Механизмы действия возбудителей

Возбудители инфекционных болезней имеют определённые патогенные механизмы действия: они могут вызывать непосредственную гибель клеток организма, выделять токсины и ферменты, повреждая клетки и сосуды вдали от места проникновения в организм, приводят к воспалительным, часто специфическим реакциям, повреждающим органы и ткани.

Вирусы проникают в клетки благодаря наличию на своей поверхности специфических белков, способных связываться с рецепторами наружной оболочки ряда клеток. Вирусы содержат лишь геном и полимеразы, иногда, кроме того, белковую оболочку. Как образно сказал американский вирусолог У. Стенли: «Вирусы — это гены на свободе».

После прикрепления к плазмолемме происходит либо слияние вируса с ней, либо перемещение через наружную мембрану в цитоплазму. Там вирус теряет оболочку, встраивается в мембрану эндосом, а его геном — в геном клетки хозяина. Размножаясь за счёт полимераз, специфичных для каждого вида вирусов, белков и ферментной системы клеток, вирус начинает репродуцироваться. Механизмы гибели клеток хозяина различны и в значительной степени зависят от особенностей вируса. Ряд вирусов способен подавлять синтез ДНК, РНК и белков клеток. Другие вирусы, например ВИЧ, кори, герпеса, встраиваясь в цитолемму, разрушают её и вызывают гибель клеток. Клетки хозяина гибнут и при репродукции в них вируса, например, при вирусном гепатите С, жёлтой лихорадке. Антигены вируса, расположенные на цитолемме клеток, могут быть распознаны иммунной системой хозяина. В этом случае всю клетку вместе с вирусами уничтожают цитотоксические T-лимфоциты (киллеры), как это происходит при вирусном гепатите B. Наконец, вирусы способны вызывать опухолевую трансформацию клеток. Это доказано в отношении T-клеточного лимфотропного вируса человека (HTLV-1), вирусов гепатита B, папилломы, Эпстайна–Барр и др.

Микроорганизмы оказывают повреждающее действие на ткани в зависимости от способности прикрепляться к клеткам с помощью белков адгезии, проникать в клетки, а также выделять экзо- или эндотоксины.

◊ Эндотоксин — липополисахарид внешней части стенки грамотрицательных микроорганизмов. Его молекула состоит из липида А, связанного со стержневой цепью сахара, и изменчивой углеводной цепи (О-антигена). Все биологические свойства липополисахаридов, повышающих температуру тела, иммуногенность B-лимфоцитов, активирующих макрофаги, обусловлены липидом А и стержневым сахаром. Их действие опосредовано цитокинами (ИЛ-1, ФНО и др.).

◊ Экзотоксины — различные ферменты микроорганизмов (лейкоцидины, гемолизины, гиалуронидазы, фибринолизины и др.).

Способность возбудителя к прикреплению и выделению токсинов определяет его вирулентность. Прикрепление микроорганизмов к клеточной поверхности происходит с помощью своеобразных белков — адгезинов. Особенности адгезинов определяют избирательность поражения клеток и специфичность инфекции. Так, реснички, покрывающие поверхность грамположительных кокков, состоят из белка М и липотейхоевых кислот, обеспечивающих связывание кокков с клетками тканей. На внешних концах ресничек расположены белки, определяющие, к каким типам клеток данный возбудитель прикрепится (сродство бактерий к тем или иным клеткам и тканям). Внутриклеточные бактерии (шигеллы, иерсинии, микобактерии туберкулёза и др.) заражают, в основном, эпителиальные клетки и макрофаги. Многие бактерии прикрепляются к клеточным интегринам — белкам плазмолеммы, предназначенным для связывания с комплементом или белками внеклеточного матрикса. Микроорганизмы, неспособные к активному проникновению в клетки организма, связываются с плазмолеммой клеток. Затем происходит фагоцитоз микроорганизмов макрофагами или поглощение с помощью эндоцитоза эпителиальными клетками. Внутри клеток хозяина одни бактерии губят их, нарушая белковый синтез, другие подавляют окисление, необходимое для лизиса поглощённого материала в фагоцитарной вакуоли, третьи быстро размножаются в фаголизосомах, а затем лизируют клетки. Однако при достаточно высокой резистентности организма и активности иммунной системы макрофаги и лейкоциты уничтожают возбудителей.

