Микробиология Воробьев. Микробиология и ее развитие общая характеристика микроорганизмов. Биосфера заселена огромным числом живых существ
 Скачать 1.78 Mb.
|
|
Глава 8 УЧЕНИЕ ОБ ИНФЕКЦИИ 8.1. Характеристика инфекционного процесса Под названием ²инфекция⌡ подразумевают проникновение микроорганизма в макроорганизм и его размножение в нем, в результате чего возникает инфекционный процесс, который в зависимости от свойств возбудителя и формы его взаимодействия с макроорганизмом может иметь различные проявления: от бессимптомного носительства до тяжелейших форм инфекционного заболевания с летальным исходом. Наиболее выраженная форма инфекционного процесса называется инфекционной болезнью, для которой характерно наличие определенного возбудителя, инкубационного периода, специфичных для данной болезни симптомов и иммунного ответа. Название болезни обычно включает йазвание возбудителя (вид, род или семейство) с добавлением суффиксов -оз, -ез или -аз. Например, сальмонелла . сальмонеллез, риккетсия . риккетсиоз, амеба . амебиаз. В результате инфекции, т.е. проникновения патогенного микроорганизма в макроорганизм, размножения в нем, высвобождения продуктов метаболизма (ферменты, токсины) и действия их на макроорганизм нарушаются нормальные физиологические процессы, постоянство внутренней среды (гомеостаз). Макроорганизм, мобилизуя присущие ему неспецифические и специфические механизмы защиты, стремится уменьшить или полностью ликвидировать патогенную деятельность возбудителя, восстановить нарушенный гомеостаз. В большинстве случаев восстановление гомеостаза сопровождается приобретением организмом нового качества . иммунитета. Возбудителями инфекционных болезней являются вирусы, прионы, бактерии, грибы, простейшие, гельминты. Все они являются паразитами. Паразитизм . форма отношений между двумя организмами разных видов, из которых один, называемый паразитом, использует другого, именуемого хозяином, как источник питания и место постоянного или временного обитания. Свойство паразитизма генетически закреплено за видом и передается по наследству. К паразитам относятся все возбудители инфекционных (из мира растений) и инвазионных (из мира животных) болезней человека. Патогенные (болезнетворные) микроорганизмы произошли, по-видимому, от сапрофитов, приспособившихся в процессе эволюции к паразитическому типу питания в различных тканях и органах животного организма. Патогенность . видовой при- знак, передающийся по наследству, закрепленный в геноме микроорганизма, в процессе эволюции паразита, т. е. это генотипи-ческий признак, отражающий потенциальную возможность микроорганизма проникать в макроорганизм (инфективность) и размножаться в нем (инвазионность), вызывать комплекс патологических процессов, возникающих при заболевании. Фенотипи-ческим признаком патогенного микроорганизма является его вирулентность, т.е. свойство штамма, которое проявляется в определенных условиях (при изменчивости микроорганизмов, изменении восприимчивости макроорганизма и т.д.). Вирулентность можно повышать, понижать, измерять, т.е. она является мерой патогенности. Количественные показатели вирулентности могут быть выражены в DLM (минимальная летальная доза), PL. (доза, вызывающая гибель 50 % экспериментальных животных). При этом учитывают вид животных, пол, массу тела, способ заражения, срок гибели. Организм человека или животного, находящийся в состоянии инфекции, называют инфицированным, а предметы окружающей среды, на которые попали возбудители, называют загрязненными, или контаминированными. Для инфекционного заболевания характерны определенные стадии развития: А инкубационный период . время, которое проходит с момента заражения до начала клинических проявлений болезни. В зависимости от свойств возбудителя, иммунного статуса макроорганизма, характера взаимоотношений между макро- и микроорганизмом инкубационный период может колебаться от нескольких часов до нескольких месяцев и даже лет; . продромальный период . время появления первых клинических симптомов общего характера, неспецифических для данного заболевания, например слабость, быстрая утомляемость, отсутствие аппетита и т. д.; А период острых проявлений заболевания . разгар болезни. В это время проявляются типичные для данного заболевания симптомы: температурная кривая, высыпания, местные поражения и т. п.; А период реконвалесценции . период угасания и исчезновения типичных симптомов и клинического выздоровления. Не всегда клиническое выздоровление сопровождается освобождением макроорганизма от микроорганизмов. Иногда на фоне полного клинического выздоровления практически здоровый человек продолжает выделять в окружающую среду патогенные микроорганизмы, т.