Задачі медичної мікробіології, етапи розвитку. Вдосконалення методів лабораторної діагностики інфекційних хвороб
 Скачать 439.5 Kb.
|
|
Мутації та їх різновидності. Мутагени фізичні, хімічні, біологічні Мутації – зміни в первинній структурі ДНК клітини, які супроводжуються стійкою стрибкоподібною зміною певної біологічної ознаки і стабільно успадковуються наступними поколіннями Класифікація мутацій Спонтанні мутації зумовлені дією ендогенних чинників : • помилки ферментів в процесі реплікації ДНК • взаємодія хромосомної ДНК з позахромосомними елементами (транспозонами, IS-елементами) частота виникнення - 10 -7 -10-9 Індуковані мутації виникають під впливом направленої дії на геном бактерій екзогенних чинників або мутагенів частота виникнення – 10-4 – 10-5 Класифікація мутацій за величиною ділянки ДНК, що зазнала змін: Точкові мутації виникають в межах одного триплету: делеція вставка модифікація Лінійні (генні) мутації - це зміни ДНК в межах гену • Делеція • дуплікація • інверсія • Транслокація Геномні мутації пов‘язані з змінами одного або декількох генів Класифікація мутацій за фенотиповими наслідками: Летальні Умовно-летальні Нейтральні Класифікація мутацій за місцем виникнення: Хромосомні Позахромосомні Класифікація мутагенів Фізичні мутагени: • Іонізуюче випромінювання сприяє утворенню димерів пиримідину, що ускладнює процес розподілу ДНК на 2 нитки і призводить до обриву ДНК в процесі реплікації • Ультрафіолетове випромінювання викликає утворення димерів тиміну, що зумовлює помилки в генетичному коді при реплікації ДНК Хімічні мутагени: • Аналоги азотистих основ (напр., бромурацил) включаються в молекулу ДНК замість подібної за структурою азотистої основи і при реплікації зумовлюють вставку невідповідної основи • Алкілуючі речовини (напр., етілметансульфонат) викликають модифікацію азотистих основ • Нітрозосполуки і азотиста кислота дезамінують азотисті основи • Акридинові барвники вбудовуються між азотистими основами, що призводить до втрати нуклеотидів або вставки додаткової пари в процесі реплікації
Природжений (видовий або спадковий) імунітет — стійкість організму до певних патогенних агентів, яка властива даному виду і передається спадково. Вважають, що цей вид імунітету зв'язаний з особливостями генотипу даного конкретного виду макроорганізму (несприйнятливість людини до чуми рогатої худоби, курячої холери, а тварин — до скарлатини, кору). Видовий імунітет є наслідком тривалої еволюції взаємовідносин організму і патогена. Він може бути абсолютним і відносним та залежить від тих біологічних особливостей цих організмів, які сформувалися у процесі адаптації до умов довкілля. Основу механізмів природженого імунітету до інфекцій становить відсутність у клітинах макроорганізму рецепторів і субстратів, які необхідні для адсорбції і розмноження збудника інфекції, наявність речовин, що блокують його репродукцію, здатність організму-хазяїна синтезувати різні інгібітори у відповідь на проникнення патогенних мікроорганізмів. Під набутим імунітетом розуміють специфічний захист проти генетичне чужорідних субстанцій (антигенів), який здійснюється імунною системою організму через вироблення антитіл або нагромадження сенсибілізованих лімфоцитів. Набутий імунітет виробляється в результаті перенесеного захворювання або вакцинації здорового організму. Розрізняють природний і набутий штучний імунітет. Природний буває активним і пасивним. Природний активний імунітет може виникати після перенесення інфекції і тривати місяцями, роками або все життя. Природний