Инфекционный процесс может вызвать только патогенный или условно-патогенный микроорганизм (patos ― страдание, genes ― рождающий).
Патогенность (болезнетворность) ― потенциальная способность микроорганизма вызывать инфекционный процесс у чувствительного к нему человека (животного).
Патогенность ― это видовой признак микроорганизма, генетически детерминированный. Этот признак отражает потенциальную способность микроорганизма проникать в макроорганизм (инфективность), размножаться и распространяться в нем (инвазивность), вызывая комплекс патологических реакций, возникающих при заболевании.
Условно-патогенные микроорганизмы ― это микроорганизмы, которые вызывают инфекционный процесс только при определенных условиях:
· при попадании их в необычные биотопы (например E. coli в кровь),
· при снижении реактивности макроорганизма.
Патогенность может быть реализована или нет. Это зависит от вирулентности.
Вирулентность ― мера патогенности, ее фенотипическое проявление.
Вирулентность имеет свои качественные и количественные характеристики. Это индивидуальный, а не видовой признак (молодые колонии ― более вирулентны, старые и R-формы колоний ― менее вирулентны).
Ослабление вирулентности микроорганизмов впервые было предпринято Луи Пастером (созданы живые вакцины против куриной холеры, сибирской язвы, бешенства). Целенаправленное ослабление вирулентности ― аттенуация.
Количественная характеристика вирулентности выражается дозами:
· Dlm (Dosis letalis minima) ― минимальная смертельная доза ― количество микроорганизма (токсина), которое при введении чувствительному лабораторному животному в стандартных условиях вызывает гибель 95% животных через определенный срок;
· LD50 ― количество возбудителя, которое вызывает гибель подопытных животных чувствительных видов в 50% случаев;
· Dcl (Dosis certa letalis) ― абсолютно смертельная доза, гибель животных в 100% случаев;
· ID (инфицирующая доза) ― количество возбудителя, способное вызвать инфекционный процесс в явной форме (т.е. инфекционное заболевание).
Факторы вирулентности (патогенности) микроорганизмов:
· подвижность микроорганизма и хемотаксис;
· адгезия и колонизация;
· инвазия;
· агрессия;
· токсины микроорганизмов;
· продукты метаболизма микроорганизмов.
Подвижность микроорганизма и хемотаксис ― позволяет микроорганизму пройти через защитные барьеры организма (холерный вибрион ― через кислое содержимое желудка).
Адгезия и колонизация
Адгезивность ― способность микроорганизмов адсорбироваться на чувствительных рецепторах клеток и расселяться по поверхностям клеток (т.е. колонизировать их). Этот специфический процесс связан с наличием комплементарных рецепторов со стороны микроорганизма и клетки хозяина.
У бактерий функцию факторов адгезии (адгезинов) выполняют пили, фимбрии, жгутики, компоненты клеточной стенки (пептидогликан, тейхоевые кислоты Гр+ бактерий, липополисахаридный слой Гр- бактерий). Уникальное строение адгезинов, свойственное определенным видам микроорганизмов, обуславливает высокую специфичность данного процесса. Этим объясняется способность одних микроорганизмов прикрепляться и колонизировать эпителий дыхательных путей, других ― кишечного тракта, третьих ― мочевыделительной системы и т.д.
Рецепторы клеток тканей организма человека также неоднородны по своему составу. Их подразделяют на: нативные, индуцированные и приобретенные.
· Нативные рецепторы (есть заранее) располагаются на эпителиальных клетках, участвуя в адгезии соответствующих бактерий.
· Индуцированные рецепторы образуются, например, после адсорбции вируса гриппа на чувствительных клетках, после чего на них могут адгезироваться стафилококки и другие бактерии. Следовательно, грипп осложнится, например, стафилококковой инфекцией.
· Приобретенные рецепторы появляются при определенных условиях. Они представляют собой «мостики», связывающие эпителиоциты и бактериальные клетки, которые состоят из иммуноглобулинов разных классов, альбуминов, фибронектина или других соединений, способных взаимодействовать с комплементарными бактериальными адгезинами.
Инвазия
Инвазивность ― способность микроорганизмов проникать в клетку ― пенентрация, ткань, размножаться и распространяться по организму, преодолевая тканевые и межтканевые барьеры.
