Возбудители инфекционных болезней и факторы их патогенности. Факторы патогенности микроорганизмов инфекция заражение совокупность Патогенные факторы
| " |
1. белок наружной мембраны инвазин – обеспечивает резистентность к фагоцитозу;
2. фермент супероксиддисмутаза – антифагоцитарная активность сальмонелл;
3. эндотоксин – развитие лихорадки;
4. энтеротоксин – обладает гомологией с холерным энтеротоксином.
У человека сальмонеллы могут вызывать две группы заболеваний: 1) антропонозные – брюшной тиф и паратиф А и В; 2) зооантропонозные – сальмонеллезы.
Возбудителями брюшного тифа являются S. typhi, паратифа А – S. paratyphi A, а паратифа В - S. paratyphi B.
Основные клинические проявления: циклическое течение, поражение лимфатического аппарата тонкого кишечника, лихорадка (повышение температуры к 4-7 суткам), интоксикация, появление розеолезной сыпи, живот вздут вследствие накопления в кишках большого количества газов, бред, галлюцинации, падение кровяного давления, коллапс, язык на спинке обложен грязновато-белым налетом, по краям и с кончика чистый, по боковой поверхности на языке заметны отпечатки зубов. Осложнение – перфорация тонкой кишки и кишечное кровотечение. Иммунитет после перенесенного заболевания напряженный и длительный.
Источник инфекции: больной человек и бактерионоситель, которые выделяют возбудителя во внешнюю среду с испражнениями, мочой, слюной. Пути передачи: водный, контактный, пищевой (молоко, сметана, творог, мясной фарш).
Лабораторная диагностика. Материал для исследованияопределяется характером инфекционного процесса:
2. испражнения
4. дуоденальное содержимое
6. труп (кусочки паренхиматозных органов кровь из сердца, желчь, содержимое и отрезок тонкой кишки).
Методы лабораторной диагностики.1 неделя заболевания и в течение всего лихорадочного периода – метод гемокультуры – посев крови в желчный бульон с последующим пересевом на плотные питательные среды. С конца второй недели заболевания проводят бактериологический метод исследования испражнений, дуоденального содержимого. Бактериологическое исследование желчи дает лучшие результаты. Начиная со второй недели заболевания проводятся серологические исследования. В крови болных брюшным тифом и паратифов с 8-10 дней болезни появляются АТ к О- и Н- антигенам, которые можно обнаружить с помощью реакции агглютинации (РА) Видаля и реакции пассивной Vi-гемагглютинации. Диагностическим титром у непривитых людей считают титр агглютинации 1: 100 при соответствующих клинических показаниях. У ранее привитых больных титр Н-АТ 1:200 не является надежным диагностическим признаком. У таких больных диагностический титр должен быть не менее 1:400. Подтверждением активно текущего инфекционного процесса является нарастание титра О-АТ в период болезни. К исходу болезни титр О-АТ понижается, но накапливаются Н- агглютинины. Для выявления хронического носительства бактерий брюшного тифа используют РНГА с эритроцитарным Vi диагностикумом. Диагностическое значение имеет титр 1:40 и выше. Всех здоровых людей с титром 1:80 относят к подозрительным на носительство брюшного тифа.
Лечение. Этиотропная антибиотикотерапия с учетом чувствительности возбудителя.
Профилактика. Для специфической профилактики брюшного тифа используют обогащенную Vi- антигеном вакцину, по эпидемическим показаниям назначают сухой брюшнотифозный бактериофаг. Неспецифическая профилактика включает: санитарно-бактериологический контроль за системами водоснабжения, соблюдение санитарно-гигиенических правил при приготовлении пищи, выявление бактерионосителей среди работников пищеблоков, торговли, своевременное выявление и изоляция больных.
Возбудителями сальмонеллезовявляются многочисленные серовары сальмонелл патогенные для человека и животных. Чаще всего – это S. typhimurium, S. enteritidis, S. heidelberg, S. newport, S. dublin, S. choleraesuis. На территории России доминирует в качестве возбудителя сальмонеллезов - S. enteritidis.
Основной резервуар инфекции – сельскохозяйственные животные, птица (водоплавающая) и куры. Пути передачи: водный, алиментарный. Факторы передачи: мясо, молоко, яйца, субпродукты.
Сальмонеллезная инфекция обычно протекает с клиникой ПТИ (гастроэнтерит). Однако может протекать наряду с кишечной формой и внекишечные: менингит, плеврит, эндокардит, артрит, абсцессы печени, селезенки, пиелонефрит. Это связано с увеличением числа лиц с иммунодефицитом. При снижении иммунного статуса сальмонеллы могут прорывать лимфатический барьер кишечника и проникать в кровь. Развивается бактеремия и становятся возможными внекишечные поражения.
За последние годы сформировались госпитальные штаммы, в частности, S. typhimurium. Они отличаются от остальных клиникой, эпидемиологией, патогенезом. Госпитальные штаммы вызывают вспышки внутрибольничных инфекций, в основном, среди новорожденных и ослабленных детей. Эти штаммы характеризуются множественной лекарственной устойчивостью, детерминированной R плазмидой.
Лабораторная диагностика. Материалом для исследования являются:
2. испражнения
3. рвотные массы и промывные воды желудка
4. дуоденальное содержимое
Методы лабораторной диагностики: 1) бактериологический, 2) серологический (РНГА).
Лечение.Применяется патогенетическая терапия, направленная на нормализацию водно-солевого обмена. При генерализованных формах – этиотропная антибиотикотерапия.
Профилактика. Неспецифическая: проведение ветеринарно-санитарных мероприятий, направленных на предупреждение распространения возбудителей среди сельскохозяйственных животных и птицы, а также соблюдение санитарно-гигиенических правил при убое на мясоперерабатывающих предприятиях, при хранении мяса и мясных продуктов, приготовления пищи, достаточная термическая обработка пищевых продуктов.
Специфическая профилактика сальмонеллеза у сельскохозяйственных животных и птицы.
Шигеллы.
Возбудители дизентерии относятся к семейству Enterobacteriaceae, роду Shigella, который включает 4 вида, отличающихся по биохимическим свойствам и антигенной структуре: S. dysenteriae, S. flexneri, S. boydii, S. sonnei.
Шигеллы – грамотрицательные, неподвижные палочки, спор и капсул не образуют. На плотных питательных средах Плоскирева, Левина, Эндо образуют мелкие гладкие, блестящие, полупрозрачные колонии. На жидких – диффузное помутнение.
Основные биохимические свойства: отсутствие газообразования при ферментации глюкозы, отсутствие продукции сероводорода, отсутствие ферментации лактозы в течение 48 часов.
Выживаемость во внешней среде. Шигеллы хорошо переносят высушивание, низкие температуры, при 60 0 С погибают через 30 мин, при 100 0 С – мгновенно.
Антигенная структура.Шигеллы имеют соматический О-антиген, в зависимости от строения которого происходит их подразделение на серовары. S. sonnei обладает К-антигеном.
Факторы патогенности.
- плазмида инвазии – обеспечивает процесс инвазии слизистой толстого кишечника;
- токсины – шига и шигаподобные – токсин попадает в кровь и наряду с эндотелием подслизистой поражает гломерулы почки, вследствие, помимо кровавого поноса развивается гемолитический уремический синдром с развитием почечной недостаточности;
Эпидемиология.Источник инфекции – больные люди и бактерионосители.
Механизм передачи. Фекально-оральный. Путь передачи: S. dysenteriae– контактно-бытовой, S. flexneri– водный, S. sonnei– алиментарный.
Шигеллезы распространены повсеместно. Чаще всего возникают в виде вспышек алиментарного и водного характера.
Клинические проявления. Шигеллы, минуя желудок и тонкий кишечник, прикрепляются к рецепторам колоноцитов и проникают внутрь с помощью белка наружной мембраны. Гибель клеток приводит к образованию эрозий и язв, окруженных перифокальным воспалением. Бактериальная дизентерия характеризуетсяпоражением слизистой и ткани толстого кишечника и характерными симптомами со стороны желудочно-кишечного тракта: тенезмы, частый жидкий стул с примесями слизи и крови. Осложнением шигеллезов может быть развитие кишечного дисбактериоза.
Микробиологическая диагностика. Материалом для исследования служат испражнения. Для посева отбираются гнойно-слизисто-кровяные образования из средней порции кала.
К основным методам лабораторной диагностики относятся: 1) бактериологический; 2) серологический (РПГА)- определение в сыворотке крови антител.
Этиотропная терапия: в среднетяжелой и тяжелой степени заболевания назначаются антибиотики с учетом чувствительности возбудителя.
Специфическая профилактика. Дизентерийный бактериофаг (применяется в очагах инфекции).
Эшерихии.
Возбудитель эшерихиозов относится к семейству Enterobacteriaceae, роду Escherichia, который включает несколько видов. В патологии человека имеет значение только вид E. сoli.
Эшерихии – грамотрицательные палочки среднего размера, подвижны за счет перитрихиально расположенных жгутиков. Не образуют спор, некоторые штаммы имеют микрокапсулу. На питательной среде Эндо образуют колонии малинового цвета с металлическим блеском, в жидкой среде вызывают диффузное помутнение. Обладают высокой ферментативной активностью. Расщепляют углеводороды с образованием кислоты и газа (имеются безгазовые варианты). Ферментируют лактозу (встречаются лактозонегативные варианты).К основным биохимическим свойствам относятся: продукция кислоты и газа при ферментации глюкозы; ферментация лактозы; неспособность образовывать сероводород; продукция индола.
Антигенная структура. E. Coliобладает сложной антигенной структурой. Имеет соматический О-антиген, определяющий серогруппу. Известно около 171 разновидностей.О-антигена. Поверхностный К-антиген может быть представлен 3 антигенами: А, В и L, отличающихся по чувствительности к температуре и химическим веществам. У эшерихий встречается более 97 разновидностей К-антигена. Типоспецифический Н-антиген определяет серовар, которых насчитывается более 57.
