Ген - функциональная и структурная единица генотипа (участок молекулы нуклеиновой кислоты), контролирующий синтез одной полипептидной цепи

Подчеркнем, что материальную основу наследственности у микроорганизмов, как и у всех живых существ, составляют нуклеиновые кислоты. У микроорганизмов геном может быть представлен не только ДНК, но и, у некоторых вирусов, РНК. Поэтому мы говорим о молекуле нуклеиновой кислоты в общем виде. Эволюция понятия “ген” шла от формулы “один ген - один признак” к “ один ген - один белок” и “ один ген -одна полипептидная цепь”. Многие функционально активные белки состоят из нескольких полипептидных цепей, причем синтез каждой из них может управляться разными генами. Например, для синтеза иммуноглобулина может потребоваться работа трех групп генов.

Генотип - система самовоспроизводящихся структур (генов), контролирующих обмен веществ и осуществляющих передачу признаков в ряду поколений. В этом определении подчеркивается функция генотипа.

Фенотип - комбинация признаков в конкретных условиях существования. В фенотипе проявляется лишь часть признаков, заложенных в генотипе, поэтому потенциальные возможности генотипа всегда шире фенотипипического проявления признаков.

Следует отметить, что генетика микроорганизмов - популяционная генетика. Генетика микроорганизмов изучает обычно не свойства отдельных особей, а свойства популяции микроорганизмов. Это связано не столько со сложностью изучения свойств отдельных микроорганизмов, сколько с тем, что микробные популяции всегда гетергенны и содержат микроорганизмы, иногда существенно отличающиеся по ряду признаков. Быстрое размножение микроорганизмов, гаплоидность генов, отсутствие надежных механизмов стабилизации генетического материала приводят к быстрой изменчивости микробов, поэтому даже клоновые культуры вскорости становятся гетерогенными.

Ген выполняет две функции - автокаталитическую (самовоспроизведение для сохранения признаков в ряду поколений) и гетерокаталитическую (управление обменов веществ через управление биосинтезом белков - ферментов).

Автокатализ осуществляется путем репликации нуклеиновых кислот. Если геном представлен двухспиральной ДНК (у большинства микроорганизмов), то репликация идет по известному Вам полуконсервативному типу: молекула ДНК раздваивается на две спирали и происходит достройка недостающей комплементарной спирали с помощью ДНК-полимеразы, открытой Корнбергом у E.coli. В результате образуются две дочерние молекулы ДНК, каждая из которых содержит одну материнскую и одну вновь синтезированную дочернюю нити ДНК. Вирусы могут содержать односпиральную РНК, в этом случае вначале происходит образование репликативной двухспиральной молекулы РНК в результате достраивания комплементарной нити РНК, а затем идет синтез молекул РНК вируса. В случае двухспиральности РНК или односпиральности ДНК у некоторых вирусов репликация происходит аналогично. В любом случае за счет соблюдения принципа комплементарности происходит точное копирование структуры генома и сохранение генов в ряду поколений.

Гетерокатализ реализуется через перенос наследственной информация от гена на структуру полипептидной цепи. Смысл генетической информации - определение порядка включения аминокислотных остатков в пептидную цепь. Генетическая информация записана в виде генетического кода в молекуле ДНК или РНК.

Генетический код:

1. Триплетный (одну аминокислоту кодирует три нуклеотида), что доказано при изучении тройных мутантов фагов (вирусов бактерий). Например, первый открытый триплет - УУУ кодирует включение фенилаланина.

2. Неперекрывающийся (нуклеотид, входящий в один триплет, не может участвовать в образовании следующего триплета).

3. Не имеющий запятых (триплеты ничем не разделяются, выпадение одного нуклеотида делает бессмысленной последующую информацию, но при выпадении полностью одного триплета смысл информации может не теряться, только в этом месте будет отстутствовать одна аминокислота).

4. Вырожденный (одну аминокислоту могут кодировать несколько различных триплетов, что обеспечивают большую устойчивость генетического кода, не всякое изменение триплета меняет смысл информации).

Перенос наследственной информации идет в соответствии с формулой Ф.Крика: ДНК ® РНК ® белок рис. 1.)

В эту формулу добавлен процесс обратной транскрипции - построение ДНК-овой копии РНК с помощью РНК-зависимой ДНК-полимеразы, открытой у онкогенных вирусов Г.Теминым в 1970 г. Процесс транскрипции (построение информационной РНК) и трансляции (реализации генетической информации в структуре пептидной цепи) Вам известен.

Регуляция биосинтеза белка осуществляется также генетически, по принципу обратной связи (рис. 2).

Генетический материал подразделяется на опероны, включающие гены-регуляторы, гены-операторы и структурные гены. Ген-регулятор несет информацию о синтезе регуляторного белка-репрессора, способного подавлять функционирование структурных генов за счет соединения с геном - оператором (промотором), если он не соединен с субстратом. При появлении субстрата (например - лактозы), белок-репрессор соединяется с ним и в таком состоянии не способен репрессировать гены, структурные гены дерепрессируются и идет синтез ферментов, необходимых для расщепления субстрата. Если оперон управляет ферментами, обеспечивающими синтез, а не расщепление какого-либо вещества, то белок-репрессор подавляет ген-оператор лишь тогда, когда он соединен с этим веществом (оно находится в избытке). Теория генной регуляции биосинтеза белка была создана французскими микробиологами из Института Пастера Ф.Жакобом и Моно при изучении лактозного оперона E.coli.

Исходя из такого процесса регуляции биосинтеза понятно, что часть генов может находиться в репрессированном состоянии, а функционируют лишь гены, обеспечивающие необходимые метаболические процессы в данных условиях.

4. Организация генетического материала у бактерий

В отличие от хромосомы эукариот наследственный материал прокариот представлен одной молекулой ДНК, нередко замкнутой в кольцо. Молекулярная масса ДНК бактерий сравнительно велика, у ДНК кишечной палочки она равна 2 × 10⁹. Генетический материал бактерий называют бактериальной хромосомой или нуклеоидом. Помимо нуклеоида, генетический материал у бактерий может содержаться в плазмидах, транспозонах и Is-последовательностях. Эти внехромосомные наследственные элементы не являются обязательными, но могут придавать бактериям селективные преимущества, например. Лекарственную устойчивость.

Плазмиды - внехромосомные генетические элементы, представляющие собою небольшие замкнутые в кольцо нити ДНК. Плазмиды могут находиться в автономном состоянии в цитоплазме в виде одной или нескольких копий, тогда они реплицируются независимо от хромосомы. Но плазмиды могут быть встроены в состав хромосомы, т.е. находиться в интегрированном состоянии, в этом случае они воспроизводятся вместе с хромосомой и передаются в ряду поколений. Бактерии могут терять плазмиды и приобретать их.

В настоящее время описано более двух десятков плазмид. Мы можем остановиться лишь на некоторых: профаге, F-плазмиде, плазмиде бактериоциногенности и R-плазмиде.

Профаг может служить моделью плазмиды, так как он способен существовать в автономном и интегрированном состоянии и не является обязательным генетическим элементом бактерий. С интегрированием профага в бактериальную хромосому и приобретением бактериями лизогенных свойств одновременно у бактерий могут появляться новые свойства, привнесенные профагом. Этот процесс называют лизогенной конверсией. Например, дифтерийная палочка токсигенна лишь тогда, когда она лизогенна (токсигенная конверсия).

