6. Факторы патогенности бактерий. Свойства экзотоксинов и эндотоксинов.

Возбудитель как участник инфекционного процесса характеризуется двумя основными качествами: патогенностью и вирулентностью.

Патогенность – видовой генетически детерминированный признак, обозначающий потенциальную способность микробов вызывать инфекционный процесс. Классификация микробов по степени патогенности для человека: - сапрофиты, - условно-патогенные, - патогенные.

Свойства патогенных микроорганизмов:

 нозологическая специфичность

 органотропность

 инфицирующая доза

 входные ворота

 вирулентность

Вирулентность - индивидуальный, штаммовый признак: степень (количественная мера) реализации патогенности вида каждым конкретным штаммом по отношению к конкретному индивидууму - хозяину. Снижение вирулентности штаммов называют аттенуацией (ослаблением).

По структуре и происхождению факторы вирулентности можно классифицировать на две основные группы: структурные компоненты бактериальной клетки и секретируемые факторы. К первой группе относятся капсула, пили, пептидогликан клеточной стенки, белки наружной мембраны и липополисахарид грамотрицательных бактерий.

Помимо структур бактериальной клетки, способствующими проявлению ее вирулентных качеств, известна группа микробных секретируемых факторов, участвующих в инфекционном процессе: бактериоцины, экзотоксины, ферменты «защиты и агрессии», секретируемые факторы персистенции.

• Бактериоцины - белки, медиаторы межмикробного взаимодействия, секретируются бактериальной клеткой в качестве антагонистически активных веществ.. Бактериоцины обеспечивают колонизацию вирулентным штаммом определенного биотопа, подавляя нормальную микрофлору.

• Секретируемые факторы персистенции бактерий подавляют специфические и неспецифические механизмы защиты хозяина, обеспечивая бактериям выживание при инфекции. По химической природе это в основном бактерийные протеазы, расщепляющие специфический субстрат хозяина, создающий ему защиту от патогена. Они обеспечивают антилизоцимную, антиинтерфероновую, антикомплементарную, антигистоновую, антилактоферриновую и антигемоглобиновую активность. Осуществляется защита пептидогликана - закрепилось 4 способа защиты пептидогликана от факторов иммунитета: экранирование клеточной стенки бактерий; продукция секретируемых факторов, инактивирующих защиту хозяина; антигенная мимикрия; образование форм с отсутствием (дефектом) клеточной стенки бактерий (L-формы, микоплазмы).

Факторы патогенности – материальные носители патогенности, необходимые для существования микробов в макроорганизме.

• Подвижность

• Ферменты, разрушающие субстраты слизи (нейраминидаза, лецитиназа, протеазы)

Нейроамидаза. С помощью данного фермента микробы преодолевают первый защитный барьер макроорганизма — муцинозный слой, покрывающий поверхность слизистых оболочек и содержащий большое количество сиаловых кислот. Слизь теряет коллоидные свойства и полностью разрушается, а эпителиальные клетки слизистых оболочек, которые в норме покрыты слизью, становятся доступными для колонизации.

Лецитиназа С (фосфолипаза), действующая на лецитин и другие фосфоглииериды, входящие в состав клеточных мембран мышечных волокон, и т. д. Продукты гидролиза лецитина оказывают токсическое воздействие на макроорганизм.

• Факторы адгезии и колонизации

Колонизация - расселение микроорганизмов в определенном биотопе хозяина. Этот этап инфицирования организма начинается с адгезии - прикрепления возбудителя к клеткам организма у входных ворот инфекции. За прикрепление микроба отвечают специальные структуры - адгезины. У грамотрицательных бактерий в этот процесс включаются пили (ворсинки), белки наружной мембраны, а у грамположительных микроорганизмов - тейхоевые кислоты, поверхностные белки. Последующее закрепление возбудителя на эукариотических клетках организма вызывает расселение микроорганизмов в инфицированном биотопе хозяина. Этому способствуют участие бактериальных протеаз, блокирующих секреторную защиту организма IgA, продукция бактериоцинов, антиоксидантов, продукция сидерофоров, конкурирующих с лактоферрином за ионы Fe. У капсульных бактерий в адгезии принимают участие капсульные полисахариды и полипептиды. У микоплазм адгезины входят в состав выростов цитоплазматической мембраны (белок Р1 у М. pneumoniae), а у вирусов адгезия осуществляется за счет белков капсида и гликопротеинов суперкапсида.

