Медицинская микробиология

2. Грибы широко используются в промышленной микробиологии как продуценты антибиотиков (Penicillium), белков, полисахаридов, витаминов, ферментов; в пищевой промышленности (хлебопечение, сыроварение, изготовление кисломолочных продуктов)

3. Грибы используют в биотехнологии и генной инженерии как объекты с помощью которых получают необходимые вещества, препараты и др.

Методы изучения морфологии грибов:

1 .В неокрашенном состоянии, в "раздавленной капле" ее щёлочью.

Щелочь растворяет жир и ороговевшие клетки, после чего можно рассмотреть структуру и элементы грибов в пораженных тканях.

2. В окрашенном состоянии в чистой культуре (красят чаще простым способом).

3. В окрашенных и неокрашенных гистологических срезах.

4. В люминесцентном микроскопе после обработки флюорохромами, используя вторичную люминесценцию.

Актиномицеты. Их свойства

Актиномицеты - это прокариоты, относящиеся к бактериям и составляющие самостоятельную группу микроорганизмов. Основные свойства (форма, строение, размножение, культивирование, чувствительность к антибиотикам) сближает их с бактериями. Но есть свойства (мицелий, размножение при помощи спор, характер заболевания - актиномикоза), сближающие с грибами. Значение для человека:

1. Многие актиномицеты являются продуцентами антибиотиков.

2. Патогенные актиномицеты вызывают у человека актиномикоз. Заразиться можно от животных и при жевании травинок, колосков (актиномицеты являются свободно живущими микробами) Возможен эндогенный путь инфицирования тканей (возбудитель живет в десневых карманах здоровых людей). Чаще развивается актиномикоз шейно-челюстной области, что приводит к образованию воспалительных уплотнений со свищами, из которых выделяется жидкий гной с зерныш-ками - друзами (это скопление актиномицетов, окруженные колбовидными вздутиями клеток паразита). Обнаружение друз - диагностический признак актиномикоза.

Патогенные спирохеты

Спирохеты - это прокариоты, относящиеся к бактериям. Спирохеты имеют следующие особенности:

1. Форма - извитая, как у спирилл.

2. Строение: имеется податливая клеточная стенка, цитомембрана, нуклеоид, миофибриллы.

3. Размножение - поперечным делением.

4. Имеют черты, сближающие их с простейшими:

а) передвижение происходит при помощи миофибрилл, что обеспечивает их движение - поступательное, сгибательное, вращательное, маятникообразное

б) окрашивание по Романовскому-Гимзе;

в) заболевание по характеру течения напоминает протозойные (вызванные простейшими);

г) сходные механизмы заражения (в том числе наличие переносчиков - членистоногих);

д) чувствительны к антибиотикам и к препаратам, применяемым для лечения протозойных заболеваний.

Спирохеты Гр-. По типу питания - гетеротрофы. По типу дыхания боррелии и трепонемы - анаэробы, а лептоспиры - аэробы. Патогенные спирохеты относятся к 3 родам:

1. Род Боррелия (имеют 3-5 неравномерных завитков):

а) возбудитель эпидемического вшивого возвратного тифа (B.recurrentis);

б) возбудители клещевых возвратных тифов - (B.caucasica). Культивируется плохо (на культурах тканей, на средах с сывороткой и кусочками тканей)

2. Род Трепонема (имеют 8-12 равномерных завитков, в виде пружины):

а) возбудитель сифилиса - (бледная трепонема), T.pallidum. Культивируется в яичке кролика.

3. Род Лептоспира (имеют множество мелких завитков; концы загнуты и имеют утолщения).

Патогенные лептоспиры относятся к виду L.interrogans. Культивируются на среде Уленгута (водопроводная вода + 30% кроличьей сыворотки).

Морфологию спирохет обычно изучают в неокрашенном состоянии, наблюдая подвижность в ультрамикроскопе или в окрашенном состоянии (чаще по Романовскому-Гимзе).

Патогенные простейшие

Простейшие - это эукариоты, близкие к животным клеткам. Размеры от 4 до 200 мкм. Форма - округлая, овальная, полулунная, грушевидная и т.д. У некоторых простейших тело покрыто относительно тонкой мембраной (амёба), у других - более плотной эластичной оболочкой - пелликулой (балантидии), у жгутиковых - перипластом (пелликула + слой продольных фибрилл). В цитоплазме располагаются 1, иногда 2 ядра (микро- и макронуклеусы балантидии), полисомы, митохондрии, включения, вакуоли и др. У некоторых в цитоплазме лежит скелетная органелла - аксостиль. Отдельные простейшие имеют специальные органеллы: прикрепления (присоска у лямблий), проникновения (у токсоплазм), пищеварения (у балантидии).

Движение простейших осуществляется с помощью:

- псевдоподии (амеба);

- жгутиков (лямблии)

- ресничек (балантидии);

По типу питания - гетеротрофы. Среди них есть абсолютные паразиты (плазмодии, токсоплазмы и др.) В неблагоприятных условиях могут образовываться цисты - скопления из нескольких особей, покрытых общей оболочкой. По типу дыхания - большинство факультативные анаэробы.

Механизм питания:

1. Всей поверхностью тела по типу фагоцитоза и пиноцитоза (амеба).

2. Посредством специальных органелл пищеварения (балантидии). Простейшие чувствительны к дезинфицирующим растворам (цисты более устойчивы). Для многих простейших характерна стадийность развития, переход от одного хозяина к другому, причем в организме определенных хозяев проходит половой цикл развития. Размножение осуществляется:

- простым делением (амеба);

- множественным делением (шизогония у плазмодия);

- половым способом (конъюгация или копуляция).

- Классификация простейших:

1. Класс корненожек (возбудитель амебиаза др.).

2. Класс жгутиковых (возбудители трихомоноза, лямблиоза, лейшманиоза, сонной болезни и др.).

3. Класс споровиков (возбудители малярии, токсоплазмоза, криптоспоридиоза и др.).

4. Класс ресничные (возбудитель балантадиаза и др.). Морфологию простейших изучают:

- в неокрашенном состоянии (в препарате «раздавленная капля» из свежего материала на подогреваемом столике микроскопа).

- в окрашенных препаратах (по Романовскому-Гимзе и др.).