F-плазмида, или половой фактор, (фактор фертильности, плодовитости) имеет молекулярную массу около 60 × 10⁶ и контролирует синтез половых ворсинок. Бактериальная клетка, имеющая F-плазмиду, образует коньюгативные ворсины, с помощью которых устанавливается связь между F⁺ (“мужскими”) и F^- (“женскими”) клетками и по которым происходит передача генов при коньгативном процессе, аналоге полового процесса у бактерий. При удалении F-плазмиды клетки теряют свойства доноров генов и приобретают свойства их реципиентов - превращение “мужской” особи в “женскую”. Процесс коньюгации обеспечивает бактериям возможность обмена генами, что служит одним из важных факторов приобретения селективных преимуществ в меняющихся условиях существования.

Бактериоциногенные плазмиды контролируют синтез антибиотических веществ бактериоцинов. Бактериоцины губительно действуют на бактерии того же, либо близкихвидов, не обладающие фактором бактериоциногенности. Бактериоцины обнаружены у многих бактерий - кишечных бактерий (колицины), палочки чумы (пестицины), стафилококков (стафилоцины) и др. Если клетка продуцирует бактериоцин, она погибает, но образующиеся бактериоцины влияют на формирование микробных ассоциаций. Колицины кишечной палочки, например, обладают антагонистическим действием по отношению к патогенным представителям кишечного семейства.

Изучение бактериоциногенности является одним способов типирования бактерий, так как выделяют бактериоциногеновары (варианты бактерий по способности продуцировать определенный вариант колицина) и бактериоциновары (варианты бактерий по чувствительности к разным бактериоцинам). Это служит инструментом эпидемиологического анализа, так как дает возможность более надежно определять источники инфекции.

R-плазмида, фактор лекарственной устойчивости - определяет устойчивость бактерий к одному или же многим лекарственным препаратам. Передача R-плазмид от одних бактерий к другим приводит к широкому распространению их не только среди патогенных, но и условно-патогенных бактерий благодаря тому, что их наличие дает селективные преимущества в условиях широкого применения антибиотиков. У грамотрицательных бактерий передача R-плазмид может осуществляться при коньюгации, у грамположительных - чаще путем трансдукции (переноса с помощью умеренного фага).

Транспозоны представляют собой последовательности в несколько тысяч пар нуклеотидов, несущие генетическую информацию для транспозиции - перемещения внутри бактериальной хромосомы либо же с хромосомы на плазмиды и наоборот. Транспозоны неспособны к самостоятельной репликации, воспроизводятся только в составе хромосомы. При включении их в бактериальную ДНК они вызывают в ней удвоение участков, при перемещении - делеции (выпадения) и инверсии (обратный порядок нуклеотидов части нуклеиновой кислоты), что приводит к мутациям. Кроме того, транспозоны могут содержать генетическую информацию для синтеза бактериальных токсинов и ферментов.

Is-последовательности (англ. insertion - вставка, seqence - последовательсность), представляют собой фрагменты ДНК длиной в 1000 пар нуклеотидов и более, содержащие информацию только для транспозиции, перемещения в различные участки ДНК. При перемещении Is-последовательностей изменяется функционирование хромосомных генов - они могут инактивироваться либо же экспрессироваться, в них могут возникать мутации.

Таким образом, у бактерий генетический материал организован в соответствии с общебиологическими закономерностями, но имеются некоторые отличия: функцию материальной основы наследственности некоторых вирусов могут выполнять РНК, в генетических процессах у бактерий могут играть важную роль внехромосомные факторы - плазмиды, транспозоны, Is-последовательности.

5. Мутационная и адаптивная формы

изменчивости микроорганизмов

Мутации - быстрые, ненаправленные, случайные изменения свойств микроорганизмов, связанные с изменениями в генотипе. Их условно подразделяют на спонтанные и индуцированные.

Спонтанные мутации происходят с невысокой частотой (10^-4 - 10^-10). Они появляются под влиянием разнообразных причин: мутагенного фона излучений, ошибок в репликации нуклеиновых кислот, встраивания в бактериальную хромосому плазмид, транспозонов, Is-последовательностей и пр.

Индуцированные мутации возникают под влиянием мутагенных факторов (рентгеновского, гамма -, ультрафиолетового излучения, действия радиомиметиков) с большей частотой (100^-4 - 10^-2). Мутагены не обладают специфичностью действия, они могут вызывать мутационные изменения в разных генах с различными последствиями.

Мутации могут быть нейтральными (не проявляющимися в фенотипе), условно-летальными и летальными (с полной утратой жизнеспособности). В результате мутаций изменяются разнообразные свойства микроорганизмов, например, способность продуцировать определенные ферменты, чувствительность к лекарственным препаратам и пр.

Адаптивная изменчивость (модификационная) - это фенотипические изменения признаков микроорганизмов, не сопровождающиеся изменениями структуры генома и вскоре утрачивающиеся. Они являются приспособительными в ответ на меняющиеся условия внешней среды и обусловлены индукцией или репрессией соответствующих генов. Ярким примером модификации может служить образование под влиянием пенициллина L-форм бактерий, способных реверсировать в исходную форму после прекращения действия пенициллина. Модификационные изменения не наследуются, так как не связаны со структурным изменением генотипа.

На развитие генетики в нашей стране существенное влияние оказало господство “школы” академика Т.Д.Лысенко, считавшей возможным наследование приобретенных признаков безотносительно к хромосомной наследственности. Соответственно и эволюционный процесс можно было рассматривать как процесс постепенных изменений, приспособительных к меняющимся условиям существования. При этом возможность наследования приобретенных признаков признавалось бездоказательно.

Полагаем полезным привести один из возможных путей доказательства роли селекции мутантов - тест реплик. Суть его в следующем. Производят посев на плотную питательную среду в чашке Петри культуры бактерий, чувствительной к стрептомицину. Затем подвергают действию Rц-лучей и инкубируют в термостате. Вырастает какое-то количество колоний. Далее с помощью стерильного бархатного диска перепечатывают колонии на поверхность питательных сред без стрептомицина и со стрептомицинам, инкубируют в термостате. На среде без стрептомицина вырастает такое же количество колоний и с тем же взаимным расположением, что и на первой чашке Петри, а на среде со стрептомицином вырастают колонии только в том случае, если в результате мутационных изменений появилась хотя бы одна мутантная клетка, устойчивая к стрептомицину. Можно найти аналогичную колонию на среде без антибиотика, пересеять на скошенный агар и получить культуру микроорганизма, полностью устойчивого к стрептомицину. Таким образом, без действия антибиотика, только под влиянием неадекватной причины - мутагена, может селекционироваться лекарственноустойчивая форма микроорганизмов. При этом полученное изменение наследуется, так как связано с изменением в генотипе.

Таким образом, на примере микроорганизмов мы имеем возможность получить наглядную модель быстрого приобретения новых наследственных свойств за счет селекции мутантов по полезным признакам, что и составляет основу эволюционного процесса.

6. Комбинативная форма изменчивости бактерий

В отличие от эукариот, у которых в процессе полового размножения происходит взаимный обмен фрагментами хромосом мужских и женских половых клеток, у прокариот нет полового размножения. Однако, генетический обмен с образованием рекомбинантных геномов между микроорганизмами возможен и необходим. Рекомбинация у прокариот возможна в результате внутригеномных перестроек, а также при проникновении в клетку- реципиент части ДНК клетки-донора, в результате чего образуется неполная зигота - мерозигота.

