Учение об инфекции и иммунитете - микробиология с техникой микробиологических исследований
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИНФЕКЦИИ
Под инфекционным заболеванием понимают сложный процесс взаимодействия макро- и микроорганизма, который проявляется совокупностью разнообразных клинических симптомов, возникающих в организме вследствие проникновения, размножения и действия в нем болезнетворных микробов.
Инфекционные заболевания были известны человечеству с древнейших времен. Естественно, однако, что у народов глубокой древности не могло быть правильного представления об истинных возбудителях заразных болезней. Например, греческий ученый Гиппократ (жил 2400 лет назад) высказал предположение о том, что причинами заразных болезней являются ядовитые испарения воздуха — «миазмы». В XVI веке итальянский ученый Фракасторо писал о том, что распространение инфекций зависит от «контагия» (т. е. заразного начала, передающегося здоровым людям от больных путем соприкосновения через воздух или вещи).
Только с середины XIX века в результате замечательных работ основоположников медицинской микробиологии (Л. Пастер, И. И. Мечников, Р. Кох, Д. И. Ивановский и др.) было установлено, что возбудителями инфекционных заболеваний являются определенные виды микроорганизмов, которые получили название болезнетворных патогенных в отличие от других существующих в природе неболезнетворных микробов — сапрофитов.
В современной микробиологии имеется много данных, свидетельствующих о том, что патогенные микробы произошли от сапрофитных форм в процессе продолжительной эволюции вида. Об этом говорят следующие факты.
В природе существуют микробы-двойники, морфологически и биологически сходные с патогенными микробами, но не обладающие болезнетворными свойствами. Это явление может быть отнесено почти к любому виду патогенных микробов.
Развитие инфекционного процесса зависит от взаимодействия трех факторов: 1) микроорганизма — возбудителя заболевания- 2) макроорганизма- 3) окружающей среды, которая оказывает влияние на свойства макрои микроорганизма.
РОЛЬ МИКРООРГАНИЗМОВ В ИНФЕКЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ
Микробы, способные вызывать заболевания, должны быть патогенными и вирулентными.
Патогенность — это видовой признак микроорганизма, приобретенный в процессе эволюции и адаптации к животному и человеческому организму и заключающийся в способности оказывать на организм болезнетворное действие. Степень патогенности может значительно колебаться у различных штаммов микробов одного и того же вида. Степень или меру патогенности данного штамма микроорганизма и называют вирулентностью. Вирулентность, следовательно, является показателем качественного индивидуального признака патогенного микроорганизма.
Вирулентность — это свойство микроба проникать в ткани макроорганизма, жить, размножаться и распространяться в них, противостоять тем неблагоприятным влиянием, которые оказывают на него биологические реакции организма, и выделять различные ядовитые вещества, которые обусловливают клиническую картину инфекционного заболевания.
Инфекция (от латинского слова inficio — вношу что либо извне, загрязняю) в собственном смысле этого слова означает заражение, т. е. внедрение в организм и размножение в нем патогенных микробов. Однако «проникновение патогенного микроба в чувствительный организм вовсе не обязательно вызывает соответствующее заболевание» (И. И. Мечников).
В лимфоидной ткани миндалин у многих здоровых людей можно обнаружить стрептококков, стафилококков, пневмококков и других патогенных микробов, не причиняющих человеку вред в силу невосприимчивости в данный момент. В ряде случаев палочка брюшного тифа, холерный вибрион могут жить в кишечнике, не вызывая заболевания. В то же время многие бактерии, считающиеся безвредными сапрофитами, в определенных условиях, понижающих резистентность макрооргаипзма, могут привести к патологическим изменениям. Так, Е. coli — постоянный обитатель кишечника, попав в почки, мочевой или желчный пузырь, может вызвать в этих органах воспалительный процесс.