Инфекция

Различают несколько форм взаимодействия (симбиоза) двух биологических видов, в том числе паразитизм, когда один живёт за счет другого, нанося ему вред ( +- ). Паразит, как правило, зависит от хозяина. Частным случаем паразитизма является инфекция.

Инфекция (инфекционный процесс) - это закономерно развивающийся процесс взаимодействия микроба и восприимчивого макроорганизма, сопровождающийся физиологическими и патологическими реакциями, нарушением гомеостаза и функций организма.

Инфекционная болезнь - крайняя (по выраженности) форма инфекции.

Роль микроба в инфекционном процессе.

Возбудитель инфекции должен быть патогенным или потенциально патогенный микробом. Патогенность (болезнетворность) - генетически детерминированная потенциальная способность микробов данного вида при попадании в макроорганизм определенного вида (человека, животного) вызывать развитие инфекции.

По признаку патогенности все виды- микробов можно разделить на 3 группы: 1) безусловно-

патогенные (патогенные), которые всегда вызывают инфекцию; 2) потенциально-патогенные, вызывающие инфекцию при определенных условиях: ослаблении организма, массивном заражении и др.; 3) непатогенные (безвредные).

К патогенным относятся, например, возбудитель чумы (Yersinia pestis), возбудитель холеры (Vibrio cholerae). К потенциально патогенным относятся многие представители нормальной микрофлоры человека и внешней среды, способные вызывать различные гнойно-воспалительные, кишечные или респираторные заболевания (стафилококки, стрептококки, эшерихии, клебсиеллы, бактероиды и др.). Каждому виду патогенного микроба соответствует определенное инфекционное заболевание с характерными чертами, которое расценивается как отдельная нозологическая форма (туберкулёз, холера, дифтерия, дизентерия и т.п.). Заболевания, вызываемые разными потенциально патогенными микробами, часто имеют сходство и не выделяются как различные нозоформы (абсцесс, флегмона, бронхит, цистит и т.п.).

Каждый штамм патогенного вида имеет свою степень выраженности патогенного потенциала - вирулентность, которую можно измерить количественно. Материальной основой вирулентности является совокупность определенных генов и их продуктов - факторов патогенности. Дикторами патогенности называют вещества и структуры микроба, которые обеспечивают ему: 1) проникновение, размножение и распространение в организме хозяина; 2) преодоление его защитных реакций; 3) нарушение гомеостаза (повреждение тканей, нарушение функций и т.п.).

К факторам патогенности 1 группы относят: адгезины (поверхностно расположенные, как правило, белковые структуры, обеспечивающие микробу распознавание и прикрепление к рецепторам чувствительных клеток хозяина); инвазины (поверхностные белки, способные индуцировать внутриклеточное поглощение микроба по типу фагоцитоза); фермента гиалуронидаза, коллагеназа, фибринолизин и др., повышающие проницаемость тканей.

Факторы 2 группы: капсула, поверхностные белки (А-протеин стафилококка, М-протеин стрептококка и др.), обеспечивающие защиту от фагоцитоза и бактерицидного действия сыворотки крови; протеазы иммуноглобулинов (разрушение защитных антител), сидерофоры (вещества, транспортирующие железо в микробную клетку) и др.

Факторы 3 группы: ферменты - уреаза (накопление аммиака), лецитиназа (разрушение клеточных мембран эритроцитов, лейкоцитов) и др.; токсины. Эндотоксины в основном являются липополисахаридами клеточной стенки грамотрицательных бактерий, термостабильны, малотоксичны, оказывают неспецифическое общее действие. Экзотоксины - это высокоядовитые термолабильные секретируемые белки, которые оказывают избирательное специфическое действие, вызывают выработку иммуноглобулинов (антитоксинов) и под воздействием формалина способны переходить в анатоксины (безвредные вещества, которые также вызывают продукцию антитоксинов). Для получения эндотоксина необходимо разрушить клетки микроба и выделить липополисахаридную фракцию. Экзотоксины получают из жидкой питательной среды после выращивания в ней соответствующего токсигенного микроба (возбудителя дифтерии, ботулизма или других).

Штаммы патогенного микроба могут существенно отличаться по вирулентности (от высоковирулентных до авирулентных). Вирулентность штамма может меняться со временем. Повышению вирулентности способствуют: последовательные заражения восприимчивых организмов, генетические рекомбинации у микробов. Ослабление вирулентности происходит в неблагоприятных для микроба условиях (культивиривание при повышенных температурах, в присутствии антимикробных веществ, мутагенов, в маловосприимчивом организме). Для создания живых вакцин получают аттенуированные штаммы - маловирулентные варианты патогенного микроба, не способные вызывать заболевание, но вызывающие вакцинальный процесс и формирование активного иммунитета.

Роль макроорганизма в инфекционном процессе определяется его восприимчивостью. Восприимчивость - это генетически детерминированная способность организма реагировать на внедрение микроба развитием инфекции.

Материальной основой восприимчивости является наличие в организме рецепторов и субстратов, необходимых для адсорбции и размножения возбудителя, а также неэффективность защиты макроорганизма.

Видовая восприимчивость является результатом эволюционной адаптации (взаимного приспособления) паразита и хозяина. Индивидуальная восприимчивость зависит от: генетической предрасположенности, особенностей иммунного ответа, состояния естественной резистентности (она, в свою очередь, зависит от общей физиологической реактивности, возраста, пола, питания, факторов внутренней среды, физиологического состояния организма). Восприимчивость более высока: у детей после б месяцев и пожилых лиц, у мужчин, при белковой и витаминной недостаточности питания, эндокринных нарушениях (сахарный диабет и др.), соматических заболеваниях (травмы, болезни крови, выделительной системы, отравления, опухоли), других инфекциях.

Роль внешней и социальной среды в инфекционном процессе

Они оказывают влияние на индивидуальную восприимчивость и свойства микроба (вирулентность и накопление возбудителя). На резистентность организма влияют: температура и её колебания, солнечный свет, климат в целом, излучения (ионизирующие, УФО, СВЧ), загрязняющие примеси в воздухе, воде, пище, а также социальные факторы (условия труда и быта, национальные традиции, уровень санитарной культуры, образ жизни).

Место естественного обитания и размножения возбудителя называют источником инфекции. Если основным источником инфекции является человек, заболевания называют антропонозами, если животные - зоонозами.