Комбинативная форма изменчивости является геномной, наследуется и может происходить при процессах трансформации, трансдукции (а также лизогенной конверсии) и коньюгации.

Трансформация -превращение одной разновидности бактерий в другую в результате непосредственной передачи фрагмента ДНК от клетки-донора к клетке-реципиенту. Трансформация былаоткрыта в 1928 г. Ф.Гриффитсом в опытах заражения мышей смесью бескапсульного и потому авирулентного пневмококка II типа с капсульным, вирулентным, но убитым нагреванием пневмококком I типа. Мыши погибали от пневмококковой септицемии, причем из крови и органов выделялись живые капсульные пневмококки I типа. Ф.Гриффитс показал, что превращение бексапсульного пневмококка в капсулообразующий происходит под влиянием какого-то химического вещества из убитых пневмококков I типа. Как уже говорилось, в 1944 г. О.Эвери, К.Мак-Леод и К.Мак-Карти установили, что трансформирующим агентом является ДНК. В настоящее время доказано, что при трансформации, которая происходит как в экспериментальных, так и в естественных условиях, бактерия-реципиент получает небольшой фрагмент ДНК донора, обычно содержащий один ген. Этот фрагмент включается в структуру хромосомы реципиента, привнося новый наследственный признак. Процесс трансформации является важным механизмом межгеномного обмена у бактерий и служит для расширения адаптивных возможностей микроорганизмов.

Трансдукция - перенос наследственных признаков с помощью бактериофага. При репродукции фага в бактериальной клетке в момент сборки фаговых частиц в головку фага может проникнуть фрагмент ДНК бактерии-донора (таких фагов может быть около 0,3 % всего потомства). При проникновении такого фага в клетку-реципиент не происходит лизиса бактерий, так как фаг оказывается дефектным вследствие утраты части своего генома, но гены донора рекомбинируют с хромосомой реципиента и последний получает новые гены и, соответственно, новые наследуемые признаки. При трансдукции переносятся любые гены, например, ответственные за синтез аминокислот, резистентность к антибиотикам и т.п.

При трансдукции обычно не происходит лизогенизации, связанной с встраиванием генома фага в бактериальную хромосому, образованием профага. Лизогенная конверсия, обусловленная профагом, также является одним из механизмов комбинативной изменчивости бактерий. На этом процессе мы останавливались ранее, при характеристике плазмид.

Коньюгация - перенос наследственных признаков из клетки-донора к клетке-реципиенту при их непосредственном контакте, скрещивании. Мы также уже разбирали этот процесс при характеристике F-плазмиды. В настоящее время коньюгация представляется достаточно хорошо изученной, но нам вряд ли целесообразно на данном этапе вникать в подробности этого процесса. Следует лишь подчеркнуть, что именно коньюгация, вероятно, является главным механизмом комбинативной изменчивости у бактерий в естественных условиях. Этот процесс, в частности, был использован в качестве основного инструмента генетического анализа, с помощью которого установлена последовательность расположения генов в хромосоме некоторых бактерий, прежде всего - E.coli.

Таким образом, разнообразные молекулярно-генетические механизмы изменения генотипа микроорганизмов (мутационный и комбинативный) обеспечивают появление генетически измененных клеток и создание гетерогенных популяций микроорганизмов, из которых путем селекционирования в меняющихся условиях среды происходит формирование новых вариантов и постепенно совершается эволюционный процесс образования новых видов микроорганизмов.

7. Практическое значение генетики микроорганизмов и генная инженерия в медицинской микробиологии

Учение о генетике микроорганизмов, как это подчеркивалось ранее, послужило основой для формирования молекулярной биологии и молекулярной генетики, установления фундаментальных законов наследования и изменчивости, организации и функционирования материальной основы наследственности.

Знание механизмов наследования и изменчивости у микроорганизмов играет важную роль в понимании образования новых разновидностей микроорганизмов, в том числе и патогенных для человека, под влиянием взаимодействия с макроорганизмом, его иммунной системой, фагами, антибиотиками и антимикробными химиопрепаратами. Это особенно важно для понимания процессов изменения патогенности микроорганизмов, характера взаимоотношений между возбудителем и организмом хозяина, формирования внутрибольничных инфекций и изменения течения инфекционных процессов в современных условиях. Безусловно, важным прикладным значением генетики микроорганизмов является использование ее закономерностей для получения новых вакцинных штаммов, штаммов-продуцентов антибиотиков и других лекарственных препаратов из микроорганизмов.

Достижения генетики микроорганизмов позволили создать новый раздел науки и практики - генную инженерию. Генная инженерия занимается конструированием новых генетических структур за счет искусственного комбинирования генов.

Общий принцип создания новых генетических элементов может быть представлен следующим образом. ДНК, несущая нужный ген, и ДНК вектора-переносчика (например, плазмиды, фага или вируса животных клеток) обрабатываются ферментами рестриктазами, которые разрезают ДНК в строго определенном участке с образованием однонитевых комплементарных друг другу “липких” концов. Затем с помощью полинуклеотидлигазы производят сшивание таких фрагментов в одну рекомбинантную молекулу ДНК, содержащую нужный ген и вектор, обеспечивающий репликацию этой молекулы в клетке. Далее рекомбинантную молекулу вводят методом трансформации в клетки E.coli, дрожжей либо в клетки животных. При культивировании таких клеток получают продукцию нужных веществ. Например, с помощью генной инженерии получены штаммы E.coli, продуцирующие человеческий инсулин, вирусы осповакцины, содержащие гены для синтеза антигенов вируса гепатита В, ВИЧ и др., дрожжи, синтезирующие гормоны и медиаторы иммунной системы и др. Для образования генно-инженерных бактерий необходимо выполнить следующие основные шаги:

1. ДНК, содержащая индивидуальный ген, которой используется для трансплантации, должна быть выделенная из организма донора, или, в некоторых случаях, может быть синтезированная с нуклеотидов в лабораторных условиях.

2. Должна быть выделена плазмидная ДНК (экстрахромосомная циклическая ДНК), что служит вектором для переноса индивидуального гену.

3. И донорскую, и плазмидную ДНК обрабатывают ферментом, рестрикционной эндонуклеазою, которая расщепляет или разрезает ДНК так, чтобы образовались комплементарные развернутые концы («липкие концы»). Эти концы могут соединяться с другими фрагментами ДНК, которые имеют такие же комплементарные липкие концы.

4. «Липкие» концы обломку донорской ДНК совокупляются с липкими концами плазмидной ДНК, формируя таким образом модифицированную плазмиду с фрагментом ДНК- донора.

5. Плазмиду добавляют к суспензии бактерий-реципиентов, которые воспринимают плазмиду в процессе трансформации. Эти бактерии, которые содержат плазмиду, идентифицируют и изолируют.

6. После этого идентифицируют колонии бактерий, которые содержат плазмиды, которые или имеют ген или способные производить продукт трансплантованого гену.

8. Генно-инженерные бактерии размножают в большом количестве, выделяют из культуры и очищают продукт (белок) трансплантированного гена.

РЕКОМЕНДОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Протченко П.З. Загальна мікробіологія, вірусологія та імунологія. Вибрані лекції: Навч. посібник. – Одеса: Одес. Держ. мед. ун-т, 2002. – 298 с.

2. Пяткін К. Д., Кривошеїн Ю.С. Мікробіологія. - К: Высшая школа, 1992. - 432 с.

Тимаков В.Д., Левашев В.С., Борисов Л.Б. Микробиология. - М: Медицина, 1983. - 312 с.

3. Борисов Л.Б., Козьмин-Соколов Б.Н., Фрейдлин И.С. Руководство к лабораторным занятиям по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии / под ред. Борисова Л.Б. – Г.: Медицина, 1993. – 232 с.

4. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: Учебник под ред. А.А.Воробьева. – М.: Медицинское информационное агентство, 2004. - 691 с.

5. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология /ред. Л.Б. Борисов, А.М. Смирнова. - М: Медицина, 1994. - 528 c.

Лекция 5. УЧЕНИЕ Об ИНФЕКЦИИ

Учение об инфекции - один из наиболее важных разделов медицинской микробиологии. Врачу любой специальности совершенно необходимо ясное представление об основных положениях и терминологии учения об инфекции. Это связано, прежде всего, с тем, что инфекционные заболевания - широко распространенные болезни человека, поэтому врачу при выполнении своих профессиональных обязанностей часто приходится сталкиваться с пациентами, у которых наряду с каким-либо заболеванием неинфекционной (или считающимся неинфекционной) природы имеется хронически или остро протекающий инфекционный процесс. Поэтому, даже если Вы не станете врачами-инфекционистами, Вам придется оказывать медицинскую помощь инфекционным больным. Кроме того, все больше число “неинфекционных” болезней в настоящее время рассматривается как заболевания, в этиологии и патогенезе которых признаётся участие микроорганизмов (например - язвенная болезнь). Существенным в настоящее время является и то, что врачу любой специальности приходится бороться с внутрибольничными, или госпитальными, инфекциями, которые становятся все более важной проблемой современного здравоохранения во всех странах. Наконец, медицинские работники входят в группы риска по ряду инфекционных заболеваний, таких как гепатит В, СПИД и др., что требует соответствующих знаний от каждого из них.

Все это позволяет заключить, что врачу любой специальности необходимы достаточные знания по инфектологии, начало которым студенты университета должны положить на нашей кафедре.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ предмета учения об инфекции

Учение об инфекции составляет предмет особой науки, которую в настоящее время все чаще называют “ инфектология” - учение об инфекции. К сожалению, основополагающее понятие инфектологии, понятие об инфекции - наиболее дискуссионный вопрос этого учения. Среди множества различных определений термина “инфекция” нет такого, которое не вызывало бы возражений. В учебнике Пяткина К.Д. и Кривошеина Ю.С. “Микробиология (с вирусологией и иммунологией)” 1980 г. издания дается такое определение: “ Под термином “инфекция” (лат. infectio - заражение) и “инфекционный процесс” подразумевают совокупность биологических процессов, происходящих в макроорганизме при внедрении в него патогенных микроорганизмов, независимо от того, повлечет ли это внедрение за собой развитие явного или скрытого патологического процесса или оно ограничится только временным носительством или длительным персистированием возбудителя” (стр. 135). Примерно такое же определение приводится и в украинском издании этого учебника 1992 г. Оно достаточно полно отражает понятие инфекции, но страдает пространностью, а также неопределенностью входящих в него терминов ”биологические процессы“, "патологический процесс”. Определение, приведенное в учебнике Тимакова В.Д., Левашева В.С., Борисова Л.Б. “Микробиология” 1983 г. издания, еще более пространно: “ Инфекция, или инфекционный процесс - это совокупность физиологических и патологических процесов, возникающих и развивающихся в организме при внедрении в него патогенных микробов, которые вызывают нарушение постоянства его внутренней среды и физиологических функций”. В учебнике “Медицинская микробиология, вирусология, иммунология” 1994 г. издания под ред. Л.Б.Борисова и А.М.Смирновой приводится примерно такое же определение, но словосочетание “совокупность физиологических и патологических“ дополняется еще словами “ адаптационных и репарационных”. Такая детализация вряд ли прибавляет точности, а включение в определение инфекции понятия “ нарушение постоянства его внутренней среды и физиологических функций” вообще делает определение неясным. Существуют формы инфекции, которые внешне никак не проявляются на протяжении длительного времени, например - герпетическая инфекция. О каком же нарушении постоянства внутренней среды можно говорить в этом случае?

В приведенных определениях не проводится различие между инфекцией и инфекционным процессом, с чем вполне можно согласиться, так как разделение этих понятий не кажется принципиальным и только усложняет понимание учения об инфекции.

Мы предлагаем для студентов более простое, но от того не менее точное и полное определение инфекции, основывающееся на вышеприведенных определениях с использованием мнений других авторов по этому вопросу.

Инфекция - внедрение и размножение патогенного микроорганизма в восприимчивом макроорганизме.

Понятие “инфекционный процесс” можно отождествлятьс понятием инфекции или понимать под ним просто процесс внедрения и размножения патогенного микроорганизма в восприимчивом макроорганизме. В таком определении, во-первых, подчеркивается что нет инфекции без внедрения. Размножение непатогенного микроорганизма (например - представителя нормальной микрофлоры) не относится к инфекции, так как при этом микроорганизм не внедряется в ткани макроорганизма, размножение микроба происходит в естественном биотопе в контролируемых условиях без нарушения естественных барьеров макроорганизма. Но нет инфекции и без размножения микроорганизма, значит, если после попадания в макроорганизм микроорганизм будет сразу же уничтожен - инфекция не развивается, как не развивается она при попадании в организм человека с пищей и воздухом огромного числа микроорганизмов. Не развивается инфекция и после попадания патогенного микроорганизма в иммунный, невосприимчивый организм, так как он не сможет внедриться и размножиться, погибая под действием защитных механизмов иммунного организма. Равным образом, нет инфекции и при попадании микроорганизма, патогенного для определенного вида, в макроорганизм невосприимчивого вида. Вот почему нельзя говорить только о попадании патогенного микроорганизма в макроорганизм, как это имеет место в цитированных выше определениях из учебников, без подчеркивания процесса внедрения. Если же мы говорим о внедрении микроорганизма патогенного в макроорганизм восприимчивый, мы указываем и на обязательность внедрения, и на конкретные взаимоотношения микроорганизма с данным макроорганизмом. При этом мы имеем в виду, что микроорганизм патогенен для этого макроорганизма не только в отношении биологического вида обоих участников инфекционного процесса, но и в том отношении, что данный, даже считающийся непатогенным, микроорганизм является патогенным для этого макроорганизма и внедряется в его ткани. Это, например, может быть при иммунодефиците, когда инфекционный процесс зачастую вызывается микроорганизмами, непатогенными для людей с нормальной функцией иммунной системы.

Врачи нередко употребляют термин “инфекция” для обозначения инфекционного агента, микроорганизма:... “ в рану была внесена инфекция”. Это будет неправомерным сужением широкого понятия “инфекция” включающего взаимодействие трех факторов, только одним из которых является микроорганизм-возбудитель.