Существует несколько механизмов, позволяющих микроорганизмам избегать иммунных воздействий организма хозяина:

 недоступность для иммунных реакций;

 устойчивость к лизису и фагоцитозу;

 изменение или утрата антигенов;

 подавление иммунитета.

Недоступны для иммунных реакций микроорганизмы, размножающиеся в кишечнике, жёлчном пузыре, вирусы, инфицирующие эпидермис, и др. Часть возбудителей проникает в клетки ещё до активизации иммунного ответа. Более крупные паразиты, например личинки ленточных червей, образуют цисты, покрытые плотной капсулой, защищающей их от иммунных реакций хозяина. Многие возбудители (пневмококки, менингококки, гемоглобинофильные бактерии) имеют на поверхности углеводную капсулу, защищающую бактериальные антигены, что затрудняет их фагоцитоз и повышает вирулентность. Иные бактерии (например, Pseudomonas) выделяют лейкотоксин, разрушающий нейтрофильные лейкоциты. Отдельные штаммы кишечной палочки обладают антигеном К, предупреждающим активацию комплемента и их лизис. Ряд грамотрицательных бактерий с помощью О-антигена связывает антитела хозяина. Стафилококки покрыты молекулами белка А, связывающими Fc-рецепторы антител и подавляющими фагоцитоз. Наконец, множество антигенных вариантов отдельных вирусов (гриппа, риновируса) не позволяет организму хозяина своевременно распознать новый серотип. Существуют и другие особенности микроорганизмов, позволяющие им ускользать от защитных механизмов хозяина.

Особенности каждого возбудителя вызывают характерные клинические и морфологические изменения. От специфики микроорганизма зависит и способ передачи инфекции, так как каждый микроорганизм может существовать только в определённых органах и тканях.

Механизмы передачи возбудителя:

 фекально-оральный;

 воздушно-капельный, или аспирационный;

 трансмиссивный (передача микроорганизмов через кровь);

 контактный;

 смешанный механизм передачи инфекции (попадание возбудителя в организм разными путями, например, воздушно-капельным и контактным при туберкулёзе, туляремии).

В зависимости от клинико-морфологических особенностей выделяют группы инфекционных болезней. Для каждой из них характерно преимущественное поражение определённых органов и систем.

● Инфекции с преимущественным поражением кожи (пиодермия, рожа, оспа, грибковые поражения и др.).

● Инфекции дыхательных путей (пневмонии, грипп, трахеиты, бронхиты).

● Инфекции пищеварительного тракта (брюшной тиф, паратифы, амебиаз кишечника, дизентерия, сальмонеллёзы и др.).

● Инфекционные заболевания нервной системы (полиомиелит, цереброспинальный гнойный лептоменингит, энцефалиты и др.).

● Трансмиссивные инфекции, связанные с системой крови (возвратный тиф, малярия, геморрагические лихорадки и др.).

● Инфекции с преимущественным поражением сердечно-сосудистой системы (сифилис, бруцеллёз).

● Инфекции мочеполовой системы (гонорея, паховый лимфогранулематоз, пиелонефрит).

Кроме того, выделяют группу условно-патогенных или оппортунистических (от франц. opportunisme — приспосабливаться) инфекций, вызываемых нормальной микрофлорой человека. При снижении естественного иммунитета человека эти микроорганизмы могут вызывать инфекционные заболевания, причём без нозологической специфики, характерной для всех других инфекций. Например, один вид микроорганизмов может вызвать воспаление разных органов и тканей или, наоборот, разные условно-патогенные микроорганизмы вызывают одинаковое воспаление в одном и том же органе. Условно-патогенная инфекция возникает у недоношенных или ослабленных детей, у лиц с пониженным иммунитетом при тяжёлых соматических заболеваниях, после серьёзных оперативных вмешательств, применения иммунодепрессантов (гормонов, цитостатиков и т.п.) или антибиотиков широкого спектра действия. Эти и другие препараты способны изменить биологические свойства микроорганизмов — симбионтов человека. Условно-патогенные микроорганизмы — наиболее частые возбудители внутрибольничных инфекций.