пасивний імунітет має новонароджений організм, набуваючи його від матерів період внутрішньоутробного розвитку або з молоком. Набутий штучний імунітет виробляється в результаті активної або пасивної імунізації організму. Штучний активний імунітет формується під впливом вакцин і може тривати від кількох місяців до кількох років. Імунітет, зумовлений введенням в організм готових захисних речовин (антитіл) у вигляді сироваток, дістав назву набутого штучного пасивного імунітету. Набутий імунітет не успадковується. Він формується щодо конкретного виду патогенного мікроба в результаті контакту з ним, тобто є суворо специфічним. Цей вид імунітету дуже стійкий; наприклад, після віспи він зберігається все життя, а після кору, висипного тифу — тривалі роки. Профілактичне щеплення відіграє важливу роль у боротьбі з інфекційними хворобами. При інфекційних захворюваннях, збудниками яких є патогенні бактерії, формується антибактеріальний імунітет. У крові і лімфоїдномакрофагальній системі бактерії зазнають дії клітинних і гуморальних факторів. Стан несприйнятливості, при якому організм повністю звільняється від патогена, дістав назву стерильного імунітету. При туберкульозі та інших інфекціях, які мають тривалий перебіг, відносна несприйнятливість збігається на певний проміжок часу з наявністю в організмі збудників інфекції. Такий імунітет називають нестерильним. Імунітет, який виробляється в організмі у відповідь на виділення екзотоксинів патогенними мікробами, називається антитоксичним. Отже, в процесі еволюції захисних реакцій організм виробив здатність знешкоджувати не тільки мікробів, а й їхні отрути — токсини. При вірусних інфекціях організм всі свої захисні сили спрямовує на знешкодження вірусу і нейтралізацію його токсинів. Противірусні захисні реакції організму поділяються на неспецифічні і специфічні. Складовою частиною перших є інтерферон, який діє на внутрішньоклітинні етапи репродукції широкого кола РНК і ДНК-вмісних вірусів, пригнічуючи трансляцію вірусних інформаційних РНК та їхній біосинтез. Специфічний клітинний захист організму пов'язаний з участю сенсибілізованих Т-лімфоцитів, які не діють на вірус, а за допомогою лімфотоксинів руйнують заражені вірусами клітини. Несприйнятливість організму до патогенних паразитів (малярійні плазмодії, трипаносоми тощо) дістала назву протипаразитарного імунітету. Вироблення такого імунітету залежить від локалізації паразита. Ця форма імунітету зумовлюється захисною дією І§Е і підвищеною активністю фагоцитів. Крім названих вище форм захисту, існують поняття колективного (групового) імунітету, трансплантаційного імунітету тощо. Колективний імунітет – це несприйнятливість, що виникає в результаті перенесення явних чи прихованих захворювань, а також під впливом носійства в певних вогнищах епідемії.В більшості колективний імунітет є постінфекційним. колективний імунітет є також наслідком планомірної імунізації населення. трансплантаційний імунітет зумовлений клітинною реакцією на пересаджений трансплантат.Лімфоцити володіють цитопатогенетичною дією на клітини, що відрізняються за одним чи декількома генами.Навколо трансплантата і в його судинах накопичуються лімфоцити, судини закупорюються і орган-трансплантант гине внаслідок ішемії.Імунні лімфоцити, руйнуючи клітини трансплантата, самі гинуть.Трансплантаційний імунітет є небажаним явищем в медицині. Однак слід мати на увазі, що абсолютно автономних форм імунітету не існує, всі вони взаємозв'язані івиявляють свою дію в організмі за участю всіх його систем.
