14. Роль возбудителя в инфекционном процессе, факторы патогенности микроорганизмов.

Как уже упоминалось ранее, инфекционный процесс – процесс взаимодействия микро- и макроорганизма, который может завершиться: 1) формированием транзиторного либо хронического носительства, не сопровождаемого клиническими проявлениями, 2) развитием латентной инфекции, и 3) развитием клинически манифестного заболевания (острого либо хронического).

Соответственно, инфекционная болезнь – один из вариантов исходов инфекционного процесса, при котором взаимодействие микро- и макроорганизма заканчивается колонизацией последнего и развитием тех или иных патологических симптомов. Проще говоря, инфекционная болезнь – это клиническая манифестация инфекционного процесса. Аналогичный процесс, вызываемый гель­минтами, насекомыми и простейшими, носит название инвазия.

В основе инфекционного процесса лежит феномен паразитизма, т.е. такой формы взаимоотношений между двумя организмами разных видов, при которой один из них, называемый паразитом, использует другого, называемого хозяином, в качестве источника питания и как место обитания, причем оба организма находятся между собой в антагонистических отношениях. Паразитизм – свойство, закрепленное за видом и передающееся по наследству.

Таким образом, возбудитель играет ключевую роль в инфекционном процессе, являясь паразитом, взаимодействующим с организмом хозяина; при отсутствии возбудителя инфекционный процесс не может реализоваться.

Роль возбудителя в инфекционном процессе подчеркнута условиями т.н. триады Генле-Коха, полное соблюдение которых необходимо для признания какого-либо микроорганизма истинным возбудителем заболевания:

1) микроб-возбудитель должен обнаруживаться при данной болезни и не встречаться ни у здоровых, ни у больных другими болезнями;

2) микроб-возбудитель должен выделяться из организма каждого больного в виде чистой культуры;

3) выделенная чистая культура микроорганизма, будучи инокулирована в восприимчивый организм, должна вызывать заболевание, во всем идентичное первоначальному (т.е. тому, что имело место у источника инфекции).

Патогенность микроорганизма – видовой признак, закрепленный в геноме в процессе эволюции паразита, передающийся по наследству и отражающий потенциальную возможность данного микроорганизма проникать в макроорганизм (инфективность), размножаться в нем (инвазионность) и вызывать комплекс патологических процессов, соответствующих инфекционной болезни.

Патогенность опосредуется т.н. факторами патогенности. Каждый из них несет ответственность за проявление конкретных свойств микроорганизма в инфекционном процессе. К ним относят:

1) Факторы адгезии и колонизации – с их помощью бактерии распознают рецепторы на мембранах клеток, прикрепляются к ним и колонизируют клетки (различные поверхностные структуры клеточной стенки);

2) Факторы инвазии – благодаря им бактерия проникает в клетку (белки наружной мембраны бактерий);

3) Факторы, препятствующие фагоцитозу, которые либо маскируют бактерию от фагоцитов (капсула), либо подавляют фагоцитоз (белок А стафилококков, белок М стрептококков и т.п.). Факторы, подавляющие фагоцитоз, могут быть и веществами, подавляющими окислительные процессы в фагоцитах (например, антигены Fral Y. pestis);

4) Специфические ферменты защиты, инвазии и агрессии бактерий, которые способствуют распространению бактерий по тканям хозяина (гиалуронидаза, лецитиназа, протеазы, ДНК-азы и др.);

5) Эндотоксины и экзотоксины. Эндотоксины – структурные и функциональные компоненты стенки бактериальной клетки, обладающие токсическими свойствами. Соответственно, пока бактерия жива, эндотоксины во внешнюю среду не выделяются. Высвобождение эндотоксинов происходит после гибели и последующего лизиса бактериальной клетки.

