Микробиология Борисов Л.В. Микробиология Борисов Л. Литература для студентов медицинских вузов
 Скачать 27.52 Mb.
|
|
губ кообразное состояние или спонгиоз (лат. spongia — губка. Развитие губкообразного состояния мозговой ткани, как правило, сопровождается образованием амилоидных бляшек (амилоидоз) в мозге и разрастанием глиозной ткани (глиоз). Подобное своеобразие патоморфологической картины определило и первичное (и до сих пор используемое) название всей группы этих заболеваний как трансмиссивные губкообразные энцефалопатии. Именно трансмиссивность губкообразных изменений только в центральной нервной системе и является их патогномоничным приз наком. На протяжении нескольких десятилетий все попытки обнаружить возбудителей трансмиссивных губкообразных энцефалопатий заканчивались неудачей, хотя их инфекционная природа была точно доказана многочисленными опытами передачи заболеваний от больных животных (или людей. В это же время постепенно накапливались данные, которые позволяли судить о некоторых свойствах предполагаемых возбудителей этих загадочных заболеваний. Не имея возможности работать с выделенным этиологическим агентом, исследователи предпринимали разностороннее изучение свойств инфицированной мозговой ткани, наивысшее содержание инфекционного агента в которой было давно установлено. При этом оказалось, что предполагаемый инфекционный агент) способен проходить через бактериальные фильтры с диаметром пор от 25 до 100 нм) неспособен размножаться на искусственных питательных средах) вызывает гибель зараженных животных при высоких значениях ИД50; 4) накапливается до концентраций 105-1011 ИД50 в 1 г мозговой ткани 5) первоначально накапливается в селезенке и других органах ретикулоэндотелиальной системы, а затем в мозговой ткани) адаптируется к новому хозяину, что нередко сопровождается укорочением инкубационного периода) характеризуется наличием генетического контроля и чувствительности некоторых хозяев (например, у овец и мышей для возбудителя скрепи) имеется специфический круг хозяев для данного штамма возбудителя) возможны изменения патогенности и вирулентности у разных штаммов для различного круга хозяев селекция штаммов из дикого типа воспроизведение феномена интерференции (например, медленно накапливающегося штамма возбудителя скрепи с быстро накапливающимся штаммом в организме мышей, а также персистенция в культуре клеток, как полученных из органов и тканей зараженного организма, таки зараженных in Обнаружение перечисленных признаков, характерных для широко известных вирусов человека и животных, достаточно убедительно объясняет многолетний устойчивый интерес вирусологов к поиску возбудителей трансмиссивных губкообразных энцефалопатий (ТГЭ). Наряду с приведенными выше признаками у возбудителей ТГЭ были обнаружены свойства, которые значительно отличались от таковых у всех известных вирусов. Так, возбудители ТГЭ оказались устойчивыми к действию бета-пропиолактона, формальдегида, глю- таральдегида, нуклеаз (РНК-азы Аи, ДНК-азы I), псораленов, нагревания до С (при неполной инактивации даже в условиях кипячения, УФ-лучей, ионизирующей радиации, ультразвука. Перечисленные выше своеобразные свойства дали основание рассматривать возбудителей ТГЭ как необычные вирусы, и сами медленные инфекции некоторое время подразделяли на две группы медленные инфекции, вызываемые обычными вирусами, и медленные инфекции, вызываемые необычными вирусами. Однако вначале х годов С. Прузинер, используя новые подходы к накоплению и очистке инфекционного материала в мозговой ткани зараженных скре- писодержащим материалом хомяков, обнаружил, что возбудителем наиболее распространенной в природе ТГЭ — скрепи (заболевание, встречающееся в природе среди овец и коз) — является безнуклеино- вый низкомолекулярный (27-30 килодальтон) белок который он назвал инфекционный прионный белок. В качестве инфекционной единицы С. Прузинер предложил наименование «прион». Термин «прион» образован как анаграмма английских слов белковая инфекционная (частица — «proteinaceous infectious (particle)». Прион как инфекционная единица состоит из молекул инфекционного прионно- го белка. Сам