скачать книгу бесплатно
Вирусы. Ряд инфекционных заболеваний человека, животных и растений вызывается такими микроорганизмами, размеры которых исчисляются в миллимикронах (т.е. в тысячных долях микрона и, следовательно, миллионных долях миллиметра). Эти микробы получили название вирусов (от латинского слова «virus» – яд). Поскольку они обладают способностью проникать через мелкопористые бактериальные фильтры, задерживающие все другие микроорганизмы, то их стали называть также фильтрующимися вирусами [2 - Справедливости ради надо заметить, что позднее открытия фильтрующихся вирусов было установлено, что и некоторые бактерии при определённых условиях способны проникать через бактериальные фильтры. Их назвали фильтрующимися или авизуальными (т.е. невидимыми) бактериями. Такие формы известны у туберкулёзной микобактерии, палочки брюшного тифа и ряда других микробов.].
Вирусы не имеют клеточного строения и характеризуются относительной простотой химического состава, как правило, включающего только гидратированный белок и специфическую нуклеиновую кислоту (РНК или ДНК). Возможно наличие липидной (т.е. жировой) оболочки, которая выполняет защитные функции. Такой оболочкой располагает, например, вирус COVID – 19 (он же – SARS COV.– 2).
Вирусы имеют разнообразную форму: шаровидную, кубовидную, коротких и длинных палочек, иногда изогнутых.
Вирусы настолько малы, что разглядеть их можно, как правило, только в электронный микроскоп. Размеры большинства из них колеблются в пределах от 30 до 100 миллимикрон. Однако есть и более мелкие: величиной 10 – 15 миллимикрон. Размеры таких вирусов приближаются к размерам крупных белковых молекул (таковы, например, вирусы ящура, полиомиелита). В то же время наиболее крупные вирусы, так называемые элементарные тельца, при определённых методах окраски становятся видимыми даже в обычный микроскоп. К элементарным тельцам относятся возбудители оспы, оспы животных и ряда других заболеваний.
* * *
Такова, вкратце, «карта» микроорганизмов. Именно их изучением и, в случае их болезнетворности (для человека, животных и растений), борьбой с ними занимается микробиология.
Однако каким образом микробам удаётся поражать макроорганизмы? Какова схема, факторы их болезнетворной деятельности? И как реагирует на их болезнетворную деятельность макроорганизм (нас в данном случае интересует, прежде всего, организм человека)?
Здесь необходимо рассказать об инфекции как таковой и о человеческом иммунитете.
Под инфекцией (от латинского слова «inficio» – заражаю) понимается совокупность явлений, которые происходят в организме вследствие проникновения, размножения и действия в нём микробов.
В инфекционном процессе играет роль взаимодействие трёх факторов: 1) микроорганизма – возбудителя заболевания; 2) макроорганизма; 3) окружающей среды, которая влияет на свойства как макроорганизма, так и микроорганизма.
Микробы, способные вызывать заболевания, должны быть патогенными и вирулентными.
Патогенность – это, собственно, и есть способность микроба оказывать на макроорганизм болезнетворное действие.
Патогенность может значительно колебаться у различных штаммов микробов одного и того же вида. Так вот, степень патогенности данного штамма микроорганизма называется вирулентностью. Т.е. чем выше вирулентность, тем более заразен микроб.
Можно дать и более развёрнутое определение вирулентности.
Вирулентность – это свойство микроба проникать в ткани макроорганизма, жить, размножаться и распространяться в них, противостоять тем неблагоприятным влияниям, которые оказывают на него биологические реакции организма, и выделять различные ядовитые вещества, которые обусловливают клиническую картину инфекционного заболевания.
Чем «ярче» выражены эти «способности» у микроба, тем более он вирулентен (болезнетворен, заразен).
Патогенные микробы приспособлены к жизни только в живых организмах. Данную особенность они приобрели в ходе длительной эволюции, образовавшись из сапрофитных форм. Однако это не значит, что патогенные микроорганизмы тут же погибают во внешней среде. Нет. Более или менее длительное время они способны в ней сохраняться. Но подобная ситуация для них экстремальна. И, только проникнув в живой организм, патогенные микробы «обретают свой рай», максимально благоприятную для их жизнедеятельности среду.
