Загальні поняття про інфекцію та імунітет

Інфекція (латинською infectio – зараження) – це сукупність біологічних процесів, що виникають в організмі людини або тварини (макро­­ор­ганізми) при проникненні в нього патогенних мікро­орга­нізмів. Інфекційний процес як результат взаємодії мікро- та макро­організму може виявлятися по-різному і залежить від виду, ступеня віру­лент­ності та кількості мікробів, що проникли в організм, а також стану захисних сил макроорганізму. При зниженому опорі макроор­ганізму та вираженій вірулентності патогенних мікроорганізмів роз­ви­вається інфекційне захворювання.

Багатьма інфекційними захворюваннями хворіють тільки люди. Такі інфекції називають антропонозами (від грецького "антропос" – людина і "нозос" – хвороба). До них відносяться, наприк­лад, кишкові інфекції: дизентерія, холера, черевний тиф та ін.; джерелом зараження при цьому є людина.

Інфекційні захворювання, якими хворіють люди та тварини, позначають терміном зоонози: бруцельоз, ящур, сальмонельози та ін. (джерелом зараження, як правило, при цьому є тварина).

У природі досить часто виникає форма взаємодії мікро- та макроорганізмів, що має назву бактеріоносійство. Це так звана "прихована інфекція", яка зовнішньо у людини та тварини не виявляється, але супроводжується присутністю в організмі пато­генних мікроорганізмів, що розмножуються в ньому і виділяються у навколишнє середовище. Бактеріоносійство обумовлене зниженим опором організму та низькою вірулентністю мікроорганізму. Бакте­ріо­носії становлять серйозну небезпеку як джерело інфекції, тому що виділені у навколишнє середовище мікроби можуть посилити свою вірулентність під впливом зовнішніх умов і стати причиною захворювання інших людей. Відоме бактеріоносійство збудниками кишкових інфекцій, стафілококу, патогенних вірусів та ін.

Для виникнення інфекційного захворювання необхідні три умови: джерело інфекції, шлях її розповсюдження та сприйнятливий організм.

Джерелами інфекції можуть бути хворі люди, тварини та бактеріоносії, які виділяють у навколишнє середовище патогенні мікроорганізми. Другою необхідною умовою виникнення інфек­ційних захворювань є наявність у навколишньому середовищі певних фак­торів, за участю яких проходить передача інфекції. Елементи зовніш­нього середовища, через які здійснюється передача патогенних мікроорганізмів від ураженого організму до здорового, мають назву факторів (або шляхів) передачі інфекції.

До них належить вода (водний шлях), ґрунт (ґрунтовий шлях), повітря (повітряно-крапельний шлях), предмети побуту, обладнання, посуд (контактно-побутовий шлях), харчові продукти (харчовий шлях), а також гризуни та комахи (трансмісивний шлях). У навко­лиш­ньому середовищі патогенні мікроорганізми можуть зберігати життє­здатність певний для кожного виду час залежно від умов середовища. Найбільш небезпечні водний та харчовий фактори передачі, оскільки в цих середовищах патогенні мікроорганізми можуть розмножуватись та накопичуватись.

Обов'язковою третьою умовою, яка впливає на розвиток інфекційних захворювань, є схильність людей до даного захворю­вання. Основну роль в ній відіграють механізми імунітету, тобто захисні реакції організму.

При інфекційному процесі ознаки захворювання виявляються через деякий проміжок часу, що має назву інкубаційного. В цей період відбувається накопичення мікроорганізмів та їх токсинів у кількостях, що здатні викликати клінічні прояви захворювання, та формується відповідна реакція організму. Його тривалість залежить переважно від фізіологічних особливостей патогенних мікробів. При інфекційних захворюваннях у більшості випадків інкубаційний період обчислюється кількома днями або кількома тижнями. При харчових отруєннях він складає зазвичай декілька годин, оскільки з недобро­якісними харчовими продуктами в організм водночас надходить велика маса збудників захворювання або їх токсинів.