е. наблюдается острое носительство, иногда переходящее в хроническое носительство (при брюшном тифе . пожизненное). Заразность инфекционной болезни . свойство передавать возбудителя от инфицированного к здоровому восприимчивому организму. Инфекционные болезни характеризуются воспроизводством (размножением) заразного начала, способного вызвать инфекцию у восприимчивого организма. Инфекционные заболевания широко распространены среди населения. По массовости они занимают третье место после сердечно-сосудистых и онкологических болезней. Инфекционные болезни отрицательно влияют на здоровье людей и наносят значительный экономический ущерб. Существуют кризисные инфекционные болезни (например, ВИЧ-инфекция), которые в силу своей высокой эпидемичности и летальности угрожают всему человечеству. Инфекционные болезни различают по степени распространенности среди населения; условно их можно разделить на пять групп: . имеющие наибольшую распространенность (более 1000 случаев на 100 000 населения) -- грипп, ОРВИ; . широко распространенные (более 100 случаев на 100 000 населения) . вирусный гепатит А, шигеллезы, острые кишечные заболевания неустановленной этиологии, скарлатина, краснуха, ветряная оспа, эпидемический паротит; . часто встречающиеся (10.100 случаев на 100 000 населения) -сальмонеллезы без брюшного тифа, гастроэнтероколиты установленной этиологии, вирусный гепатит В, коклюш, корь; . сравнительно малораспространенные (1.10 случаев на 100000 населения) . брюшной тиф, паратифы, иерсиниозы, бруцеллез, менингококковая инфекция, клещевой энцефалит, геморрагические лихорадки; . редко встречающиеся (менее 1 случая на 100 000 населения) -полиомиелит, лептоспироз, дифтерия, туляремия, риккетсио-зы, малярия, сибирская язва, столбняк, бешенство. Возникновение инфекционного заболевания зависит от многих факторов: патогенности и вирулентности микроорганизма, его дозы, способа и пути проникновения, состояния макроорганизма. Факторы вирулентности определяют способность микроорганизмов прикрепляться (адсорбироваться) на клетках (адгезия), размножаться на их поверхности (колонизация), проникать в клетки (пенетрация), противостоять факторам неспецифической резистентности и иммунной защиты организма (агрессия). Начальной стадией инфекционного процесса является проникновение микроорганизмов во внутреннюю среду организма путем преодоления ими механических барьеров (кожа, слизистые оболочки, бактерицидные и бактериостатические вещества кожи, пищеварительного тракта . ферменты, соляная кислота >келудка и т.д.). При этом микроорганизмы могут проникать через кожу и слизистые оболочки, респираторный, желудочно-кишечный тракт, мочеполовую систему и т.д. Следующими стадиями являются адгезия и колонизация, связанные с прикреплением микроорганизмов на чувствительные клетки с последующим размножением возбудителя на поверхности этих клеток. Механизм адгезии основан или на физико-химическом взаимодействии между клетками возбудителя и макроорганизма (ван-дер-ваальсовы силы), или на специфическом взаимодействии с адгезинами . химическими группировками, расположенными на поверхности микробных клеток, соответствующих рецепторам клеток хозяина. У каждого вида и даже штамма микроорганизма имеются свои адгезины, обладающие уникальными структурами, что обеспечивает высокую специфичность взаимодействия бактериальной клетки с клеткой хозяина. С этим связана тропность бактерий, т.е. избирательность связывания микроорганизмов с теми или иными клетками организма, например сродство к эпителию респираторного тракта, кишечному эпителию, нервным клеткам и т.