Гуморальні фактори 1.Білки системи комплементу (С) (синтезують макрофаги, гепатоцити). Багатофракційна система білків сироватки крові, які існують в неактивній формі. Активація призводить до каскадної появи певних компонентів в серії протеолітичних реакцій, які стимулюють захисні механізми Функціїкомплементу: Цитоліз (бактеріоліз) клітин, які несуть на собі ознаки чужорід-ності стимуляція фагоцитозу (опсонізація) – С3b індукція синтезу медіаторів запалення (анафілотоксини – С3а, С5а) активація імунопатологічних реакцій II та III типу Шляхи активації комплементу
Мембрано-атакуючий комплекс вбудовується в мембрану клітин, утворює канали, через які в неї потрапляє велика кількість води, що неминуче веде до її загибелі. 2. Білки системи пропердину (Р) – приймають участь в активації білків системи комплементу альтернативним шляхом 3. Лізоцим (фагоцити), має множинну антимікробну дію, гідролізує пептидоглікан 4. Лактоферин (лейкоцити) і Трансферин (гепатоцити) залізо-зв’язуючі білки 5. Фібронектин (макрофаги, фібробласти) 7.Цитокіни
8. Лужні пептиди (лейкіни, плакіни, еритрини) 9. β-лізини 10. Білки запалення (СРБ) Варіант 19 Генетичні рекомбінації: трансформація, трансдукція, кон’югація. Плазміди (F,Col,Ent) Генетичні рекомбінації – це обмін генетичною інформацією між двома спорідненими бактеріальними геномами Види рекомбінацій: 1. Трансформація 2. Кон'югація 3. Трансдукція Трансформація це процес включення у геном клітини реципієнту поглинутих фрагментів донорської ДНК (хромосом-ної або плазмідної) Умови для здійснення: компетентність реципієнту гомологічність донорської ДНК (близька генетична спорідненість донора і реципієнта) наявність двохниткового фрагменту ДНК велика молекулярна маса фрагменту ДНК Стадії трансформації 1. Адсорбція ДНК на клітині реципієнта 2. Фрагментація донорської ДНК клітинними ендонуклеазами 3. Проникнення фрагментів ДНК у цитоплазму реципієнта 4. Руйнація одної нитки ДНК 5. Рекомбінація однониткових фрагментів ДНК з ДНК реципієнта 6. Утворення рекомбінанта Кон’югація – процес обміну генетичним матеріалом при безпосередньому контакті клітини донора (F+ або Hfr+) і реципієнта Умови для здійснення: наявність у клітини донора F- плазміди або Hfr-фактора як правило, спорідненість генотипу донора і реципієнта наявність позахромосомних генетичних елементів, які передаються від донора до реципієнта Трансдукція – процес передачі фрагментів ДНК донора до клітини реципієнта за допомогою бактеріофагів Види : специфічна неспецифічна абортивна Необхідною умовою для здійснення трансдукції є наявність бактеріофагів, які перед тим, як інфікувати клітину-реципієнт, репродукувались в донорській клітині Неспецифічна виникає внаслідок передачі будь-якої ділянки ДНК донора, випадково включеної в голівку бактеріофагу Специфічна зумовлена передачею певних ділянок ДНК донора за допомогою помірних дефектних фагів Абортивна – варіант специфічної трансдукції, коли ДНК дефектного фагу не вбудовується в ДНК реципієнта, а вільно розташовується в цитоплазмі Плазміди – кільцеві молекули ДНК, які містять до 40 генів, і стабільно спадкуються клітиною в позахромосомному стані Класифікація плазмід В залежності від місця розташування: • Автономні – не пов’язані з хромосомою кільцеві молекули ДНК, що самостійно реплікуються в цитоплазмі бактерій. • Інтегровані- вбудовані у хромосому і реплікуються разом з хромосомою. В залежності від шляхів поширення від однієї клітини до іншої • Трансмисівні ( R- і F-плазміди )-передаються шляхом кон’югації. • Нетрансмісивні – знаходяться у великій кількості в клітини (до 30), що забезпечує їх довільний розподіл у дочірних клітинах. За біологічними властивостями, що кодуються: • R-плазміди (від англ. resistance – стійкість) – містять r-гени і RTF-фактор, які