Антигенная структура обозначается формулами серогруппы как О:Н, серовара – О:К:Н, например: О12:В6:Н2.
Различают условно-патогенные и патогенные (диареегенные) эшерихии.
Условно-патогенные эшерихии входят у человека в состав нормальной микрофлоры кишечника и влагалища. Заболевания, которые вызывают УП кишечные палочки называют парентеральные эшерихиозы. При снижении иммунологической реактивности кишечная палочка может покидать место своего постоянного обитания (кишечник) и гематогенно либо лимфогенно распространяться, вызывая гнойно-воспалительные процессы различной локализации. УП кишечные палочки выявляются при циститах, пиелитах, холециститах, уретритах, менингитах, сепсисе, пневмониях, тонзиллитах, аппендицитах, вызывают пищевые токсикоинфекции. 80% менингитов новорожденных вызваны E.сoli, которой новорожденный заражается через родовые пути. Основным фактором патогенности УП кишечных палочек является образование эндотоксина. Из условно-патогенных кишечных палочек могут формироваться полирезистентные к антибиотикам штаммы за счет R- плазмид, которые становятся ВБИ.
Патогенные E.сoli являются возбудителями кишечного эшерихиоза, ОКИ. Они получили название диареегенных. Они подразделяются на 4 основные категории, исходя из наличия у них факторов патогенности.
1. ЭТКП – энтеротоксигенные кишечные палочки – возбудители холероподобных заболеваний. Патогенность определяется выработкой термолабильного структурно и функционально связанного с холерным токсином и термостабильного энтеротоксина, которые нарушают водно-солевой обмен в кишечнике, приводя к развитию водянистой диареи;
2. ЭИКП – энтероинвазивные кишечные палочки внедрятся и размножаются в эпителиальных клетках слизистой стенки толстого кишечника, вызывая их деструкцию. Следствием этого является развитие дизентериеподобного заболевания;
3. ЭПКП – энтеропатогенные кишечные палочки вызывают диарею у детей первого года жизни. Продуцируют шигаподобные токсины, поражают тонкий кишечник и вызывают колиэнтериты. Заболевание часто протекает как ВБИ в отделениях новорожденных и грудных детей.
4. ЭГКП – способны вызывать у людей кровавый понос (геморрагический колит) с последующим осложнением в виде гемолитического уремического синдрома. Источником инфекции являются крупный рогатый скот и овцы. Основной путь передачи – алиментарный через мясо, прошедшее недостаточную термическую обработку. Поражаются слепая, восходящая и поперечная толстые кишки. Патогеннсть определяется с выработкой шигаподобных токсинов, синтезом гемолизина
Иммунитет. Парентеральные эшерихиозы чаще возникают на фоне иммунодефицитных состояний. Надежный иммунитет к ним не вырабатывается. При кишечных эшерихиозах наблюдается выработка местного иммунитета, опосредованного секреторным Ig A.
Лабораторная диагностика. Основной метод – бактериологический.
Специфическая профилактика не разработана.
Неспецифическая профилактика сводится к соблюдению санитарно-гигиенических правил, санитарному контролю за источником водоснабжения, пищевыми предприятиями, продуктами питания.
Для этиотропной терапии используют антибиотики.
Холерный вибрион.
Холера – особо опасная карантинная болезнь, вызываемая Vibrio cholerae, серогрупп О1 и О139 , характеризующаяся токсическим поражением тонкого кишечника, нарушением водно-солевого баланса и высокой летальностью.
Возбудитель холеры относится к семейству Vibrionaceae, роду Vibrio, виду Vibrio cholerae.
Холерный вибрион – небольшая изогнутая палочка, очень подвижная за счет полярного жгутика. Спор, капсул не образует. Грамотрицателен. Аэроб или факультативный анаэроб. Относится к галофильным микроорганизмам, поэтому хорошо растет при рН 8,5-9,0. Элективные среды для него – 1% пептонная вода и щелочной агар. На пептонной воде уже через 6-8 часов роста образуется пленка, на щелочном агаре через 12 часов формируются гладкие, прозрачные с голубоватым оттенком колонии.
Биохимические свойства: сбраживает до кислоты глюкозу, сахарозу, не сбраживают арабинозу, рамнозу, дульцит. Для определения рода используют аминокислоты: аргинин, орнитин, лизин.
По Хейбергу, все вибрионы делятся на 6 групп по отношению к сахарам (манноза, сахароза, арабиноза). Холерный вибрион относится к I группе Хейберга и разлагает маннозу и сахарозу, но не разлагает арабинозу.
Антигенная структура . Холерные вибрионы обладают термостабильным О-антигенами и термолабильными Н-антигенами. По структуре О-АГ выделяют более 150 серогрупп, определяемых в реакциях агглютинации. О-антиген Vibrio cholerae О1 состоит из трех компонентов, в зависимости от сочетании которых различают три серовара: Огава, Инаба, Гикошима. Помимо сероваров внутри Vibrio cholerae О1 выделяют два биовара: классический и эль-тор. Они различаются чувствительностью к специфическим бактериофагам, полимиксину, способностью агглютинировать куриные эритроциты и вызывать гемолиз.
Факторы патогенности:
1. способность адгезировать и колонизовать кишечник;
2. наличие ферментов (муциназы, протеазы, нейраминидазы,
лецитоветилазы) – способность к инвазии возбудителя;
- продукция экзоэнтеротоксина – определяет основное клиническое проявление холеры – профузный понос.
Эпидемиология . Источник инфекции больной человек и вибрионоситель. Резервуаром инфекции является водная среда. Механизм передачи – фекально-оральный. Путь передачи – водный, пищевой, реже контактно-бытовой. Факторами передачи могут служить пресная и морская вода, пищевые продукты (молочные, овощи, фрукты, гидробионты).
Клинические проявления. Заболевание обычно начинается с явлений энтерита. Вначале испражнения сохраняют каловый характер и запах, но вскоре приобретает вид белесоватой водянистой жидкости с плавающими хлопьями – рисового отвара. Частота стула в сутки различная, но примерно у 1/3 больных от 3 до 10 раз. Появление рвоты – переход в следующую фазу болезни – холерный гастроэнтерит. Рвота обычно обильная, водянистая. Вследствие потери большого количества жидкости у больного нарастает обезвоживание, появляются судороги, особенно пальцев рук и ног. Кожные покровы цианотичные, на ощупь холодные. Тургор кожи снижается: кожа легко собирается в нерасправляющуюся складку. Пальцы кистей рук и стоп морщинистые, напоминающие руки прачки. Голос больного становится слабым, сиплым, затем он говорит только шепотом, позже развивается полная афония. Температура тела обычно снижается до субнормальных цифр.
Иммунитет. При выздоровлении возникает напряженный непродолжительный иммунитет.
Основной метод лабораторной диагностики – бактериологический.
Материалом для исследования могут быть выделения от больных и носителей (испражнения, рвотные массы, желчь), объекты окружающей среды (вода, пищевые продукты, белье, сточные воды, гидробионты, смывы с объектов окружающей среды).
Лечение проводится в двух напрвлениях: 1) регидратация (восполнение потерь жидкости и электролитов введением изотонических, апирогенных солевых растворов, а также плазмозаменяющих жидкостей внутривенно или перорально; 2) антибактериальная терапия (антибиотики широкого спектра действия: тетрациклины, хлорамфеникол, а также фторхинолоны).
Профилактика. Неспецифическая профилактика направлена на 1) разрыв путей передачи (предупреждение заноса инфекции на территорию страны, санитарно-просветительная работа с населением, обеспечение населения доброкачественной питьевой водой, канализацией, пищевыми продуктами, дезинфекцией); 2) своевременное выявление больного и носителя, госпитализация, лечение, карантин.
Специфическая профилактика - вакцинопрофилактика. Современная вакцина представляет собой комплексный препарат, состоящий из холероген-анатоксина (70%) и химического О-антигена (30%) обоих биоваров и сероваров. Прививка обеспечивает выработку вибриоцидных антител и антитоксинов в высоких титрах. Вакцинация населения проводится по эпидемическим показаниям.
Иерсинии.
К энтеропатогенным иерсиниям относят возбудителей псевдотуберкулеза и кишечного иерсиниоза. Возбудители данных заболеваний относятся к семейству Enterobacteriaceae , роду Yersinia , видам Y. Pseudotuberculosis , и Y. Enterocolitica .
Иерсинии – прямые грамотрицательные палочки иногда приобретающие сферическую форму. Спор, капсул не образуют. Неподвижны при 37 0 С, но ниже 30 0 С подвижны за счет перитрихиально расположенных жгутиков. Хорошо растут на обычных питательных средах. На Эндо образуют….., на иерсиниозной среде Y. Pseudotuberculosis образует сухие синие колонии с фестончатым краем, а Y. Enterocolitica синие сочные гладкие колонии.
Биохимическая активность для Y. Pseudotuberculosis: 1) продукция уреазы; 2) ферментация рамнозы; 3) отсутствие ферментации сахарозы; 4) отсутствие продукции индола. Для Y. Enterocolitica: 1) расщепление мочевины; 2) ферментация сахарозы; 3) отсутствие ферментации рамнозы; 4) продукция орнитиндекарбоксилазы.
Антигенная структура. Иерсинии имеют О-, К- и Н-антигены. По О- антигену внутри вида делятся на серовары.
Факторы патогенности: 1) продукция эндотоксина; 2) белок инвазии; 3) термолабильный энтеротоксин.