С. Прузинер определил прион как малую белковую инфекционную частицу, устойчивую к инактивирующим воздействиям, которые модифицируют нуклеиновые кислоты. Результаты исследований последних 15 лет полностью подтвердили прионную природу возбудителей ТГЭ и на этом основании подобные заболевания обозначают теперь как «прионные болезни». Прионный белок может существовать в двух формах. Его нормальная, клеточная форма, обозначенная как РгРС (аббревиатура от англ. — Prion Protein o f Celt) обнаруживается в организме всех млекопитающих, включая и человека. Ген, кодирующий РгРС, расположен в коротком плече хромосомы 20 у человека и хромосомы 2 — у мыши. Он является высококонсервагивным и очень высокие уровни его экспрессии обнаруживаются в нейронах, где концентрация иРНК для РгРС примерно враз выше, чем в глии. Более низкие уровни экспрессии гена можно обнаружить ив других тканях. ген регулируется в процессе развития и поддерживает устойчивую экспрессию вовремя всей жизни организма. Нормальный прионный белок РгРС играет черезвычайно важную роль в жизнедеятельности организма он участвует в передаче нервных импульсов и, самое главное, — клеточный прионный белок играет определяющую роль в поддержании так называемых циркадианных ритмов (лат. cirka — около и dies — день, регулируя суточные циклы активности и покоя в клетках, органах ив организме в целом. В организме людей и животных, страдающих прионными болезнями, прионный белок обнаруживается в другой форме, обозначаемой как PrPSc. Подобная аббревиатура обусловлена тем, что природным резервуаром инфекционной формы прионов служат овцы и козы, у которых спонтанно может развиваться уже упомянутое ранее заболевание под названием «скрепи». Конверсия РгРС в PrPSc представляет собой посттрансляционный процесс, включающий глубокое конформационное изменение , которое и является фундаментальным событием, лежащим в основе размножения инфекционных прионов. Нужно добавить, что помимо приобретенной прионным белком инфекционности, другим его принципиальным отличием от нормальной изоформы оказываются приобретенная высокая устойчивость к нагреванию, ультрафиолетовому свету, проникающей радиации и переваривающему действию протеазы. Механизм накопления инфекционного прионного белка в зараженном организме сегодня точно неизвестен. Однако, исходя из определения, что в данном случае речь идет о посттрансляционном процессе, считается вероятным, что инфицирующий прионный белок вызывает в здоровом организме трансформацию нормального прионного белка в его инфекционную форму за счет конформационных (пространственных) изменений. В частности, об изменении третичной или даже четвертичной структуры исходного белка РгРС. Таким образом Рис. Схема процесса накоплениям о л е кули н ф е к ц ионного при он ног обе лк а процесс накопления инфекционного прионного белка происходит не в результате синтеза в зараженном организме молекула вследствие конформационных изменений уже синтезированных нормальных молекул РгРС под влиянием молекул инфекционного прионного белка PrPSc (рис. Как показало на схеме, процесс накопления инфекционного при онного белка обусловлен прежде всего необходимостью контакта двух молекул. В результате под влиянием молекулы PrPSc происходит трансформация одной молекулы РгРС в ее инфекционную форму PrPSc. Следующий этап включает в себя уже влияние двух молекул PrPSc, под воздействием которых образуются четыре молекулы PrPSc и т.д. Таким образом, процесс накопления инфекционного прионного белка носит лавинообразный характер. Группа прионных заболеваний включает такие болезни животных как скрепи овец и коз, трансмиссивная энцефалопатия норок, хроническая изнуряющая болезнь некоторых видов оленей и лосей, губко образная энцефалопатия крупного рогатого скота, губкообразная энцефалопатия кошек и губкообразная энцефалопатия экзотических копытных (табл. У человека прионные болезни встречаются редко, с частотой 1 на миллион в год. Исключение составляют лишь несколько регионов в мире, где заболеваемость оказывается значительно выше Словакия, Израиль и Чили. К настоящему времени у людей описаны четыре прионные болезни болезнь