Инфекция (инфекционный процесс) - это эволюционно сложившаяся форма взаимодействия патогенного микроорганизма с восприимчивым макроорганизмом в определенных условиях внешней и социальной среды, крайней степенью которого является инфекционная болезнь. (Это определение с некоторыми изменениями цитируется по: Пяткин К.Д., Кривошеин Ю.С. Микробиология. -М: Медицина, 1980. - С. 135.

Только одновременное участие всех трех названных факторов (микроорганизма, макроорганизма и условий внешней и социальной среды) обеспечивает развитие инфекционного процесса. Рисунок 1 демонстрирует участие названных трех факторов в развитии инфекционного процесса.

Инфекционное заболевание (инфекционная болезнь) -крайняя степень проявления инфекционного процесса, характеризующаяся определенными клиническими симптомами.

Рис 1. Факторы инфекционного процесса

Инфекционная болезнь характеризуется, в отличие от неинфекционных заболеваний, следующими признаками: она вызывается живым микроорганизмом-возбудителем, заразительна, т.е. способна передаваться от больных к здоровым, имеет скрытый, инкубационный, период и приводит к иммунологическим сдвигам в организме, развитию иммунитета и аллергии.

Процессы, вызванные простейшими и гельминтами принято называть не инфекциями, а инвазиями.

2. Понятие о возбудителе инфекционной болезни

Возбудитель инфекционного заболевания - микроорганизм, вызывающий это заболевание. В данном случае понятие возбудителя рассматривается применительно к этиологии (причине) инфекционного заболевания. Поэтому говорят: возбудителем брюшного тифа является Salmonella typhi.

Учение о возбудителях инфекционных болезней развивалось после работ Л.Пастера в ХIХ веке. В то время приобрела популярность триада Генле-Коха, согласно которой микроорганизм может признаваться возбудителем инфекционного заболевания, если:

1) он обнаруживается во всех случаях этого заболевания и не встречается у здоровых лиц;

2) он выделен в чистой культуре из организма больного;

3) чистая культура этого микроорганизма вызывает у восприимчивых животных сходное заболевание с болезнью человека.

В свое время эта триада сыграла важную роль в развитии микробиологии и учения об инфекционных заболеваниях, но в настоящее время ни один из названных постулатов триады не может считаться абсолютно необходимым для признания этиологической причастности микроорганизма: мы знаем о распространенности “здорового” микробоносительства, не все возбудители выделены нами в чистой культуре, не для всякого микроорганизма-возбудителя можно выбрать восприимчивое животное.

При диагностике инфекционных заболеваний мы всегда стремимся определить возбудителя заболевания у конкретного больного. В этом случае возбудитель - это микроорганизм, вызвавший заболевание у этого больного. Необходимо подчеркнуть, что возбудитель - это не просто патогенный микроорганизм, обнаруженный в организме, а микроорганизм, вызвавший заболевание. А это не всегда одно и то же. При заболевании, вызванном одним возбудителем, может обнаруживаться “здоровое” носительство патогенного микроорганизма другого вида. Например, здоровый носитель патогенного стафилококка может заболеть не стафилококковой пневмонией, а крупозной, вызванной пневмококком. В этом случае выделение из мокроты чистой культуры стафилококка и признание его возбудителем пневмонии повлечет ошибочное назначение антибактериальной терапии без учета чувствительности истинного возбудителя к лекарственным препаратам.

Патогенные микроорганизмы в первую очередь являются возбудителями заболеваний. Патогенные микроорганизмы - это микроорганизмы, способные вызывать инфекционный процесс. Часть из них вызывают инфекционные, заразные, болезни, а часть - заболевания, не считающиеся инфекционными.

Условно-патогенные микроорганизмы - микроорганизмы, способные вызывать заболевание только при определенных условиях. Они чаще всего являются естественными обитателями организма человека и вызывают заболевания при резком снижении общей и местной невосприимчивости организма.

Непатогенные (апатогенные) микроорганизмы - сапрофитические микроорганизмы, которые, как правило, неспособны вызвать заболевания. В настоящее время все чаще наше представление о принадлежности микроорганизмов к этим группам меняется. Нередки случаи, когда микроорганизмы, считавшиеся ранее апатогенными, вызывают заболевания..

3. Патогенность, вирулентность

Патогенность - потенциальная способность определенных микроорганизмов вызывать инфекционный процесс. Это - генотипический признак, обусловленный соответствующим набором генов, контролирующих синтез микроорганизмом биологически активных веществ, обусловливающих проявление его патогенных свойств в восприимчивом организме. Патогенность характеризуется специфичностью, т.е. способностью вызывать типичные для этого вида микроорганизмов патологические изменения в организме при естественных способах заражения. Этим определяется клиническая картина инфекционных заболеваний, которая позволяет врачу ставить предварительный диагноз на основании характерных клинических симптомов болезни.

Вирулентность - количественная мера патогенности данного штамма микроорганизма. Это - фенотипическое проявление патогенного генотипа, вирулентность обусловлена степенью образования факторов, обусловливающих участие патогенного микроорганизма в инфекционном процессе. Вирулентность может быть выражена условно принятыми единицами - Dlm, Dcl, Ld₅₀. Dlm (Dosis letalis minima) - минимальная смертельная доза, которая вызывает гибель 95 % зараженных животных. Dcl (Dosis certa letalis) вызывает гибель 100 % зараженных животных, она наименее точна. Наиболее точной является Ld₅₀, вызывающая гибель 50 % зараженных животных, так как на графике зависимости процента гибели животных от логарифма дозы в зоне 50 % гибели отмечается прямая пропорциональная зависимость, позволяющая математически точно рассчитать эту дозу по результатам эксперимента. Ld₅₀ используется также в фармакологии и токсикологии для оценки токсичности лекарственных препаратов и других веществ.

Вирулентность может широко варьировать у разных штаммов одного вида микроорганизмов, что обусловлено разной выраженностью образования факторов вирулентности.

4. Факторы вирулентности

Для того чтобы микроорганизм стал участником инфекционного процесса, ему необходимо после попадания в макроорганизм:

- прикрепиться к эпителию входных ворот - быть адгезивным;

- внедриться в ткани организма - обладать инвазионностью;

- размножиться и распространиться по организму, сопротивляясь его защитным силам - быть агрессивным;

- вызвать повреждение организма, чтобы обеспечить возможность своего размножения в нем - быть токсичным.

Соответственно факторами вирулентности являются адгезивность, инвазивность, агрессивность и токсичность.

Иногда говорят еще о колонизации, способности размножаться на поверхности эпителия. По-видимому, нет необходимости выделять еще и такой фактор вирулентности, так как размножение возбудителя не всегда происходит на эпителии входных ворот (малярия), а размножение микроорганизма в организме хозяина - это уже и есть инфекция, и возможность размножения возбудителя обеспечивается комплексом факторов вирулентности. По сути, колонизация - это распространение возбудителя по организму, стадия инфекционного процесса, следующая за внедрением, а не фактор вирулентности микроорганизма.

Адгезивность (прилипчивость) обеспечивается не столько физико-химическими процессами прилипания за счет гидрофильно-гидрофобных взаимодействий поверхностей микроорганизмов и клеток макроорганизма, сколько специфическим взаимодействием специальных группировок на их поверхности. У микроорганизма эти реагирующие группировки называются адгезинами, у клеток макроорганизма - рецепторами. Между ними происходит комплементарное взаимодействие, обеспечивающее специфичность адгезии. Поэтому и наблюдается тропизм определенных видов возбудителей к определенным тканям макроорганизма. Адгезины грамотрицательных бактерий - это белки, связанные с ворсинами (пилями) на поверхности бактериальных клеток. У грамположительных бактерий адгезины представлены комплексами белков и липотейхоевых кислот в клеточной стенке (подчеркнем, что различия между Гр⁺ и Гр^- бактериями - проявляются во многих существенных биологических свойствах).