Возбудители могут передаваться от больного или микробоносителя: при непосредственном контакте (контактный механизм передачи инфекции), от матери плоду (вертикальный) или через различные факторы передачи - зараженные пищевые продукты или воду (алиментарный), вдыхае-мый воздух (аэрозольный), через кровососущих членистоногих (трансмиссивный механизм передачи).

Распространение микробов и токсинов в организме может происходить: по естественным каналам (кишечному, дыхательному, мочевому тракту), с током крови, лимфы, ликвора, через сопри-косновение здоровых и, поражённых тканей. Циркуляцию токсина в крови называют токсинемией, вируса вирусемией, бактерий - бактериемией.

Особой формой инфекции является сепсис - тяжёлое генерализованное заболевание, возбудитель которого размножается в кровеносной системе, вызывает воспаление и деструкцию тканей. У сепсиса отсутствует конкретный возбудитель (часто это потенциально патогенные микробы), для него не характерна цикличность течения. Основной причиной сепсиса является резкое снижение защитных сил макроорганизма. Поводом могут служить даже незначительные локальные инфекции. Если единственным местом обитания и размножения микроба является кровь, генерализованную инфекцию называют септицемией, если возбудитель находится в крови, первичном и вторичных очагах инфекции - септикопиемией. В отличие от сепсиса, при бактериемии микроб появляется в крови, как правило, кратковременно, в определенном периоде болезни, без размножения и при отсутствии резкого угнетения защитных сил организма.

Для возникновения инфекционного процесса необходимы следующие условия; патогенный (или потенциально-патогенный) и достаточно вирулентный микроб в инфицирующей дозе должен попасть через входные ворота инфекции в ослабленный макроорганизм восприимчивого вида.

Инфицирующая доза выражается минимально необходимым количеством клеток возбудителя для потенциально патогенных она, как правило, больше, чем для безусловно патогенных. Входными ворогами инфекции называют лишённые физиологической защиты органы и ткани (кожа, слизистые оболочки и др.), через которые микроб проникает в организм.

При наличии всех условий развивается: клинически выраженная форма инфекции (типичное, атипичное, стёртое заболевание) или субклинические формы (бессимптомная, латентная инфекция, микробоносительство). Для инфекционных болезней характерна не только заразность, но и цикличность течения - закономерная смена определенных по длительности стадий: инкубационный период (от момента заражения до первых симптомов), продромальный (период предвестников, сходных при многих заболеваниях - недомогание, снижение аппетита, лихорадка и др.), клинический период (развёртывание клинической картины, характерной для каждого заболевания), период реконвалесценции (выздоровления). По длительности течения различают: острые инфекции (одна, несколько недель), хронические (годы) и подострые (месяцы); по происхождению - экзогенные (при попадании возбудителя из окружающей среды) и эндогенные (при активизации потенциально-патогенных микробов из состава нормальной микрофлоры, т.е. аутоинфекция) но локализации - очаговая и генерализованная.

Атипичная и стёртая формы инфекции отличаются от типичного, заболевания необычной цикличностью, отсутствием одного или нескольких типичных симптомов, наличием необычных симптомов. При субклинических формах инфекции клинические симптомы заболевания мини-мальны или отсутствуют, но микроб размножается, распространяется и, иногда, длительно сохраняется в организме, вызывая ответные иммунные реакции. При микробоносительстве возбудитель выделяется во внешнюю среду, что представляет собой реальную опасность заражения окружающих. Отсутствие клинических симптомов затрудняет диагноз, выявление и изоляцию таких лиц. Длительное пребывание возбудителя в организме может быть связано как с недостаточностью иммунных защитных реакций, так и с измененными свойствами самого микроба (например, переход в устойчивую L-форму).

Различают следующие формы множественной инфекции: смешанная (когда 2 и более инфекционных процесса у больного, одновременно вызваны разными возбудителями), вторичная (на фоне инфекционного заболевания возникает новая инфекция, вызванная другим возбудителем), суперинфекция (заражение тем же возбудителем на фоне текущего заболевания), реинфекция (повторное заражение тем же возбудителем после выздоровления), рецидив (возврат симптомов после ремиссии за счет оставшихся в организме микробов).

При возникновении единичных случаев инфекционной болезни, не связанных с общим источником инфекции, говорят о спорадической заболеваемости Появление значительного числа связанных друг с другом заболеваний называют эпидемией. Распространение повышенного уровня заболеваемости с захватом нескольких стран и континентов называют пандемией. Термин эндемия применяют для обозначения обычного уровня заболеваемости для данной местности. К внутрибольничным (госпитальным) инфекциям относят заболевания у ослабленных лиц, заразившихся в условиях больницы (чаще неинфекционной). Они часто носят характер гнойно-септических, респираторных или кишечных инфекций.

Иммунитет

Виды и формы иммунитета. Естественная резистентность.

Иммунитет - это совокупность защитных механизмов, направленных на сохранение постоянства антигенного состава внутренней среды организма, т.е. система защиты от чужеродных агентов.

Это биологическое явление характерно для всех существ. Иммунология - учение об иммунитете.

Виды и формы иммунитета

Различают, иммунитет тканевой (обусловливает несовместимость тканей) и антиинфекционный (противомикробный и противопаразитарный).

Антиинфекционный иммунитет включает: естественную резистентность (неспецифическая защита) и приобретённый иммунитет (специфическая защита).

Естественная резистентность представлена:

а) видовой невосприимчивостью (невосприимчивость к микробам, патогенным для других

видов),

б) невосприимчивостью при генетических отклонениях от нормы (например, люди с серповидной формой эритроцитов не болеют малярией),

в) собственно естественной резистентностью.

Приобретенный иммунитет имеет следующие формы:

1) активный (в его создании принимает участие собственная иммунная система), в том числе:

а) постинфекционный (после перенесённого заболевания),

б) поствакцинальный (после введения вакцинного препарата),

2) пассивный (когда в организм вводятся готовые специфические антитела или иммуноциты),

в том числе:

а) плацентарный (передаваемые от матери через плаценту плоду антитела),

б) постсывороточный (после введения иммунной сыворотки).

Формы 1а и 2а являются естественным иммунитетом, формы 16 и 26 - искусственным. По направленности приобретенный иммунитет (формы I а,б и 2а,б) может быть антитоксическим (защита от чужеродного яда) и антимикробным (невосприимчивость к микробам). В свою очередь антимикробный иммунитет (по присутствию или отсутствию в организме живых микробов) делят на нестерильный (инфекционный) и стерильный.