д. Адгезины многих бактерий отдела Gracillicutes связаны с фимбриями, у бактерий отдела Firmicutes адгезины в основном представляют собой белки и липотейхоевые кислоты клеточной стенки. Все вирусы, а также некоторые виды патогенных бактерий могут пенетрировать (проникать) внутрь клеток макроорганизма. В эпителиальные клетки проникают шигеллы, некоторые серовары эшерихий, где они, размножаясь, разрушают клетки с образованием эрозий слизистой оболочки кишечника. Процесс проникновения вируса в клетки . многоэтапный сложный процесс (см. главу 3). Взаимодействие микро- и макроорганизма может привести к подавлению неспецифических факторов защиты. Агрессия осуществляется за счет структур бактериальной клетки: капсулы, клеточной стенки, липополисахаридов грамотрицательных бактерий, которые подавляют миграцию лейкоцитов, препятствуют фагоцитозу. Для подавления иммунитета патогенные микроорганизмы продуцируют ферменты: протеазы, разрушающие иммуноглобулины; коагулазу, свертывающую плазму крови; фибри-нолизин, растворяющий сгустки фибрина; лецитиназу, растворяющую лецитин в оболочках клеток человека. Одним из мощных факторов агрессии являются токсины, играющие основную роль в патогенезе инфекционного процесса. Бактериальные токсины могут быть секретируемыми (экзотоксин) и несекретируемыми (эндотоксин). По механизму действия экзотоксины делятся на четыре типа. А Цитотоксины блокируют синтез белка на субклеточном уровне. Например, дифтерийный гистотоксин полностью угнетает действие фермента трансферази II, ответственной за элонгацию (удлинение) полипептидной цепи на рибосоме, j А Мембранотоксины повышают проницаемость поверхностной мембраны эритроцитов (гемолизин) и лейкоцитов (лей- коцидины), разрушая их. А Функциональные блокаторы . токсины, блокирующие функции определенных тканевых систем. Энтеротоксины (хо-лероген и др.) активируют аденилатциклазу, что приводит к повышению проницаемости стенки тонкой кишки и повышению выхода жидкости в ее просвет, т.е. диарее. Нейро-токсины (тетаноспазмин столбнячной палочки и др.) блокируют передачу нервных импульсов в клетках спинного моз- А Эксофолиатины и эритрогенины образуются некоторыми штаммами золотистого стафилококка и скарлатинозного стрептококка. Отдельные участки белковой молекулы этих токсинов имитируют структуры субъединиц гормонов, ферментов, нейроме- Таблица 8.1. Характеристика бактериальных экзо- и эндотоксиновСвойства Экзотоксины ЭндотоксиныХимическая природа Белки (9.19 аминокис- Л ПС с белком лот) Происхождение Выделяются в процессе Связаны со структура- жизнедеятельности, ми бактерий; выде-Чаще грамположитеяь- ляются при разру- ные бактерии шении клетки. Чаще грамотрицательные бактерии Отношение к темпе- Термолабильны Термостабильны ратуреСтепень ядовитости Очень токсичны Менее ядовиты Скорость действия После интубации Довольно быстро 18-72 ч Специфичность Выражена Лишена тропизма действияОтношение к хими- Чувствительны к спир- Мало чувствительны к ческим веществам ту, кислотам, щело- химическим веще-чам, пищеварительным ствам, не переходят ферментам, при деист- в анатоксины вии формалина переходят в анатоксин Антигенные свойства Активные антигены Слабые антигены диаторов макроорганизма и блокируют функциональную активность этих соединений. Эндотоксины отличаются от экзотоксинов меньшей специфичностью действия, меньшей токсичностью, большей термостабильностью. Эндотоксины угнетают фагоцитоз, вызывают одышку, диарею, падение сердечной деятельности, понижение температуры тела. Малые дозы эндотоксина могут вызывать обратный эффект. Эндотоксины активируют комплемент по альтернативному пути (табл. 8.1). Многие факторы вирулентности бактерий (адгезия, колонизация, пенетрация, инвазия, подавление неспецифической и иммунной защита макроорганизма) контролируются хромосомными и плазмидными генами. R-плазмиды детерминируют не только множественную резистентность к разным антибиотикам, но и их токсигенность. Токсинообразование детерминируется хромосомными генами или различными плазмидами (F, R, Col и др.), содержащими tox^- транспозоны или умеренные фаги. Утрата плаз-мидных (в отличие от хромосомных) генов не приводит к гибели бактериальной клетки. В условиях макроорганизма на фоне химиотерапии может происходить селекция антибиотикоустойчивых маловирулентных штаммов, предсуществующих в гетерогенной популяции. Механизм селекции осуществляется при