В то же время необходимо учитывать, что строгого деления микробов на патогенные и сапрофиты провести нельзя. Во-первых, многие патогенные микробы, внедрившись в макроорганизм, могут не вызывать в нём инфекционного процесса. Скажем, в человеческом организме способны «спокойно жить» даже носители таких опасных заболеваний как брюшной тиф, холера и туберкулёз (палочка брюшного тифа, холерный вибрион и туберкулёзная микобактерия). Во-вторых, казалось бы, безвредные сапрофиты при понижении сопротивляемости человеческого организма в определённых условиях нередко становятся причиной патологических изменений. Например, «наитипичнейший» сапрофит – кишечная палочка Е. соli, попав в мочевой пузырь или почки, может вызвать воспалительный процесс в них.
Отсюда вполне возможно сделать вывод, что если патогенность является видовым свойством какого-то вида микробов (т.е. такой-то микроб, в принципе, патогенен), то вирулентность – это, можно сказать, индивидуальное свойство микроба (какого-то его штамма, территориальной популяции и т.д.). Также становится ясно, что вирулентность микроорганизмов колеблется как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Всякий микроб в момент выделения из макроорганизма максимально вирулентен (оно и понятно, он «пришёл» с «пастбища», из «райского уголка»). Попав во внешнюю среду, подвергаясь высыханию, действию света, иногда – высоких температур, микроб теряет вирулентность.
К факторам вирулентности (см. развёрнутое её определение) относятся: 1) капсулы, 2) диффузионный фактор, 3) токсины, 4) агрессины.
1)Капсулы. Ранее мы говорили, что капсулы и капсулообразование можно рассматривать как приспособляемость патогенных микробов к неблагоприятным условиям жизни в организме человека или животного. Именно в макроорганизме ряд кокков и бацилл образуют капсулы и теряют их, попадая во внешнюю среду, при этом резко ослабляя свою вирулентность. Например, экспериментально доказано, что капсула сибиреязвенной палочки обеспечивает ей устойчивость против фагоцитоза.
Но капсулы образуются только у бактерий, да и то не у всех и не всегда (см. выше). В случае же с вирусами роль капсул, очевидно, выполняет липидная оболочка, имеющаяся у некоторых представителей этого вида микроорганизмов (см. выше).
2) Диффузный фактор (или фактор распространения). Некоторые микроорганизмы способны выделять литические ферменты, увеличивающие проницаемость тканей макроорганизма, что содействует облегчению распространения микроорганизмов. Так, например, ряд бактерий (скажем, дифтерийная палочка) продуцирует фермент гиалуронидазу, расщепляющий гиалуроновую кислоту, входящую в состав соединительной ткани.
Но далеко не все бактерии вырабатывают гиалуронидазу. Такой «способности» нет у менингококка, туберкулёзной микобактерии и многих других. Зато к факторам распространения подобных бактерий учёные относят полисахариды, содержащиеся в их капсулах.
У вирусов, общей чертой которых, как известно, является внутриклеточный паразитизм, литические ферменты тоже встречаются: у вирусов бактерий (бактериофагов), вирусов растений и грибов. Тем не менее многие вирусы «выработали» иные «стратегии проникновения» в клетки поражаемых ими макроорганизмов. Это и введение своего РНК сквозь клеточную оболочку без её повреждения, и обеспечение условий, при которых клетка сама захватывает вирус, «принимая» его «за своего». Безусловно, такие «умения» вирусов нужно относить к факторам их распространения. Кстати, вирусы человека и животных проникают в их клетки именно «безлизисными» способами.
3) Микробные токсины. Патогенные микробы обладают способностью выделять особые ядовитые продукты – токсины, значение которых в патогенезе инфекционных заболеваний чрезвычайно велико.
Если вести речь о бактериях, простейших, риккетсиях, грибках и спирохетах, т.е. микроорганизмах, имеющих клеточную структуру, то их токсины бывают экзотоксинами и эндотоксинами.
Экзотоксины – ядовитые вещества, выделяемые микробной клеткой в окружающую среду (эти токсины легко диффундируют через клеточную оболочку).
Эндотоксины – ядовитые вещества, которые остаются в цитоплазме (протоплазме) микробной клетки. Они попадают во внешнюю среду после отмирания и разрушения клетки.
