«Микроорганизмы, токсины и эпидемии»

Микроорганизмы, токсины и эпидемии (fb2) - Микроорганизмы, токсины и эпидемии 2017K скачать: (fb2) - (epub) - (mobi) - Михаил Васильевич Супотницкий

Михаил Васильевич Супотницкий

МИКРООРГАНИЗМЫ, ТОКСИНЫ И ЭПИДЕМИИ

1. КАК МИКРООРГАНИЗМЫ ВЫЗЫВАЮТ БОЛЕЗНИ?

Неудачи последних лет в борьбе с возбудителями инфекционных болезней, заставили серьезно задуматься о причинах, обесценивающих наши усилия по созданию «мира без эпидемий». Почему это происходит? Лишь очень немногие из микроорганизмов (приблизительно 1/30000 часть) представляют угрозу для людей. Поэтому они должны обладать какими-то существенными отличиями, определяющими их способность вызывать болезнь или даже смерть своих жертв.

Глава 1.1. Инфекционная болезнь

Патогенность. Вирулентность. Инфекционный процесс и инфекционная болезнь.

По замечанию Клода Бернара, болезнь является обязательным проявлением жизни, спутником ее эволюции и усложняется в соответствии с усложнением функции и структуры живых существ, т. е., если болезнь рассматривать не только с узко антропоцентрической точки зрения, то болеют на всех этажах эволюционной лестницы — начиная с наиболее простых форм жизни: вирусов, бактерий, амеб. Первичным и основным звеном развития болезни является повреждение. В наиболее общем смысле, повреждение живого тела на любом уровне (молекулярном, субклеточном, клеточном, органном, организменном, популяционном) представляет такое изменение его строения и функции, которое не способствует, а мешает жизни и существованию организма в окружающей среде [Адо А.Д., 1985].

Для вируса, проникшего в клетку, болезнью будет его неспособность синтезировать макромолекулы, собирающиеся в вирусную частицу. У многоклеточных организмов такую болезнь вируса может вызвать, например, программируемая гибель клеток (апоптоз), инфицированных этим вирусом. Повреждение размножившегося в клетках хозяина вируса, способны вызвать антитела и система комплемента. В этом случае причиной болезни вируса будут его нейтрализация и опсонизация, лизис вирусинфицированных клеток, усиление воспалительного и иммунного ответов на него хозяина.

Бактерии могут быть разрушены антибактериальными веществами в жидкостях и любых тканях, в которые они проникают. Их могут переварить полиморфно-ядерные и одноядерные фагоциты, нейтрализовать и опсонизировать антитела, действующие совместно с системой комлемента, и др.

Повреждение макроорганизма начинается с изменения строения и свойств различных молекул в клетках тканей, где размножаются микроорганизмы, при этом клетки погибают. Однако повреждение на уровне отдельных тканей у многоклеточных практически всегда проявляется на организменном уровне. Например, вирус полиомиелита внедряется в нервные клетки передних рогов спинного мозга и размножается в них. В результате гибели этих клеток развивается повреждение моторных центров передних рогов с параличами и атрофией скелетной мускулатуры и другими проявлениями болезни.

Развитие, течение и исход болезни в значительной степени, кроме процессов повреждения, определяются реактивными процессами. В самой общей форме реактивность есть способность организма как целого отвечать изменением жизнедеятельности на воздействие окружающей среды. По своей сути термин «реактивность» означает механизм устойчивости организма к вредным влияниям среды [Адо А.Д:, 1985].

Реактивность микроорганизмов закреплялась естественным отбором миллиарды лет и отнюдь не носит примитивный характер, хотя их самих, нередко, в литературе называют примитивными формами жизни (правильнее их называть более древними формами жизни). Например, в настоящее время у ортопоксвирусов идентифицировано, по крайней мере, четыре гена, белковые продукты которых способны ингибировать апоптоз клеток по самым различным механизмам, и пять генов, способных контролировать развитие воспалительных реакций организма хозяина [Маренникова С.С., Щелкунов С.Н., 1998]. Бактерии способны замедлять воспаление, противодействовать хемотаксису фагоцитов, предотвращать иммунную реакцию и делать еще многое другое, что повышает их устойчивость к факторам среды макроорганизма [Smith H., 1995].