Імунітет. Взаємодія патогенних мікроорганізмів з живими організмами – рослинами, тваринами та людьми визначається, як хвороботворною дією мікроба на організм, так і захисними реакціями організму на проникнення патогенних мікробів та продуктів їхньої життєдіяльності.

Під терміном "імунітет" (від латинської immunitas – звільнення) мають на увазі нечутливість організму до чужорідних агентів, в тому числі і до патогенних мікроорганізмів.

Захисні фактори організму проти інфекційних агентів та інших чужорідних (генетично гетерогенних) речовин поділяють на три групи: неспецифічну резистентність, природжений та набутий імунітети.

Н е с п е ц и ф і ч н а р е з и с т е н т н і с т ь (стійкість) є захистом організму від мікробів незалежно від їхньої видової належності. Вона обумовлена комплексом механічних та фізіоло­гічних реакцій макроорганізму, що направлені на забезпечення сталості внутрішнього середовища організму та його захист від чужо­рідних агентів. До факторів неспецифічної резистентності відно­сяться бар’єрна (механічна) захисна функція шкіри та слизових оболонок, бактерицидні речовини слини, сироватки крові та інших рідин організму, температурна та запалювальна реакції, видільна функція організму та ін. Вони знешкоджують чужорідні тіла та речовини за рахунок механічного та фізико-хімічного впливу. Встановлено, наприклад, що чиста шкіра здорової людини згубно діє на ряд мікробів (стрептококи, сальмонели, E. coli та ін.), а в сльозовій рідині, мокроті, слині, крові, молоці та в ряді тканин і органів міститься антибіотична речовина лізоцим (фермент ацетилмурамідаза). Виражену бактерицидну дію, особливо по відношенню до збудників кишкових інфекцій, має шлунковий сік (рН  0,4–0,3).

Мікроби, які здолали бар'єр, створений шкірою та слизовими оболонками, затримуються та знешкоджуються лімфатичними вуз­лами, в яких розвивається запалювальна реакція, що згубно діє на пато­генні мікроорганізми.

Могутнім неспецифічним захисним фактором проти чужорідних тіл та речовин є фагоцитарна реакція. Ф а г о ц и т о з – це процес активного поглинання та перетравлювання клітинами організму живих та вбитих мікробів або інших чужорідних часток, що потрапили до нього. Засновником вчення про фагоцитоз був І.І. Мечников. Клітини, що здатні до фагоцитозу, І.І. Мечников назвав фагоцитами і поділив їх на мікрофаги (нейтрофіли, еозинофіли крові) та макрофаги (моноцити крові, клітини селезінки, лімфовузлів, печінки та ін.). Мікроорганізми, що поглинаються клітинами, перетравлюються ферментами фагоцитів і повністю руйнуються. Цей процес має назву завершений фагоцитоз.

Токсини патогенних мікроорганізмів призупиняють фагоцитоз. Наприклад, при деяких інфекціях має місце й незавершений фаго­цитоз: при цьому клітини поглинаються фагоцитами, але не гинуть (наприклад, при черевному тифі, бруцельозі та туберкульозі).

Разом із неспецифічною резистентністю на рівні клітин організм людини має також гуморальні фактори захисту, що утримуються у сироватці крові та інших рідинах організму. В сироватці крові до них відносяться бактерицидна речовина білкової природи – комплемент, яка має властивість розчиняти деякі мікроорганізми – лізин, лейкіни – термостабільні речовини, що виділяються з лейкоцитів та здатні знешкоджувати як грампозитивні, так і грамнегативні бактерії та інші компоненти крові. Бактерицидні властивості мають складові частини сечі, екстракти з печінки, мозку та селезінки.

Певну роль у неспецифічній резистенції має нормальна мікрофлора тіла тварин і людей, деякі види якої є антагоністами патогенних мікробів.

Таким чином, сукупність анатомо-фізіологічних особливостей організму людини забезпечує неспецифічну видову стійкість до патогенних мікроорганізмів.