Каждый микроб в момент выделения из организма обладает более высокой степенью вирулентности. Попав во внешнюю среду, подвергаясь высыханию, действию света, микробы становятся менее опасными, так как воздействие различных факторов внешней среды понижает вирулентность бактерий. Свежевыделенные из животного организма штаммы микробов обладают большой вирулентностью- пересевы на искусственные питательные среды рано или поздно понижают вирулентность. Например, несколько бацилл сибирской язвы, взятых из крови павшего животного и сразу введенных под кожу белой мыши, вызывают гибель последней. При повторных посевах на питательные среды доза, в десятки раз превосходящая первоначальную, уже не всегда вызывает смерть животного.
Выращивание микроба при высокой, неблагоприятной для него температуре, воздействие на культуру прямого солнечного света, кислорода, высушивания, незначительных количеств дезинфицирующих веществ — все это вызывает понижение вирулентности.
Повышение вирулентности обычно удается при помощи пассажей через животное, чувствительное к этому микробу. У стрептококков, например, может быть усилена вирулентность путем повторных пассажей через организм кролика. Можно и понизить вирулентность микроба путем многократного его пассирования через организм животного, мало восприимчивого к возбудителю данного заболевания. Единицей измерения вирулентности является то наименьшее количество живых особей микроба, которое вызывает смертельное заболевание восприимчивых опытных животных — так называемая минимальная смертельная доза — Dim (dosis letalis minima). Доза, вызывающая гибель 100% зараженных животных, называется Del (Dosis certa letalis), а доза убивающая только половину, взятых в опыт жи-
вотных, обозначается Dl50 (Dosis letalis 50%). В развитии инфекционного процесса играет роль не только вирулентность, но и количество микробов, попавших в организм в момент заражения (инфицирующая доза) С увеличением инфицирующей дозы инкубационный период уменьшается, течение и исход болезни становится более тяжелыми.
Факторы вирулентности. Вирулентность — сложное биологическое явление, обусловленное рядом факторов: капсулообразованием, наличием диффузионного фактора, токсинов, агрессинов, ферментов агрессии.
Капсулы. Имеется ряд фактов, дающих основание рассматривать капсулы и капсулообразование как приспособляемость патогенных микроорганизмов к неблагоприятным условиям жизни в организме животных и человека. Например, некоторые вирулентные кокки и бациллы образуют капсулу в организме. Эти же микробы, лишенные капсулы, ослаблены в своей вирулентности. Это свойство ярко выражено у палочки сибирской язвы: сибиреязвенная инфекция протекает наиболее тяжело и заканчивается гибелью животного, если микроб образует капсулу. Экспериментально доказано, что капсула обеспечивает сибиреязвенной палочке устойчивость против фагоцитоза, что подтверждается следующим опытом. Если морской свинке ввести смесь капсульной и бескапсульной культуры сибиреязвенной палочки, фагоцитозу подвергаются только бескапсульные формы, в то время как капсульные микробы остаются свободными и продолжают размножаться в организме.
Фактор инвазивности, или фактор распространения. В фильтрах бульонных культур некоторых патогенных кокков, дифтерийной палочки и ряда других микробов обнаружено вещество, способное увеличивать проницаемость ткани, особенно соединительной, для микроорганизмов и других посторонних веществ (фактор Дюрана—Рейнальса). Это доказано следующим опытом. В выбритый участок кожи кролика белой масти вводили взвесь туши в физиологическом растворе, а в другой такой же участок — ту же дозу взвеси туши с добавлением фильтрата бульонной культуры вирулентных бактерий. Через несколько часов на месте инъекции слабо диффундирующей туши появлялось небольшое черное пятнышко, в точке введения туши, смешанной с фильтратом, образовывалось сравнительно большое черное пятно. 
Рис 48 Опыт выявления диффузионного фактора вирулентных бактерий.
Прибавленный к туши бактерийный фильтрат, увеличивая проницаемость ткани, позволяет туши распространяться на большее расстояние от места инъекции (рис. 48).
Фактором распространения в приведенном опыте является фермент гиалуронидаза, расщепляющий гиалуроновую кислоту, входящую в состав соединительной ткани.
