Факторы патогенности микроорганизмов. Факторы патогенности микробов. Способность к колонизации. Адгезия. Факторы колонизации.

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 21.12.2024

Инфекция (от лат. Infectio - вносить нечто
вредное, заражать) – это взаимодействие
патогенного (болезнетворного) микроорганизма
и восприимчивого хозяина в определенных
условиях внешней среды.
Инфекционная болезнь – это крайняя степень
проявления инфекционного процесса, когда
образуется патологический очаг и появляется
специфическая клиническая симптоматика.
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

3. Движущие силы инфекционного процесса

1. Организм хозяина (макроорганизм)
2. Патоген (микроорганизм)
3. Внешняя среда
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

4. Патогенность и вирулентность

Патогенность (видовой признак)
- это
способность
определенного
вида
микроорганизмов вызывать соответствующий
инфекционный процесс у одного или нескольких
видов организма хозяина.
Вирулентность (индивидуальный, штаммовый
признак) – степень (количественная мера)
реализации патогенного генотипа вида каждым
конкретным
штаммом
по
отношению
к
конкретному индивидууму – хозяину.
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

5. Факторы патогенности

Факторы патогенности микроорганизмов – это
их патогенетические факторы (факторы, которые
приводят к характерной картине патологического
процесса).
1. Структурные компоненты клетки
2. Секретируемые факторы
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

6. Факторы патогенности

Классификация факторов патогенности
по назначению
1. Факторы адгезии и колонизации
2. Факторы вирулентности
-факторы инвазии
-факторы токсигенности (токсические субстанции)
3. Факторы защиты
- факторы агрессии
-антифагоцитарные факторы
-факторы персистенции
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

7. Факторы адгезии и колонизации

Адгезия (о лат. аdhaesio – прикрепление к чемулибо) – это способность клеток микроорганизмов
прикрепляться к различным поверхностям.
1. Неспецифическая адгезия
-броуновское движение
-электростатические силы
-силы Ван-дер-Ваальса
-гидрофобные взаимодействия
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

Факторы адгезии и колонизации
2. Специфическая адгезия
Бактерия
Адгезин
Рецептор
Клетки
макроорганизма
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии
Адгезины - это поверхностные
структуры микробных клеток,
посредством
которых
осуществляется прикрепление
микроба к рецепторам клеток
хозяина

Факторы адгезии и колонизации
Адгезины грам- бактерий
-пили (маннозорезистентные и
маннозочувствительные –
I и IV типа)
-капсула и слизи
-липополисахарид
Адгезины грам+ бактерий
-тейхоевые кислоты
-поверхностные белки S-слоя
(белок М - стрептококков)
-капсула и слизи
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии
Адгезия E. coli к эпителиальным
клеткам мочевыводящих путей
человека

Системы транспорта из бактериальной клетки
I
II
C
V
C
N
N
C
III
I
sec
C
АТФ
N
N
АМФ
Периплазма
N
II
АТФ
Наружная мембрана
АМФ
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии
АТФ
C
АМФ
ЦПМ
sec
N
C

Системы транспорта из бактериальной клетки
Секреторная система III типа
Нарушение ионной
секреции
Миграции ПМЯЛ
Энтеропатогенез
SipBCD
канал
доставки
SopA
SopA,B
SipA
SopE
Spt
InvJ
Реорганизация
цитоскелета
InvH и Prgl
Наружная мембрана
InvG
Пептидогликан
PrgK
PrgH
АТФаза InvC
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии
ЦПМ

Факторы инвазии
Инвазия
–
проникновение
микроорганизмов
в
и
распространение
межклеточных
пространствах
тканей организма хозяина и проникновения их внутрь
его клеток.
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