Эпидемиология. Кишечный иерсиниоз и псевдотуберкулез – это сапронозные инфекции. Иерсинии широко распространены в природе. Резервуаром возбудителя в природе является почва, вода, инфицированные через них растения. Инфицированная вода и растения способствуют распространению инфекции среди сельскохозяйственных животных. Резервуаром и источником инфекции могут быть крупный рогатый скот, свиньи, собаки, кошки, птицы, грызуны (мыши, крысы). Основные пути передачи – водный и алиментарный, через воду, молоко, овощи.
Клинические проявления. Патогенез и клиника этих заболеваний во многом сходны. Кишечные иерсиниозы и псевдотуберкулез характеризуются полиморфизмом клинических проявленийИнвазировав слизистую кишечника, возбудитель попадает в мезентериальные лимфатические узлы, вызывая мезентериальный лимфаденит – боли в эпигастральной области, симптомы раздражения брюшины, которые имитируют симптомы острого аппендицита. В случае прорыва лимфатического барьера наступает бактериемия, в результате которой микроб разносится по организму, вызывая образование гранулем и микроабсцессов в макрофагальных элементах печени, селезенки, легких, суставах. При этом происходит аллергизация организма. На 1-6 день появляется розеолезная сыпь. Возможен летальный исход. При всем разнообразии клинических проявлений можно выделить два четко очерченных типа клинических форм инфекций: при первом- заболевание протекает как гастроэнтероколит или мезентериальный лимфоаденит; при втором – развивается как результат бактеремии с симптомами вторичной очаговости и аллергическими проявлениями.
Микробиологическая диагностика. Используют бактериологический и серологический методы исследования. Материалом для бактериологического исследования служат: испражнения, ликвор, кровь, моча, аппендикс. Для серодиагностики в РНГА материалом служит сыворотка крови больного.
Специфическая профилактика не проводится. Этиотропная терапия: антибиотики, сульфаниламиды.
Профессор КафарскаяЛ.И.
«инфекция» (заражение)
совокупностьбиологических 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.
Инфекция
Инфекционныеболезни
рассматривают
как
явления,
включающие
биологический
и
социальный
факторы.
Так,
механизмы передачи инфекционных
болезней,
их
тяжесть,
исход
обусловлены
главным
образом
социальными условиями жизни
людей.
Инфекция
Отличияот других заболеваний
Заразительность (контагиозность)
Цикличность (периоды)
Развитие противоинфекционного
иммунитета
Инкубационный
период
Патогенные микроорганизмы
Характернымисвойствами
патогенных
микроорганизмов
являются
специфичность
(способность
вызывать
определённую инфекционную болезнь
после проникновения в организм) и
органотропность
(способность
предпочтительно
поражать
определённые органы или ткани).Место
проникновения
возбудителя
называется входными воротами.
Как
правило это -ткани, лишенные
физиологической
защиты
против
конкретного вида микроорганизмов, служат
местом
его
проникновения
в
макроорганизм или входными воротами
инфекции.
Цилиндрический эпителий для гонококков.
Стафилококки,
стрептококки
могут
проникать несколькими путями
Инфицирующая доза возбудителя
Инфицирующаядоза возбудителя –
минимальное количество микробных
клеток,
способных
вызвать
инфекционный
процесс. Величина
инфицирующей дозы зависит от
вирулентных свойств возбудителя.
Чем выше вирулентность, тем ниже
инфицирующая доза.
Инфицирующая доза
Длявысоковирулентного
возбудителя
Yersinia pestis (чума) достаточноао несколько
бактериальных клеток.
Shigella dysenteriae – десятки клеток.
Для некоторых возбудителей- тысячи- сотни
тысяч –холера
Инфицирующая
доза
низковирулентных
штаммов равна 105-106 микробных клеток.
1 период - Инкубационный- от момента
заражения до проявления клинических
симптомов
Локализация возбудителя - во входных
воротах инфекции и/или л/узлах
Периоды инфекционного заболевания
4-йпериод - Исход заболевания
(outcome) Реконвалесценция
Переход в хроническую форму
Формирование бактерионосительства
Летальный исход
Периоды инфекционного заболевания
2-йпериод - Продромальный
(prodrome)-это
проявление
“общих
симптомов”дискомфорт, усталость, озноб.
Клинически - это интоксикация.
Локализация возбудителяпроникает в кровь, лимфу,
происходит секреция токсинов,
проявляется
активность
факторов
врожденного
иммунитетаВ
настоящее время наблюдается переход от
традиционного представления о бактериях
как строго одноклеточных организмах к
представлению о микробных сообществах
как целостных структурах, регулирующих
свои поведенческие реакции в зависимости
от изменения условий обитания.
Сегодня накоплено достаточно данных о
механизмах,
посредством
которых
осуществляются
внутрипопуляционные,
межштаммовые и межвидовые контакты у
микроорганизмов,
а
также
их
взаимодействии с организмом хозяина
Пути проникновения возбудителя в макроорганизм
Факторы патогенности микроорганизмов
Факторы адгезии и колонизацииФакторы инвазии
Антифагоцитарные факторы
Факторы, нарушающие иммунную
защиту
Токсические факторыАдгезия
происходит
на
поверхности
слизистых оболочек различных органов и
систем.
Адгезия начинается как обратимый процесс,
затем переходит в необратимый
На
первых этапах участвуют силы
электростатического
взаимодействия,
гидрофобные связи, активная подвижность
микроорганизмов.
Наличие жгутиков позволяет эффективно
приближаться к поверхности клетки
Жгутики способствуют приближению к поверхности клетки
Холерные вибрионы
Адгезия.
Наклетке хозяина
имеются рецепторы разнообразные молекулы (гликолипиды, маннозные
остатки, протеогликаны).
Рецепторами для адгезинов грам (+) бактерий чаще
всего являются фибронектин и белки межклеточного
матрикса.
Лиганд-рецепторное
взаимодействие
высокоспецифичный процесс, при этом клетка
хозяина –активный участник.
Патогены активируют сигнальные пути трансдукции,
в дальнейшем происходит активация рецепторов.
Факторы адгезии
Адгезиязавершается
лиганд-рецепторным
взаимодействием. Это высокоспецифичный процесс
При котором адгезины комплементарны рецепторам клетки.
Со специфичностью адгезии связан микробный тропизм –
способность микроорганизмов поражать определенные
органы и ткани.
(Гонококки
–
цилиндрический
эпителий
слизистой
уретрального тракта или конъюнктивы глаза).
Наличие капсулы или слизи может способствовать адгезии.
Некоторые
бактерии могут нарушать двигательную
активность ресничек цилиарного эпителия дыхательных
путей (синтез цилиотоксичных/цилиостатичеких молекул у
Bordetella pertussis, пневмококки, PseudomonasКолонизация эпителия трахеи Bordetella
(клетки без ресничек свободны от бактерий)
pertussis
Факторы адгезии
УФакторы адгезии
грамотрицательных бактерий функцию
распознавания и прикрепления бактерий чаще
осуществляют пили или фимбрии. Они короче
и тоньше жгутиков. Их длина может достигать
10 нм (иногда до 2 мкм). Большинство типов
фимбрий, кодируется хромосомными генами,
реже плазмидами.
Пили - белковые структуры, состоящие из
белка пилина, к которому могут присоединятся
углеводный и белковый компоненты.
За
необратимую
адгезию
отвечают
высокоспецифичные
структуры,
гликопротеины и гликолипиды.
Фимбрии у гонококков. Количество 100-500. Состоят из пилина.
У грамотрицательных бактерийфакторами адгезии служат фимбрии
(фимбриальные адгезины) или белки
наружной мембраны.(А)Электронная микрофотография негативно контрастированных E coli. Показаны извитые жгутики
и многочисленные короткие тонкие и более ригидные волосоподобные структуры, пили. (B)
Длинные F-пили можно отличить от коротких обычных (простых) пилей путем смешивания клеток
E coli со специфическими бактериофагами, способными селективно связываться с F-пилями
Пили E.coli
Адгезины
Афимбриальныеадгезины
–
филаментозный гемаглютинин у Bordetella
pertussis, ответственный за прикрепление к
реснитчатому эпителию дыхательных путей.
Фимбриальные адгезины обеспечивают более
эффективную адгезию, чем афимбриальные.
Они
оказываются
локализованными
на
длинной тонкой ножке, что облегчает их
контакт с рецептором и, вероятно, позволяет
преодолевать
барьер
"нормальной"
микрофлоры и другие защитные механизмы.
Адгезия
Колонизацияэпителия трахеи
Bordetella
pertussis
(клетки без
ресничек свободны
от бактерий)
Факторы адгезии у грамположительных бактерий
Белки клеточнойТейхоевые кислоты
стенки
Липо-тейхоевые
кислоты
Пептидогликан
ЦПМ
Тейхоевые и липотейхоевые кислоты,
наружные белки клеточной стенки
Факторы адгезии у
грамположительных
бактерийFigure 2-9. Структура тейхоевых кислот (A) Рибитол тейхоевая кислота с повторяющимися фрагментами связанными 1,5фосфодиэфирными связями D-рибитола и D-аланилового эфира в позиции 2 и гликозильные радикалы (R) в позиции 4.
Гликозильными группами могут быть N-acetylglucosaminyl (or) как у S aureus или -glucosyl как у B subtilis W23. (B)
Глицерол тейхоевая кислота с 1,3- фосфодиэфирными связями между повторяющимися глицерольными субъединицами
(1,2-связи у некоторых видов
Адгезия
У грамположительных бактерий –Тейхоевые и липотейхоевые кислоты.
Фибронектин связывающие белки
(стафилококки, стрептококки).
М-протеин у стрептококков группы А.