Рецепторы клеток разделяют на нативные (всегда располагаются на поверхности эпителиальных клеток и взаимодействуют с адгезинами бактерий), индуцированные (появляются в результате репродукции вируса в клетках, в результате чего, например, при гриппе на поверхности инфицированных клеток появляется вирусный гемагглютинин, служащий рецептором для стафилококка и других бактерий дыхательных путей) и приобретенные (появляются иногда и состоят из иммуноглобулинов и других белков, которые образуют своеобразные “мостики” между адгезинами бактерий и клетками макроорганизма).

Мы подробно останавливаемся на адгезивности с учетом того, что в большинстве доступных Вам учебников этому вопросу внимание практически не уделяется. В то же время, именно этот этап, этап адгезии, является начальным при любом инфекционном процессе, определяющим исход взаимодействия возбудителя с организмом. Мы должны стремится блокировать вирулентные свойства возбудителя именно на этом этапе, чтобы предупредить развитие инфекционного процесса.

Прикрепившийся микроб-возбудитель далее должен внедриться в организм, то есть проникнуть через слизистые и соединительнотканные барьеры в подлежащие ткани. Такое проникновение называют инвазией.

Инвазионность возбудителя обеспечивается продукцией ферментов, разрушающих подлежащие ткани.

Из курса гистологии Вы знаете, что вездесущая соединительная ткань состоит из клеток, волокон и межуточного вещества. Многие патогенные микроорганизмы продуцируют протеазы, расщепляющие межклеточные связи, нуклеазы, повреждающие ядра клеток, лецитиназу, действующую на оболочки клеток. Продукция нейраминидазы позволяет многим бактериям проникать внутрь клеток. Многие патогенные бактерии образуют коллагеназу и эластазу, расщепляющие волокна соединительной ткани. Продукция гиалуронидазы, расщепляющей гиалуроновую кислоту основного вещества соединительной ткани, повышает проницаемость тканей организма для возбудителя. Инвазионность (инвазивность) является одним из проявлений агрессивности микроорганизма.

Агрессивность возбудителя обеспечивает ему способность преодолевать защитные барьеры организма, прежде всего - фагоцитирование нейтрофилами и макрофагами. К таким факторам относится образование капсулы, полисахаридные и протеиновые компоненты которой делают микроорганизм резистентным к фагоцитозу и действию комплемента. В клеточной стенке могут содержаться вещества, препятствующие фагоцитозу - протеин А стафилококка, протеин М стрептококка, липополисахариды энтеробактерий. Протеин А стафилококка, например, связывает иммуноглобулины (антитела), что делает их неспособными активировать фагоцитоз.

Ранее полагали, что некоторые микроорганизмы продуцируют специальные вещества-агрессины, называвшиеся веществами Байля, которые подавляли фагоцитоз, не обладая самостоятельной токсичностью. По-видимому, речь может идти о комплексе бактериальных экзопродуктов, обладающих антифагоцитарным действием.

При проникновении микроорганизмов через раневую поверхность значительную роль играет воспалительная реакция макроорганизма с выделением фибринозной пленки, препятствующей внедрению возбудителя. Многие бактерии продуцируют фибринолизин, расщепляющий эту пленку. С другой стороны, продукция стафилококком плазмокоагулазы приводит к быстрому образованию фибринозной капсулы вокруг микроорганизмов, что обеспечивает им защиту от фагоцитоза и гуморальных факторов резистентности макроорганизма до тех пор, пока размножившиеся микробы с помощью фибринолизина не расщепляют фибринозную пленку и не выходят в ткани.

Токсичность микроорганизмов-возбудителей обусловливается образованием ядовитых веществ - токсинов. В настоящее время разработана классификация бактериальных токсинов на группы по механизму их действия и прочности связи с бактериальной клеткой. Соответственно токсины (экзотоксины) делят на цитотоксины, мембранотоксины, функциональные блокаторы, а также эксфолиатины и эритрогенины. Однако, вряд ли целесообразно подробно рассматривать токсин каждого микроорганизма в таком направлении, детализация учения о токсинах более уместна при рассмотрении вирулентных свойств конкретного возбудителя и патогенеза вызываемой им инфекции в курсе специальной медицинской микробиологии. С точки зрения понимания общих особенностей токсического действия бактериальных продуктов применительно к изучению общих вопросов инфекции и иммунитета достаточно, по нашему мнению, ограничиться традиционным делением токсинов на экзотоксины и эндотоксины.

Экзотоксины - белковые токсины, которые более или менее легко диффундируют из бактериальной клетки, накапливаясь в культуральной среде и поступая в ткани и жидкости макроорганизма.

Эндотоксины - прочно связаны с бактериальной клеткой и выделяются только при их распаде.

В таблице 1. приведены основные отличительные признаки экзо- и эдотоксинов.

Таблица 1. Сравнительная характеристика

бактериальных токсинов

Экзотоксины (белковые) токсины	Эндотоксины
Белки, некоторые обладают свойствами ферментов и получены в кристаллическом состоянии Продуцируются бактериями наружу   Высокотоксичны, характеризуются избирательностью действия   Термолабильны Переходят в анатоксины под действием формалина Полностью нейтрализуются антителами-антитоксинами	Глюцидо-липидно-протеиновые комплексы   Прочно связаны с телом бактерий и выделяются при их распаде Менее токсичны, токсическое действие разных эндотоксинов практически не различается Термостабильны Под действием формалина в анатоксины не переходят Нейтрализация антителами неполная

Токсигенные бактерии - бактерии, продуцирующие экзотоксины. Эндотоксичность присуща всем патогенным бактериям. В качестве примера токсигенных бактерий следует назвать палочки дифтерии, столбняка, ботулизма, газовой анаэробной инфекции, стафилококк, холерный вибрион и др.

5. Динамика инфекционного процесса

В развитии инфекционного процесса принято выделять 4 периода.

Инкубационный период - время от проникновения возбудителя до первых клинических проявлений заболевания. Продолжительность этого периода зависит в первую очередь от биологического вида возбудителя. Например, при гриппе инкубационный период короткий - от 12 до 72 часов, при лепре он может растягиваться на несколько лет. Кроме того, продолжительность инкубационного периода зависит от вирулентности возбудителя, количества проникшего возбудителя, входных ворот, состояния макроорганизма. При большинстве инфекционных заболеваний инкубационный период в среднем равен 2-м неделям.

Продромальный период - период предвестников заболевания, когда появляются первые, часто неопределенные симптомы болезни. Лишь при некоторых заболеваниях (корь) в продроме наблюдаются характерные признаки.

Разгар болезни - период основных клинических проявлений заболевания.

Исход болезни - период окончания инфекционного процесса. Исходы могут быть разными: реконвалесценция (выздоровление), летальный исход (смерть), хронизация процесса (переход в хроническое заболевание), переход в здоровое микробоносительство (сохранение и выделение возбудителя из организма при отсутствии клинических проявлений заболевания).