Факторы инвазии
Плазмокоагулаза
способствует образованию фибриновых барьеров
Нейраминидаза
повышает проницаемость слизистых тканей
Гиалуронидаза
расщепляет соединительную ткань
Коллагеназа
Фибринолизин
расщепляет коллагеновые структуры в составе
мышечной ткани
растворяет сгустки фибрина
Лецитовителлаза
разрушает лецитин в мембранах клеток
Протеазы
разрушают антитела другие белки
Уреаза
разлагает мочевину на CO2 и NH3
Дезоксирибонуклеаза
(ДНКаза)
деполимеризует ДНК
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

Факторы токсигенности
Токсины
–
это
регуляторные
элементы,
действующие в гетерологичных клеточных системах
вне
их
контроля
и
сдвигающие
равновесие
протекающих в них физиологических процессов
(Вертиев Ю.В., 1997).
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

Факторы токсигенности
Экзотоксины
секретируемые
–
вещества
белковой
вирулентными
природы,
штаммами
микроорганизмов и оказывающие токсическое действие
на клетки и ткани организма хозяина.
Эндотоксины – вещества, входящие в клеточную
стенку и высвобождающиеся лишь при гибели клетки.
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

Экзотоксины
Классификация по механизму действия:
1. Пороформирующие (цитотоксины)
2. Внутриклеточные (АВ-токсины)
3. Контактные (инъекционные)
4. Модулины
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

Цитотоксины
1. α- Пороформирующие
2. β- Пороформирующие
3. Поверхностно-активные
Zh. I. Andreeva-Kovalevskaya, A. S. Solonin, E. V. Sineva, and V. I. Ternovsky Pore-Forming Proteins and Adaptation of Living Organisms to
Environmental ConditionsBiochemistry (Moscow), 2008, Vol. 73, No. 13, pp. 1473-1492.
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

АВх-токсины
•А-субъединица
обладает
энзиматической
и
токсической активностью в клетке (от англ. activ активная).
• В-субъединица состоит из двух функциональных
доменов:
рецептор-связывающего
транслокационного (от англ. binding - связывающая)
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии
и

АВх-токсины
•Первый бактериальный АВхтоксин выделен в 1888 г. Ру и
Иерсеном – дифтерийный
экзотоксин (гистотоксин)
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

Классификация АВх-токсинов
• По молекулярному механизму поражения
внутриклеточных мишеней
АВхтоксины
Гидролазы
Трансферазы
АДФрибозилтрансферазы
Гликозилтрансферазы
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии
Гликозидазы
Деамидазы
Протеазы

Эндотоксины
Клеточная стенка Г- бактерий
CHRISTIAN R., H. RAETZ Bacterial Endotoxins: Extraordinary Lipids That Activate Eucaryotic Signal
Transduction // JOURNAL OF BACTERIOLOGY, 1993, Vol. 175, No. 18 p. 5745-5753
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

через медиаторы воспаления
и иммунитета (модулин)
Токсемия – состояние, при
котором эндотоксин циркулирует
в крови
Токсинемия – состояние, при
котором экзотоксин циркулирует
в крови
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии
Фосфат
Кор
Действует опосредованно
O
Липид А
Эндотоксин
О-цепь
Эндотоксины
NH
O
NH

Эндотоксины
Функции кора и О-цепи
О-цепь
1. R,S-диссоциация
Кор
3. Антигенная изменчивость
2. Стабилизация наружной
мембраны Г- бактерий
4. Иммуногенность
5. Токсичность (меньше, чем у
липида А)
Липид А
Функции липида А
1. Стабилизация наружной
мембраны Г- бактерий
2. Токсичность (выше, чем у
кора и О-цепи)
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

Эндотоксины
Структура липида А различных Г- бактерий
OH
O
O
HO
P
OH
O
O
O
O
HO
HO
O
O
O
O
NH
O
O
O
O
O
OH
O
O P
NH
O
O
O
O
P O
O
O
OH
O
O
OH
O
O
OH
O
O
OH
O
H 3C
H3C
H 3C
H3C
H3C
H3C
H 3C
O
O
O
O
H 3C
P OH
NH
O
NH
H3C
H3C
O
HO
Патогенный
Липид А E. coli
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии
H3C
Непатогенный
Липид А Rhodobacter sphaeroides