Streptococcus pyogenes. Cell surface fibrils
M protein and fimbriae of Group A streptococci –адгезия и защита от фагоцитоза
M protein and fimbriae of Group A streptococciот фагоцитоза
–адгезия и защитаУропатогенные
эшерихии
экспрессируют
два
вида
ворсинок:
Р-ворсинки
и
ворсинки I типа, связываются
с разными рецепторами
Адгезия служит сигналом к
запуску
каскада
сложных
реакций как у бактерии, так и у
макроорганизма. Связыванием
Р-пилей
усиливается
поглощение железа
Ворсинки
Iтипа
связ.
с
рецептором высвобождаются,
церамиды
– активаторы
серин/треониновых киназ,
стимулирующих синтез ряда
цитокинов (IL 1,IL 6,IL 8).Инвазия-распространения
его клеток.
Инвазия
Приинвазии рецепторами эукариотических
клеток являются их мембранные молекулы,
основная функция которых - межклеточные
взаимодействия.
Инвазивные
энтеробактерии
в
качестве
рецепторов
используют
интегрины
эукариотических клеток.
Листерии в качестве рецептора используют
кадхерин. Эти молекулы эпителиальных клеток
играют основную роль в поддержании структуры
тканей,
обеспечивая
физический
контакт
эукариотических клеток.
Инвазия
Адгезия - сигнал к синтезу белков(IpaB, IpaC и IpaD), выполняющих
функции инвазинов. Их транспорт
внутрь
эукариотической
клетки
осуществляет специальная система
секреции, относящаяся к III типу.
Перечисленные белки вызывают
интенсивную полимеризацию актина
внутри М-клетки, приводящую к
формированию
псевдоподий,
охватывающих
бактериальную
клетку, и вакуоли.
Бактерия
"заставляет"
эпителия захватить себя
клеткуYersinia
spp., Salmonella spp. и
Shigella
spp.
осуществляют
инвазию
кишечного
эпителия,
основными "воротами" являются
М-клетки.
Одной из основных функций Мклеток
является
транспорт
макромолекул и более крупных
частиц из просвета кишечника в
области подслизистого слоя
Инвазия
Шигеллымигрирует в подслизистый
слой,
в
область
лимфоидных
фолликулов,
где
подвергается
фагоцитозу
мононуклеарными
фагоцитами.
Шигеллы
вызывают
апоптоз
фагоцитов,
вновь
высвобождаются в подслизистый слой
и могут проникать в интактные
энтероциты через их базолатеральные
мембраны.Механизм бактериальной инвазии у некоторых Грам-отрицательных(D)Сканирующая электронная микрофотография энтеропатогенных Е.
coli, прикрепляющихся к опороподобным клеточным выростам на
поверхности HeLa клеток. (E) Окружение Shigella flexneri
цитоплазматическими выростами клеток (по типу ряби), во время
вторжения бактерий в HeLa эпителиальные клетки.С
образования биопленок
начинается
развитие любой инфекции.
Биопленки -тонкий слой микроорганизмов с
секретированными ими полимерами, который
адгезирован
к
органической
или
неорганической поверхности.
Микроорганизмы, входящие в состав
биопленки, существуют в двух формах:
фиксированной к поверхности, и планктонной,
свободноплавающей, являющейся субстратом
распространения инфекции из её первичного
локуса.
В состав поверхностной оболочки и матрикса
биопленок входят белки, полисахариды,
липиды и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК)
Биопленки
Этоосновной фенотип почти всех бактерий в
естественных условиях обитания, как во внешней
среде, так и в организме человека при патологии.
Биопленки предоставляют защиту от факторов
внешней среды и могут включать микроорганизмы
разных царств (например, бактерии и грибы).
Среди возбудителей, образующих биоленки,
наибольшее клиническое значение имеют
P.aeruginosa, S.aureus, K. pneumoniae,
Coagulasae – negative
staphylococcus(CNS), Enterococcus
spp., Candida spp.
Биопленки
Существованиебактерий в виде биопленок
усиливает свою защиту от фагоцитоза,
ультрафиолетового излучения, вирусов и
дегидратации, а также от антибиотиков
(выдерживать концентрации антибиотиков в
100-1000 раз больше, чем подавляющие
планктонные клетки) и факторов иммунной
защиты макроорганизма. Терапевтическое
воздействие на биопленки может быть
направлено на механизмы первоначальной
адгезии бактерий к поверхности
Адгезия микроорганизмов к имплантируемым устройствам.
Ниодин из используемых для создания
имплантируемых устройств материалов не
является
биологически
инертным.
Микроорганизмы
связываються
с
их
поверхностями
в
результате
неспецифической
адгезии,
происходят
отложение белков макроорганизма, чаще
всего фибрина, и формирование пленки, в
составе которой присутствуют молекулы,
являющиеся рецепторами для адгезинов
микроорганизмов, отсутствуют факторы,
противодействующие адгезии.
Формирование биопленок
Формирование биопленокПРИКРЕПЛЕНИЕ
КОЛОНИЗАЦИЯ
РАЗМНОЖЕНИЕ
ПОВЕРХНОСТЬ
- Колонизация (объекты окружающей среды, клапаны
-сердца, зубная эмаль и другое, катетеры,….)
- Резистентость фагоцитозу
- Резистентость к антибиотикам
Факторы инвазии
Инвазия –проникновение возбудителя черезслизистые и соединительнотканные барьеры
Агрессия – подавление естественной
резистентности и адаптивного иммунитета.
Действуют совместно.
Инвазивностью и агрессивностью обладают многие
поверхностные структуры бактериальной клетки
(жгутики, поверхностные белки, липополисахарид
клеточнй стенки Грам- бактерий), а также ферменты
секретируемые бактериями
Факторы инвазии
Инвазия-распространениямикроорганизмов в межклеточных
пространствах тканей организма
хозяина и проникновения их внутрь
его клеток.
Факторы распространения
-ряд
ферментов
продуцируемых
бактериальными
клетками.
Большинство из них гидролазы.
Факторы инвазии
Гиалуронидаза–
деполимеризует
гиалуроновую кислоту, высокополимерное
соединение, состоящий из остатков N ацетилглюкозамина и Д - глюкуроновой
кислоты.
Происходит разрыв гликозидной связи.
Гиалуроновая кислота - основной компонент
соединительной ткани, содержится в
клеточных
мембранах,
межклеточном
веществе, снижается вязкость.
Продуцируют стафилококки, стрептококки,
клостридии, холерный вибрион.
Факторы инвазии
Нейраминидаза- гидролизует гликозидные связи вгликопротеидах, ганглиозидах, отщепляет от них
остатки сиаловых (нейраминовых кислот),
которые состоят из остатков Д-маннозамина и
пировиноградной кислоты.
Сиаловые кислоты входят в состав муцина,
секреты слизистых, придает им вязкость,
затрудняет продвижение микроорганизма к
эпителиоцитам.
Находятся на поверхности
тканей, лейкоцитов.
Нейраминидаза- разрушает муциновый барьер,
снижается активность фагоцитоза
Вырабатывают
стафилококки,
стрептококки,
холерные вибрионы, клостридии.
Факторы инвазии и агрессии
Лецитиназа– гидролизует лецитин
(фосфоглицерид
фосфатидилхолин)
основной
компонент
мембран
млекопитающих,
разрушает
липиды
клеточных мембран.
Вырабатывают стафилококки, клостридии,
бациллы, листерии.
Лецитиназная активность
Протеолитические ферменты.
Основнойцелью протеолитических ферментов,
образуемых бактериями, являются сигнальные и
эффекторные молекулы иммунной защиты
Коагулаза катализирует гидролиз пептидных
связей.
К гидролазам относят фибринолизин
Этот фермент способен растворять фибрин,
Способствует генерализации инфекции.
Протеазы- эластаза (эластин легочной ткани)
желатиназа.
Коллагеназы –коллаген сухожилий (содержит
глицин).IgA протеазы – гидролиз секреторных
иммуноглобулинов
Neisseria meningitidis
сериновая протеаза
Haemophilus spp. сериновая протеаза
Streptococcus spp.
Zinc- протеаза
Ферменты.
ДНК-аза– гидролиз молекул ДНК, разрыв
фосфодиэфирных связей распад ДНК и РНК
молекул
на
олигонуклеотиды
и
мононуклеотиды
снижается вязкость среды, способствует
размножению
микроорганизмов.
Стафилококки, стрептококки.
Плазмокоагулаза – переводит растворимый
фибриноген в фибрин, вызывает свертывание
плазмы крови. Вырабатывается в неактивном
состоянии.
Вырабатывается золотистыми стафилококками
Тест на ДНК-зу.
Тест на плазмокоагулазу
Ферменты
Уреазараспад мочевины, аммиак вызывает
защелачивание среды, прямой токсический эффект.
Токсичен для центральной нервной системы.
Подавляет
клеточное
дыхание.
Происходит
восстановительное
аминирование
кетоглутаровой кислоты в митохондриях до
глутаминовой кислоты, что приводит к удалению кетоглутаровой кислоты из цикла трикарбоновых
кислот,подавлению
клеточного
дыхания.
Продуцируют бруцеллы, хеликобактеры.Антифагоцитарные факторы
Стадии фагоцитоза
Антифагоцитарные факторы
Имеютповерхностную локализацию –
капсулы, капсулоподобные структуры
Не являются жизненно важными для
бактериальной клетки
Имеют макромолекулярную структуру
Гидрофильны
Антифагоцитарные факторы
Защитаот фагоцитоза может происходить на
различных стадиях процесса:
На стадии узнавания-поглощения
Капсулы, капсулоподобный полисахарид
М-протеин
стрептококков,
К-антиген
грамотрицательных бактерий.
