Бактериемия и септицемия
Кратковременное появление бактерий в крови (бактериемия), не вызывающее каких-либо болезненных симптомов, может быть обнаружено после незначительных повреждений кожи или слизистых. У здоровых людей такая бактериемия является преходящей, поскольку кровь быстро очищается от бактерий с помощью различных механизмов иммунитета. Если по тем или иным причинам иммунная система не справляется с проникшими в кровь микробами, возникает болезнь, которую называют сепсисом или септицемией. Клиническими признаками септицемии являются высокая лихорадка, озноб, гипотензия, миал – гия, головная боль. Септицемия приводит к возникновению в органах метастатических очагов инфекции, а в некоторых случаях — к септическомушоку. Септицемию вызывают бактерии, проникающие через кожу (золотистый стафилококк и другие грам – положительные кокки), мочеполовой тракт (кишечная палочка и другие грамотрицательные бактерии), дыхательные пути (стрептококк пневмонии), желудочно-кишечный тракт (грамотрицательные бактерии), тазовые органы (нейссерия гонореи, анаэробные клостридии). Тяжелый сепсис может быть следствием менингокок – ковой инфекции, возбудитель которой (Neisseria meningitidis) проникает в кровоток через слизистую оболочку носа. Единственным источником инфекции являются люди, большая часть которых может быть бессимптомными носителями менингококка, населяющего их носоглотку. В последнее время в связи с учащением грибковых инвазий, вызываемых кандидами, аспер – гиллами и другими, нередки случаи грибкового сепсиса.
Микроорганизмы
Если по тем или иным причинам микроорганизмы обходят поверхностные барьеры и проникают во внутреннюю среду организма хозяина, они могут быть уничтожены различными способами. Многие грамположитель – ные бактерии (стафилококки, стрептококки), грамотрицательные бактерии (кишечная палочка) живут и размножаются вне клеток. Главная защита против них — фагоцитоз, осуществляемый нейтрофилами с помощью комплемента. Внутриклеточные патогены (вирусы, грибы, простейшие) и факультативные внутриклеточные патогены (микобактерии) не доступны действию нейтрофилов, антител и комплемента. Иммунная система уничтожает эти патогены другими способами. Первый способ связан с тем, что инфицированные вирусами клетки синтезируют вирусный белок, который соединяется с молекулами главного комплекса гистосовместимости 1 класса и экспрессируется на поверхности клетки. Антиген-специфические цитотоксические CD8+-лимфоциты распознают эти комплексы и лизиру – ют пораженные клетки. Уничтожение микроорганизмов, живущих внутри макрофагов, происходит с помощью специфических Т-хелперных (Th) клеток, которые секретируют у-интерферон. Интерферон активирует внутриклеточные бактерицидные механизмы макрофагов, что приводит к гибели инфицирующих их микробов. Существование специализированных механизмов иммунитета объясняет, почему недостаточность нейтрофилов, комплемента или антител приводит к повторным бактериальным инфекциям, тогда как больные с дефектом Т-лимфоцитов страдают в первую очередь от вирусных, грибковых и протозойных болезней.
Механизмы, защищающие от инфекции
Механизмы иммунной защиты делят на врожденные и приобретенные. К врожденным относят анатомические барьеры (кожу, слизистые), физиологические барьеры (например, бактерицидные вещества, входящие в состав секретов, омывающих слизистые), а также способность развивать стандартный воспалительный ответ в случае проникновения микробов во внутреннюю среду организма. К механизмам приобретенного (адаптивного) иммунитета относят способность организма отвечать на проникновение внутрь чужеродных антигенов выработкой специфических антител и/или пролиферацией специфических Т-лимфоцитов. Повреждение механизмов защиты способствует возникновению различных инфекций. Так, повреждения анатомических барьеров (кожи и слизистых оболочек) способствуют возникновению генерализованных инфекций, вызываемых живущими на коже и слизистой оболочке носоглотки грам – положительными кокками — золотистым стафилококком и пиогенным стрептококком. Кожные раны, загрязненные почвой могут быть колонизированы столбнячными клостриди – ями, которые вырабатывают нейро – токсин, вызывающий тяжелые судорожные расстройства. Повреждения слизистой оболочки кишечника, например, в результате ухудшения микроциркуляции при шоке, нарушают барьер, удерживающий кишечную флору в полости кишечника. Это приводит к транслокации (перемещению) населяющих кишечник грамотрица – тельных бактерий, прежде всего кишечной палочки, в кровоток и к развитию септицемии.