Экзотоксины более токсичны, чем эндотоксины.
При этом экзотоксины ещё и специфичны, т.е. вызывают в макроорганизме определённые, характерные лишь для этого токсина явления. Так, столбнячный яд обусловливает спазматические сокращения двигательных мышц, а дифтерийный токсин оказывает некротизирующее и парализующее действие и т.д.
Эндотоксины не обладают специфическим действием на макроорганизм. Их действие выражается в явлениях общего отравления.
Экзотоксинам свойственна антигенность, т.е. их попадание в макроорганизм приводит к образованию специфических антител – антитоксинов, нейтрализующих токсин.
Эндотоксины появления антитоксинов в макроорганизме не вызывают – антитела вырабатываются против самих микробов, а не против их ядов.
Экзотоксины менее устойчивы, чем эндотоксины. Они быстро разрушаются под воздействием температуры, света, химических веществ (свойство лабильности). Скажем, нагревание до 80 градусов Цельсия разрушает экзотоксины почти моментально, а уже при 50 градусах они значительно ослабевают.
Эндотоксины выдерживают нагревание до 80 – 100 градусов Цельсия.
Надо иметь в виду, что далеко не всегда микробная клетка вырабатывает и экзо- и эндотоксины. Как раз наоборот – чаще идёт выработка токсинов одного из типов. Но и «дуплеты» также имеют место. Например, дизентерийная палочка Григорьева – Шига или стрептококки отравляют макроорганизм как экзотоксинами, так и эндотоксинами.
Вырабатываются токсины и вирусами. Скажем, токсины гриппа оказывают токсическое воздействие на сердечно-сосудистую, нервную и другие системы человеческого организма.
4) Агрессины. Вещества, выделяемые капсулами ряда бактерий. Имеют белковую или полисахаридную природу. Их назначение – угнетающе действовать на защитные функции организма. Установлено, что агрессины снижают эффективность захвата и переваривания микроорганизмов фагоцитами. Таким образом, агрессины резко усиливают вирулентность микробов.
Выработка агрессинов установлена у многих бактерий: возбудителей брюшного тифа, паратифов, холеры, сибирской язвы, чумы, туберкулёза, дифтерии и др.
В развитии инфекционного процесса играет роль не только вирулентность микробов, но и их количество, попавшее в организм в момент заражения (инфицирующая доза). С увеличением инфицирующей дозы инкубационный период уменьшается, течение и исход болезни становятся более тяжёлыми.
Таким образом, общая схема деятельности микробов в ходе возникновения и протекания инфекции такова: посредством диффузных факторов и агрессинов, угнетающих защитные силы макроорганизма, микроб проникает в организм и в какой-то степени распространяется в нём. Процесс жизнедеятельности микроорганизма в поражённом макроорганизме, включающий его питание, дыхание, размножение (или репликацию, как говорят учёные в случае с вирусами) протекает, естественно, за счёт материала тканей и клеток поражённого организма, что уже само по себе вызывает сбои в его функционировании. Сверх того, результатом жизнедеятельности микроорганизма являются разнообразные токсины, отравляющие макроорганизм, что ещё более усугубляет сбои в его функционировании.
Конечно, говоря об инфекциях, необходимо, хотя бы коротко, сказать о путях и способах заражения, видах инфекций и стадиях их протекания.
Увы, первоисточником инфекционных болезней преимущественно является сам человек. Причём, это может быть больной человек, выздоравливающий человек (реконвалесцент), а также бактерио- и вирусоноситель. Бактерионосители и вирусоносители – это люди, которые не больны, но носят в своём организме тот или иной патогенный микроб, систематически так или иначе выделяют его во внешнюю среду, а следовательно, способны заражать им других людей.
Из организма людей патогенные микробы выделяются различными путями: с мокротой, мочой, гноем, испражнениями и пр. Пути выделения зависят от локализации патологического очага в организме (скажем, туберкулёз или грипп поражают органы дыхания и выделяются из человеческого организма преимущественно через дыхательные пути).
Выделения больного человека способны заражать почву, воду, продукты питания, бытовые предметы, животных, и инфицирование другого человека может происходить через них.