Особым видом защиты является местный иммунитет, которому свойственны черты и естественной резистентности и приобретенного иммунитета.

Признаки естественной резистентности:

1. Наследуется, являясь видовым признаком.

2. Отличается относительной стойкостью в течение жизни.

3. Формирование не связано с поступлением антигена (чужеродных агентов).

4. Механизм защиты однотипен вне зависимости от вида возбудителя (неспецифичность защиты)

Признаки приобретенного иммунитета:

1. Приобретается в течение жизни индивидуума (не наследуется).

2. Нестоек во времени.

3. Строго специфичен (направлен против того возбудителя или яда, к которому иммунизирован индивидуум).

Механизмы естественной резистентности

Главным фактором видовой невосприимчивости и невосприимчивости при генетических отклонениях является клеточная ареактивность. Клеточная, ареактивноеть обусловлена отсутствием в организме клеток или рецепторе: с которыми могли бы связываться и взаимодействовать микробы, а также отсутствием питательных субстратов, других условий для размножения и поддержания микроба в организме.

Другие факторы неспецифической защиты объединяют в 3 группы:

- общефизиологические

- клеточные

- гуморальные

1.Общефизиологические факторы.

1. Общая реактивность организма (интегральный показатель, на который оказывают влияние, например, интенсивность обмена веществ, гормональный фон процессы торможения и возбуждения участков ЦНС и др.).

2. Температурная реакция (лихорадка стимулирует другие факторы зашиты, способствует замедлению размножения вирусов и т.д.).

3. Секреторные и экскреторные функции (механическое удаление микробов с мокротой, мочой и т.д.).

4. Изменение кислотности среды в тканях и полостях (препятствует росту и размножению микробов).

5. Воспаление (является комплексом реакций, ведущих к ограничению и ликвидации очага инфекции): а) образование отёка; б) образование вала из мигрирующих клеток; в) закупорка капилляров; г) индукция фагоцитоза; д) выделение тканями биологически-активных веществ (медиаторов), влияющих на развитие общих и местных реакций защиты.

6. Защитное действие нормальной микрофлоры. В его основе лежит конкуренция со случайно попадающими микробами, которые хуже приспособлены к условиям данной экологической ниши, и активация иммунной системы.

II. Клеточные факторы (их функцией является зашита от проникновения и уничтожение попавших в организм чужеродных частиц).

1.Неповрежденная кожа и слизистые оболочки. Представляют собой не только механический барьер, когда микробы удаляются со слущивающимися клетками, но и химический, т.к. находящиеся в секретах кислоты и ферменты (лизоцим и др.), обладают антимикробным действием, а также иммунный барьер, поскольку уже здесь происходят специфические защитные реакции, обусловленные действием секреторных иммуноглобулинов А.

В целом это является важным самостоятельным звеном защиты, определяющим местный иммунитет.

2. Лимфатический аппарат (выполняет барьерную функцию, является "фильтром" для лимфы, в котором фокусируется воспаление, индуцируется фагоцитоз и происходит антигенная стимуляция иммунной системы - сигнал для включения специфических механизмов защиты).

3. Фагоцитоз. Фагоцитозом называют процесс узнавания, поглощения и разрушения клетками организма (фагоцитами) инородных частиц. Явление открыто и подробно описано русским ученый, лауреатом Нобелевской премии, И.И.Мечниковым в 1883 г (описаны фагоциты, стадии и механизм, а также широкое распространение фагоцитоза в природе, что позволило выдвинуть первую теорию иммунитета).

К профессиональным фагоцитам относятся: I) нейтрофилы крови (полиморфно-ядерные лейкоциты, ПЯЛ); 2) макрофаги, входящие в систему мононуклеарных фагоцитов (СМФ) - совокупность подвижных и фиксированных клеток костно-мозгового происхождения.

Стадии завершенного фагоцитоза:

1) приближение (индуцируется химическими веществами - эндогенными и экзогенными аттрактантами), одновременно идёт подготовка объекта к захвату (опсонизация) - окружение его молекулами комплемента и/или антител,

2) прикрепление (в том числе за счёт рецепторов фагоцита для комплемента и антител),

3) поглощение (путём инвагинации мембраны фагоцита, её отшнуровывания и образования вакуоли - фагосомы).

4) переваривание и удаление остатков (при слиянии фагосомы и лизосом образуется фаголизосома, происходит "освобождение" лизосомальных ферментов, закисление среды, гибель микроба).

При незавершенном фагоцитозе гибели микроба не происходит, напротив, он может размножаться внутри фагоцита, вызывая гибель, или покидать фагоцит без размножения. Отрицательная роль незавершенного фагоцитоза: а) внутри фагоцита микроб защищен от действия гуморальных факторов организма, антител и лекарств, б) возможна миграция микробов из очага, в) происходит гибель фагоцитов, г) в целом это способствует хронизации инфекции (например, при хронической гонорее, туберкулёзе). К факторам, угнетающим фагоцитоз, относятся: факторы патогенности микробов, кортикостероиды, серотонин, аминазин, антибиотики, антигистаминные препараты.

Стимулируют фагоцитоз: ионы кальция и магния, антитела (опсонины), комплемент, лимфокины, гистамин, адреналин, лихорадка.

III. Гуморальные факторы. Они содержатся в жидкостях - крови, слюне, молоке, лимфе, ликворе, слёзной жидкости, различных экссудатах.

1. Комплемент. Это термолабильный комплекс из 9 белковых фракций сыворотки крови, составляющих сложную многофункциональную систему. Биологическая роль: усиливает хемотаксис (приближение фагоцитов), фагоцитоз и действие антител, участвует в лизисе (растворении) микробных клеток и нейтрализации вирусов, в формировании иммунного ответа.

2. Лизоцим. Это фермент (мурамидаза), который разрушает пептидогликан клеточной стенки бактерий, способствуя их лизису. Наиболее чувствительны грамположительные бактерии.

3. Пропердин. Это сывороточный белок (гамма-глобулин). Участвует в опсонизации и разрушении микробов самостоятельно (после активации) или через активацию системы комплемента. Вместе с ионами магния и 4 другими факторами образует систему пропердина.

