Микра. Инфекция и иммунитет_методичка. инфекция. Врожденный иммунитет (семинар)
 Скачать 1.47 Mb.
|
|
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет) Институт общественного здоровья имени Ф.Ф. Эрисмана Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии имени академика А.А. Воробьева УЧЕНИЕ ОБ ИНФЕКЦИИ И ИММУНИТЕТЕ (учебно-методическое пособие по общей микробиологии для организации самостоятельной работы студентов на практических лабораторных занятиях) Авторский коллектив: Е.О. Халтурина М.И. Карсонова Москва - 2022 КУРС: «УЧЕНИЕ ОБ ИНФЕКЦИИ И ИММУНИТЕТЕ» Цель раздела. Знать: свойства патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, их роль в возникновении инфекционного процесса; защитные механизмы микроорганизмов; строение и функции иммунной системы; виды иммунитета; факторы врожденного и адаптивного (приобретенного) иммунитета; современные методы диагностики инфекционных болезней; принципы и проблемы вакцинопрофилактики и серотерапии инфекционных болезней. Уметь: поставить диагностические иммунологические реакции и интерпретировать полученные результаты; обосновывать выбор препаратов для иммунопрофилактики и иммунокоррекции инфекционных и неинфекционных болезней. ЗАНЯТИЕ- Тема: «ИНФЕКЦИЯ. ВРОЖДЕННЫЙ ИММУНИТЕТ (семинар)» Инфекция (infectio /лат./ - загрязнение, заражение) – проникновение в организм болезнетворных микроорганизмов и возникновение сложного комплекса процессов взаимодействия. Инфекционный процесс – процесс взаимодействия патогенного микроорганизма и восприимчивого макроорганизма в определенных условиях окружающей среды. Инфекционная болезнь – крайняя степень развития инфекционного процесса. «Инфекционный процесс» и «инфекционная болезнь» – это не равнозначные понятия. Каждый человек ежедневно сталкивается с миллионами микробов, при этом процесс взаимодействия заканчивается, как правило, победой макроорганизма - и болезнь не возникает. Для возникновения инфекционного процесса и инфекционного заболевания необходимо три компонента (фактора): микроорганизм (возбудитель инфекции), макроорганизм (человек) и окружающая среда. Формы взаимодействия инфекционного агента и организма человека разнообразны и зависят от свойств возбудителя, особенностей реактивности макроорганизма и условий окружающей среды ВОЗБУДИТЕЛЬ – ИСТОЧНИК - ПЕРЕНОСЧИК Возбудитель инфекционной болезни – это патогенные микробы, которые способны вызывать заболевание. В зависимости от природы инфекционного агента болезни разделяют на вирусные, бактериальные, грибковые (микозы), протозойные. Источник инфекции – это объект, в котором в естественных условиях размножается, накапливается и выделяются во внешнюю среду возбудители и могут заражать здоровых людей. Инфекционные заболевания делятся по источнику заболевания на: 1) антропонозы – инфекционные заболевания прикоторых источником является человек; 2) зоонозы – инфекционные заболевания при которых источником является животные; 3) сапронозы – инфекционные заболевания при которых источником заражения являются объекты окружающей среды (воздух, вода, почва). Переносчик инфекции – это организм, который не вызывает болезни сам по себе, но способен передавать возбудителей инфекционных болезней. Переносчики относятся к членистоногим (вши, блохи, комары, клещи и др.) ФОРМЫ ИНФЕКЦИИ По происхождению: экзогенная, эндогенная По локализации возбудителя: очаговая (локальная, местная), генерализованная По количеству возбудителя: моноинфекция, смешанная (mixed-инфекция) По длительности взаимодействия микроба с организмом: -острая (до 3 месяцев); -подострая (от 3 до 6 месяцев); -хроническая, микробоносительство, латентная (от 6 месяцев) По характеру клинических проявлений: -манифестная форма (полный набор характерных клинических симптомов), -инаппаратная форма (бессимптомная) По очагу распространенности: -спорадическая – невысокий, обычный для данной местности и времени уровень заболеваемости; -эпидемия – массовое распространение инфекционного заболевания в какой-либо местности, значительно превышающее обычный уровень заболеваемости; -пандемия – эпидемия, охватывающая значительную часть населения страны, группы стран, континента