• Факторы инвазии

И нвазия - проникновение возбудителя внутрь клеток организма (пенетрация), преодоление естественных барьеров организма (кожа, слизистые оболочки, лимфатическая система и др.). Этим процессом управляют инвазины - молекулы бактерий, способствующие проникновению патогена в клетку. Микроорганизмы продуцируют гемолизин, разрушающий эритроциты, лейкоцидин, разрушающий лейкоциты, спридинг-факторы - ферменты агрессии, способствующие генерализации инфекции за счет распространения возбудителя в организме. Включаются в работу такие ферменты агрессии, как лецитовителлаза, расщепляющая липопротеид мембран клеток хозяина, фибринолизин, устраняющий сгусток фибрина для дальнейшего распространения микроба по организму; гиалуронидаза, расщепляющая гиалуроновую кислоту - вещество соединительной ткани; нейраминидаза - фермент распространения патогена, IgA-протеаза, обеспечивающая устойчивость возбудителя к перевариванию фагоцитами и действию антител и др.

• Ферменты «защиты и агрессии»: гиалуронидаза, фибринолизин, коллагеназа, ДНК-аза и др.

Ферменты защиты обеспечивают устойчивость патогена к иммунитету хозяина: фермент коагулаза свертывает плазму крови, вследствие чего вокруг бактериальной клетки образуется защитная капсула; протеазы иммуноглобулинов разрушают антитела.

Ферменты агрессии обеспечивают распространение патогена по организму, они разрушают структуры клеток и тканей организма: гиалуронидаза разрушает соединительную ткань (S.аureus, S. рyogenes), нейраминидаза расщепляет сиаловые кислоты оболочек клеток (вирус гриппа), фибринолизин растворяет сгустки фибрина (S. рyogenes), ДНКаза разрушает нуклеиновые кислоты (S. aureus), эластаза расщепляет лизоцим клеток организма (Pseudomonas).

• Факторы, препятствующие фагоцитозу. Факторы, подавляющие фагоцитоз: - нарушение слияния фагосомы и лизосомы (вирусы гриппа, микобактерии туберкулёза, коклюша, токсоплазмы); - устойчивость возбудителей к ферментам лизосом (гонококки, стафилококки); - способность покидать фагосому после поглощения и длительно существовать в цитоплазме (риккетсии, хламидии, возбудитель проказы); - способность вырабатывать каталазу, разрушающую перекись водорода (стафилококк, аспергиллы), что нарушает разрушение микроорганизмов и антигенпредставляющую функцию фагоцита.

Токсины – продукты метаболизма, оказывающие токсическое действие на клетки макроорганизма или вызывающие интоксикацию за счёт образования биологически активных веществ

• Экзотоксины – это белки, имеющие транспортную группу, которая взаимодействует со специфическими рецепторами клетки, и токсическую группу (активатор), который проникает внутрь клетки и блокирует важный метаболический процесс. Экзотоксины секретируются живой бактериальной клеткой, являются белками, полностью инактивируются под действием высокой температуры (90-100 °С). Экзотоксины обладают специфичностью действия на клетки и ткани организма, определяя клиническую картину заболевания. Способность микробов к продукции экзотоксинов обусловлена в основном конвертирующими бактериофагами.

• Эндотоксины - это белковолипополисахаридный комплекс клеточной стенки тонкостенных бактерий, который выделяется в окружающую среду при лизисе бактерий. К эндотоксинам относят ЛПС клеточной стенки грамотрицательных бактерий, пептидогликан, тейхоевые и липотейхоевые кислоты, гликолипиды микобактерий. Эндотоксины, в отличие от экзотоксинов, обладают меньшей специфичностью действия. Эндотоксины всех грамотрицательных бактерий (E. coli, S. Typhi, N. meningitidis, Brucella abortus и др.) угнетают фагоцитоз, вызывают падение сердечной деятельности, гипотонию, повышение температуры, гипогликемию. Большое количество поступившего в кровь эндотоксина приводит к токсикосептическому шоку.

Гетерофильные антигены — это общие антигены у представителей разных видов, имеющие сходные антигенные детерминанты, но разные носители. Такие антигены обнаружены у возбудителя чумы и у лиц с первой группой крови, капсульный полисахаридный антиген менингококков группы В, сходный с гликопептидами мозга, и ряд других антигенов. Благодаря наличию гетерофильных антигенов, макроорганизм может не распознавать такие микробы как чужеродные, что способствует их сохранению в макроорганизме. Образование данных антигенов является результатом либо случайного повторения биосинтеза конечных продуктов, либо длительной совместной эволюции представителей разных видов. Данное явление получило название антигенной мимикрии (от англ. mimicry— подобный). С другой стороны, наличие таких антигенов у микробов способствует развитию аутоиммунных реакций в макроорганизме, так как данные антигены имеют разные носители, что обусловливает включение запрещенных клонов клеток.