4. Бета-лизин - термостабильный компонент сыворотки крови. Обладает бактерицидными свойствами, повреждая цитоплазматическую мембрану; наиболее чувствительны спорообразующие аэробы.

5. Лейкины - термостабильные вещества лейкоцитов, оказывающие бактерицидное действие.

6. Плакины - бактерицидные термостабильные вещества тромбоцитов.

7. Эритрин - бактерицидное термостабильное вещество эритроцитов.

8. Интерфероны - видоспецифические термостабильные белки различных клеток, препятствующие размножению вирусов и опухолевых клеток. Индукторами интерферона являются микробные компоненты, синтетические вещества,

9. Вирус нейтрализующие ингибиторы (инактивируют вирусные частицы).

10. Нормальные антитела (иммуноглобулины, инактивирующие микробы, с которыми организм ранее не встречался).

11. Трансферрин - сывороточный белок. Оказывает бактериостатическое действие, связывая и транспортируя ионы железа в организме.

Регуляция факторов естественной резистентности осуществляется посредством сложных нейро-гуморальных механизмов.

Для оценки состояния естественной резистентности определяют: фагоцитарные реакции (активность, интенсивность, завершённость фагоцитоза); титры лизоцима, комплемента; бактерицидную активность сыворотки крови (БАСК); бактерицидную активность кожи (БАК); глубокую и по-верхностную аутофлору (нормальную микрофлору кожи). Это позволяет прогнозировать возникновение инфекций, диагностировать и оценивать эффективность их лечения.

Специфические механизмы защиты. Антигены. Антитела

Специфические механизмы защиты (приобретенный иммунитет, иммунный ответ) предполагают распознавание клетками иммунной системы генетически чужеродных субстанций (антигенов) и специфическое реагирование на них, которое может проявляться в виде нескольких реакций:

- образование антител (иммуноглобулинов)

- иммунологическая память

- иммунологическая толерантность (специфическая безответность)

- гиперчувствительность немедленного типа (аллергия)

- гиперчувствительность замедленного типа (аллергия)

- идиотип-антиидиотипическое взаимодействие. Эти реакции и в целом иммунный ответ являются функцией иммунной системы.

Иммунная система - это совокупность всех лимфоидных органов и клеток, образующих единый диффузный орган иммунитета. Клетки этого органа постоянно циркулируют с кровотоком по всему телу. Главной клеткой иммунной системы является лимфоцит. Центральные органы иммунитета - тимус (вилочковая железа) и костный мозг. В них происходит дифференциация, т.е. развитие и "обучение" лимфоцитов, которые становятся, соответственно, Т-лимфоцитами и В-лимфоцитами. Периферические органы иммунитета - селезёнка, лимфоузлы, лимфатические фолликулы /бляшки/, циркулирующие в крови лимфоциты. В этих органах происходит формирование конкретного иммунного ответа. Иммунный ответ осуществляют иммуно-компстентные клетки (иммуноциты), т.е. Т-лимфоциты, В-лимфоциты и макрофаги, в ходе их кооперации с участием медиаторов (химических посредников).

Различают гуморальный иммунный ответ (выработка антител) и клеточный иммунный ответ связанный с накоплением сенсибилизированных Т-лимфоцитов (гиперчувствительность замедленного типа и др.).

Иммунный ответ контролируют гены I-области 6-й пары хромосом человека. Пусковым механизмом для любой иммунологической реакции является контакт иммунной системы с антигеном.

Антигенами называют вещества, которые несут признаки генетической чужеродности и при введении в организм вызывают развитие иммунологических реакций. Если вещество вызывает развитие аллергии, его называют аллергеном. Условия, при которых вещество может быть антигеном:

1) чужеродность (по отношению к иммунной системе конкретного организма)

2) достаточно большая молекулярная масса (более 10 килодальтои)

3) достаточно сложная структура

4) жесткое расположение детерминантных групп в молекуле

5) хорошая растворимость во внутренней среде организма.

Антигенами являются: белки различного происхождения, сложные полисахариды, липополисахариды, комплексы белков с липидамиили нуклеиновыми кислотами. Не являются антигенами: простые неорганические и органические соединения, липиды, чистые препараты нуклеиновых кислот. Для полноценных антигенов характерны следующие свойства: чужеродность, антигенность, иммуногенность и специфичность. Чужеродность - признак ("печать") работы чужого генома (организма). Он появляется при высокой уровне организации биомолекул (например, отсутствует у аминокислот или пептидов, но появляется у сложных белков). Чужеродность относительна (кроличий белок альбумин не чужероден для кролика, но чужероден для мыши или морской свинки). Антигенность - способность вызывать иммунологические реакции большей или меньшей степени вы-раженности (например, глобулин обладает большей антигенностью, чем альбумин, т.к. после введения глобулина образуется больше антител). Иммуногенность - способность вызывать формирование иммунитета (невосприимчивости к микробам или токсинам). Например, антигены возбудителя брюшного тифа или кори более иммуногенны, чем антигены возбудителя дизентерии, после которой нет стойкого иммунитета и бывают повторные заболевания. Специфичность - это то, чем антигены отличаются друг от друга. Она определяется их химической структурой. Наиболее значимые для специфичности химические группы (антигенные детерминанты): обладают гидрофильностью, концентрируют определенный заряд и ориентированы наружу. Количество антигенных детерминант (валентностей), присоединяющих I молекулу антитела, у разных антигенов колеблется от 10 до 1000 и более.

По специфичности различают следующие типы антигенов:

1) видовой антиген, определяется у всех представителей данного вида и отсутствует у представителей других видов (у микробов, животных, человека его можно выявить в реакции с видоспецифическими иммунными сыворотками),

2) типовой антиген, обусловливает различие среди особей одного вида; например, возбудитель дизентерии Флекснсра имеет 6 антигенных вариантов - сероваров. У человека различают более 70 изоантигенов, обусловливающих различия по группам крови, резус-фактору, антигенам тканевой совместимости. Несовпадение по изоантигенам донора и реципиента может быть причиной реакции отторжения пересаженной ткани или органа,

3) гетерогенный антиген, является общим для представителей разных видов; так, у возбудителя чумы и других микробов есть общие антигены с тканями человека (антигенная мимикрия); общие антигены могут быть у представителей разных видов микробов, входящих в одно семейство, или весьма отделенных (групповые антигены),

4) аутоантигены - это вещества, способные иммунизировать тот организм из которого они получены. Нормальными аутоантигенами являются ткани организма, которые в норме не соприкасаются с иммунной системой (мозг, хрусталик глаза, семенники); они в случае травмы могут им-мунизировать организм. Патологическими аутоантигенами могут быть патологически измененные ткани после обморожения, ожога, облучения, действия микробных токсинов.