Природжений видовий імунітет – це несприй­нят­ливість до певних збудників захворювання, які вражають інші види живих організмів. Прикладом видового імунітету є несприйнятливість людей до деяких хвороб тварин (чума рогатої худоби, собак), а також несприйнятливість тварин до багатьох інфекцій людини (черевний тиф, дизентерія, холера та ін.).

Видовий імунітет є результатом тривалої еволюції, а також спадковим. В основі механізму видового природженого імунітету до інфекційних захворювань є відсутність в клітинах організму умов для розмноження певних збудників, а також здатність організму синтезу­вати речовини, які пригнічують життєдіяльність цих мікробів.

Н а б у т и й і м у н і т е т формується в організмі як специ­фічний захист проти одного певного чужорідного агента, в тому числі патогенних мікроорганізмів або їх токсинів, набутий в результаті контакту організму з цим агентом. Набутий імунітет не є спадковим. Відпо­відно до механізму формування в організмі набутий імунітет поді­ляють на природний та штучний.

Набутий п р и р о д н и й і м у н і т е т може бути активним, тобто формуватися в організмі після перенесеного зах­во­рювання або за прихованої інфекції (бактеріоносійство), і п а с и в- н и м, тобто формуватися у новонароджених у період розвитку плоду в організмі матері та під час годування материнським молоком.

Набутий штучний імунітет створюється також шля­хом активної та пасивної імунізації спеціальними препаратами – вак­ци­нами та імунними сироватками.

Початок вченню про набутий (інфекційний) імунітет було покладено роботами англійського лікаря Е. Дженнера (1749–1823), що вперше запропонував щеплення проти коров'ячої віспи. Надалі запобігання інфекційним хворобам шляхом введення ослаблених патогенних бактерій та їх токсинів за пропозицією Л. Пастера отримало назву вакцинація (від латинської "vacca" – корова) як дань поваги Е. Дженнеру. Завдяки роботам Л. Пастера в кінці XIX сторіччя вчення про імунітет отримало наукове обґрунтування.

Механізми набутого імунітету. Набутий імунітет – це імунний захист організму, який формується як відповідь на вве­дення в організм генетично чужорідних речовин і характе­ри­зується визначеною специфічністю по відношенню до агентів, що його викликають.

Основою набутого імунітету є специфічна реакція антиген –антитіло.

Антигени. За Р.В. Петровим (1976) антигени (від грецької anti – проти, genes – рід) – це речовини, що за хімічною природою є біо­логіч­ними об’єктами, генетично чужорідні, й при введенні в ор­ганізм викликають розвиток специфічної імунологічної реакції. Тер­мін антиген був введений в 1899 році угорським дослідником Ладислау Дойчем. Антигени характеризуються двома основними функціональними властивостями в організмі: 1) викликом активної імунної відповіді, в тому числі утворенням антитіл; 2) здатністю вступати у взаємодію з відповідними антитілами і знешкоджуватися ними. Таким чином, реакція антиген – антитіло виключно специфічна.

Спектр природних речовин, що мають властивості антигенів, дуже широкий. Всі вони мають колоїдний стан, що дозволяє їм легко всмоктуватися в організмі. Залежно від хімічного складу розрізняють повноцінних та неповноцінних агентів. Повноцінні аген­ти здатні викликати в організмі утворення антитіл та з’єднуватися з ними. До них відносяться, перш за все, білки, а також високомо­лекулярні нуклеїнові кислоти та складні полісахариди. Неповноцінні антигени або гаптени є складними вуглеводними, ліпідами та рядом інших речовин, котрі не здатні викликати утворення антитіл, але вступають з ними у сполуки.

До активних антигенів належать мікроорганізми та їх токсини. У мікробній клітині містяться різні антигени, що входять у структуру клітинної оболонки, джгутиків, капсул. Вони відрізняються за хімічним складом та імунологічною активністю. Клітинні або сома­тичні антигени – термостабільні складні комплекси, які склада­ються з полісахаридів або поліпептидів; джгутикові антигени – це термо­лабільний білок – флагелін, що руйнується за температури 60–80С; капсульні антигени – полісахариди та поліпептиди; антигенні властивості мають токсини мікробів.