Эндотоксины
CD14
энтеробактерия
ЛПС
Свертывание крови
Воспаление
Разрушение
макрофага
ЛПС- связывающий
белок плазмы
TLR
макрофаг
Активация
свертывающей
системы крови
Синтез
простагландинов
(лейкотриены)
Активация
системы
комплемента
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии
Выброс цитокинов (IL-1, IL-6,
IL-8, TNF- , хемокины)

Экзотоксин и эндотоксин (сравнение)
Экзотоксин
Эндотоксин
1. Выделяются в окружающую среду
1. Освобождаются при разрушении
бактерий
2. Белок
2. Липополисахарид
3. Термолабильны (60-80°С, 10 мин)
3. Термостабильны (120°С, 30 мин)
4. Высокотоксичны
4. Слаботоксичны
5. Органо- и цитотропны
5. Не обладают избирательным
действием на клетки
6. Высокая иммуногенность
6. Слабые антигены
7. Легко обезвреживаются (0,3-0,4%
формалином 30 дней, 40 мин) –
анатоксин
7. Трудно обезвреживаются (ТХУ)
8. Образуются грам+ и грамбактериями
8. Образуют грамотрицательные
бактерии
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

Факторы защиты
Защита от чего?
1. РФК
2. Гуморальных эффекторов иммунитета
(защита пептидогликана)
3. Клеточных эффекторов иммунитета
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

Факторы защиты
Персистенция возбудителя (от лат. рersistere –
оставаться, упорствовать) – это форма симбиоза,
способствующая
микроорганизмов
длительному
в
хозяина.
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии
переживанию
инфицированном
организме

Биопленки
Биопленки (от англ. biofilm) – это совокупность
микроколоний
микроорганизмов,
прикрепленных
к
субстрату (поверхности) и ограниченных от окружающей
среды микробным (экзополимерным) матриксом.
Биопленка на внутренней поверхности
водопроводной трубы
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии
Биопленка P. aeruginosa на
поверхности стекла

Генетика патогенности
«Острова патогенности» (PAI)
от англ. pathogenicity islands
Это блоки чужеродной ДНК в хромосоме бактерий
(Хакер,1997)
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

«Острова патогенности»
Модель «PAI»:
Annu. Rev. Microbiol. 2000. 54:641-679. PATHOGENICITY ISLANDS AND THE EVOLUTION OF MICROBES,
Jörg Hacker, James B. Kaper
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

39. Некоторые факторы патогенности, закодированные в РАI

«Острова патогенности»
Некоторые факторы патогенности,
закодированные в РАI
1. Адгезины
2. Токсины
3. Системы поглощения железа
4. Система секреции III типа
5. Система секреции IV типа
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

«Острова патогенности»
Elliott S.J., Yu J., Kaper J.B. // Infect. Immun., 1999. V.67. P. 4260-4263
Карта «островов патогенности» LEE ЭПКП (от англ. «locus
enterocyte effacement»)
Функционально LEE разделен на три домена:
1.Центральный еае, кодирующий
контакту E.coli с клеткой хозяина
интимин,
способствующий
2.Область, кодирующую секретируемые белки Esp
3. Область (большая) с генами esc и sep, кодирующими аппарат
секреции III типа
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

Регуляция вирулентности
Гены, связанные с вирулентностью, регулируются
активаторами и/или репрессорами в ответ на внешние
стимулы
Никотиновая
кислота
Температура
Сульфат-ион
bvg
Двухкомпонентная регуляторная
система BvgS/BvgA у
Bordetella pertussis
регуляция
BvgS
fha
p
BvgA
Филаментозный
гемагглютинин
fim
Фимбрии
prn
Пертактин
ptx
Пертусиген
cya
Циклолизин
Bordetella pertussis