У Staphylococcus aureus А-протеин и фермент
плазмакоагулаза под действием которого вокруг
клеток
образуется
фибриновый
чехол,
препятствующий
распознаванию
бактерий
фагоцитами.Число(фигура) 11. Негативное контрастирование Streptococcus pyogenes при электронной микроскопии (28,000X). Ореол
вокруг цепочки клеток - капсула из гиалуроновой кислоты, которая окружает бактерии с внешней стороны. Также может быть
замечена септа между делящейся парой клеток.Колонии Bacillus anthracis. Рост слизистых или мукоидных бактериальные колонии - обычно свидетельствует о продукции
капсул. В случае B. anthracis, капсула состоит из поли-D-глутамина. Капсула - существенный детерминант патогенности
бактерий. На ранних стадиях колонизации и инфекции капсула защищает бактерии от антибактериальной активности
иммунной и фагоцитарной систем.Бактериальные
капсулы,
контрастированные
китайской
тушью,
рассматриваемые в
световой микроскоп.
Это
истинная
капсула,
обособленный слой
полисахаридов,
вокруг
клеток.
Иногда
бактериальные
клетки
окружены
более беспорядочно
полисахаридным
матриксом,
называемым слизью
или биопленкой.
Антифагоцитарные факторы
Капсула –метод Бурри-ГинсаМикроорганизмПрирода капсулы
Субъединицы капсульного полимера
Acetobacter xylinum
Целлюлоза
Глюкоза
Azotobacter vinelandii
Полиуронид
Глюкуроновая и маннуроновая
кислоты
Bac. antracis
Полипептид
D-Глутоминовая кислота
Bac. licheniformis
Отдельные виды из семейства
Enterobacteriacceae
Многие типы сложных
полисахаридов, колановая
кислота
Cложный полисахарид
Галактоза, глюкоза,
глюкуроновая кислота, ПВК,
фукоза
и др.
Галактоза,
галактуроновая
Leuconostoc mesenteroides
Глюкан (декстран)
кислота, фукоза
Глюкоза
Pseudomonas aerugenosa
Полиуронид или другие
полисахариды
Гиалуроновая кислота
Klebsiella pneumoniae
Streptococcus haemoliticus
Streptococcus pyogenes
Sterptococcus pneumoniae
Многие типы сложных полимеров,
например: Тип I
Тип II
Sterptococcus salivarius
Фруктан (леван)
N. meningitidis
Полисахарид
H. influenzae
Полисахарид
Глюкуроновая. Маннуроновая
кислота
N-ацетилглюкозамин,
глюкуроновая кислота
3-Дезоксигалактоза,
галактуроновая кислота,
глюкоза, глюкуроновая кислота
Фруктоза
полимер N-ацетилманнозамина
фосфата (группа А); полимер
сиаловой кислоты (группа B и
С)
Полирибозфосфат
Антифагоцитарные факторы
Выживаниемикробных клеток после поглощения
фагоцитом.
Препятствие слиянию фагосомы с лизосомой –
корд-фактор микобактерий
Подавление процессов закисления в фаголизосоме
приводит к нарушению действия лизосомальных
ферментов, гены локализованы в составе островка
патогенности (SpI2), экспрессируются только после
попадания микроорганизма внутрь фагоцитов.
Разрушение мембраны фагосомы до слияния с
лизосомой – листерии, риккетсии. В формировании
поры
в
мембране
фагосомы
участвуют
листериолизин и фосфолипазы.
Незавершенный фагоцитоз
Инвазия нефагоцитирующих клеток
Активнаяинвазия клеток, не относящихся к
фагоцитам, прежде всего эпителиальных:
внутри таких клеток микроорганизмы не
подвергаются никаким неблагоприятным
воздействиям.
Описанную
стратегию
используют сальмонеллы и шигеллы.
Стафилококки, пиогенные стрептококки и
микобактерии, проникают внутрь фагоцитов,
используя
рецепторы
к
комплементу.
Фагоцитоз,
опосредованный
этими
рецепторами, не приводит к выраженной
активации бактерицидных систем фагоцитов.
Уклонение от иммунного ответа
Вариабельностьантигенных свойств
Антигенная мимикрия
Образование L-форм
Экранирование антигенных
детерминант с помощью капсулStreptococcus sp
Pseudomonas
Pseudomonas aeruginosa
Бактериальные токсины
Оказывают непосредственноепатологическое действие
Экзотоксины (белковые токсины)–
выделяются преимущественно в
окружающую среду.
Эндотоксины- связаны со структурой
бактериальной клетки
Бактериальные токсины
Характерные свойства белковыхтоксинов
Токсичность
Специфичность
Термолабильность
Иммуногенны-образуют анатоксины
Бактериальные токсины
Простые – полипептидная цепьСложные – несколько связанных полипептидных
цепей, соединенных между собой.
Простые токсины вырабатываются в неактивной
форме (протоксин) – активируются протеазами.
Биологический смысл активации – образование
бифункциональной системы субъединицы А и В.
В- транспортную и рецепторную функцию
А- обладает ферментативными свойствами,
оказывает специфическое действие
Классификация по механизму действия
Ингибируют синтез белка- цитотоксиныПовреждают
клеточные
мембраны-
мембранотоксины
Нарушают
передачу
сигналов
–
функциональные блокаторы
Токсины
протеазыфункциональные
блокаторы
Токсины суперантигены - иммунотоксины
Механизм действия токсинов Нарушающие синтез белка
Дифтерийный токсин –простой. ОбладаетРибозил-трансферазной
активностью,
переносит ADF-рибозу
На мишень фактор элонгации, трансферазу-2,
нарушают элонгацию полипептидных цепей
Токсины, нарушающие синтез белка
Шига-токсин– Субъединица А, обладающая
ферментативной активностью, действует
как N-гликозидаза, отщепляя единичный
адениновый остаток от 28S рибосомальной
РНК.
Вызывает ферментативное повреждение
28s рибосомальной РНК эпителиоцитов
толстого
кишечника,
нарушается
функционирование
рибосом,
факторы
элонгации
не
могут
связаться
с
рибосомами, нарушается синтез белка,
клетка погибает.
Порообразующие токсины.
Бактериальныетоксины, функционирующие
посредством
вставки
в
плазматическую
мембрану хозяина и формирующие в ней
трансмембранные поры, приводящие клетку к
лизису.
Токсины, повреждающие клеточные мембраны.
Порообразующие-гемолизины илейкоцидин.
Могут повреждать моноциты, тромбоциты.
Альфа токсин стафилококков
Нарушающие целостность мембран
клеток с помощью ферментативного
гидролиза фосфолипидов –
фосфолипаза C. perfringens
Токсины, повреждающие клеточные
мембраны.
Типы гемолиза на кровяном агаре
β-гемолитические стрептококки группы А (Streptococcus pyogenes)
Функциональные блокаторы (активаторы путей метаболизма вторичных мессенджеров
Нарушающие функцию аданилатциклазы –Холерный
токсин –сложный токсин, состоит из
субъединицы А и 5 субъединиц В, в виде кольца
А1
обладает
гликогидролазной
и
рибозилтрансферазной активностью.
ADF-рибоза переносится на ГТФ
Активируется
аденилатциклаза,
приводит
к
избыточному накоплению цАМФ
Нарушается транспорт электролитов
Избыток в кишечнике приводит к повышению
осмотического давления в кишечнике, из клетки
секретируется вода
Холерный токсин
Нейротоксины C.botulinum (BoNT серотипов A vG) и C.tetani -протеазы
Нейротоксинысинтезируются
в
виде
неактивных полипептидов с молекулярной
массой до 150 кДа. Каждая активная молекула
нейротоксина состоит из тяжелой (100 кДа) и легкой
(50 кДа) цепочек, соединенных единичной
бисульфидной связью. Тяжелая цепь содержит два
домена: участок, ответственный за транслокацию
токсина в N-концевой части, и область на C-конце,
регулирующую связывание токсина с клеткой. Легкие
цепочки
содержат
цинксвязывающие
последовательности, для осуществления протеазной
активности токсина, зависящей от ионов цинка.
Клеточные мишени -группа белков, необходимых для соединения синаптических пузырьков с пресинаптическими плазматическими мембранами с по
Тетаноспазмин –столбнячный токсин, простой токсинДля активации необходимо протеолитическое
расщепление на легкую и тяжелые цепи
Клеточные мишени
-группа белков,
необходимых для
соединения
синаптических
пузырьков с
пресинаптическими
плазматическими
мембранами с
последующим
высвобождением
нейромедиаторов
Нейротоксин
Столбнячныйтоксин поражает два вида
нейронов. Он связывается с рецепторами
пресинаптической
мембраны
моторных
нейронов,
затем с помощью обратного
везикулярного транспорта перемещается в
спинной мозг, где внедряется в тормозные и
вставочные нейроны.
Расщепление везикулоассоциированного
мембранного протеина и синаптобревина в
этих нейронах приводит к нарушению
высвобождению
глицина
и
гаммааминомаслянойкислоты, которые способны
прекращать мышечное сокращение
Протеолитические токсины нейротоксины
Обладаетпротеазной
активностью,
разрушает
белок
синаптобревин,
блокирует систему торможения –судороги
Ботулотоксин
–
действует
как
эндопротеаза, разрушает белки-мишени,
нарушает
секрецию
ацетилхолина,
блокада мотонейронов, вялые параличи.
Токсины-суперантигены, активаторы иммунного ответа
Иммуностимулирующийпотенциал токсинов является
следствием их способности связывать различные
участки белков главного комплекса
гистосовместимости II типа, экспрессированных на
поверхности антигенпрезентирующих клеток и Vбетаэлементы на Т-клеточном рецепторе.
Связывание TSST-1 с Vбета2 приводит к массивной
пролиферации более 20% периферических Т-клеток.