Но чем сложнее организован организм, тем большим арсеналом средств активного реагирования на повреждение он располагает. У многоклеточных таким арсеналом противодействия микроорганизмам стала система иммунитета (рис. 1). Термином «иммунитет» и его синонимами (невосприимчивость, толерантность, устойчивость, резистентность, неуязвимость и др.) обозначают способность живых существ противостоять агрессии со стороны представителей других биологических видов. Классификация явлений невосприимчивости (по механизмам их защитного действия) позволяет выделить конституциональные, фагоцитарные и лимфоидные факторы, образующие взаимодополняющие защитные системы [Румянцев С.Н., 1984]. Однако, даже действуя скоординировано, все системы иммунитета оказываются не в состоянии предотвратить развитие болезни у макроорганизма. Это вызвано тем, что два организма, способные как к повреждению, так и к реактивным ответам, вступают в особую биотическую связь, при которой повреждается один из них.

^{Рис. 1. Зависимость арсенала защитных механизмов, которым располагает биологический вид от его положения в эволюционно сложившейся иерархии видов. Системы иммунитета: 1 — конституциональная, 2 — фагоцитарная, 3 — лимфоидная}

Макроорганизм в этой биотической связи выступает как хозяин, микроорганизм как паразит. Их взаимодействие носит антагонистический характер и называется инфекцией (от лат. infecto — вносить нечто вредное, заражать). Результат повреждения клеток — высвобождение энергии в окружающую среду. Поэтому паразитическое существование создает микроорганизму много преимуществ: он получает от хозяина ряд метаболитов без значительных энергетических затрат со своей стороны, а также использует его как территорию для обитания и размножения. Основываясь на первом законе термодинамики, мы можем прийти к выводу, что не может быть паразитизма без повреждения хозяина. Но из него же следует и обратный вывод — повреждение хозяина, которое мы наблюдаем, но пока не можем объяснить, может быть результатом паразитизма. Если взглянуть на данную проблему с эволюционной точки зрения, то переход к паразитизму для микроорганизма это, безусловно, успех. Болезнь же хозяина, обратная сторона этого успеха.

Теперь посмотрим, что же нужно паразиту для образования такой биотической связи. В отличие от неживой окружающей среды (почва, воздух, гниющие субстраты), хозяин для микроорганизма — высокоспециализированная среда обитания, которая способна активно реагировать на него и контролировать его размножение. Реакция же паразита на противодействие хозяина, должна обеспечить ему возможность паразитического существования, т. е. он должен быть для хозяина патогенным.

Патогенность — это способность некоторых микроорганизмов (патогенов) вызывать болезнь. Однако любая болезнь, в том числе и инфекционная, это свойство живого организма. Поэтому патогенность — не столько (иногда, не сколько) свойство микроорганизма, но и функция организма хозяина, иммунный статус которого «разрешает» тот или иной патогенез инфекции [Бухарин О.В., Литвин В.Ю., 1997].

Вирулентность — синонимичный термин, иногда его определяют как меру патогенности. Часто термин «патогенность» используется в отношении микробных видов, а «вирулентность» в отношении штаммов внутри видов: например, вид Bacillus anthracis более патогенен, чем Bacillus subtilis, а штамм Vollum Bacillus anthracis более вирулентен, чем штамм Sterne [Smith H., 1995].

Чем более патогенен микроорганизм, тем большие повреждения и нарушения он вызывает у макроорганизма. Чем менее способен организм хозяина предотвратить эти нарушения, тем тяжелее протекает инфекция, тем выраженнее проявления болезни. Адаптировать микроорганизм к организму того или иного вида животного — значит сделать данный микроорганизм для него патогенным. Однако известны так называемые авирулентные или апатогенные штаммы возбудителей инфекций (например, их вакцинные штаммы), способные размножаться в организме животного или человека, не причиняя ему вреда. Это явление можно рассматривать как взаимную адаптацию микро- и макроорганизма [Адо А.Д., 1985]. Другой сложный феномен взаимной адаптации макро- и микроорганизма, это носительство. Его можно рассматривать как одну из форм паразитизма, отражающую возможность выживания и сохранения тех паразитов, которые не приводят к гибели своих естественных хозяев [Бухарин О.В., Усвяцов Б.Я., 1996]. Поэтому в обоих случаях нет оснований говорить об инфекции, а в особенности об инфекционном процессе и болезни.

Инфекционный процесс и инфекционная болезнь наступают тогда, когда адаптация является односторонней, и микроорганизм размножается и разрушает макроорганизм, который оказался не в состоянии предотвратить эти разрушения [Адо А.Д., 1985].