Крейтцфельда-Якоба, куру, синдром Гер- стманна-Штреусслера-Шейнкера и смертельная семейная бессоница табл. 21.7). Куру и синдром Герстманна-Ш треусслера-Ш ейнкера представляют собой клинические разновидности болезни Крейтцфель- Таблица Современная классификация прионных болезней человека и животных Н о зол о ги ческа я форма Е с тес тв е н н ы й хозяин Болезнь Крейтцфельда-Якоба Человек Куру Человек Синдром Герстманна-Штреусслера-Шейнкера Человек Смертельная семейная бессоница Человек Скрепи Овцы и козы Трансмиссивная энцефалопатия норок Норки Хроническая изнуряющая болезнь Олени и лоси Губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота Коровы и быки Губкообразная энцефалопатия кошек Кошки Губкообразная энцефалопатия экзотических копытных Антилопы и большой куду да-Якоба, различающиеся соотношением интенсивности спонгиоза, амилоидоза и глиоза в мозговой ткани. Отрюда понятно, что болезнь Крейтцфельда-Якоба служит как бы главным показателем степени риска заражения человека. Особого внимания заслуживает то обстоятельство, что, в отличие от всех известных инфекционных заболеваний, из 100% заболевающих в 85% случаев болезнь Крейтцфельда- Якоба возникает как спорадическое заболевание, как правило, у летних людей в 10-15% — как наследственное и мене чем в 1-5% случаев эта болезнь развивается как инфекционная, то есть в результате типичного внешнего заражения. Здесь речь идет о так называемых ятрогенных случаях, связанных с медицинскими манипуляциями или пересадками тканевых материалов от человека к человеку табл. Как видно из табл. 21.8, все случаи ятрогенного заражения людей как правило, молодого возраста, основаны на передаче им тканевых материалов или собственно инфекционного агента, сохранившегося в результате недостаточной стерилизации инструментария, использовавшегося людьми, находившихся в инкубационном периоде болезни Крейтцфельда-Якоба. Это послужило основной причиной широких эпидемиологических исследований болезни Крейтцфельда-Якоба с Таблица Ятрогенные случаи болезни Крвйтцф ельда-Якоба И сточник заражения Количество случаев Г ормон роста (соматотропин 94 Гонадотропный гормон 4 Твердая мозговая оболочка 69 Роговица 3 Нейрохирургический инструментарий 4 Электроды для стереоэлектроэнцефалографии 2 целью определения путей заражения, частоты заболевания, географического распространения, семейных очагов, возможных связей с особенностями пищевого рациона. Последнее представляется особенно важным, так как на протяжении уже более 25 лет различные исследователи приводят статистические данные о возможной роли в возникновении болезни таких пищевых продуктов, как плохо проваренного мяса, мозга свиней и коров, особенно мозга и глазных яблок овец. Растущий интерес к группе прионных болезней и роли в их возникновении пищевого фактора во многом обусловлен начавшейся в 1986 г. эпизоотией губкообразной энцефалопатии крупного рогатого скота (болезнь бешенной коровы) в Великобритании, на пике которой в 1992 г. регистрировалось около 1000 случаев заболеваний коров в неделю (рис. Источником инфекционного прионного белка оказалась длительное время употреблявшаяся для выкармливания молодняка мясо-кос тная мука, при производстве которой еще сначала х годов стали использовать продукты убоя и головы овец. Помимо коров, заболевание в Великобритании зарегистрировано у ряда экзотических копытных (в том числе у 5 видов антилоп, что также явилось следствием использования в зоопарках для выкармливания молодняка мясо-кос тной муки. Последующие звенья этой цепи событий представлены развитием прионных заболеваний и у некоторых представителей семейства кошачьих болезнь была зарегистрирована у бродячих и домашних кошек, а также у пум, оцелотов и гепардов. Причины возникновения у них губкообразной энцефалопатии связаны с употреблением в пищу внутренностей и голов зараженных коров, что было доказано сравнительным анализом инфекционного прионного белка, выделенного от этих животных 37488 s s s 2262 662 1987 г. 1988 г. 1989 г. 1990 г. 1991 г. 1992 г. 1993 г. 1994 г. 1996 г. I кв г. Р и с . 21.25. Динамика подтверждения случаев губ ко образной энцефалопатии коров в Великобритании (зак в . 