Все антигены можно разделить на полноценные, обладающие всеми свойствами антигена, и неполноценные (гаптены). Гантенами называют вещества, не способные при введении в организм вызывать иммунологические реакции, но вступающие в специфические реакции с готовыми антителами или иммуноцитами. Гаптены становятся полноценными антигенами после укрупнения молекулы (соединения с белком, полисахаридом или другим носителем). Гаптенами могут быть: несложные полипептиды, липиды, нуклеиновые кислоты, простые органические вещества, антибиотики, формальдегид и др. Простые гаптены при взаимодействии с соответствующими антителами не дают видимой реакции осаждения (преципитации), а сложные гаптены - дают (выпадает осадок). Проникая в организм, гаптены могут соединяться с его белками (свободными или в «ставе клеток) и становиться полноценными антигенами, иммунизируя организм. Это может при-одить к патологическим состояниям (контактные дерматиты у рабочих на производстве антибио-тиков или витаминов, аллергические реакции после введения лекарств; если гаптен имеет сродство к клеткам крови, может развиться анемия, лейкопения или пурпура).

Микробные антигены. К ним относят: целые микробные клетки (убитые и живые), токсины, продукты распада клеток, извлекаемые из клеток фракции. В антигенной структуре микробной клетки различают: Н-антиген (белковый антиген жгутиков), К-антиген (поверхностный белковый или полисахаридный антиген оболочки), О-антиген (линоиолисахарид клеточной стенки, сомати-ческий антиген), цитоплазматические антигены. Протективным антигеном микроба называют антиген с наибольшей антигенностью и иммуногенностью, который при введении способствует фор-" мированию стойкого иммунитета. Поэтому протективные антигены вводят в состав вакцин.

Цели изучения микробных антигенов:

- определение вида и варианта (идентификация) возбудителя по антигенной структуре,

- быстрая индикация (обнаружение) микробов в исследуемом материале иммунологическими методами (при помощи иммуноглобулиновых препаратов),

- конструирование антигенных препаратов (диагностикумов, аллергенов),

- для диагностики инфекционных заболеваний по иммунному ответу организма (серодиагностика - обнаружение антител, аллергодиагностика - обнаружение сенсибилизированных лимфоцитов - создание вакцин и сывороток для профилактики и лечения инфекций).

Препараты микробных антигенов можно получить из культуральной жидкости (секретируемые) или путем разного рода воздействий на клетки (нагреванием - 0-антиген, обработкой формалином - Н-антиген; используют также ультразвуковую дезинтеграцию, фракционирование, хими-ческую экстракцию и т.д.). Антигены можно создать в лабораторных условиях путём химического синтеза (синтетические антигены).

Антитела - это белки животного происхождения, образуемые лимфоидными органами позвоночных при внедрении антигенов и способные вступать с ними в специфическое взаимодействие. Они отличаются особым строением и свойствами, входят в состав гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови и поэтому их называют иммуноглобулинами.

Свойства антител: специфичность и ряд физико-химических особенностей.

Специфичность - способность вступать в реакцию только с тем антигеном, который вызвал их образование.

Физико-химические свойства; а) относительная термостабильность, б) относительная устойчивость к действию протеаз, в) устойчивость к денатурации этанолом при 0-4°С, г) осаждаются без денатурации нейтральными солями (сульфатом аммония и др.). Эти свойства используются при получении иммуноглобулиновых препаратов.

Различают 5 классов иммуноглобулинов (Ig), отличающихся по массе (150 - 900 КД), физико-химическим свойствам, строению и функциональным особенностям: G, М, А, Е, Д. Основную массу сывороточных иммуноглобулинов составляют антитела трёх классов: IgG (70-80%), IgA (10-15%) и IgM(5-10%); остальные (IgE и IgD) - 0,2 %.

Строение иммуноглобулина (IgG, мономер). IgG состоит из 4 полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями: пары идентичных тяжёлых /50 КД/ и пары идентичных лёгких (23 КД) цепей с шарнирным участком в середине молекулы. При обработке протеолитичееким ферментом папаином IgG распадается на 3 фрагмента: 2 идентичных с активными центрами (антидетерминантными группами) - Fab l и Fab 2 , способных вступать в реакцию с антигеном, и фрагмент Fc (кристаллизующийся, константный), не вступающий в связь с антигеном. Свободные концы (активные центры) обоих Fab фрагментов составлены из вариабельных участков - тяжелой и легкой цепи. Конфигурация активного центра повторяет пространственную структуру ан-тигенной детерминанты в виде полости (как перчатка повторяет форму руки). Остальные участки молекулы константны т.е. имеют одинаковые аминокислотные последовательности у антител раз-ной специфичности. Этими участками (Fc) антитела могут адсорбироваться, например, на специ-альных рецепторах иммуноцитов.

IgG двухвалентны - имеют 2 активных центра, IgM пятивалентны - имеют 5 активных центров.

Краткая характеристика классов иммуноглобулинов.

IgC - сывороточные антитела (150 КД), в большом количестве образуются при повторном поступлении антигена, проходят через плаценту, высокоспецифичны, нейтрализуют микробные частицы и токсины, взаимодействуют с гаптенами.

IgM - сывороточные антитела (900 КД), появляющиеся в 1-е дни после 1-го контакта с антигеном, менее специфичны, чем IgG , не проходят через плаценту, но могут быть в секретах на слизистых оболочках, активно связывают комплемент, участвуют в лизисе клеток.

IgA - содержатся в сыворотке крови (мономер, 170 КД) и в секретах (молоке, на "слизистых оболочках - димер, 430 КД). При прохождении (из кровеносного русла) через эпителий они приобретают "секреторный компонент", который предохраняет молекулу от разрушения ферментами секретов. IgA имеет большое значение в создании местного иммунитета, препятствуя адгезии микробов к эпителиоцитам и колонизации ими слизистых оболочек.