зумовлюють резистентність бактерій до протимікробних препаратів і здатність до передачі в процесі кон’югації • F-плазміди і Hfr-фактори (від англ.fertility- родючість, high frequency of recombination- висока частота рекомбінацій) – кодують синтез спеціальних F-пілей, необхідних для кон‘югації, зумовлюють прискорений поділ бактерій. • Col- плазміди – плазміди, що кодують синтез біологічно активних сполук (бактеріоцинів), відповідальних за явище мікробного антагонізму між спорідненими видами • Tox- плазміди – плазміди патогенності, які містять tox-гени, що надають бактерії здатності синтезувати токсини • Ent – плазміди- плазміди патогенності, що зумовлюють синтез ентеротоксину • Hly– плазміди – містять гени, які кодують синтез мембранотропних токсинів (гемолізинів) • Плазміди біодеградації – надають бактеріальній клітині властивостей синтезувати ферменти, що розщеплюють природні і синтетичні сполуки, і використовувати їх як джерело енергії або пластичного матеріалу • Криптогенні плазміди – роль цих плазмід у життєдіяльності бактерій не з‘ясована Функції плазмід Регуляторна функція – плазміди компенсують дефекти метаболізму бактерій шляхом вбудовування в ушкоджений геном Кодуюча функція –внесення в мікробну клітину нової генетичної інформації, яка зумовлює появу нових біологічних властивостей, що сприяє виживанню бактерій у змінених умовах середовища
Під неспецифічним імунітетом розуміють систему захисних факторів організму, притаманних даному виду як спадково обумовлена властивість.. неспецифічні фактори захищають організм від різних екзогенних та ендогенних агресій, вони передаються спадково, їхні захисні функції позбавлені вибірковості і вони не здатні зберігати пам'ять від первинного контакту з чужорідними тілами. Умовно фактори неспецифічного захисту можна розбити на чотири типи: фізичні (анатомічні); фізіологічні; клітинні, здійснюють ендоцитоз або прямої лізис чужорідних клітин; молекулярні (фактори запалення). Фізичні (анатомічні) бар'єри Шкіра. Неушкоджена шкіра представляє собою звичайно непроникний бар'єр для мікроорганізмів.. Здорова неушкоджена шкіра володіє виразною бактерицидну активність відносно тих мікроорганізмів, які не є представниками її нормальної мікрофлори. Слизові оболонки. На рівні слизових оболонок існує безліч різних механізмів захисту внутрішнього середовища організму, в тому числі від проникнення в неї мікроорганізмів (слиз, війки миготливого епітелію, лізоцим, пероксидази, секреторні антитіла, фагоцитуючі клітини, лімфоцити). Нормальна мікрофлора організму. Мікроорганізми, які населяють шкіру і слизові оболонки, сполучені із зовнішнім середовищем, складають нормальну мікрофлору організму. Ці мікроорганізми здатні протистояти дії патогенних мікроорганізмів і згубно діяти на них, тим самим беручи участь в захисті організму. Фізіологічні бар'єри Цей тип захисту включає температуру тіла, рН і напруженість кисню в районі колонізації мікроорганізмами, а також різні розчинні фактори, запалення. Клітинні фактори До клітинних факторів неспецифічного захисту відносяться фагоцитуючі клітини і натуральні кілери. Фагоцитуючі клітини. Одним із потужних факторів резистентності є фагоцитоз. Фагоцитарним властивостями володіють зернисті лейкоцити крові і лімфи, головним чином нейтрофіли, еозинофіли і базофіли, а також моноцити і макрофаги. В даний час під макрофагами розуміють клітини, які мають високу фагоцитарну активність. За класифікацією ВООЗ всі макрофаги об'єднані в систему мононуклеарних фагоцитів (СМФ). Фагоцитами притаманні три функції: • Захисна. Фагоцитозом знищуються чужорідні об'єкти,. • Секреторна. Взаємодія об'єкта фагоцитозу з фагоцитом стимулює бактерицидні системи останнього.