ФОРМЫ ГЕНЕРАЛИЗАЦИИ Бактериемия – циркуляция бактерий в крови без размножения в ней Сепсис (септицемия) – генерализованная форма инфекции, при которой возбудитель циркулирует и размножается в крови Септикопиемия – процесс размножения бактерий в крови с формированием вторичных гнойных очагов во внутренних органах Антигенемия – наличие антигенов в крови в форме комплексов, представляющих целиком клетку микроба или отдельные антигены микробов Токсинемия – циркуляция токсинов бактерий в крови ВОЗБУДИТЕЛИ ИНФЕКЦИОННОГО ПРОЦЕССА СВОЙСТВА ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ИНФЕКЦИОННОГО ПРОЦЕССА Патогенность – потенциальная способность микроба вызывать инфекционный процесс у определенного макроорганизма при определенных условиях окружающей среды. Является генотипическим признаком (контролируется хромосомными генами). Является видовым признаком (присущим виду микроба). Вирулентность – степень патогенности, индивидуальное свойство конкретного штамма микроба вызывать инфекционный процесс. Контролируется хромосомными и плазмидными генами. Изменяется под действием окружающей среды. Единицы измерения вирулентности бактерий LD (dosis letalis) – наименьшее количество живого возбудителя или его токсина, Вызывающего в определенный срок гибель определенного количества (%) подопытных животных. LDm (dosis letalis minima) – наименьшее количество живого возбудителя или его токсина, вызывающего в определенный срок гибель 95% подопытных животных. ФАКТОРЫ ПАТОГЕННОСТИ Факторы, обуславливающие способность микробов вызывать инфекционный процесс. Адгезия -пептидогликан; -пили, основные белки наружной мембраны, ЛПС. -поверхностные белки, липотейхоевые кислоты у Гр+ бактерий; -капсула бактерий; -белок Р1 в составе выростов ЦПМ у бактерий рода Mycoplasma; -белки капсида, гликопротеины суперкапсида у вирусов Инвазия -инвазины – белки наружной мембраны Грам- бактерий; - некоторые ферменты агрессии Колонизация - IgA-протеазы; - антилимфоцитарный фактор бактерий; - продукция бактериоцинов, антиоксидантов, сидерофоров Антифагоцитарная активность - капсула, микрокапсула, слизистый чехол; - антигены, входящие в их состав (экранируют поверхностные структуры микробов, защищают от действия лизосомальных ферментов и перекисных радикалов) Ферменты агрессии - гиалуронидаза (соединительная ткань); - нейраминидаза (слизистые оболочки); - фибринолизин (сгустки фибрина); - плазмокоагулаза (переводит фибриноген в фибрин); - коллагеназа (коллаген мышечных волокон); - лецитиназа С (лецитин и фосфоглицериды) Другие факторы патогенности - жгутики – Н-антиген; - гемолизины и пр. Токсины бактерий - эндотоксины; - экзотоксины ТОКСИНЫ БАКТЕРИЙ ЭНДОТОКСИНЫ - липополисахариды, липид А отвечает за токсичность - обнаружены только у Гр- бактерий - - относительно термостабильны; выдерживают нагревание при температуре 60 о С в течение часа без потери токсичности - слабые иммуногены; титры специфических антител и их защитная функция ниже, чем для экзотоксинов - не трансформируются в анатоксины, не чувствительны к формалину - умеренно токсичны; смертельные дозы для животных измеряются десятками и сотнями микрограмм - эндотоксины разных групп бактерий не имеют строго специфичных рецепторов, не обладают органотропностью. -CD14 – общий рецептор для ЛПС - все эндотоксины имеют общий эффект: гипертермия, токсикоз, слабость, одышка, диарея, нарушения сердечно- сосудистой системы, снижение давления, гипогликемия, при образовании больших доз эндотоксина в крови – эндотоксический шок - синтез контролируется хромосомными генами ЭКЗОТОКСИНЫ - выделяются живой клеткой; в высоких концентрациях обнаруживаются в жидких питательных средах - продуцируются Гр+ и Гр- бактериями - полипептиды - относительно термонестабильны; токсичность часто быстро теряется при температуре выше 60 о С - обладают высокой антигенностью; стимулируют образование высоких титров антитоксинов (антител) в сыворотках крови; -антитоксины нейтрализуют экзотоксины - трансформируются в анатоксины (токсины, лишенные своих токсических свойств, но сохранившие антигенность) при действии 0,4% р-ра формалина при 38-40 о С в течение 4 недель; -анатоксины