IgE - сывороточные термолабильные антитела-реагины (190 КД); обладают цитофильностью (фиксируются на клетках), способствуя развитию аллергических реакций немедленного типа; не проходят через плаценту; усиливают проницаемость сосудов.

IgD - сывороточные термолабилъные антитела (180 КД), функции которых уточняются.

Различают полные и неполные антитела. Полные антитела имеют 2 или более валентности и образуют с антигеном комплексные соединения (сетевые структуры). Так как I молекула антитела может связываться с 2 и более антигенами, то приводит к изменению физико-химического состояния антигена и видимым феноменам - агглютинации (образуются хлопья), преципитации (выпадает осадок) и др. Неполные антитела (блокирующие) моновалентны, т.к. имеют I активный центр. Они не дают сетевых структур и не, обнаруживаются в прямых реакциях иммунитета (их обнаруживают непрямыми методами - путём нейтрализации антигена или в антиглобулиновом тесте Кумбса).

Динамика накопления антител различна в зависимости от того, первично или вторично поступает данный антиген в организм. При первичном иммунном ответе антитела могут быть обнаружены в крови через 3-4 дня после контакта с антигеном. Это латентная (индуктивная) фаза иммуногенеза - период скрытого антигенного раздражения и кооперативного взаимодействия иммуноцитов, в результате чего из В-лимфоцитов образуются и накапливаются плазматические клетки, продуцирующие антитела (продуктивная фаза иммуногенеза). Максимальное количество антител отмечается на 7-20 день; после этого наблюдается снижение титра до минимума, который наступает через 2-3 месяца. С начала продуктивной фазы (Образуются IgM , затем дополнительно продуцируются IgG и IgA, Вторичный иммунный ответ имеет следующие отличия: а) укороченный латентный период, б) более быстрый подъём концентрации антител, в) более высокие значения максимальных титров (в 3 и более раз), г) вырабатываемые антитела относятся к IgG . Способность к такому усиленному ответу сохраняется до нескольких лет и является одним из проявлений иммунологической памяти, которая поддерживается в организме за счет сенсибилизированных Т-лимфоцитов. Эти закономерности иммуногенеза лежат в основе современных методов вакцинации (ревакцинации).

Реакции иммунитета

Реакциями иммунитета (серологическими реакциями) называют действие между анти-генами и антителами, ведущее к образованию иммунного комплекса (антиген-антитело). Они протекают, как правило, в 2 фазы в присутствии дополнительного фактора (электролит, комплемент, фагоцит или др.). Специфическая фаза (невидимая, "химическая") происходит очень быстро и ха-рактеризуется соединением детерминантной группы антигена с активным центром антитела, В результате образуется комплекс, утрачивающий растворимость в изотонических растворах например, в растворе хлорида натрия. Неспецифическая фаза (видимая, "коллоидная") наступает через несколько минут или часов и характеризуется укрупнением комплекса антиген+антитело с изменением его физических свойств. Эта фаза сопровождается видимыми феноменами: выпадением осадка, образованием хлопьев, просветлением взвеси, остановкой движения частиц и др.

Реакции иммунитета высокоспецифичны и их широко применяют на практике для серодиагностики инфекций (по обнаружению антимикробных антител в сыворотке крови), определения вида и варианта микроба по антигенной структуре, определения других антигенов (аллергенов, гормонов, биологических образцов разного происхождения). Области применения реакций иммунитета: диагностика инфекционных и неинфекционных заболеваний, фармация, санитарно-ветеринарная служба, трансплантация органов и тканей (в т.ч. крови), судебная медицина.

Реакция агглютинации (РА) - это взаимодействие корпускулярного антигена (взвеси бактерий, других клеток или частиц) и антител - агглютинов в изотоническом растворе с образованием и осаждением агглютината (хлопьев из склеившихся частиц).

Реакцию ставят несколькими методами. Быстрая ориентировочная РА ставится на предметном стекле и учитывается в течение 2-3 мин после смешивания ингредиентов и покачивания стекла. Более надежные результаты даёт использование адсорбированных и монорецепторных сывороток, что позволяет избежать неспецифических реакций, например, с родственными бактериями за счет общих антигенов. Развернутая (объёмная) РА более точна, она ставится в пробирках и учитывается через сутки. В ряду пробирок готовят последовательные двукратные разведения сыворотки в ИХН - 1:50, 1:100, 1:200, 1:400 и т.д. Затем в каждую пробирку добавляют одинаковое количество взвеси клеток, встряхивают и ставят при комнатной температуре. Результат учитывают по ха-рактеру осадка и просветлению надосадочной жидкости. Титром агглютинирующей сыворотки считают её максимальнее разведение, при котором наблюдается выраженная реакция. РА используют для идентификации микробов по антигенной структуре, для определения антимикробных антител и их титра в сыворотке при серодиагностике инфекционных заболеваний, при определении группы крови и т.п.

Реакция пассивной (непрямой) гемагглютинации (РПГА) является разновидностью непрямых агглютинационных реакций, наряду с реакцией коагглютинации, агглютинации латекса и др. Эти реакции более чувствительны, чем РА, т.к. предварительно стандартный антиген (или антитело) присоединяют к корпускулярному носителю - эритроцитам, убитым микробам или частицам латекса, получая, соответственно, эритроцитарные, коагглютинирующие или латексные диагносгикумы (антигенные или иммуноглобулиновые). РПГА с антигенным эритроцитарным диагностгкумом ставят в пробирках или лунках планшета с двукратными разведениями сыворотки (например, с целью серодиагностики инфекций или выявления напряжённости иммунитета - по титру антител). При положительной реакции через 4-20 ч формируется рыхлый осадок эритроцитов на всей площади дна пробирки или лунки - «зонтик». При отрицательной реакции эритроциты образуют плотный осадок в центре (в виде «пуговки»). РПГА с иммуноглобулиновыми диагности-кумами учитывают так же, но её ставят для быстрой индикаций возбудителя в исследуемом мате-риале или его идентификации по антигенной структуре. Это метод экспресс-диагностики.

Реакция преципитации (РП) - это выпадение в осадок растворимого антигена при взаимодействии с сответствующими антителами-преципитинами в присутствии электролита. Антигеном может быть прозрачный раствор белка или гаптена, различные экстракты.