Крім того фагоцити синтезують і секретують біологічно активних речовин, необхідних для підтримки імунної відповіді організму на чужорідну речовину. • Представляюча. Переробка антигену (процесинг) і подання його імунокомпетентним клітинам, які беруть участь у формуванні імунної Натуральні кілери. Натуральні кілери або природні кілери представляють собою популяцію лімфоїдних клітин, позбавлених ознак Т-і В-лімфоцитів. Їх участь у неспецифічному імунній відповіді полягає в здатності надавати пряму цитотоксичну дію на злоякіснотрансформовані і вірусінфіковані клітини, а також клітини, що поглинули деякі внутрішньоклітинні бактеріальні патогени. . У процесі цитолізу розрізняють три основні стадії: розпізнавання, виділення цитотоксинів («летальний удар») і лізис клітини-мішені. Гуморальні (молекулярні) фактори неспецифічного захисту У неспецифічному імунітеті проти мікробів беруть участь білки гострої фази запалення: С-реактивний протеїн (білок), , лейкіни(знешкоджують грам позитивні негативні бактерії)інтерферони, система комплементу (комплекс розчинних білків і білків клітинної поверхні, взаємодія яких сприяє лізису бактерій, вібріонів, спірохет, еритроцитів, посилює фагоцитоз), лізоцим (міститься в сльозах, слині, перитонеальній рідині, плазмі та сироватці крові, в лейкоцитах, материнському молоці . Викликає лізис багатьох сапрофітних бактерій), Інтерферон(виробляються багатьма клітинами у відповідь на впровадження вірусу або складних біополімерів,володіє видовою специфічністю). СПЕЦИФІЧНИЙ ІМУНІТЕТ Поряд з факторами неспецифічного захисту середовище організму захищена від проникаючих в неї чужорідних макромолекул, у тому числі від патогенних мікробів, механізмами специфічної імунної відповіді. Ці механізми набуваються організмом після контакту з конкретним чужорідною речовиною, що носить назву антиген. Дія цих механізмів строго вибірково і поширюється тільки на конкретний антиген, який індукував імунну відповідь. Реалізація імунної відповіді є функцією високо спеціалізованої імунної системи організму. Основні захисні функції імунної системи - розпізнавання і елімінацію чужорідних макромолекул - здійснюють імунокомпетентні клітини (лімфоцити), а також продукують і секретуються ними макромолекули - антитіла (імуноглобуліни). Специфічний імунна відповідь є одним з компонентів загальної системи захисту організму, в якій всі перераховані вище клітини і макромолекули взаємопов'язані. Місцем функціональної кооперації всіх перерахованих клітин і макромолекул служать органи і тканини імунної системи організму. Лімфоцити Лімфоцити - це єдині клітини організму, здатні специфічно розпізнавати і розрізняти різні антигени і відповідати активацією на контакт з певним антигеном. Лімфоцити знаходяться в стані рециркуляції, тобто постійно відбувається обмін клітинами між кров'ю, лімфою і лімфоїдними органами. Це необхідно для реалізації специфічної імунної відповіді, тому що імунна система повинна бути готова відповісти на будь-який з безлічі чужорідних антигенів, що потрапляють в будь-яку ділянку тіла. Оскільки кожен окремий антиген розпізнається лише дуже невеликою частиною популяції лімфоцитів, тільки постійна рециркуляція може створити умови для зустрічі кожного антигену з одиничними лімфоцитами, що несуть специфічні для нього антиген-розпізнаючі рецептори. Зустрівши і розпізнавши цей антиген, лімфоцити розмножуються (проліферація) і диференціюються. Велика частина з них бере безпосередню участь по знищенню антигену, а менша частина залишається у вигляді довгоживучих активованих клітин пам'яті і в даний момент участь у захисті не приймає. При досить сприятливими морфології малі лімфоцити діляться на дві популяції, що мають різні функції і продукують різні білки. Залежно від місця дозрівання в організмі поділяються на Т-(тимус) і В-(бурса Фабриціуса, кістковий мозок) лімфоцити. |