Эту функцию выполняют ферменты инвазивности, которые входят в группу факторов/ферментов агрессии. К этим ферментам относятся: гиалуронидаза (расщепляет гиалуроновую кислоту соединительной ткани), нейраминидаза (расщепляет сиаловую кислоту), фибринолизин (растворяет сгустки фибрина), коллагеназа и другие.
Агрессия
Агрессивность ― это способность микроорганизмов противодействовать защитным силам организма. Факторами агрессии являются:
· структурные компоненты микроорганизма (капсула ― защищает микроорганизм от фагоцитоза; липополисахаридный слой клеточной стенки Гр- микроорганизмов; пептидогликан, тейхоевые кислоты Гр+ бактерий);
· протеины ― угнетают фагоцитоз (например, протеин А ― у стафилококков, протеин М ― у стрептококков);
· поверхностные антигены (V и W-антигены у иерсиний чумы, Vi-антиген у S.Typhi, капсульный антиген у многих бактерий);
· у C. diphtheriae и M. tuberculosis ― корд-фактор (токсический гликолипид);
· у возбудителя сифилиса ― мукополисахаридный капсулоподобный чехол.
К факторам агрессии также относятся ферменты агрессивности: плазмокоагулаза (свертывает плазму крови), лецитовителлаза (расщепляет лецитин, содержащийся в оболочке клеток), ДНК-аза (вызывает деполимеризацию ДНК), протеаза (разрушает антитела), фибринолизин, фосфатаза.
Токсины микроорганизмов
Токсигенность ― способность микроорганизмов продуцировать экзотоксины (токсигенные микроорганизмы).
Токсичность ― это способность микроорганизмов продуцировать эндотоксины (токсичные микроорганизмы).
Типы токсинов по механизму действия:
· цитотоксины ― блокируют синтез белка (в клетке) на субклеточном уровне. Включают следующие группы: антиэлонгаторы, энтеротоксины, дермонекротоксины.
· мембранотоксины ― повышают проницаемость мембран эритроцитов (гемолизины) и лейкоцитов (лейкоцидины), разрушая их.
· функциональные блокаторы ― блокируют функции определенных тканевых систем. Этот тип токсинов включает: термолабильные и термостабильные энтеротоксины, токсиноблокаторы, нейротоксины.
· эксфолиатины и эритрогенины ― влияют на процесс взаимодействия клеток между собой и межклеточными веществами. Эксфолиатины образуются некоторыми штаммами Staphylococcus aureus, эритрогенины ― Streptococcus pyogenes.
Сравнительная характеристика бактериальных токсинов
| Экзотоксины | Эндотоксины |
| · продукты жизнедеятельности живых клеток · белки · термолабильны · высокотоксичны · действуют спустя латентный период · обладают строгой специфичностью действия (поражают определенные органы и ткани) · превращаются в анатоксины (т.е. под действием формалина токсин утрачивает свою ядовитость, сохраняя при этом иммуногенные свойства) · полностью нейтрализуются антителами-антитоксинами | · продукты разрушения клеток · липополисахаридный слой клеточной стенки грамотрицательных микроорганизмов · термостабильны · менее токсичны · действуют сразу · действуют однотипно (оказывают общетоксическое действие) · в анатоксины не переходят · нейтрализация антителами неполная |
Особенности генетического контроля синтеза факторов патогенности бактерий
У бактерий обнаружены три типа генов, осуществляющих контроль синтеза факторов патогенности:
1) гены собственной хромосомы, контролируют:
· образование пилей общего типа, участвующих в адгезии;
· синтез ферментов ― гиалуронидазы и нейраминидазы, участвующих в инвазии;
· М-протеин пиогенного стрептококка;
· хромосомные tox-гены контролируют синтез холерогена у холерного вибриона, эксфолиативного токсина золотистого стафилококка, энтеротоксина C. perfringens.
2) гены, привнесенные плазмидами (Ent-плазмида ― обеспечивает синтез энтеротоксина у энтеротоксигенных штаммов E. coli; Hly-плазмида ― синтез гемолизина).
3) гены, привнесенные умеренными конвертирующими фагами (напр., синтез экзотоксина у C.diphtheriae контролируется привнесенными tox-генами коринефага).