РП ставят несколькими методами. Метод кольцепреципитации: на диагностическую сыворотку с известными преципитинами в узкой пробирке сверху осторожно наслаивают раствор антигена и в течение часа учитывают положительную реакцию (на границе жидкостей образуется белый диск преципитата и постепенно оседает). Так определяют, например, антиген возбудителя сибирской язвы в разных материалах. Метод преципитации в капилляре: стеклянный капилляр диаметром I мм сначала опускают на 1/3 в диагностическую сыворотку, а затем на 1/3 - в раствор антигена, переворачивают несколько раз и оставляют в вертикальном положении на сутки. Зёрна преципитата оседают и собираются столбиками на нижнем мениске жидкости в капилляре. Так оп-ределяют, например, С-реактивный белок (СРБ) при аутоиммунных заболеваниях, ревматизме, туберкулёзе, инфаркте миокарда (диагностическую сыворотку с преципитинами к СРВ получают путем иммунизации кроликов). Методы диффузной преципитации в агаровом геле: растворы антигенов и антител помещают в разные места прозрачного геля, из которых они диффундируют, образуя при встрече преципитат в виде белых полос или линий. В методе простой диффузии антиген диффундирует в агаре, содержащем определенную концентрацию диагностической сыворотки, которую предварительно вводили в не застывший агар. В методе двойной диффузии антигены и антитела из лунок в агаре диффундируют навстречу друг другу в нейтральном слое агара.

В методе иммуноэлектрофореза раствор неоднородного антигена сначала подвергают фракционированию в агаровом геле под действием постоянного тока а затем канавку в теле, сделанную сбоку от линии распределения фракций заполняют сывороткой (антителами). В результате двойной диффузии в геле образуется специфический рисунок из дуг к линий преципитата, вид которого зависит от количества и качества фракций антигена и антител.

РП обладает высокой чувствительностью, она позволяет выявлять белковые антигены в разведениях 1:100000 и выше, т.е. недоступных для обнаружения химическим путём. Титром преципитирующей сыворотки считают наибольшее разведение антигена, дающее преципитацию при контакте с ней. Такая особенность связана с мелкодисперсным состоянием антигена, малыми размерами его молекул. РП применяют для индикации микробных антигенов в материале от больных и из внешней среды, определения иммуноглобулинов разных классов (диагностика и профилактика инфекций и иммунодефицитов) для выявления фальсификации пищевых продуктов (санитарная практика), для определения видовой принадлежности крови и других биологических примесей (судебно-медицинская практика).

Реакция нейтрализации токсина антитоксином (РН) - серологическая реакция между микробным экзотоксином и антителами, приводящая к инактивации ядовитого действия токсина. Её ставят в опытах на животных: для обнаружения экзотоксина в исследуемом материале; для определения титра антитоксина в иммунной сыворотке. Например, материал, содержащий экзотоксин, смешивают с известной диагностической сывороткой (в избытке), выдерживают 30 мин и вводят животным. Если сыворотка нейтрализует токсин, отравления и гибели животных нет. Если токсин не соответствует антитоксинам сыворотки, животные погибают (как и в контрольной группе животных, получивших тот же материал без сыворотки). В обычной лабораторной практике данную реакцию используют для диагностики ботулизма. Для определения антитоксической сыворотки ставят такой же опыт, но берут стандартный экзотоксин известной, силы и смешивают с сывороткой в разных соотношениях. Определяют наименьшее количество сыворотки, нейтрализующее определенное число минимальных летальных доз-DLM токсина (это количество соответствует I ан-титоксической единице, АЕ сыворотки). Титр сыворотки выражают количеством АЕ или ME (международных антитоксических единиц) в I мл сыворотки. Например, I ME противодифтерийной сыворотки нейтрализует 100 DLM дифтерийного токсина для морской свинки.

Титрование антитоксических сывороток проводят и в пробирках - в реакции флоккуляции (разновидность РП). Оно основано на том, что при смешивании экзотоксина или анатоксина (т.е. белкового антигена) с титруемой сывороткой наиболее раннее помутнение (инициальная флокку-ляция) наблюдается в пробирке с эквивалентным соотношением токсина (анатоксина) и антитоксина (т.е. I TE (Lf) : I АЕ (МЕ)).

Реакция иммунофлюоресценции (ИФ) - взаимодействие люминесцирующих антител с корпускулярным антигеном и образование светящегося иммунного комплекса. Метод основан на способности иммуноглобулинов прочно соединяться с флюорохромами (ФИТЦ, акридиновым оранжевым и др.) без потери специфичности. Под действием ультрафиолета флюорохромы дают вторичную люминесценцию.

В прямом методе ИФ на предметном стекле готовят и фиксируют мазок из антигенсодержащего материала, наносят на него люминесцирующую сыворотку (например, противочумные антитела, меченные ФИТЦ). После 30-минутного контакта препарат тщательно промывают и изучают под люминесцентным микроскопом. Клетки чумного микроба в исследуемом материале светятся по периферии желто-зеленым цветом. ИФ протекает в I фазу и обладает рядом достоинств: высо-кочувствительна, проста в постановке, может использоваться как метод экспресс-диагностики (ответ в течение 1-2 ч). Её используют для быстрого обнаружения микробов в исследуемом материале, а также для их идентификации.

Непрямой метод ИФ отличается тем, что на стекло наносят обычные кроличьи антитела, которые образуют с клетками невидимый комплекс АГ+АТ. Затем препарат промывают и обрабатывают люминесцирующей: сывороткой с ослиными (лошадиными) AT к кроличьему белку (образуется двойной светящийся комплекс). Этот метод более экономичен, т.к. используется одна люминесцирующая и набор нелюминесцирующих сывороток.

Иммуноферментный анализ (ИФА). Основан на использовании антител, меченных ферментом, который проявляет в присутствии субстрата специфическую активность в случае образования комплекса антиген+антитело, фиксированного на твёрдой основе. ИФА широко используют для определения разнообразных антигенов и антител. Разработано много методов и модификаций ИФА, выпускаются коммерческие наборы. Для определения антигена в исследуемом материале (сэндвич-метод) вначале производят сорбцию известных антител на поверхности лунок полистироловой пластины, затем вносят антигенсодержащий материал, и, после контакта, тщательно промывают. Затем в лунки добавляют соответствующие антитела (сыворотку), меченные пероксидазой хрена или другим ферментом, отмывают и добавляют хромогенный субстрат (5-аминосалициловую кислоту с перекисью водорода или др.).