Возбудитель проникает в восприимчивый макроорганизм через входные ворота. Ими могут быть кожа (поврежденная) и слизистые оболочки дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, мочевыводящих путей, плацента. Далее он распространяется по макроорганизму разными путями: гематогенным (по крови), лимфогенным (по лимфатической системе), нейрогенным (по периневральным влагалищам), по физиологическим путям (по ходу пищеварительного, дыхательного тракта и т.п.), по протяжению (проникая в подлежащие ткани).

В связи с рапространением микроорганизма по крови возникают состояния, называемые бактериемией (микробемией), септицемией и септикопиемией. Бактериемия - циркуляция бактерий в крови без их размножения. Возбудитель следует к месту своей окончательной локализации в органах и тканях. При септицемии происходит размножение микроорганизмов в крови, при септикопиемии одновременно с размножением микробов наблюдаются метастазы гнойных очагов в тканях организма. Наконец, клиницисты выделяют еще сепсис -нахождение микробов в крови на фоне резкого снижения защитных сил организма. При сепсисе специфичность возбудителя отходит на задний план, клиническая картина при разной этиологии сепсиса практически одинакова. Термины “сепсис” и “септицемия” обозначают одно и то же состояние, но термин “сепсис” носит более клинический, а “септицемия” - патогенетический характер.

Выделение возбудителя из организма может происходить с калом, мочой, мокротой, гнойным отделяемым.

Выделение микробов из организма может наблюдаться на протяжении конца инкубационного периода, продромы, разгара и реконвалесценции, что обеспечивает длительный период заразительности инфекционного больного.

6. Формы инфекции и их характеристика

Инфекция может проявляться в разных формах. Классификация форм инфекции сложна и недостаточно определена. Приводим упрощенную, но вполне достаточную для изучения студентами классификацию форм инфекции (табл. 2.).

Мы разделяем инфекции по биологическому виду возбудителя, так как это накладывает отпечаток на патогенез, клинику, диагностику, лечение и профилактику инфекционного заболевания. Например, при лечении бактериальных инфекций широко используют антибиотики, которые при вирусных заболеваниях неэффективны.

Таблица 2. ФОРМЫ ИНФЕКЦИИ

П р и з н а к	Ф о р м ы и н ф е к ц и и
Природа возбудителя	бактериальная, вирусная, грибковая, протозойная
Происхождение	экзогенная, эндогеннная, аутоинфекция
Локализация возбудителя в организме хозяина	местная (очаговая), общая (генерализованная): бактериемия, септицемия (сепсис), септикопиемия, токсико-септический шок, вирусемия
Число видов возбудителя	моноинфекция, смешанная инфекция, вторичная инфекция
Повторные заболевания	реинфекция, суперинфекция, рецидив
Клинические проявления	острая, хроническая, микробоносительство, манифестная, бессимптомная
Основной источник инфекции: человек животное внешняя среда	антропонозы зоонозы сапронозы

Экзогенная инфекция развивается в результате заражения микроорганизмами извне, эндогенная - вызывается микроорганизмами, находившимися в организме до заболевания. Конечно, и в последнем случае микроорганизм поступил когда-то в организм человека извне, но в данный момент нельзя и бессмысленно отыскать источник инфекции. При экзогенной инфекции всегда есть источник инфекции, который необходимо найти и обезвредить при проведении противоэпидемических мероприятий. Эндогенная инфекция может вызываться условно-патогенными микроорганизмами нормальной микрофлоры при иммунодефиците, но аутоинфекция может быть вызвана и безусловно патогенным микроорганизмом, который находится в организме при микробоносительстве. Примером такой инфекции могут быть рецидивы разных заболеваний - герпеса, рожистого воспаления. Аутоинфекция - разновидность эндогенной инфекции, при которой происходит самозаражение путем переноса возбудителя из одного места локализации в другое.

Местная, очаговая инфекция характеризуется локализацией патологических изменений в местном очаге без распространения по организму (фурункул). При общей, генерализованной инфекции возбудитель распространяется по организму с развитием микробемии. Выше мы разбирали формы инфекции, связанные с нахождением возбудителя в крови. Следует лишь добавить, что при массовом поступлении микроорганизмов, продуктов их распада и токсинов в кровь развивается бактериальный токсико-септический шок.

Моноинфекция - инфекция, вызванная одним видом возбудителя, смешанная (ассоциированная ) инфекция - несколькими видами, например - газовая анаэробная инфекция вызывается, чаще всего, ассоциацией Cl. perfringens, Cl. novyi, Cl. septicum между собой и с условно-патогенными и апатогенными микробами-асоциантами. Смешанные инфекции (миксты) протекают тяжелее и труднее поддаются лечению, чем моноинфекции.

Вторичные инфекции - инфекции, присоединяющиеся к основному заболеванию, которое создает условия для развития вторичной инфекции. В этом случае нельзя говорить о смешанной инфекции, так как последняя развивается при одновременном инфицировании, а вторичная инфекция обусловлена основным заболеванием. Классический пример - грипп, при котором наблюдается “двугорбая лихорадка”: вначале клинические проявления и высокая температура обусловлены вирусным поражением, к третьему дню температура снижается. Затем, вследствие местного и общего ослабления резистентности организма, присоединяется вторичная бактериальная инфекция за счет активирования условно-патогенной микрофлоры дыхательных путей. Это приводит к повторному повышению температуры с развитием катаральных симптомов.

Реинфекция - повторное заболевание после клинического выздоровления, вызванное тем же видом возбудителя. Реинфекция возможна, если перенесенное заболевание не оставляет после себя напряженного иммунитета. Примером могут служить повторные заболевания гонореей, которая практически не вызывает развитие постинфекционной невосприимчивости. Суперинфекция возникает при инфицировании тем же видом возбудителя (более вирулентным, иного серовара) при незаконченном первом заболевании. Это имеет особое значение для выздоравливающих, которые могут инфицироваться от других больных в палате (скарлатина). Рецидив - возврат заболевания без повторного заражения, за счет микроорганизмов, оставшихся после перенесенного заболевания. Классический пример - рецидивные формы сыпного тифа (болезнь Брилля), развивающиеся через несколько лет после выздоровления.

Острая и хроническая инфекции характеризуются выраженностью симптомов и длительностью заболевания, это клиническая характеристика болезни. При хронической инфекции наблюдается - персистенция, т.е. длительное пребывание возбудителя в макроорганизме. Бессимптомная или инаппарантная инфекция характеризуется отсутствием клинических проявлений, но возбудитель не только находится в организме, но и размножается и распространяется по организму. Инаппарантные формы инфекции выявляются при обследовании контактных лиц. Такая форма инфекции может закончиться выздоровлением или переходом в манифестную острую или хроническую инфекцию.

Микробоносительство (здоровое) - нахождение возбудителя в организме с его размножением и выделением в окружающую среду без клинических проявлений заболевания. Оно может быть: а) при бессимптомной инфекции; б) после клинического выздоровления, когда человек уже клинически здоров, но еще выделяет возбудителя; в) в конце инкубационного периода некоторых заболеваний, когда человек еще клинически здоров, но уже является источником инфекции.