Нужно, однако, добавить следующее: 1) фермент гиалуронидаза обнаружен не у всех микробов: его не продуцируют туберкулезная микобактерия, менингококк, Вас. anthracis и другие бактерии- 2) к факторам распространения, помимо гиалуронидазы, относят и ряд других веществ, например, полисахариды, содержащиеся в капсуле пневмококков.
Токсины микробов. Патогенные микробы обладают способностью выделять особые ядовитые продукты — токсины, значение которых в патогенезе инфекционных заболеваний чрезвычайно велико. Одни ядовитые вещества выделяются живой бактериальной клеткой в окружающую среду и в связи с этим легко могут быть отделены от тела клетки. Такие легко диффундирующие яды называются экзотоксинами.
Яды, содержащиеся внутри цитоплазмы и выделяющиеся во внешнюю среду только после гибели и разрушения клеток, называются эндотоксинами.
Экзотоксины выделяют дифтерийная, столбнячная палочки, возбудители газовой гангрены, ботулизма, стафилококки, стрептококки, дизентерийная палочка Григорьева—Шига. Эндотоксины обнаружены у брюшнотифозной, дизентерийной палочки, у холерного вибриона возбудителя чумы, туберкулеза и других микробов.
Для получения экзотоксина микроорганизмы выращивают на жидкой питательной среде. После накопления токсина среду фильтруют через бактериальные фильтры, на которых задерживаются тела бактерий, а экзотоксин переходит в фильтрат.
Эндотоксины можно получить различными способами. Так, эндотоксин освобождается при повторном замораживании и оттаивании бактерий в дистиллированной воде, при механическом разрушении микробов растиранием их со стеклом или песком- при действии на микроорганизмов концентрированного раствора поваренной соли, дистиллированной воды, щелочи, спирта, эфира.
Экзотоксины являются белками и отличаются небольшой стойкостью. Нагревание до 80° разрушает их почти моментально. Низкая же температура на токсин не действует.
Характерными свойствами экзотоксинов являются:
Видео: Иммуноферментный анализ
1) действие в малых дозах- 2) специфичность- 3) антигенность- 4) лабильность- 5) действие через определенный срок после введения.
Токсины действуют в малых количествах: 0,01—0,0005 г дифтерийного токсина вызывают смертельное отравление морской свинки весом 250 г: 0,000001 мл яда ботулизма приводит к гибели белой мыши и т. д.
Специфичность — это свойство токсина при воздействии на макроорганизм вызывать определенные, характерные лишь для этого токсина явления. Так, например, столбнячный яд обусловливает спазматические сокращения двигательных мышц, дифтерийный токсин оказывает некротизирующее и паралитическое действие и т. п.
Антигенность токсина выражается в том, что при введении его в организм в последнем вырабатываются антитоксины (вещества, нейтрализующие токсин).
После введения токсина в организм его действие проявляется лишь через известный срок. Например, действие дифтерийного токсина на морскую свинку проявляется через 12—15 часов.
Лабильность — способность быстро разрушаться под влиянием высокой температуры, света, химических веществ.
Эндотоксины менее токсичны, чем экзотоксины, и не обладают специфическим действием на организм животных. Их действие выражается в явлениях общего отравления. При иммунизации животных бактериями, обладающими эндотоксинами, вырабатываются антитела против самих микробов, а не против их ядов. Эндотоксины, являясь по своей химической природе глюцидолипоидополипептидным комплексом, выдерживают нагревание до 80—100°.
Агрессины. Вещества, выделяемые микроорганизмами в процессе их жизнедеятельности и угнетающие защитные функции организма (фагоцитоз, лизис бактерий), называются агрессинами. Они были получены Байлем из перитонеального экссудата животного, погибшего от сибирской язвы. Фильтраты экссудатов при различных инфекциях сами по себе безвредны, но будучи прибавлены к несмертельной дозе культуры соответствующего микроба, вызывают смертельно протекающее заболевание.
Агрессины обнаружены у многих микробов: бактерий брюшного тифа, паратифов, холеры, сибирской язвы, чумы, туберкулеза, дифтерии, стафилококка, стрептококка, пневмококка и кишечной палочки. Природа агрессинов до настоящего времени остается неизвестной.