Такие инфекции, первоисточником которых является сам человек, получили название антропонозов (полиомиелит, грипп, вирусный гепатит, дизентерия, менингококковая инфекция и мн. др.).
Существует значительная группа заболеваний, первоисточником которых выступают животные. Такие инфекции называются зоонозами (чума, бешенство, туляремия, ящур, бруцеллёз и мн. др.).
Патогенные микробы могут передаваться от больного человека здоровому следующими путями:
1) Прямым контактом в результате соприкосновения с больным (поцелуи, половой путь).
2) Непрямым контактом, т.е. посредством предметов, заражённых патогенными микробами (предметы домашнего обихода, игрушки, продукты питания и т.п.).
3) Через воздух – воздушно-капельным или воздушно-пылевым путём (грипп, ОРВИ, туберкулёз, скарлатина, дифтерия).
4) Через воду (холера, дизентерия, брюшной тиф).
5) Перенесением от больного к здоровому с участием кровососущих насекомых (сыпной и возвратный тифы – преимущественно через вшей, малярия и жёлтая лихорадка – через комаров).
Тот орган или ткань, через который микроб проникает в организм, называется «входными воротами» инфекции. Некоторые возбудители могут попадать в организм любым путём – через кожу, любую слизистую и любую полость (чумная палочка, стафилококк). Другим нужны строго определённые «входные ворота» (например, гонококк проникает в организм только через слизистые оболочки половых путей и конъюктивы глаз).
Инфекция может локализоваться в различных системах, тканях организма и даже в клетках. Может различными путями распространяться.
В зависимости от локализации возбудителя инфекции и путей его распространения различают:
1) Септицемию, при которой микробы длительно находятся в крови.
2) Бактериемию, при которой микробы размножаются в определённых органах и тканях, из которых периодически поступают в кровь.
3) Пиемию, при которой образуются гнойные очаги в различных тканях и органах.
4) Токсинемию, при которой возбудитель действует на организм своим токсином.
Обобщённо различают местные (локализованные) инфекции, при которых реакция на микробное раздражение и продукты жизнедеятельности микроба проявляется в форме определённого патологического процесса на месте его внедрения, и общие инфекции, при которых попавшие в кровь патогенные микробы распространяются по всему организму.
Формы взаимодействия между патогенным микробом м макроорганизмом также могут носить различный характер. Это находится в зависимости от степени вирулентности возбудителя и состояния макроорганизма.
Прежде всего, микроб может быть механически удалён из организма (скажем, посредством движения ресничек мерцательного эпителия слизистой оболочки носа при чиханье и при кашле) или погибнуть, встретив в месте своего внедрения в организм неблагоприятные условия химического или физико-химического порядка (например, кислотность содержимого желудка).
Иногда микроб, попадая в организм, длительное время существует в нём, не вызывая заболевания. Такое явление называют бактерио- или вирусоносительством. Оно наблюдается как у переболевших некоторыми инфекциями (например, брюшным тифом), так и у здоровых людей, контактировавших с больными, например, дифтерией, скарлатиной, СПИДом и др.
В ряде случаев патогенный микроб находит в организме благоприятные условия для своего существования и размножения и вступает с ним во взаимодействие, которое не приводит к заболеванию. В этом случае симбиоз макро- и микроорганизма, однако, не наступает, так как первый отвечает на внедрение второго рядом биологических реакций (морфологическими или биохимическими изменениями на месте внедрения микроба, изменением реактивности организма). Но эти биологические реакции не достигают такой степени, чтобы наступило заболевание с определёнными клиническими симптомами. Подобное явление получило название скрытой или латентной ифекции.
В ряде случаев патогенный микроб вызывает незначительные или нехарактерные для данного заболевания клинические симптомы (например, известны случаи перенесения «на ногах» такой серьёзной инфекции как брюшной тиф). Такие формы заболевания называются стёртыми или атипичными инфекциями.
Однако в значительном числе случаев взаимодействие макроорганизма с патогенным микроорганизмом приводит к типичному инфекционному заболеванию.
Исследователи выделяют ряд стадий в течении типичных инфекций:
1-я стадия – инкубационный период. Это время, протекающее от момента внедрения патогенных микробов до проявления видимых признаков болезни. В данный отрезок времени происходит, с одной стороны, размножение и накопление проникших в организм микробов, с другой – изменение в сторону повышения реактивности организма к микробам-возбудителям. Длиться инкубационный период может от нескольких часов до нескольких месяцев.