отборе авирулентных и высоковирулентных штаммов. Инфекционный процесс может протекать в различных клинических формах. Их проявления обозначают специальными терминами. Сепсис - генерализованная форма инфекции. Характеризуется размножением возбудителя в крови вследствие снижения иммунных механизмов. При возникновении вторичных гнойных очагов во внутренних органах развивается септикопиемия, а при массированном поступлении в кровь бактерий и их токсинов может развиваться бактериемический или токсико-сеп- тический шок. Одной из стадий в патогенезе некоторых инфекционных болезней являются бактериемия и вирусемия. Они отличаются от сепсиса тем, что возбудители не размножаются в крови, а кровь выполняет транспортную функцию для микроорганизма. При некоторых протозойных инфекциях наблюдается циклическое размножение в крови паразитов (малярия, трипаносомоз). Инфекционное заболевание, вызванное одним видом микроорганизмов, называют моноинфекцией, а двумя или более видами (многие респираторные инфекции, внутрибольничные инфекции) . смешанной (микст-)инфекцией. От смешанных инфекций отличают вторичную инфекцию, когда к первоначальной, основной, уже развившейся инфекционной болезни присоединяется другая, вызываемая новым возбудителем (на фоне брюшного тифа может возникнуть пневмония, бактериальная или вирусная). Реинфекция -- повторное заражение тем же возбудителем (после некоторых заболеваний стойкий иммунитет не образуется). Если инфицирование тем же возбудителем происходит до выздоровления, возникает суперинфекция. Иногда клинические симптомы болезни появляются вновь без повторного инфицирования . за счет активации оставшихся в макроорганизме возбудителей (возвратный тиф, остеомиелит, сыпной тиф, болезнь Бриля). В таких случаях говорят о рецидиве болезни. Инфекционное заболевание может сопровождаться полным набором характерных для него симптомов (манифестная форма) либо симптомы заболевания могут быть слабо выражены (инаппарантная форма) или протекать с неполным набором симптомов (абортивная форма). Иногда после перенесенного заболевания формируется реконвалесцентное носительство, когда физиологические показатели здоровья возвращаются к норме, но больной продолжает выделять жизнеспособных возбудителей. 8.2. Основные эпидемиологические "понятия Эпидемиология . это наука, изучающая условия возникновения и механизмы распространения эпидемического процесса, а также совокупность противоэпидемических мероприятий, направленных на предупреждение и снижение инфекционных заболеваний, циркулирующих в человеческом коллективе. Эпидемический процесс включает три взаимосвязанных обязательных элемента: А источник инфекции; А механизм передачи инфекции; А восприимчивый коллектив людей. Исключение любого из перечисленных элементов прерывает эпидемический процесс. Источник инфекции представляет собой биологический или абиологический объект, являющийся естественной средой обитания, размножения патогенных микробов. Это может быть человек (больной или носитель), животные (больные или носители) и некоторые объекты внешней среды, где при благоприятных условиях (температура, влажность, питательная среда) возможно размножение возбудителей болезни. Болезни, при которых источником инфекции является человек, называются ант-ропонозами; если источником инфекции являются живот- Л ґ\ґ* ньіе, . зоонозами; а в тех случаях, когда болезнетворный микроб размножается в окружающей среде, болезни называют сапронозами. У сапронозов первый и второй элементы эпидемической цепочки как бы сливаются воедино. Известный российский ученый Л. В. Громашевский разработал закономерность механизма передачи инфекции из инфицированного организма в неинфицированный, связал механизм передачи инфекции с локализацией патологического очага в инфицированном организме и на этой основе разработал классификацию инфекционных болезней, принятую во всем мире: ж группа I -А^болезни с фекально-оральным механизмом передачи (дизентерия, холера и т. д.); А группа II- . болезни с аэрогенным (респираторным) механизмом передачи (дифтерия, корь и т. д.); А группа III - - болезни с трансмиссивным механизмом передачи (сыпной *гиф, малярия и т. д.); А группа IV . болезни с контактным механизмом передачи (сифилис, гонорея