Следствием Т-клеточной экспансии является
массивное высвобождение цитокинов
Цитокины вызывают гипотензию, высокую
температуру и диффузные эритематозные высыпания
Токсины-суперантигены
Эндотоксин
Сложныйлипополисахаридный
комплекс,
содержится
в
клеточной
стенке
грамотрицательных бактерий и
выделяется в окружающую среду
при
лизисе
бактерий.
ЛПС
включает
3
ковалентносвязанных компонента:
Эндотоксины
Липид АЦентральный
олигосахарид
О-антиген
Эндотоксины
Эндотоксиныне обладают
специфичностью,
термостабильны, менее
токсичны, обладают слабой
иммуногенностью.
«инфекция» (заражение) 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.
Инфекция Инфекционные болезни рассматривают как явления, включающие биологический и социальный факторы. Так, механизмы передачи инфекционных болезней, их тяжесть, исход обусловлены главным образом социальными условиями жизни людей.
Патогенные микроорганизмы Характерными свойствами патогенных микроорганизмов являются специфичность (способность вызывать определённую инфекционную болезнь после проникновения в организм) и органотропность (способность предпочтительно поражать определённые органы или ткани).
Место проникновения возбудителя называется входными воротами. Как правило это -ткани, лишенные физиологической защиты против конкретного вида микроорганизмов, служат местом его проникновения в макроорганизм или входными воротами инфекции. Цилиндрический эпителий для гонококков. Стафилококки, стрептококки могут проникать несколькими путями
Инфицирующая доза возбудителя – минимальное количество микробных клеток, способных вызвать инфекционный процесс. Величина инфицирующей дозы зависит от вирулентных свойств возбудителя. Чем выше вирулентность, тем ниже инфицирующая доза.
Инфицирующая доза Для высоковирулентного возбудителя Yersinia pestis (чума) достаточноао несколько бактериальных клеток. Shigella dysenteriae – десятки клеток. Для некоторых возбудителей- тысячи- сотни тысяч –холера Инфицирующая доза низковирулентных штаммов равна 105 -106 микробных клеток.
Периоды инфекционного заболевания 1 период - Инкубационный- от момента заражения до проявления клинических симптомов Локализация возбудителя - во входных воротах инфекции и/или л/узлах
Периоды инфекционного заболевания 4 -й период - Исход заболевания (outcome) - Реконвалесценция Переход в хроническую форму Формирование бактерионосительства Летальный исход
Периоды инфекционного заболевания 2 -й период - Продромальный (prodrome)-это проявление “общих симптомов”- дискомфорт, усталость, озноб. Клинически - это интоксикация. Локализация возбудителя- проникает в кровь, лимфу, происходит секреция токсинов, проявляется активность факторов врожденного иммунитета
В настоящее время наблюдается переход от традиционного представления о бактериях как строго одноклеточных организмах к представлению о микробных сообществах как целостных структурах, регулирующих свои поведенческие реакции в зависимости от изменения условий обитания. Сегодня накоплено достаточно данных о механизмах, посредством которых осуществляются внутрипопуляционные, межштаммовые и межвидовые контакты у микроорганизмов, а также их взаимодействии с организмом хозяина
Пути проникновения возбудителя в макроорганизм Через слизистые оболочки Присутствуют факторы естественной защиты Преодолевая эту защиту микроорганизмы прикрепляются к клеткам эпителия и колонизируют его, Далее проникают в лимфатическую систему, кровь, ткани внутренних органов Через микротравмы кожи - Возможно трансмиссивно. Возбудитель, минуя естественные барьеры кожи и слизистых оболочек проникает в лимфатическую систему и в кровь
Факторы патогенности микроорганизмов Факторы адгезии и колонизации Факторы инвазии Антифагоцитарные факторы Факторы, нарушающие иммунную защиту Токсические факторы
Факторы адгезии Адгезия происходит на поверхности слизистых оболочек различных органов и систем. Адгезия начинается как обратимый процесс, затем переходит в необратимый На первых этапах участвуют силы электростатического взаимодействия, гидрофобные связи, активная подвижность микроорганизмов. Наличие жгутиков позволяет эффективно приближаться к поверхности клетки
Адгезия. На клетке хозяина имеются рецепторы разнообразные молекулы (гликолипиды, маннозные остатки, протеогликаны). Рецепторами для адгезинов грам (+) бактерий чаще всего являются фибронектин и белки межклеточного матрикса. Лиганд-рецепторное взаимодействие высокоспецифичный процесс, при этом клетка хозяина –активный участник. Патогены активируют сигнальные пути трансдукции, в дальнейшем происходит активация рецепторов.
Факторы адгезии Адгезия завершается лиганд-рецепторным взаимодействием. Это высокоспецифичный процесс При котором адгезины комплементарны рецепторам клетки. Со специфичностью адгезии связан микробный тропизм – способность микроорганизмов поражать определенные органы и ткани. (Гонококки – цилиндрический эпителий слизистой уретрального тракта или конъюнктивы глаза). Наличие капсулы или слизи может способствовать адгезии. Некоторые бактерии могут нарушать двигательную активность ресничек цилиарного эпителия дыхательных путей (синтез цилиотоксичных/цилиостатичеких молекул у Bordetella pertussis, пневмококки, Pseudomonas
Факторы адгезии У грамотрицательных бактерий функцию распознавания и прикрепления бактерий чаще осуществляют пили фимбрии. Они короче и тоньше жгутиков. Их длина может достигать 10 нм (иногда до 2 мкм). Большинство типов фимбрий, кодируется хромосомными генами, реже плазмидами. Пили - белковые структуры, состоящие из белка пилина, к которому могут присоединятся углеводный и белковый компоненты. За необратимую адгезию отвечают высокоспецифичные структуры, гликопротеины и гликолипиды.
Фимбрии у гонококков. Количество 100 -500. Состоят из пилина. У грамотрицательных бактерий факторами адгезии служат фимбрии (фимбриальные адгезины) или белки наружной мембраны.
(А)Электронная микрофотография негативно контрастированных E coli. Показаны извитые жгутики и многочисленные короткие тонкие и более ригидные волосоподобные структуры, пили. (B) Длинные F-пили можно отличить от коротких обычных (простых) пилей путем смешивания клеток E coli со специфическими бактериофагами, способными селективно связываться с F-пилями
Адгезины Афимбриальные адгезины – филаментозный гемаглютинин у Bordetella pertussis, ответственный за прикрепление к реснитчатому эпителию дыхательных путей. Фимбриальные адгезины обеспечивают более эффективную адгезию, чем афимбриальные. Они оказываются локализованными на длинной тонкой ножке, что облегчает их контакт с рецептором и, вероятно, позволяет преодолевать барьер "нормальной" микрофлоры и другие защитные механизмы.
Белки клеточной Тейхоевые кислоты стенки Липо-тейхоевые кислоты Пептидогликан ЦПМ Тейхоевые и липотейхоевые кислоты, наружные белки клеточной стенки Факторы адгезии у грамположительных бактерий
Адгезия У грамположительных бактерий – Тейхоевые и липотейхоевые кислоты. Фибронектин связывающие белки (стафилококки, стрептококки). М-протеин у стрептококков группы А.
Уропатогенные эшерихии экспрессируют два вида ворсинок: Р-ворсинки и ворсинки I типа, связываются с разными рецепторами Адгезия служит сигналом к запуску каскада сложных реакций как у бактерии, так и у макроорганизма. Связыванием Р-пилей усиливается поглощение железа Ворсинки Iтипа связ. с рецептором высвобождаются, церамиды – активаторы серин/треониновых киназ, стимулирующих синтез ряда цитокинов (IL 1, IL 6, IL 8).
Инвазия-распространения микроорганизмов в межклеточных пространствах тканей организма хозяина и проникновения их внутрь его клеток.
Инвазия При инвазии рецепторами эукариотических клеток являются их мембранные молекулы, основная функция которых - межклеточные взаимодействия. Инвазивные энтеробактерии в качестве рецепторов используют интегрины эукариотических клеток. Листерии в качестве рецептора используют кадхерин. Эти молекулы эпителиальных клеток играют основную роль в поддержании структуры тканей, обеспечивая физический контакт эукариотических клеток.
Инвазия Адгезия - сигнал к синтезу белков (Ipa. B, Ipa. C и Ipa. D), выполняющих функции инвазинов. Их транспорт внутрь эукариотической клетки осуществляет специальная система секреции, относящаяся к III типу. Перечисленные белки вызывают интенсивную полимеризацию актина внутри М-клетки, приводящую к формированию псевдоподий, охватывающих бактериальную клетку, и вакуоли. Бактерия "заставляет" клетку эпителия захватить себя
Yersinia spp. , Salmonella spp. и Shigella spp. осуществляют инвазию кишечного эпителия, основными "воротами" являются М-клетки. Одной из основных функций Мклеток является транспорт макромолекул и более крупных частиц из просвета кишечника в области подслизистого слоя
Инвазия Шигеллы мигрирует в подслизистый слой, в область лимфоидных фолликулов, где подвергается фагоцитозу мононуклеарными фагоцитами. Шигеллы вызывают апоптоз фагоцитов, вновь высвобождаются в подслизистый слой и могут проникать в интактные энтероциты через их базолатеральные мембраны.
(D)Сканирующая электронная микрофотография энтеропатогенных Е. coli, прикрепляющихся к опороподобным клеточным выростам на поверхности He. La клеток. (E) Окружение Shigella flexneri цитоплазматическими выростами клеток (по типу ряби), во время вторжения бактерий в He. La эпителиальные клетки.