Факторы уклонения
Факторы уклонения (избегания). Многие микробы вырабатывают факторы, помогающие им уклоняться (избегать) или противостоять различным механизмам иммунной зашиты хозяина. Так, некоторые виды стрептококков (например, Sreptococcus pneumoniae) продуцируют полисахариды, которые образуют внеклеточную капсулу, препятствующую поглощению микробов фагоцитами. Отдельные виды бактерий, грибов и паразитов избегают фагоцитоза, продуцируя лейкоцидины — вещества, которые разрушают цито – плазматическую мембрану лейкоцитов и убивают нейтрофилы и моноциты хозяина. Штаммы золотистого стафилококка продуцируют поверхностный белок (протеин А), который взаимодействует с иммуноглобулинами класса IgG и предупреждает контакт распознающих антигены Fab-фрагментов этих антител с поверхностью микробной клетки. Кроме того, эти стафилококки секретируют особый фермент — коагулазу, который превращает растворимые факторы свертывания в плотный сгусток, окружающий и защищающий микроорганизмы от антител и фагоцитов хозяина. Вирусы гриппа (//. influenzae) и возбудители гонореи (N. gonorrhoeae) секретируют фермент, который расщепляет и инактивирует секреторные иммуноглобулины класса IgA, разрушая таким образом, первичную иммунную защиту слизистой дыхательного и мочеполового трактов в месте входных ворот инфекции. Патогенные микробы, ответственные за инфекции, возникающие после операций имплантации искусственных суставов, клапанов сердца, протезов сосудов образуют сложные сообщества, формирующие биопленку, которая защищает эти образующиеся на поверхности синтетических материалов сообщества от иммунных механизмов хозяина и от действия бактерицидных лекарств. Поселяющийся в желудке гелико – бактер пилори избегает бактерицидного действия соляной кислоты, активно перемещаясь с помощью жгутиков в глубь слоя слизи на поверхности желудочного эпителия и секретируя уреа – зу, которая вызывает гидролиз мочевины с образованием углекислоты и аммиака, связывающего ионы водорода.
Специфические структуры
Специфические структуры, к которым прикрепляются микроорганизмы, называют рецепторами, вещества, которые взаимодействуют с рецепторами, — лигандами или адгезинами. Рецепторы могут быть белками, углеводами, липидами или комплексами, состоящими из разных типов веществ. Лиганды могут быть простыми или сложными молекулами. Многие вирусы, включая вирусы гриппа, кори, свинки, аденовирус, имеют специальные выросты или ши – пики, на поверхности которых располагаются адгезины, распознающие углеводные рецепторы на поверхности эпителиальных клеток верхних дыхательных путей хозяина. Геликобактер пилори прикрепляется к слизистой оболочке желудка с помощью нескольких адгезинов, взаимодействующих со специфическими рецепторами на мембране эпителиальных клеток слизистой пилорической части желудка. Факторы инвазии. Продукты возбудителей инфекций, которые облегча-ют их проникновение внутрь организма хозяина, называют факторами инвазии. Большая часть этих факторов — ферменты, способные разрушать клеточные мембраны (фосфолипазы), соединительную ткань (эластазы, колла – геназы), межклеточный матрикс (гиа – луронидаза) и структурные белковые комплексы (протеазы).
Инфекции как результат взаимодействия инфекционных агентов с организмом хозяина
Возникновение, распространение и течение инфекций зависят, с одной стороны, от вирулентности патогенных агентов, с другой — от способности организма-хозяина защитить себя от проникновения и возможности уничтожать проникших внутрь микробов. Вирулентные организмы могут обходить или преодолевать имеющиеся в распоряжении человека нормальные механизмы защиты. Встреча с такими патогенами, как правило, приводит к развитию болезни. Микроорганизмы со слабой вирулентностью вызывают болезнь только в случае нарушения механизмов иммунитета. Вирулентность микроорганизмов — их способность вызывать болезни — определяется многими факторами, включая факторы адгезии, инвазии, а также возможностью противостоять защитным механизмам хозяина. Невосприимчивость (устойчивость) хозяина к инфекциям определяется механизмами врожденного и приобретенного иммунитета. Факторы адгезии. Микробная инфекция невозможна, если микроорганизмы не способны к адгезии — прикреплению или прилипанию к тканям хозяина. Адгезия может быть результатом неспецифического взаимодействия, например, прилипания микробов к увлажненным поверхностям тела, или действия электростатических сил притяжения. Она возможна также в результате специфического взаимодействия микробов с определенными структурами клеток хозяина.
Прионы
Прионы — белковые молекулы, преобразующие внутриклеточный белок хозяина в белок приона. Белки приона накапливаются в центральной нервной системе, вызывая так называемый губчатый энцефалит — неизлечимую смертельную болезнь, первоначальными симптомами которой являются психические расстройства и нарушения координации движений. Один из возможных путей заражения прионами — ятрогенный путь, связанный с пересадкой взятого от человека трупного материала (роговицы) или с введением полученного из гипофиза умерших людей гормона роста. В последнее время стали предполагать, что прионами можно заразиться, употребляя в пищу мясо больных губчатой энцефалопатией коров. Патоморфология этой болезни, называемой «коровье бешенство», весьма сходна с вызываемыми прионами болезнями человека.