Антитіла – це неспецифічні білки – імуноглобуліни ( – гло­бу­ліни), які утворюються в організмі тварин та людей під впли­вом антигенів і містяться переважно у сироватці крові, а також у слині, сльозах, поті та ін. Це так званий гуморальний імунітет.

Всі імуноглобуліни мають схожу структуру, складаються з чотирьох поліпептидних зв'язків. Відрізняються один від одного послідовністю амінокислот і, отже, специфічністю дії на антигени, що викликали їх утворення.

Міжнародною комісією відділу імунології ВОЗ (1964) імуноглобуліни поділяють на п’ять класів: Ig 9, Ig M, Ig A, Ig E, Ig D. Представники кожного класу відрізняються кількістю глобуліну в сироватці крові, молекулярною масою та функціями. Найбільш активно зв'язують антигени бактерій, вірусів, мікробних токсинів імуноглобуліни Ig 9. При активній імунній відповіді вони складають до 80 % імуноглобулінів сироватки крові.

Основна властивість антитіл – їх специфічність, тобто здатність реагувати тільки з тим антигеном, який викликав їх утворення. В результаті взаємодії антитіла з антигеном відбувається інактивація останнього.

Антиген і антитіло взаємодіють як молекули, не змінюючи своєї форми та структури. Спочатку відбувається взаємодія антитіл з антигенами, що розміщені на поверхні мікробних клітин (притягування антитіла до антигена відбувається електростатично, бо вони мають протилежні електричні заряди), а потім реалізується інактивація антигена, і при цьому, залежно від природи антитіла, спостерігається склеювання та осідання мікробів, нейтралізація токсинів, розчинення мікробних клітин та ін.

Антитіла з’являються в організмі через 5–6 днів після введення антигену, їхня кількість поступово зростає і сягає ефективної антимік­робної концентрації через 2–3 тижні.

Як вказано вище, сироватка тварин, які імунізовані ослабленими мікробами або їх токсинами, містить специфічні антитіла. Вона вико­ристо­вується з лікувальною та профілактичною метою для створення пасивної імунізації, тобто захисту від інфекції, яка викликається відповідними збудниками, тобто мікробами-антигенами.

Органи та клітини лімфоїдної системи та їх роль у створенні імунітету. За сучасними уявленнями фак­тори специфічного набутого імунітету формуються переважно в орга­нах лімфоїдної системи. До них відносять кістковий мозок, вилочкову ендокринну залозу – тімус, селезінку, лімфатичні вузли, а також лімфоїдну тканину кровоносних судин.

Клітини організму, що здійснюють імунні реакції, називають іму­ноцитами або імунокомпетентними клітинами. Основними іму­но­ци­тами є лімфоцити, що виробляються у кістковому мозку.

Лімфоцити поділяються за функціональним призначенням на Т – лімфоцити та В-лімфоцити. Т-клітини диференціюються у вилоч­ко­вій залозі, яка має назву тимус (звідси назва Т-лімфоцити). Їхня функція – "пізнавати" антиген. В-лімфоцити при зустрічі з антигеном стають основними продуцентами специфічних імуноглобулінів, які інактивують антиген.

В процесі імуногенезу беруть участь й інші клітини організму: еозинофіли, макрофаги та ін. Комплекс клітин, що забезпечують реакцію антиген – антитіло визначає так званий клітинний імунітет. Таким чином, основними механізмами специфічного набутого захисту від інфекції є складна взаємодія факторів клітинного та гуморального імунітетів.

Практичне використання вчення про іму­нітет. Створення повноцінного антимікробного імунітету та зміц­нення неспецифічної резистентності у населення шляхом раціо­наль­ного харчування та спрямованої імунізації є важливим державним заходом профілактики та лікування інфекційних захворювань, в тому числі тих, що передаються харчовими продуктами.