С образования биопленок начинается развитие любой инфекции. Биопленки -тонкий слой микроорганизмов с секретированными ими полимерами, который адгезирован к органической или неорганической поверхности. Микроорганизмы, входящие в состав биопленки, существуют в двух формах: фиксированной к поверхности, и планктонной, свободноплавающей, являющейся субстратом распространения инфекции из её первичного локуса. В состав поверхностной оболочки и матрикса биопленок входят белки, полисахариды, липиды и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК)
Биопленки Это основной фенотип почти всех бактерий в естественных условиях обитания, как во внешней среде, так и в организме человека при патологии. Биопленки предоставляют защиту от факторов внешней среды и могут включать микроорганизмы разных царств (например, бактерии и грибы). Среди возбудителей, образующих биоленки, наибольшее клиническое значение имеют P. aeruginosa, S. aureus, K. pneumoniae, Coagulasae – negative staphylococcus(CNS), Enterococcus spp. , Candida spp.
Биопленки Существование бактерий в виде биопленок усиливает свою защиту от фагоцитоза, ультрафиолетового излучения, вирусов и дегидратации, а также от антибиотиков (выдерживать концентрации антибиотиков в 100 -1000 раз больше, чем подавляющие планктонные клетки) и факторов иммунной защиты макроорганизма. Терапевтическое воздействие на биопленки может быть направлено на механизмы первоначальной адгезии бактерий к поверхности
Адгезия микроорганизмов к имплантируемым устройствам. Ни один из используемых для создания имплантируемых устройств материалов не является биологически инертным. Микроорганизмы связываються с их поверхностями в результате неспецифической адгезии, происходят отложение белков макроорганизма, чаще всего фибрина, и формирование пленки, в составе которой присутствуют молекулы, являющиеся рецепторами для адгезинов микроорганизмов, отсутствуют факторы, противодействующие адгезии.
Формирование биопленок ПРИКРЕПЛЕНИЕ КОЛОНИЗАЦИЯ РАЗМНОЖЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЬ - Колонизация (объекты окружающей среды, клапаны -сердца, зубная эмаль и другое, катетеры, ….) - Резистентость фагоцитозу - Резистентость к антибиотикам
Факторы инвазии Инвазия –проникновение возбудителя через слизистые и соединительнотканные барьеры Агрессия – подавление естественной резистентности и адаптивного иммунитета. Действуют совместно. Инвазивностью и агрессивностью обладают многие поверхностные структуры бактериальной клетки (жгутики, поверхностные белки, липополисахарид клеточнй стенки Грам- бактерий), а также ферменты секретируемые бактериями
Факторы инвазии Инвазия-распространения микроорганизмов в межклеточных пространствах тканей организма хозяина и проникновения их внутрь его клеток. Факторы распространения -ряд ферментов продуцируемых бактериальными клетками. Большинство из них гидролазы.
Факторы инвазии Гиалуронидаза – деполимеризует гиалуроновую кислоту, высокополимерное соединение, состоящий из остатков N ацетилглюкозамина и Д - глюкуроновой кислоты. Происходит разрыв гликозидной связи. Гиалуроновая кислота - основной компонент соединительной ткани, содержится в клеточных мембранах, межклеточном веществе, снижается вязкость. Продуцируют стафилококки, стрептококки, клостридии, холерный вибрион.
Факторы инвазии Нейраминидаза- гидролизует гликозидные связи в гликопротеидах, ганглиозидах, отщепляет от них остатки сиаловых (нейраминовых кислот), которые состоят из остатков Д-маннозамина и пировиноградной кислоты. Сиаловые кислоты входят в состав муцина, секреты слизистых, придает им вязкость, затрудняет продвижение микроорганизма к эпителиоцитам. Находятся на поверхности тканей, лейкоцитов. Нейраминидаза- разрушает муциновый барьер, снижается активность фагоцитоза Вырабатывают стафилококки, стрептококки, холерные вибрионы, клостридии.
Факторы инвазии и агрессии Лецитиназа – гидролизует лецитин (фосфоглицерид фосфатидилхолин) основной компонент мембран млекопитающих, разрушает липиды клеточных мембран. Вырабатывают стафилококки, клостридии, бациллы, листерии.
Протеолитические ферменты. Основной целью протеолитических ферментов, образуемых бактериями, являются сигнальные и эффекторные молекулы иммунной защиты Коагулаза катализирует гидролиз пептидных связей. К гидролазам относят фибринолизин Этот фермент способен растворять фибрин, Способствует генерализации инфекции. Протеазы- эластаза (эластин легочной ткани) желатиназа. Коллагеназы –коллаген сухожилий (содержит глицин).
Ig. A протеазы – гидролиз секреторных иммуноглобулинов Neisseria meningitidis Haemophilus spp. Streptococcus spp. сериновая протеаза Zinc- протеаза
Ферменты. ДНК-аза – гидролиз молекул ДНК, разрыв фосфодиэфирных связей распад ДНК и РНК молекул на олигонуклеотиды и мононуклеотиды снижается вязкость среды, способствует размножению микроорганизмов. Стафилококки, стрептококки. Плазмокоагулаза – переводит растворимый фибриноген в фибрин, вызывает свертывание плазмы крови. Вырабатывается в неактивном состоянии. Вырабатывается золотистыми стафилококками
Ферменты Уреаза - распад мочевины, аммиак вызывает защелачивание среды, прямой токсический эффект. Токсичен для центральной нервной системы. Подавляет клеточное дыхание. Происходит восстановительное аминирование кетоглутаровой кислоты в митохондриях до глутаминовой кислоты, что приводит к удалению кетоглутаровой кислоты из цикла трикарбоновых кислот, подавлению клеточного дыхания. Продуцируют бруцеллы, хеликобактеры.
Антифагоцитарные факторы Имеют поверхностную локализацию – капсулы, капсулоподобные структуры Не являются жизненно важными для бактериальной клетки Имеют макромолекулярную структуру Гидрофильны
Антифагоцитарные факторы Защита от фагоцитоза может происходить на различных стадиях процесса: На стадии узнавания-поглощения Капсулы, капсулоподобный полисахарид М-протеин стрептококков, К-антиген грамотрицательных бактерий. У Staphylococcus aureus А-протеин и фермент плазмакоагулаза под действием которого вокруг клеток образуется фибриновый чехол, препятствующий распознаванию бактерий фагоцитами.
Число(фигура) 11. Негативное контрастирование Streptococcus pyogenes при электронной микроскопии (28, 000 X). Ореол вокруг цепочки клеток - капсула из гиалуроновой кислоты, которая окружает бактерии с внешней стороны. Также может быть замечена септа между делящейся парой клеток.
Колонии Bacillus anthracis. Рост слизистых или мукоидных бактериальные колонии - обычно свидетельствует о продукции капсул. В случае B. anthracis, капсула состоит из поли-D-глутамина. Капсула - существенный детерминант патогенности бактерий. На ранних стадиях колонизации и инфекции капсула защищает бактерии от антибактериальной активности иммунной и фагоцитарной систем.
Бактериальные капсулы, контрастированные китайской тушью, рассматриваемые в световой микроскоп. Это истинная капсула, обособленный слой полисахаридов, вокруг клеток. Иногда бактериальные клетки окружены более беспорядочно полисахаридным матриксом, называемым слизью или биопленкой.
Микроорганизм Природа капсулы Субъединицы капсульного полимера Acetobacter xylinum Целлюлоза Глюкоза Azotobacter vinelandii Полиуронид Глюкуроновая и маннуроновая кислоты Bac. antracis Полипептид D-Глутоминовая кислота Bac. licheniformis Отдельные виды из семейства Enterobacteriacceae Многие типы сложных полисахаридов, колановая кислота Cложный полисахарид Галактоза, глюкоза, глюкуроновая кислота, ПВК, фукоза и др. Галактоза, галактуроновая Leuconostoc mesenteroides Глюкан (декстран) кислота, фукоза Глюкоза Pseudomonas aerugenosa Полиуронид или другие полисахариды Гиалуроновая кислота Klebsiella pneumoniae Streptococcus haemoliticus Streptococcus pyogenes Sterptococcus pneumoniae Многие типы сложных полимеров, например: Тип I Тип II Sterptococcus salivarius Фруктан (леван) N. meningitidis Полисахарид H. influenzae Полисахарид Глюкуроновая. Маннуроновая кислота N-ацетилглюкозамин, глюкуроновая кислота 3 -Дезоксигалактоза, галактуроновая кислота, глюкоза, глюкуроновая кислота Фруктоза полимер N-ацетилманнозамина фосфата (группа А); полимер сиаловой кислоты (группа B и С) Полирибозфосфат
Антифагоцитарные факторы Выживание микробных клеток после поглощения фагоцитом. Препятствие слиянию фагосомы с лизосомой – корд-фактор микобактерий Подавление процессов закисления в фаголизосоме приводит к нарушению действия лизосомальных ферментов, гены локализованы в составе островка патогенности (Sp. I 2), экспрессируются только после попадания микроорганизма внутрь фагоцитов. Разрушение мембраны фагосомы до слияния с лизосомой – листерии, риккетсии. В формировании поры в мембране фагосомы участвуют листериолизин и фосфолипазы.
Инвазия нефагоцитирующих клеток Активная инвазия клеток, не относящихся к фагоцитам, прежде всего эпителиальных: внутри таких клеток микроорганизмы не подвергаются никаким неблагоприятным воздействиям. Описанную стратегию используют сальмонеллы и шигеллы. Стафилококки, пиогенные стрептококки и микобактерии, проникают внутрь фагоцитов, используя рецепторы к комплементу. Фагоцитоз, опосредованный этими рецепторами, не приводит к выраженной активации бактерицидных систем фагоцитов.