Существенным является классификация инфекций в зависимости от источника инфекции. Источник инфекции - объект, из которого возбудитель поступает в организм человека. Существует три возможных источника инфекции, соответственно которым выделяются формы инфекции. Антропонозы - заболевания пи которых основным источником инфекции является человек (больной и микробоноситель). Примером могут быть брюшной тиф, грипп и др. Зоонозы - заболевания при которых основным источником инфекции является животное (больное и микробоноситель), а передача инфекции от человека к человеку хотя и возможна, но может не играть существенной эпидемиологической роли. Примеры - бруцеллез, туляремия, сибирская язва и др.

Сапронозы - заболевания, при которых источником инфекции являются объекты внешней среды. Следует различать сапронозы и инфекции, при которых объекты внешней среды являются факторами передачи инфекции. Например, при дизентерии факторами передачи могут быть вода, овощи, фрукты и т.п. Но источником инфекции при дизентерии является только человек, из организма больного или носителя возбудитель дизентерии попадает в окружающую среду, но в ней не размножается и не сохраняется длительное время. При сапронозе возбудитель находится во внешней среде, там размножается и попадает в организм человека. Примером может служить болезнь легионеров, при которой возбудитель может размножаться в воде (кондиционера, душа), грунте, а передача инфекции от больного к здоровым не установлена. По-видимому, в дальнейшем мы будем обнаруживать сапронозный характер все большего числа инфекционных заболеваний. Например, обнаружена возможность размножения во внешней среде возбудителя холеры.

7. Элементы учения об эпидемическом процессе

Вопросы, вынесенные в заголовок этого раздела, будут подробно изучаться в курсе эпидемиологии, но дальнейшее изучение Вами медицины невозможно без знания ряда эпидемиологических понятий.

Эпидемический процесс - процесс распространения инфекционного заболевания среди населения.

Эпидемическая цепочка, обеспечивающая распространение заболевания, включает три звена: источник и резервуар инфекции, механизм передачи и восприимчивое население.

Источник инфекции - объект, из которого возбудитель поступает в организм человека (ранее мы останавливались подробно на возможных источниках инфекции). Резервуар инфекции -место сохранения и размножения возбудителя не только во время эпидемии, но и в межэпидемический период. Резервуаром инфекции для антропонозов является только человек, для зоонозов - в основном животное, для сапронозов - внешняя среда.

Механизм передачи включает пути передачи и факторы передачи. По предложению академика Л.В. Громашевского инфекционных заболевания классифицируют по основным путям передачи:

- кишечные инфекции (фекально-оральный путь передачи);

- инфекции дыхательных путей (воздушно-капельный);

- кровяные инфекции (трансмиссивный);

- инфекции кожи (контактный);

- инфекции с разными (многими) путями передачи.

В каждой из названных групп выделяют также антропонозы и зоонозы.

К карантинным (особо опасным, инфекциям, на которые распространяются Международные медико-санитарные правила) относят в настоящее время натуральную оспу (заболевание полностью ликвидировано), чуму, холеру и желтую лихорадку.

Факторами передачи могут быть вода, пища, воздух, почва, грязные руки, предметы обихода. При трансмиссивных инфекциях фактором передачи является кровососущее насекомое-переносчик.

По характеру распространения инфекционные заболевания могут быть спорадическими (отдельные случаи заболевания, наблюдающиеся в местности), эпидемиями (значительное превышение обычно наблюдающейся в этой местности спорадической заболеваемости). Пандемии - эпидемия, распространяющаяся на значительные территории, несколько стран и даже континентов. Эндемии - заболевания, характерные для определенной территории, где климатические, экологические и социальные условия обеспечивают поддержание заболеваемости.

Летальность - процент умерших от числа заболевших этой инфекционной болезнью (показатель тяжести последствий заболевания), смертность - число умерших на 100 000 населения (указывает не только на тяжесть болезни, но и на ее распространенность).

8. Эволюция микробного паразитизма и происхождение

патогенных микроорганизмов

Инфекция представляет собой единство и борьбу двух противоположных начал - хозяина и паразита, макро- и микроорганизма. При этом речь идет о симбиозе - совместном жительстве.

Мутуализм - форма симбиоза, при котором симбионты извлекают обоюдную пользу (клубеньковые бактерии в корнях бобовых растений находят защиту и питание, давая усвояемые растениями азотистые соединения за счет связывания газообразного азота).

Комменсализм - форма безразличного симбиоза, когда симбионты не причиняют друг другу ни вреда, ни пользы. К примеру, говорят о кишечной палочке, как о комменсале кишечника человека. По-видимому, речь может идти лишь об относительном безразличии симбионтов, так как всегда можно найти взаимную выгоду от сосуществования комменсалов. Так, кишечная палочка, находя питание, температуру и защиту в организме человека, дает ему взамен пользу: синтезирует витамины группы В и К, участвует в пищеварении, обеспечивает моторику кишечника, тренирует иммунную систему организма и обладает антагонистическим действием по отношению к патогенным микроорганизмам.

Паразитизм - симбиоз, при котором один организм (паразит) живет за счет другого (хозяина) и наносит ему вред. Патогенные микроорганизмы - паразиты. Такая форма симбиоза, с нанесением вреда хозяину, биологически необходима для обеспечения жизнедеятельности патогенных микроорганизмов, которые не могут существовать иначе, чем паразитируя в макроорганизме.

Полагают, что свободноживущие микроорганизмы (сапрофиты) появились свыше 3 млрд лет тому назад. С появлением эукариотов сапрофиты расширили свои экологические возможности за счет симбиоза с ними сначала на уровне комменсализма и факультативного паразитизма, а затем некоторые из них приобретали все большую зависимость от организма хозяина. При этом шло все большее приспособление к паразитической форме существования с потерей возможности самостоятельной сапрофитической формы жизни, шла регрессивная эволюция с отбором наиболее приспособленных к паразитизму особей. Появились не только облигатные (обязательные) паразиты, но и сначала факультативные внутриклеточные паразиты (гонококк, менингококк, возбудители дизентерии и др.), а затем, на поздних этапах эволюции, и облигатные внутриклеточные паразиты - хламидии, риккетсии, патогенные простейшие, которые утратили способность размножаться вне живого организма вследствие потери генов, контролирующих важные обменные процессы. Например, хламидии (возбудители орнитоза, трахомы, урогенитального хламидиоза) полностью потеряли способность самостоятельно синтезировать АТФ.

С эволюционным совершенствованием паразитизма шло совершенствование факторов вирулентности, обеспечивающих возможность паразитирующим микробам внедряться, распространяться и противостоять защитным силам хозяина.

Симбиоз человека с патогенными микроорганизмами биологически необходим. Для микроорганизмов он является единственной формой сохранения вида. Для человека заболевания микробной этиологии - один из важных факторов естественного отбора, играющий важную роль в его биологическом и социальном существовании.

РЕКОМЕНДОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Протченко П.З. Загальна мікробіологія, вірусологія та імунологія. Вибрані лекції: Навч. посібник. – Одеса: Одес. Держ. мед. ун-т, 2002. – 298 с.

2. Пяткін К. Д., Кривошеїн Ю.С. Мікробіологія. - К: Высшая школа, 1992. - 432 с.

Тимаков В.Д., Левашев В.С., Борисов Л.Б. Микробиология. - М: Медицина, 1983. - 312 с.

3. Борисов Л.Б., Козьмин-Соколов Б.Н., Фрейдлин И.С. Руководство к лабораторным занятиям по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии / под

Дата добавления: 2014-01-04