Возбудитель заболевания может попасть в организм либо из внешней среды, либо из внутренней среды организма. По этому признаку все инфекции делят на экзогенные и эндогенные.

Входные ворота — место, где возбудитель инфекции проникает в организм (кожные покровы, слизистые оболочки, кровь и др.). Во входных воротах обычно находят морфологические изменения, специфичные для определённого возбудителя и характерные для соответствующего инфекционного заболевания (развитие воспаления, нередко — очага некроза).

Первичный аффект — первичная локализация возбудителя и воспалительные изменения вокруг него. Первичный аффект развивается в той ткани, к которой адаптирован возбудитель. На повреждение, прежде всего, реагирует первый защитный барьер — лимфатическая система. Сами возбудители, продукты их жизнедеятельности и распада тканей, токсины поступают по лимфатическим сосудам в лимфатические узлы. В них возникает воспаление, развиваются лимфангит и регионарный лимфаденит.

Первичный инфекционный комплекс — возникшая триада изменений: первичный аффект, лимфангит и регионарный лимфаденит. Это характерный и необходимый компонент всех инфекционных болезней. Например, при туберкулёзе в одном из сегментов лёгкого локализуется первичный аффект (небольшой очаг казеозного некроза и перифокального серозного воспаления), туберкулёзный лимфангит и регионарный лимфаденит (казеозный некроз перибронхиального лимфатического узла). Первичный аффект при сифилисе — твёрдый шанкр в области половых органов, лимфангит и лимфаденит паховых лимфатических узлов.

Первичный аффект и первичный инфекционный комплекс — не просто местная реакция на инфект, а местное проявление общей реакции организма на фоне уже генерализованной инфекции. Поэтому нельзя излечить болезнь иссечением первичного аффекта (твёрдого шанкра при сифилисе, чумной фликтены или сибиреязвенного карбункула). Первичный инфекционный комплекс — выражение реакции организма, направленной на локализацию и отграничение инфекционного начала, возбудителей, проникших в организм и распространившихся в нём. В ответ происходит изменение реактивности организма, включение механизмов неспецифической и специфической защиты, нарастает иммунитет. Это даёт возможность локализовать инфекцию в области входных ворот. Таким образом, инфекционные заболевания имеют местные и общие проявления, зависящие от реактивности организма.

Патогенез и морфогенез инфекционных заболеваний, а также их исходы зависят не только от возбудителя, но, в большей степени, от реакции на него организма человека. Поэтому инфекционная болезнь — нарушение отношений между микро- и макроорганизмами, что проявляется в особой, повышенной реакции организма на возбудителя и называется аллергией. Она проявляется в виде гиперергии, то есть реакции ГНТ или ГЗТ. Однако возможно также снижение реактивности — гипоергия и даже отсутствие реакции организма на возбудитель — анергия. Если анергия является результатом невосприимчивости организма, то такая реактивность — цель вакцинаций и других медицинских мероприятий, повышающих иммунитет. Однако анергия может означать истощение приспособительных и компенсаторных возможностей организма, его беззащитность. Все эти виды реактивности наблюдают при инфекционных заболеваниях. Аллергия проявляется на всех этапах болезни, постоянно меняясь. При попадании инфекта в организм возникает нормергическая реакция, но патогенное действие возбудителя способствует появлению и нарастанию гиперергии. Изменение реактивности — закономерный процесс при любом инфекционном заболевании, поэтому общие проявления инфекционного процесса связаны, в первую очередь, с гиперергией. Например, при сифилисе вначале возникает твёрдый шанкр — результат первой встречи возбудителя и человека, и поэтому ответная реакция является нормергической. Одновременно с образованием твёрдого шанкра происходит размножение в крови бледной спирохеты, возникает сенсибилизация организма, которая нарастает и, наконец, проявляется гиперергической реакцией в виде сифилидов.