Уклонение от иммунного ответа Вариабельность антигенных свойств Антигенная мимикрия Образование L-форм Экранирование антигенных детерминант с помощью капсул
Бактериальные токсины Оказывают непосредственное патологическое действие Экзотоксины (белковые токсины)– выделяются преимущественно в окружающую среду. Эндотоксины- связаны со структурой бактериальной клетки
Бактериальные токсины Простые – полипептидная цепь Сложные – несколько связанных полипептидных цепей, соединенных между собой. Простые токсины вырабатываются в неактивной форме (протоксин) – активируются протеазами. Биологический смысл активации – образование бифункциональной системы субъединицы А и В. В- транспортную и рецепторную функцию А- обладает ферментативными свойствами, оказывает специфическое действие
Классификация по механизму действия Ингибируют синтез белка- цитотоксины Повреждают клеточные мембранымембранотоксины Нарушают передачу сигналов – функциональные блокаторы Токсины протеазыфункциональные блокаторы Токсины суперантигены - иммунотоксины
Механизм действия токсинов Нарушающие синтез белка Дифтерийный токсин –простой. Обладает Рибозил-трансферазной активностью, переносит ADF-рибозу На мишень фактор элонгации, трансферазу-2, нарушают элонгацию полипептидных цепей
Токсины, нарушающие синтез белка Шига-токсин – Субъединица А, обладающая ферментативной активностью, действует как N-гликозидаза, отщепляя единичный адениновый остаток от 28 S рибосомальной РНК. Вызывает ферментативное повреждение 28 s рибосомальной РНК эпителиоцитов толстого кишечника, нарушается функционирование рибосом, факторы элонгации не могут связаться с рибосомами, нарушается синтез белка, клетка погибает.
Порообразующие токсины. Бактериальные токсины, функционирующие посредством вставки в плазматическую мембрану хозяина и формирующие в ней трансмембранные поры, приводящие клетку к лизису.
Порообразующие-гемолизины и лейкоцидин. Могут повреждать моноциты, тромбоциты. Альфа токсин стафилококков Нарушающие целостность мембран клеток с помощью ферментативного гидролиза фосфолипидов – фосфолипаза C. perfringens Токсины, повреждающие клеточные мембраны.
Функциональные блокаторы (активаторы путей метаболизма вторичных мессенджеров Нарушающие функцию аданилатциклазы – Холерный токсин –сложный токсин, состоит из субъединицы А и 5 субъединиц В, в виде кольца А 1 обладает гликогидролазной и рибозилтрансферазной активностью. ADF-рибоза переносится на ГТФ Активируется аденилатциклаза, приводит к избыточному накоплению ц. АМФ Нарушается транспорт электролитов Избыток в кишечнике приводит к повышению осмотического давления в кишечнике, из клетки секретируется вода
Нейротоксины C. botulinum (Bo. NT серотипов A v. G) и C. tetani -протеазы Нейротоксины синтезируются в виде неактивных полипептидов с молекулярной массой до 150 к. Да. Каждая активная молекула нейротоксина состоит из тяжелой (100 к. Да) и легкой (50 к. Да) цепочек, соединенных единичной бисульфидной связью. Тяжелая цепь содержит два домена: участок, ответственный за транслокацию токсина в N-концевой части, и область на C-конце, регулирующую связывание токсина с клеткой. Легкие цепочки содержат цинксвязывающие последовательности, для осуществления протеазной активности токсина, зависящей от ионов цинка.
Тетаноспазмин –столбнячный токсин, простой токсин Для активации необходимо протеолитическое расщепление на легкую и тяжелые цепи Клеточные мишени группа белков, необходимых для соединения синаптических пузырьков с пресинаптическими плазматическими мембранами с последующим высвобождением нейромедиаторов
Нейротоксин Столбнячный токсин поражает два вида нейронов. Он связывается с рецепторами пресинаптической мембраны моторных нейронов, затем с помощью обратного везикулярного транспорта перемещается в спинной мозг, где внедряется в тормозные и вставочные нейроны. Расщепление везикулоассоциированного мембранного протеина и синаптобревина в этих нейронах приводит к нарушению высвобождению глицина и гаммааминомаслянойкислоты, которые способны прекращать мышечное сокращение
Протеолитические токсины нейротоксины Обладает протеазной активностью, разрушает белок синаптобревин, блокирует систему торможения – судороги Ботулотоксин – действует как эндопротеаза, разрушает белки-мишени, нарушает секрецию ацетилхолина, блокада мотонейронов, вялые параличи.
Токсины-суперантигены, активаторы иммунного ответа Иммуностимулирующий потенциал токсинов является следствием их способности связывать различные участки белков главного комплекса гистосовместимости II типа, экспрессированных на поверхности антигенпрезентирующих клеток и Vбета-элементы на Т-клеточном рецепторе. Связывание TSST-1 с Vбета 2 приводит к массивной пролиферации более 20% периферических Т-клеток. Следствием Т-клеточной экспансии является массивное высвобождение цитокинов Цитокины вызывают гипотензию, высокую температуру и диффузные эритематозные высыпания
Фенотипическим признаком патогенного микроорганизма является его вирулентность , т.е. свойство штамма, которое проявляется в определенных условиях (при изменчивости микроорганизмов, изменении восприимчивости макроорганизма и т.д.). Вирулентность можно повышать, понижать, измерять, т.е. она является мерой патогенности. Количественные показатели вирулентности могут быть выражены в DLM (минимальная летальная доза), DL« (доза, вызывающая гибель 50 % экспериментальных животных). При этом учитывают вид животных, пол, массу тела, способ заражения, срок гибели.
К факторам патогенности относят способность микроорганизмов прикрепляться к клеткам (адгезия), размещаться на их поверхности (колонизация), проникать в клетки (инвазия) и противостоять факторам защиты организма (агрессия).
Адгезия является пусковым механизмом инфекционного процесса. Под адгезией понимают способность микроорганизма адсорбироваться на чувствительных клетках с последующей колонизацией. Структуры, ответственные за связывание микроорганизма с клеткой называются адгезинами и располагаются они на его поверхности. Адгезины очень разнообразны по строению и обусловливают высокую специфичность - способность одних микроорганизмов прикрепляться к клеткам эпителия дыхательных путей, других - кишечного тракта или мочеполовой системы и т.д. На процесс адгезии могут влиять физико-химические механизмы, связанные с гидрофобностью микробных клеток, суммой энергии притяжения и отталкивания. У грамотрицательных бактерий адгезия происходит за счет пилей I и общего типов. У грамположительных бактерий адгезины представляют собой белки и тейхоевые кислоты клеточной стенки. У других микроорганизмов эту функцию выполняют различные структуры клеточной системы: поверхностные белки, липополисахариды, и др.
Инвазия. Под инвазивностью понимают способность микробов проникать через слизистые, кожу, соединительно-тканные барьеры во внутреннюю среду организма и распространятся по его тканям и органам. Проникновение микроорганизма в клетку связывается с продукцией ферментов, а также с факторами подавляющими клеточную защиту. Так фермент гиалуронидаза расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав межклеточного вещества, и, таким образом, повышает проницаемость слизистых оболочек и соединительной ткани. Нейраминидаза расщепляет нейраминовую кислоту, которая входит в состав поверхностных рецепторов клеток слизистых оболочек, что способствует проникновению возбудителя в ткани.
Агрессия. Под агрессивностью понимают способность возбудителя противостоять защитным факторам макроорганизма. К факторам агрессии относятся: протеазы - ферменты, разрушающие иммуноглобулины; коагулаза - фермент, свертывающий плазму крови; фибринолизин - растворяющий сгусток фибрина; лецитиназа - фермент, действующий на фосфолипиды мембран мышечных волокон, эритроцитов и других клеток. Патогенность может быть связана и с другими ферментами микроорганизмов, при этом они действуют как местно, так и генерализовано.
Важную роль в развитии инфекционного процесса играют токсины. По биологическим свойствам бактериальные токсины делятся на экзотоксины и эндотоксины.
Экзотоксины продуцируют как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии. По своей химической структуре это белки. По механизму действия экзотоксина на клетку различают несколько типов: цитотоксины, мембранотоксины, функциональные блокаторы, эксфолианты и эритрогемины. Механизм действия белковых токсинов сводится к повреждению жизненно важных процессов в клетке: повышение проницаемости мембран, блокады синтеза белка и других биохимических процессов в клетке или нарушении взаимодействия и взаимокоординации между клетками. Экзотоксины являются сильными антигенами, которые и продуцируют образование в организме антитоксинов.
Экзотоксины обладают высокой токсичностью. Под воздействием формалина и температуры экзотоксины утрачивают свою токсичность, но сохраняют иммуногенное свойство. Такие токсины получили название анатоксины и применяются для профилактики заболевания столбняка, гангрены, ботулизма, дифтерии, а также используются в виде антигенов для иммунизации животных с целью получения анатоксических сывороток.
Эндотоксины по своей химической структуре являются липополисахаридами, которые содержатся в клеточной стенке грамотрицательных бактерий и выделяются в окружающую среду при лизисе бактерий. Эндотоксины не обладают специфичностью, термостабильны, менее токсичны, обладают слабой иммуногенностью. При поступлении в организм больших доз эндотоксины угнетают фагоцитоз, гранулоцитоз, моноцитоз, увеличивают проницаемость капилляров, оказывают разрушающее действие на клетки. Микробные липополисахариды разрушают лейкоциты крови, вызывают дегрануляцию тучных клеток с выделением вазодилататоров, активируют фактор Хагемана, что приводит к лейкопении, гипертермии, гипотонии, ацидозу, дессиминированной внутрисосудистой коагуляции (ДВК).
Эндотоксины стимулируют синтез интерферонов, активируют систему комплемента по классическому пути, обладают аллергическими свойствами.
При введении небольших доз эндотоксина повышается резистентность организма, усиливается фагоцитоз, стимулируются В-лимфоциты. Сыворотка животного иммунизированного эндотоксином обладает слабой антитоксической активностью и не нейтрализует эндотоксин.
Патогенность бактерий контролируется тремя типами генов: гены - собственной хромосомами, гены привнесенные плазмидами умеренными фагами.