2-я стадия – так называемый продромальный период (или период предвестников). Этот период характеризуется проявлением первых признаков болезни: общим недомоганием, слабостью, головной болью, появлением температуры.
3-я стадия –период развития болезни. В его ходе наиболее ярко проявляются все признаки данного заболевания. Естественно, у каждого заболевания эти признаки свои (причём нередко надо учитывать и сочетание некоторых из них, а то и весь комплекс). Определённая температурная кривая, изменения в картине белой крови, степень и характер поражения центральной нервной системы, сердечно-сосудистого и лимфатического аппаратов, возможные изменения кожи и видимых слизистых оболочек – вот те особенности, которыми характеризуется течение той или иной инфекции.
4-ястадия –период угасания (или период разрешения) болезни. Т.е. это – её исход. Заболевание может заканчиваться выздоровлением или смертью либо может принять хронический характер.
Мы уже не раз упоминали, что инфекционный процесс – результат взаимодействия макроорганизма с возбудителем заболевания. Данное положение впервые обосновал И. И. Мечников в противовес одностороннему этиологическому направлению в микробиологии, согласно которому микробу-возбудителю заболевания придавалось основное значение в развитии инфекции. И.И. Мечников впервые доказал, что возникновение, развитие, течение и исход инфекционного процесса зависят от тех реакций макроорганизма, которые происходят в нём под влиянием патогенного микроба. Другими словами, он настаивал на ведущей роли макроорганизма в инфекционном процессе. Сейчас эта точка зрения является общепризнанной.
Индивидуальность организма, возраст и, следовательно, состояние нервной и эндокринной систем играют большую роль в возникновении и развитии инфекционного заболевания. Например, ряд особенностей детского организма делает его более восприимчивым к инфекции.
Огромное влияние на резистентность (сопротивляемость) организма оказывает фактор его питания. Недостаточность питания, голод ослабляют организм, повышая вероятность инфекционного заболевания.
Наблюдения и исследования позволили установить, что явление устойчивости к инфекциям связано с некоторыми факторами питания. Здесь, прежде всего, надо иметь в виду белковые компоненты пищи и витамины. Белковое голодание может привести к заболеваниям дыхательных путей (например, туберкулёз), другим инфекциям, обусловить их более тяжёлое течение и вызвать повышение смертности.
Авитаминозы (т.е. недостаток витаминов в пище) также снижают устойчивость организма к инфекциям.
Негативными факторами, ослабляющими резистентность организма и, следовательно, повышающими его восприимчивость к инфекции, являются утомление, нервные и психические травмы, большая стрессовая нагрузка, хронические и острые отравления.
И здесь мы вплотную подходим к третьему фактору, играющему роль в инфекционном процессе, – внешней среде. Принято считать, что она оказывает лишь косвенное влияние на инфекционный процесс посредством влияния как на микро-, так и на макроорганизм. Можно сказать, что влияние окружающей среды опосредованно: она не сама участвует в инфекционном процессе, а лишь влияет на двух его «главных» участников – патогенный микроорганизм и макроорганизм.
Тем не менее эта косвенность и опосредованность не делают фактор окружающей среды малозначительным. Роль среды, наоборот, очень велика.
Во-первых, она влияет на микроба-возбудителя (химические, физические, биологические и другие факторы среды). Например, именно холодный и в то же время влажный воздух является благоприятной средой для распространения возбудителей гриппа и ОРВИ. Или: развитие малярийных плазмодиев в теле малярийного комара происходит только при определённых температурах.
Во-вторых, внешняя среда может оказывать влияние на переносчика микроба-возбудителя. Например, температура на того же малярийного комара. Или: клещевой возвратный тиф на территории бывшего СССР встречается только в Средней Азии и на Кавказе, ибо только в этих регионах могут существовать виды клещей, передающие эту инфекцию.
В-третьих, внешняя среда (те же химические, физические и биологические её факторы) оказывает влияние на макроорганизм. Вовсе не для красоты словца говорится, например, о здоровом воздухе степей и гор и нездоровом воздухе сырых, заболоченных территорий. В самом деле, сырость снижает резистентность слизистых оболочек воздухоносных путей. Это же снижение резистентности способствует распространению поздней осенью и ранней весной гриппа и ОРВИ.