Таким образом, благодаря аллергии организм справляется с инфекцией, чаще всего, локализует её, что проявляется образованием первичного инфекционного комплекса. Затем гиперергию сменяет гипоергия, т.е. снижение ответа организма на патогенное воздействие возбудителя. В этот момент возникают не только общие проявления болезни, обусловленные аллергической реакцией, но и местные изменения, специфичные для данного заболевания и отличающие его от других. Появление гипоергии — показатель становления иммунных реакций, того, что в финале заболевания разовьётся иммунитет, на фоне которого будут протекать репаративные процессы, обеспечивающие выздоровление. Таковы общие, стереотипные реакции организма на внедрение любого патогенного агента.

Из этой последовательности событий следует, что инфекционная болезнь — борьба, когда на одном этапе болезни начинает побеждать макроорганизм, а на другом — инфект, и возникает необходимость постоянного изменения реактивности макроорганизма. Смена реактивности определяет совершенно особый, общий для всех инфекционных заболеваний признак — цикличность их течения. Поэтому инфекционные болезни имеют определённые периоды, или фазы.

● Инкубационный (скрытый) период — время, когда инфект попадает в организм и проходит цикл своего развития, в том числе, размножение. Длительность периода зависит от особенностей возбудителя. В это время ещё отсутствуют субъективные ощущения болезни, но уже происходят реакции между инфектом и организмом, мобилизация защитных сил организма, изменение гомеостаза, усиление окислительных процессов в тканях, нарастают аллергия и гиперчувствительность.

● Продромальный, или начальный период болезни. Характерны первые неясные симптомы заболевания: недомогание, часто озноб, головная боль, небольшие мышечные и суставные боли. В области входных ворот нередко возникают воспалительные изменения, умеренная гиперплазия лимфатических узлов и селезёнки. Длительность этого периода — 1–2 сут. При достижении высшего уровня гиперергии наступает следующий период.

● Период основных проявлений болезни. Отчётливо выражены симптомы конкретного инфекционного заболевания и характерные морфологические изменения. Этот период имеет следующие стадии.

 Стадия нарастания проявлений болезни.

 Стадия разгара, или максимальной выраженности симптомов.

 Стадия угасания проявлений болезни. Этот период отражает уже начало гипоергии, указывает на то, организму удалось в какой-то мере ограничить инфекцию и в области её локализации наиболее ярко проявляется специфика и интенсивность инфекции. В этот период болезнь может протекать без осложнений или с осложнениями, может наступить и смерть больного. Если этого не происходит, болезнь переходит в следующий период.

Период основных проявлений болезни отражает начало снижения реактивности, указывает на то, что организму удалось в какой-то мере локализовать инфекцию. В области её локализации наиболее ярко проявляется специфика инфекции. В этот период возможно развитие осложнений, даже смерть больного. Если этого не происходит, наступает следующий период болезни.

● Период угасания болезни — постепенное исчезновение клинической симптоматики, нормализация температуры и начало репаративных процессов.

● Период реконвалесценции (выздоровления) может иметь разную длительность в зависимости от формы болезни, её течения, состояния пациента. Часто клиническое выздоровление не совпадает с полным восстановлением морфологических повреждений, последнее нередко более продолжительно.

Выздоровление может быть полным, когда восстановлены все нарушенные функции и неполным, если есть остаточные явления (например, после полиомиелита). Кроме того, после клинического выздоровления бывает носительство возбудителей инфекции, связанное, очевидно, с недостаточным иммунитетом выздоравливающего, неправильным лечением или другими причинами. Носительство возбудителей ряда болезней возможно годами (например, у перенёсших малярию) и даже всю жизнь (у перенёсших брюшной тиф). Носительство возбудителей инфекций имеет большое эпидемиологическое значение, так как носители, не знающие о выделении ими микроорганизмов, могут стать невольным источником заражения окружающих, а иногда — источником эпидемии.