Реакції імунітету, які обумовлені високою специфічністю антитіл до антигенів, широко використовуються у мікробіологічній практиці для діагностики інфекційних захворювань. За допомогою відомого антигена можна встановити наявність відповідних антитіл у крові хворих тварин і людей, і навпаки, користуючись сироватками, що містять відомі антитіла, визначити та ідентифікувати наявність в організмі збудника хвороби.

Вакцинопрофілактика з використанням вакцин – біоло­гічних препаратів з живими послабленими або вбитими мікробами, а також послабленими токсинами (анатоксинами) використовується для профілактики таких захворювань як туберкульоз, бруцельоз, кишкові інфекції, віспа, сказ та  ін.

Серопрофілактика та серотерапія здійснюється за допомогою тваринних сироваток, що містять антитіла до певних збуд­ників. Антимікробні та антитоксичні сироватки отримують за допо­могою імунізації великої рогатої худоби, коней збудниками інфек­цій та їх токсинами. При цьому в організмі формуються захисні анти­тіла. Така імунізація за своєю природою є активною, бо потребує активної імунної відповіді організму. Імунні сироватки вико­ристо­вують частіше з лікувальною метою, оскільки швидко насичують орга­нізм необхідними антигенами. Така імунізація називається пасивною.

Алергія. У відповідь на введення в організм речовин, що мають антигенні властивості, можлива небажана специфічна реакція орга­нізму, що називається алергією. Термін вперше застосував К.Пірке (грецькою allos – інший, ergon – дія). Алергічні реакції пов’язані з накопиченням в організмі антитіл, що підвищують чут­ливість (сенсибілізацію) організму до антигенів, і виявляються при пов­тор­ному потраплянні в організм. До алергічних реакцій належить сиро­ватна хвороба, кропивниця, сінна лихоманка, бронхіальна астма, а також анафілактичний шок. Таким чином, імунітет може не тільки захистити, але й викликати загибель організму.

Алергізуючі властивості мають багато мікроорганізмів (наприклад, дріжджі, пліснява, які у вигляді домішок можуть міститися в антибіотичних препаратах), препарати вакцино- та серопрофілактики, деякі харчові продукти, побутові та промислові алергени. Посилюють алергічну реакцію організму важкі екологічні умови навколишнього середовища, неповноцінне харчування, стресові стани. Для лікування та профілактики алергії важливе значення мають виявлення алергену, припинення контакту з ним, спеціальне лікування препаратами, які пригнічують утворення антитіл.

Імунодефіцитний стан. Стан організму, при якому спостері­га­­­єть­ся різке зниження процесу утворення специфічних антитіл або повне пригні­чення цієї антимікробної реакції, називається імунодефіцитом.

Нездатність організму до імунної відповіді призводить до незахищеності організму від патогенних мікробів і в більшості випадків супроводжується частими важкими інфекційними захворю­ван­нями та летальним кінцем.

Природжені (первинні) імунодефіцити обумов­лені нездатністю організму до утворення антимікробних імуногло­булінів в результаті різкого зниження функціональної активності лімфоїдної системи.

До групи набутих (вторинних) імунодефіцитів на­лежать стани, за яких пригнічення антитілоутворення обумов­лене тяж­­кими запалювальними та токсичними процесами, дефіцитом біл­ків в раціоні харчування, гіповітамінозом. На утворення антитіл ве­ликий вплив мають іонізуюча радіація, стани стресу. Утворення ан­ти­тіл до збудників інфекційних хвороб може знизитись під впливом ря­ду лікувальних препаратів (наприклад, антибіотиків). Найне­безпеч­ні­шим станом є імунодефіцит, який обумовлений вірусною інфек­цією – СНІД (синдром набутого імунодефіциту). Ступінь пригніченості імунної відповіді при СНІДі, як правило, призводить до смерті. Роз­пов­сюдження ВІЛ-інфікованих на сьогодні в ряді регіонів набуває харак­теру епідемії і потребує багатопланових протиепідемічних заходів.

Таким чином, формування протиінфекційного імунітету визнач­ається структурою та властивостями антигену, станом організму та умовами його життєдіяльності у навколишньому середовищі.