1996 г г .) Губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота, кроме Великобритании, зарегистрирована ив других странах в Швейцарии, Ирландии, Португалии, Франции, Германии, Нидерландах, Италии, Омане, Канаде, Дании и на Фолклендских островах. Все эти случаи связаны либо с импортом зараженных животных, либо сим портом зараженной мясо-костной муки. Анализ медицинских аспектов проблемы прионных болезней в первую очередь выдвинул главнейший вопрос Какова степень риска перадачи заболевания от крупного рогатого скота человеку Актуальность подобной формулировки вскоре была подкреплена обнаружением в Великобритании, а затем и во Франции атипичных случаев болезни Крейтцфельда-Якоба среди людей молодого (до 40 лет) возраста, а также тем, что заражение коров, кошек, овец, коз, норок, мышей и других животных успешно происходит через желудочно кишечный тракт. Недавно на этот вопрос был дан утвердительный ответ на основании сравнительного изучения свойств штаммов инфекционного прионного белка, полученных 1) от больных пожилых людей, погибших от обычной формы болезни Крейтцфельда-Якоба, 2) от больных молодых людей, погибших от атипичной формы болезни Крейтцфель да-Якоба и 3) от коров, погибших от губкообразной энцефалопатии Оказалось, что потрем маркерам, характерным только для коровьего штамма, сходство обнаруживается лишь со штаммами, выделенными от атипичной формы болезни Крейтцфельда-Якоба. Возрастающий интерес к прионам и прионным болезням обусловлен в первую очередь тем, что прионы представляют собой совершенно новый класс инфекционных агентов, принципиально отличный от мира простейших, бактерий, грибов и вирусов. Открытие прионов можно сравнить по своему значению с открытием А. Левен гуком микроорганизмов или Д.И. Ивановским вирусов. Более того, вызываемая прионами патология, как упоминалось, может проявляться в спорадических, наследственных или инфекционных заболеваниях, что не имеет прецедента в патологии человека и животных. В заключение следует отметить, что протяжении многих лет накапливаются факты, прямо свидетельствующие о том, что картина патоморфологических изменений в мозговой ткани при прионных заболеваниях человека и животных удивительно сходна с таковой, которая наблюдается у человека и животных в процессе старения. Напомним, что смертельная патология при прионных болезнях развивается в результате конформационных превращений жизненно важных белковых структур. Поэтому, если конформационные изменения белков млекопитающих определяют диапазон их действия от жизненно важных до смертельно опасных, то можно полагать, что именно конформационные белки могут выполнять роль главных регуляторов в организме, в том числе и такого важнейшего процесса как ограничение самой жизни. Вопросы для самоконтроля. К каким последствиям приводят лимфотропные свойства вирусов и у каких из них они наиболее выражены. Какие вирусы способны встраивать свой геном в хромосому клетки хозяина и каковы последствия этого процесса. В составе каких вирусов обнаружена обратная транскриптаза и какова роль данного фермента в процессе их жизнедеятельности. В чем состоят трудности создания вакцин против СПИДа, гриппа, гепатита Аи В. Перечислите вирусы, вызывающие преимущественно а) респираторные инфекции, б) кишечные инфекции, в) нейроинфекции, г) детские инфекции. Какие вирусы индуцируют опухоли у животных, человека и каков возможный механизм онкогенеза? 7. Какие химиотерапевтические препараты применяются для лечения СПИДа, гриппа и некоторых других вирусных заболеваний. Возбудители каких вирусных инфекций представляют наибольшую эпидемическую опасность для населения ив чем состоят причины этой опасности 9. В чем состоят трудности и недостатки лабораторной диагностики вирусных инфекций. С какой целью при вирусологическом исследовании проводится типирование возбудителей. Почему при многих вирусных инфекциях проходится прибегать к их ретроспективной диагностике. Каковы объективные причины продолжительности вирусологической диагностики инфекций и какими методами удается сократить сроки исследования Приветите примеры. Какие биологические