используют для вакцинации - создания приобретенного искусственного активного антитоксического иммунитета - высокотоксичны; смертельные дозы для животных составляют единицы микрограммов и менее - каждый экзотоксин имеет специфические рецепторы на клетках-мишенях - каждый экзотоксин обладает специфическим эффектом - часто синтез контролируется экстра хромосомными генами (например, плазмидами) МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ЭКЗОТОКСИНОВ - Токсины, повреждающие клеточные мембраны: энтеротоксины, нейротоксины; - Токсины, ингибирующие синтез белка: эритрогенин, цитотоксины (гемолизины, лейкоцидины); - Токсины, активирующие пути метаболизма вторичных мессенджеров (холероген и пр); - Протеазы; - Суперантигены Токсигенность – способность бактерий образовывать белковые токсины. Токсичность – свойство бактерий образовывать токсические вещества, вызывающие симптомы интоксикации, в том числе выделять в окружающую среду при разрушении бактерий эндотоксины. Токсинемическая инфекция – инфекция, при которой возбудитель находится во входных воротах инфекции, а выделенный им экзотоксин циркулирует в крови, повреждая органы и ткани. Условия возникновения инфекционного процесса: Активность и интенсивность этого процесса связаны с эффективностью действия всех условий и зависят от дозы и вирулентности возбудителя, от состояния естественных защитных барьеров макроорганизма и места проникновения возбудителя (входных ворот инфекции). Патогенный микроорганизм (доза, патогенность, вирулентность, инвазивность и пр) Окружающая среда Восприимчивый макрорганизм (возраст, пол, коморбидность, состояние иммунной системы и пр) Любое инфекционное заболевание характеризуется своей динамикой, последовательной сменой разных периодов: инкубационного, продромального, клинического (разгар болезни) и исход заболевания. Восприимчивый макроорганизм Способность организма противостоять различным микробам обусловлена двумя механизмами: развитием врожденного и адаптивного (приобретенного) специфического иммунного ответа к отдельным патогенам на основе гуморальных и клеточных факторов, которая сразу направлена против множества инфекционных агентов ИММУННАЯ СИСТЕМА Иммунная система человека имеет сложную структурно-функциональную организацию и состоит из центральных органов (тимус и красный костный мозг), где происходят процессы антигеннезависимой дифференцировки лимфоцитов (иммунопоэз), периферических органов (селезенка, лимфатические узлы, пейеровы бляшки), где происходит антигензависимая дифференцировка лимфоцитов (иммуногенез) и лимфоидной ткани, ассоциированной с кожей и слизистыми/серозными оболочками или иммунной системы кожи, слизистых/серозных оболочек, печени (системы SALT – Skin-Associated Lymphoid Tissue; MALT— Mucosal–Аssociated Lymphoid Tissue; GALT— Gut–Associated Lymphoid Tissue; BALT— Bronchus–Associated Lymphoid Tissue; NALT— Nose– Associated Lymphoid Tissue; VALT— Vulvovaginal–Associated Lymphoid Tissue). Расположение периферических органов иммунной системы и систем SALT, BALT MALT и пр соответствует основным путям проникновения и распространения биологических агрессоров (бактерии, вирусы, грибы, простейшие) в организме. Основными задачами иммунитета являются: распознавание генетического отличия агрессивных чужеродных агентов и измененных собственных макромолекул от нормальных структур организма и устранение их влияния на биологические процессы, протекающие в организме, а также запоминание контакта с конкретными макромолекулами (антигенами), определяющее их ускоренное удаление при повторном попадании в организм. Конечными целями деятельности системы иммунной защиты являются сохранение гомеостаза, структурной и функциональной целостности и генетической индивидуальности как отдельного организма, так и вида в целом, а также выработка средств профилактики подобных интервенций в будущем. Иммунная защита от биологической агрессии как внешней, так и внутренней реализуется посредством триады реакций: -распознавание чужеродных и измененных собственных макромолекул; -элиминация (удаление) из организма антигенов и несущих их клеток и структур; - запоминание