У человека хламидии
У человека хламидии чаще всего вызывают передаваемые половым путем генитальные инфекции. При определенных условиях возможны поражения глаз (трахома), пневмония новорожденных. К числу болезней, вызываемых хламидиями. относится также пситтакоз, источником которого являются разные виды больных птиц (попугаи, голуби, индюшки, утки, цыплята). Заражение происходит в основном путем вдыхания аэрозолей, содержащих частицы экскрементов зараженных птиц. Заболевание характеризуется чаще всего развитием пневмонии, в тяжелых случаях могут поражаться печень, почки, нервная система. Грибы — это свободно живущие эукариоты, отдельные виды которых могут быть частью нормальной микрофлоры человека. Грибы подразделяют на дрожжи и плесени в соответствии с различиями их морфологии. Дрожжи — одноклеточные микроорганизмы, которые размножаются почкованием; плесени растут, образуя длинные ветвящиеся нити. Заражение грибами происходит либо посредством прямого контакта, либо в результате вдыхания их спор. У человека’ грибы вызывают болезни кожи, подкожных тканей, а в случае ослабления механизмов иммунитета — тяжелые, угрожающие жизни системные инфекции (кандидоз, аспергил – лез, кокцидиоз, гистоплазмоз и др.). Системные болезни трудно вылечить, имеющиеся в настоящее время противогрибковые лекарственные вещества высоко токсичны. Нередки случаи развития грибкового сепсиса.
РНК-вирус
РНК-вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) остается латентным в течение нескольких лет после проникновения в клетки-мишени — чаще всего в Т4-лимфоциты. Толчком к активации и размножению вируса могут служить вторичные инфекции, стимулирующие иммунную систему. Риккетсии — это грамотрицатель – ные микроорганизмы, которые подобно вирусам являются облигатными внутриклеточными паразитами, но в отличие от вирусов имеют клеточную стенку и содержат РНК и ДНК. Заражение человека происходит при участии членистоногих переносчиков — блох, клешей и вшей. Риккетсии населяют пищеварительный тракт этих членистоногих и вместе с их испражнениями попадают в орга низм через повреждения кожи, возникающие при расчесах. Риккетсии размножаются внутри цитоплазмы клеток человека, поглошая поступающие в них питательные вещества и витамины, что приводит к гибели клеток. У человека риккетсии вызывают ряд болезней, в частности, смертельно опасный сыпной тиф, при котором поражается центральная нервная система, легкие, сердце, иммунная система, почки. XjWMuduu имеют сходную с риккет – сиями структуру, но диаметр их меньше. В отличие от риккетсий заражение хламидиями происходит путем прямого контакта без участия переносчиков. Инфицирующая форма хламидий. называемая элементарной частицей, прикрепляется к клетке хозяина и проникает внутрь нее, где превращается в более крупное ретикулярное тельце. Последнее дает начало множеству элементарных частиц, которые высвобождаются во внеклеточное пространство, чтобы начать новый цикл инфекции.
Эндотоксины
Эндотоксины — липополисахариды, входящие в состав клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Токсические свойства сложных молекул ли – пополисахаридов связаны с их липид – ной частью. Эндотоксины ответственны за многие симптомы септического шока — гипотензию, внутрисосудис – тое свертывание крови, лихорадку. Многие эффекты эндотоксинов опосредуются фактором некроза опухолей (ФНО-а) и другими цитокинами, высвобождаемыми клетками, участвующими в воспалительном ответе. Повреждение клеток вирусами обусловлено самой природой этих агентов, которые являются облигатными внутриклеточными патогенами. Размножение вирусов возможно только после их проникновения внутрь клеток. При этом выбор клеток для размножения обусловлен в значительной степени структурой белковой оболочки вируса, которая определяет его способность прикрепляться и проникать внутрь клеток-мишеней. Когда вирус начинает размножаться и новообразованные вирусные частицы покидают клетку, мембрана клетки повреждается, а клетка погибает. Проникновение вируса внутрь клетки-мишени не означает немедленное начало его репликации и немедленную смерть клетки. Некоторые вирусы встраивают свой геном в хромосомную ДНК клеток хозяина, где он может оставаться в латентном состоянии (не обнаруживать себя) многие годы после инфицирования. Так ведут себя, в частности, ДНК-вирусы группы герпеса и аденовирус. Например, вирус герпеса [herpes simplex virus-1 (HSV-1)], входными воротами которого чаще всего оказывается слизистая оболочка рта, может оставаться в латентном состоянии внутри тел нервных клеток ядра тройничного нерва, другой вирус герпеса — генитальный вирус (HSV-2) — внутри клеток сакральных ганглиев и т. д. Известны вирусы, например цитомегаповирус, которые могут не проявлять себя на протяжении всей жизни человека-носителя и вызывать болезнь только после нарушения механизмов иммунитета, как этобывает у больных СП ИДом, у лиц, получающих иммуносупрессоры в связи с пересадкой органов и т. п. Таким образом, болезни, вызываемые цитоме – галовирусом, являются примером оппортунистических инфекций.