Важное замечание: состояние человеческого организма в очень большой степени обусловливается социальными факторами – условиями быта, труда, питания, уровнем развития медицины и доступностью её услуг. Если при этом мы вспомним, что антисанитария создаёт благоприятные условия для жизнедеятельности микробов-возбудителей различных заболеваний, то становится ясным огромное значение социальной гигиены в деле ограничения распространения инфекций, защиты человека от них.
В-четвёртых, эффективность терапевтических воздействий также зачастую зависит от окружающей среды. Например, лечение туберкулёза гораздо эффективнее проходит в сухом и тёплом климате и менее эффективно – во влажном и холодном.
Наконец, в-пятых, сам комплекс взаимных приспособительных реакций микро- и макроорганизма учёные склонны рассматривать как направленный, в конечном итоге, на восстановление нарушенного биологического равновесия с окружающей средой.
Словом, повторяем: хоть роль внешней среды в течение инфекционного процесса и косвенная, но она не менее важна, чем роль двух других членов «триады» факторов – микроорганизма и макроорганизма.
* * *
Когда мы говорим о роли макроорганизма в инфекционном процессе, то имеем в виду, прежде всего, такое явление как иммунитет.
Иммунитетом (от латинского слова «immunitas» – освобождение от чего-либо) называют невосприимчивость организма к инфекционному заболеванию. Эта невосприимчивость обусловливается совокупностью наследственно полученных и индивидуально приобретённых организмом приспособлений, которые препятствуют проникновению и размножению в нём микробов и других патогенных агентов.
Иммунитет многообразен по своему происхождению, проявлению и механизму.
По происхождению различают иммунитет врождённый и приобретённый.
Под врождённым иммунитетом понимают невосприимчивость, обусловленную совокупностью анатомических и физиологических признаков, присущих данному виду животных и человеку (т.н. видовой иммунитет). Эти признаки передаются по наследству подобно любому другому морфологическому или биологическому признаку вида. Например, человек невосприимчив к чуме рогатого скота, а животные невосприимчивы к гонорее.
Напряжённость врождённого (видового, естественного) иммунитета очень высока. Обычно его считают абсолютным, так как в подавляющем большинстве случаев его не удаётся нарушить заражением даже огромным количеством вполне вирулентных микробов. Однако имеются данные, всё-таки свидетельствующие об относительности врождённого иммунитета. Можно сказать, что врождённый иммунитет абсолютен только тогда, когда организм находится в обычных условиях своего функционирования. Так, например, если цыплёнка заразить палочками сибирской язвы, по отношению к которой у него имеется естественный иммунитет, а затем в течение какого-то времени искусственно снижать температуру его тела с нормальных 41 – 42 градусов Цельсия до 37 градусов Цельсия, то наступит заболевание. И наоборот, если поднимать искусственно температуру тела лягушки, поместив её в термостат при 37 градусах Цельсия, введя ей предварительно столбнячный токсин, к которому она в естественных условиях невосприимчива, то она заболеет столбняком.
Приобретённым называют такой иммунитет, который развивается у человека или животного в течение жизни.
Приобретённый иммунитет может быть естественным и искусственным, активным и пассивным.
Приобретённый естественным путём иммунитет подразделяется на: 1) активный, получаемый в результате перенесённой болезни; 2) активный после перенесения скрытой инфекции или многократных инфицирований без клинически выраженного заболевания (бытовая иммунизация); 3) пассивный иммунитет новорождённых (плацентарный, или материнский). Иммунитет новорожденных кратковременный. После 6 месяцев он исчезает, и дети становятся восприимчивыми ко многим инфекциям.
Искусственный приобретённый иммунитет также может быть активным и пассивным.
Активный искусственный приобретённый иммунитет создаётся посредством вакцинации, т.е. введением в организм убитых или ослабленных патогенных микробов (подробнее о вакцинации несколько ниже). Продолжительность такого иммунитета различна – от нескольких месяцев (при брюшном тифе) до нескольких лет (при оспе, туляремии, туберкулёзе).