особенности отдельных видов вирусов используются при их дифференцировке и идентификации. Почему при серологической диагностике вирусных инфекций, как правило, соблюдается принцип парных сывороток ГЛАВА 2 МЕДИЦИНСКАЯ МИКОЛОГИЯ Немецкий патолог Р. Вирхов впервые в 1854 г. назвал грибковые заболевания людей и животных микозами. Впоследствии возбудители микозов привлекли к себе внимание многих биологов и врачей в различных странах, где стали формироваться микологические центры (Германия, Россия, Франция, США. Одним из основоположников медицинской микологии является французский ученый Р. Сабуро, который в 1910 г. опубликовал превосходную монографию о трихофитии, микроспории и фавусе. Предложенная им питательная среда до настоящего времени используется для культивирования мик- ромицетов. Особое место в развитии микологии в России принадлежит Н.В. Сорокину — автору четырехтомника Растительные паразиты человека и животных как причина заразных болезней (1882-86 гг.), в котором подробно описаны известные к тому времени заболевания, вызываемые грибами и бактериями. Большой вклад в последующее развитие медицинской микологии в нашей стране внесли АН. Аравийский, А.М. Ариевич, П.Н. Кашкин, ОН. Подвысоцкая и др. Из них следует особо выделить П.Н. Кашкина как основоположника эпидемиологии грибковых заболеваний. В настоящее время известно около 80 тыс. видов грибов, из которых около 150 являются первично патогенными для человека и животных, а вместе с условно патогенными грибами перечень видов составляет около 500 наименований. Микромицеты, инфицирующие иммунодефицитных людей, вызывают оппортунистические микозы. Их число ежегодно возрастает. В настоящее время регистрируется около 2,5 млн. случаев оппортунистических микозов с показателем летальности более 4% см. Факторами риска при глубоких микозах являются) гормональные (диабет) и гематологические заболевания, имму нодефициты и злокачественные опухоли) кортикостероидная, иммуносупрессивная, цитостатическая и антибактериальная терапия 3) обширные хирургические вмешательства (на сердце, органах брюшной полости, трансплантация органов) возраст пациентов, особенно новорожденные и пожилые люди, а также беременность обширные травмы, ожоги. СИСТЕМАТИКА ГРИБОВ В связи с накопленными данными по цитологии, химии и генетике грибов их систематическое положение в мире живых существ существенно изменилось, и классификационная схема может быть I представлена в следующем виде: Надцарство — Эукариоты Царство — Грибы или Отделы — Грибы-с ли зев и кии настоящие грибы (Грибы подразделяют на семь классов Chytridiom ycetes, H yphochy- tridiom ycetes, O omycetes, Zygom ycetes, Ascom ycetes, Basidiom ycetes, Deute- romycetes. Первые четыре класса составляют группу низших грибов, ранее относимых к фикомицетам. Жгутиковые водные плесени объединяются некоторыми авторами в класс Protoctista вместе си эукариотически ми водорослями. Сумчатые, базидиальные и несовершенные микромицеты относят к высшим грибам. Последние включает сборную группу разных видов, не имеющих полового процесса размножения. Большинство патогенных грибов относят к аскомицетам, базидиомицетами дейтеромицетам. Они имеют септированные гифы (высшие грибы, размножаются вегетативно и бесполым репродуктивным путем с помощью конидий. і % 22.2. КУЛЬТУРАЛЬНЫЕ И МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРИБОВ Грибы обычно выращивают на жидких или плотных питательных средах Сабуро, Чапека-Докса, жидком сусле или сусло-ага ре, имеющих pH ниже 7,0. Поскольку подавляющее большинство грибов относится к аэробам, они вырастают в виде пленок на поверхности жидких сред или в форме колоний на агаризованных средах. В молодом возрасте колонии бесцветные, а позже, в период спорообразования, пигментированные. Грибы чаще размножаются с помощью специальных зародышевых клеток — спор (рис. 22.1). В благоприятных условиях спора, прорастая, образует ростковую трубочку, которая удлиняется за счет дистального конца и превращается в нить — гиф у (филамент). Впоследствии в гифе могут возникнуть поперечные перегородки — I се п ты, располагающиеся позади верхушки растущей нити. В таком |