургічні операції, переливання крові тощо.
- вертикальний шлях передачі спостерігається при зараженні плоду від матері через плаценту, а також під час пологів та відразу після них.