По своей химической структуре эндотоксины являются липополисахаридами, которые содержатся в клеточной стенке грамотрицательных бактерий. Эндотоксины не обладают специфичностью, термостабильны, умеренно токсичны, обладают слабой иммуногенностью. При поступлении в организм в больших дозах эндотоксины угнетают фагоцитоз, увеличивают проницаемость капилляров, оказывают разрушающее действие на клетки, в частности, разрушают лейкоциты крови, вызывают дегрануляцию тучных клеток с выделением вазодилататоров, активируют фактор Хагемана, что приводит к лейкопении, гипертермии, гипотонии, ацидозу, диссеминированной внутрисосудистой коагуляции. Важно отметить, что указанные реакции являются неспецифическими и наблюдаются при всех инфекциях, возбудители которых способны высвобождать эндотоксины. Помимо этого, эндотоксины стимулируют синтез интерферонов, активируют систему комплемента по классическому пути, обладают аллергическими свойствами. При введении в организм небольших доз эндотоксинов повышается его неспецифическая резистентность, усиливается фагоцитоз, стимулируется функциональная активность В-лимфоцитов.

Экзотоксины – продукты активной секреции бактерий во внешнюю среду, обладающие токсическими свойствами. Их продуцируют как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии. По своей химической структуре это преимущественно белки (реже гликопротеины). Механизм действия экзотоксинов сводится к повреждению жизненно важных процессов в клетке: повышению проницаемости мембран, блокаде синтеза белка и других биохимических процессов в клетке или нарушению взаимодействия и координации между клетками. По молекулярной организации экзотоксины делятся на две группы: экзотоксины, состоящие из двух и более фрагментов (субъединиц), и экзотоксины, составляющие единую полипептидную цепь.

Экзотоксины обладают высокой токсичностью. Под воздействием формалина и высокой температуры экзотоксины утрачивают свою токсичность, но сохраняют иммуногенность. Такие токсины получили название «анатоксины» («токсоиды») и применяются для профилактики токсинемических инфекций, таких, как столбняк, гангрена, ботулизм и дифтерия, а также для иммунизации животных с целью получения антитоксических гетерологичных сывороток. Примеры экзотоксинов – ботулотоксин, экзотоксин-холероген (энтеротоксин), токсин Шига (веротоксин), дифтерийный нейротоксин, тетаноспазмин и т.д.

Патогенность бактерий контролируется тремя типами генов: генами нуклеосомы («хромосомы» бактерий), генами разнообразных плазмид и, наконец, генами умеренных («лизогенных») фагов.

Патогенное действие вирусов может реализовываться несколькими путями: 1) т.н. прямой цитопатогенный эффект заключается в том, что вирус, размножаясь в клетке-хозяине, переключает на нужды собственной репликации ее метаболические процессы, что в конечном итоге приводит к истощению строительных и энергетических ресурсов клетки, после чего она погибает. Клетка-мишень может поражаться и токсическими субстанциями, входящими в состав вирусов. Так, например, появились сообщения о роли NSP4 (одного из неструктурных белков ротавирусов) в развитии диареи: данный белок является специфическим для вируса энтеротоксином, способным вызывать секреторную диарею подобно бактериальным токсинам;

2) непрямой, или иммуноопосредованный цитопатический эффект может наблюдаться в тех случаях, когда вирус, размножаясь внутри клетки-хозяина, не приводит к ее немедленной гибели, но подобная клетка распознается иммунной системой организма как чужеродная (в основном благодаря вирусным белкам адгезии, оставшимся на внешней мембране пораженной клетки). В итоге пораженная клетка атакуется клетками-эффекторами иммунной системы (цитотоксическими Т-лимфоцитами, нормальными киллерами, макрофагами, нейтрофилами и т.д.) и гибнет. Подобный механизм гибели пораженных вирусом клеток наблюдается, например, при вирусных гепатитах В и Е.

Помимо этого, вирусы могут эффективно избегать взаимодействия с иммунной системой человеческого организма путем постоянного изменения своих антигенных свойств, за что отвечает усиленный мутагенез специальных участков генов, кодирующих поверхностные белки капсида вирусов. Подобным образом функционируют ВИЧ-1 и ВИЧ-2, вирусы гепатита С и гриппа А.