и т. д.). Последователи Л. В. Громашевского расширили разработанную им схему, добавив в нее искусственный парентеральный механизм заражения (шприцы, плохо стерилизованные медицинские инструменты и т. п.), а также вертикальный механизм передачи, при котором возбудитель может через зародышевые клетки передаваться плоду; разделили каждую группу на антропонозный и зоонозный ряд. В рамках одного механизма передачи могут действовать различные пути передачи (пищевой, водный и др.). В рамках пищевого пути передачи могут действовать отдельные факторы передачи (молоко, мясо и т. д.). Третий элемент эпидемического процесса составляет восприимчивость к данной инфекции конкретного коллектива. В понятие коллективной невосприимчивости входят не только иммунная прослойка населения (количество невосприимчивых людей из 100 членов коллектива), но и социальные условия жизни, уровень питания и т. д. Противоэпидемические и профилактические мероприятия обычно направлены на все три звена эпидемической цепи: на первый элемент . раннее выявление, диагностика, изоляция (в стационаре или на дому), карантинные меры . дератизация; на второй элемент . дезинфекция в очаге болезни, дезинфекция питьевой воды, обеззараживание нечистот, организация са- нитарно-противоэпидемического режима в медицинских учреждениях, отпугивание и уничтожение членистоногих переносчиков болезней (инсектициды и репелленты, противомоскитные сетки); на третий элемент . плановая и по эпидемиологичес- ким показаниям активная иммунизация, экстренная (применение антибиотиков) и пассивная иммунизация. Это общая схема, но при каждой болезни медицинская служба делает различные акценты. Например, при борьбе с дизентерией (и большинством кишечных инфекций) акцент противоэпидемических мероприятий смещается на второй элемент эпидемической цепи, при борьбе с дифтерией . на третий элемент (массовая вакцинация), что, конечно, не исключает воздействия и на другие элементы эпидемического процесса. Интенсивность эпидемического процесса выражается в интенсивных показателях заболеваемости (смертности): количество заболевших (умерших) на 10 000 (или 100 000) населения с ука- ] заниєм названия болезни, территории и исторического отрезка времени. Эпидемиологи различают три степени интенсивности эпидемического процесса. ' Спорадическая заболеваемость . обычный уровень заболеваемости данной нозологической формой на данной территории в данный исторический отрезок времени (например, заболеваемость брюшным тифом в городе N. в 1988 г. составила 2 на 100000 населения). Эпидемия . уровень заболеваемости данной нозологической формой на данной территории в конкретный отрезок времени, резко превышающий уровень спорадической заболеваемости (например, заболеваемость брюшным тифом в городе N. в 1976 г. составила 200 на 100000 населения). Пандемия . уровень заболеваемости данной нозологической формой на данной территории в конкретный отрезок времени, резко превышающий уровень эпидемий. Как правило, | такой высокий уровень заболеваемости трудно удержать в рамках определенного географического региона, и заболеваемость обычно быстро распространяется, захватывая новые и новые географические зоны (например, пандемия холеры, гриппа и др.). Не исключена возможность пандемии какого-либо заболевания в строгих географических рамках. Например, пандемия сыпного тифа в период гражданской войны в России (19f8.1922), которая не вышла за границы России. Эндемия . не.характеризует интенсивность эпидемического процесса. Это понятие включает в себя относительную частоту заболевания данной нозологической формой на данной географической территории. Различают эндемию природно-оча-говую, связанную с природными условиями и ареалом распространения переносчиков и резервуаров инфекции (например, желтая лихорадка, чума и др.), и эндемию статистическую, обусловленную комплексом климатогеографических и социально-экономических факторов (например, холера в Индии и др.). Конвенционные (карантинные) болезни . наиболее опасные болезни, склонные к быстрому распространению. Система информации и меры профилактики в этих случаях обусловлены международными соглашениями (конвенцией). Это касается, например, чумы, холеры, оспы, желтой лихорадки. |