контакта с конкретными антигенами, для ускоренной их элиминации при повторном поступлении в организм. Для реализации этих задач на определенных этапах эволюции сформировалась специализированная система - иммунная система, которая представляет собой комплекс лимфоидных органов, а также диссеминированных по всему организму клеток, способных выполнять иммунологических функции. Жидкие среды организма (кровь, лимфа, межклеточная жидкость, ликвор и пр) объединяют в единое целое разобщенные компоненты иммунной системы, а также обеспечивают рециркуляцию (перемещение) клеток иммунной системы, способствуя поддержанию ее целостности. В рециркуляции способны принимать участие практически все клетки иммунной системы, а также гемопоэтические стволовые клетки. В процессе эволюции сформировались специализированные клетки, имеющие мощные системы внутриклеточного киллинга, основной «профессией» которых является фагоцитоз (от греч. phagos — пожираю, cytos — клетка) — поглощение частиц диаметром не менее 0,1 мкм (в отличие от пиноцитоза — поглощения частиц меньшего диаметра и макромолекул) и уничтожение захваченных микробов. Такими свойствами обладают профессиональные фагоциты - полиморфноядерные лейкоциты (в основном нейтрофилы) и мононуклеарные фагоциты - моноциты/макрофаги. Фагоцитоз складывается из нескольких последовательно протекающих этапов: •активация и хемотаксис — целенаправленное движение клетки к объекту фагоцитоза в сторону повышающейся концентрации хемоаттрактантов, роль которых играют хемокины, компоненты комплемента и микробной клетки, продукты деградации тканей организма; •адгезия (прикрепление) частиц к поверхности фагоцита. В адгезии важную роль играют PRR (патоген-распознающие рецепторы), а также рецепторы к Fc- фрагменту иммуноглобулина и С3 - компоненту комплемента (такой фагоцитоз называется иммунным). •поглощение частиц, их погружение в цитоплазму и образование вакуоли (фагосомы); •внутриклеточный киллинг (убийство) и переваривание. После поглощения частицы фагосомы сливаются с лизосомами — образуется фаголизосома, в которой бактерии гибнут под действием бактерицидных продуктов гранул. Однако не все микроорганизмы чувствительны к бактерицидным системам фагоцитов и их выживание после контакта с фагоцитами называется незавершенным фагоцитозом. Определение факторов вирулентности бактерий: А. Гемолизины (гемолитическая активность) Вирулентные штаммы стафилококков, стрептококков и др. образуют зоны α - или β-гемолиза вокруг колоний на кровяном агаре: -α -гемолиз характеризуется появлением зеленоватых зон вокруг колоний на кровяном агаре, в результате выработки метгемоглобина (например, характерен для Streptococcus pneumoniae) -β -гемолиз характеризуется образованием прозрачных зон вокруг колоний на кровяном агаре (характерен для Streptococcus pyogenes и Staphylococcus aureus) - γ- гемолиз- это отсутствие видимой зоны просветления вокруг колонии при росте на кровяном агаре Задание: ♦ Определить может ли тестируемый микроорганизм продуцировать гемолизины. ♦ Сделать вывод о типе гемолиза. ♦ Зарисовать в рабочей тетради демонстрацию В. Коагулазная активность Вирулентные штаммы стафилококков (Staphylococcus aureus) обладают способностью коагулировать плазму в результате продукции плазмокоагулазы. Выделенную чистую культуру помещают в пробирку с цитратной плазмой кролика и затем инкубируют при 37° С. Процесс коагуляции плазмы в пробирке занимает около 2 часов, после чего можно определить наличие сгустка плазмы внутри пробирки. Задание: ♦ Определить наличие (отсутствие) сгустка плазмы внутри пробирки. ♦Сделать вывод о коагулазной активности стафилококка. ♦ Зарисовать в рабочей тетради демонстрацию С. Лецитиназная активность На желточно-солевом агаре (ЖСА) большинство вирулентных штаммов стафилококков формируют колонии, окруженные «радужным венчиком» за счет разложения лецитина яичного желтка с помощью фермента лецитиназы Задание: ♦ Оценить лецитиназную активность различных штаммов стафилококка при росте на ЖСА. Обратить внимание на наличие (отсутствие) «радужного венчика», характеризующей лецитиназную активность. ♦ Зарисовать в рабочей тетради демонстрацию |