Регуляция вирулентности
Системы поглощения железа
1. Прямое поглощение ионов Fe2+;
2. Восстановительное поглощение Fe3+;
3. Связывание трансферринов и ферритина;
4. Синтез гемолизинов (цитолизинов) и связывание
гема/гемпротеинов;
5. Синтез сидерофоров.
Fur (ferric uptake repressors) или DtxR (diphtheria toxin
regulator) – глобальный белковый регулятор экспрессии
генов, активирующих механизмы добывания железа и
вирулентность у бактерий
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

Регуляция вирулентности
Химическая структура сидерофоров
M. Miethke and M. A. Marahiel Siderophore-Based Iron Acquisition and Pathogen Control MICROBIOLOGY
AND MOLECULAR BIOLOGY REVIEWS, 2007, Р. 413-451.

Регуляция вирулентности
Индуцированный синтез гемолизина S. aureus 372 ионами Fe2+
ГА, %
ГА, %
60
ЖДС
4 мкмоль/л
50 мкмоль/л
исходная ГА
60
ГА
–
гемолитическая
активность
ЖДС – железодефицитная
питательная среда
40
40
20
20
0
0
5
10
15
t, ч
20
0
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии
0
5
10
1

Регуляция вирулентности
Система «Quorum sensing»
Феномен
регуляции
работы
определенных
бактериальных генов в зависимости от плотности
клеточной популяции на основе принципа автоиндукции
получил название «чувство кворума» (QS) или
«социального поведения»
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

Регуляция вирулентности
O
R
O
N
H H
O
O
O
R
O
N
H H
O
OH
R
O
O
N
H H
O
Ацилгомосеринлактоны
ХМГМА
кафедра биологии с курсом микробиологии

6. Основные факторы патогенности микроорганизмов

Факторы патогенности – это материальные носители, обусловливающие способность микробов вызывать инфекционный процесс. К основным факторам патогенности относят способность к адгезии и колонизации, свойства инвазивности и токсигенности, способность к длительному персистированию и др.

Адгезия.Размножению бактерий в первичном очаге инфицирования предшествует адгезия (от лат.ad-haesio, прикрепляться к чему-либо), т.е. закрепление бактерий на поверхности клеток, что и является началом инфекционного процесса. Прикрепление к поверхности клеток обеспечивают адгезины, или факторы колонизации – различные микробные продукты – молекулы адгезии (белки, ЛПС, липотейхоевые кислоты). Молекулы адгезии могут располагаться непосредственно на поверхности бактериальной клетки, либо входить в состав микроворсинок или капсул. Взаимодействие инфекционного агента с эпителиальными клетками происходит в результате нескольких типов связей, различных по природе и специфичности. Выделяют связи, основанные на взаимодействии электростатических сил, обусловленные гидрофобными свойствами поверхности, лиганд-рецепторные взаимодействия.

Заряд. Бактериальные и эукариотические клетки заряжены отрицательно, но поверхностные ворсинки грамотрицательных бактерий снижают заряд бактерий и уменьшают электростатические силы отталкивания.

Гидрофобность.Бескапсульные бактерии обладают высокой гидрофобностью, усиливающей адгезивность; гидрофобные участки обладают сродством к лигандам на поверхности эукариотических клеток, что и приводит к прочности связи.

Специфические взаимодействия. На поверхности бактерий имеются специфические химические группировки (молекулы) – адгезины, способные к стереоспецифическому связыванию с комплементарными рецепторами на мембранах эукариотических клеток. Между адгезинами микробов и рецепторами соматических клеток происходит лиганд-рецепторные взаимодействия, по принципу «ключ-замок». Этим объясняется тропность микроорганизмов, то есть избирательная способность вызывать заболевания респираторного тракта, ЖКТ, мочевыделительной системы и т.д.

Колонизация – процесс размножения микроорганизмов на поверхности эпителия. Для успешной колонизации очага первичного инфицирования бактерии должны выдержать действие многочисленных и разнообразных микробицидных факторов хозяина. Для защиты от них микроорганизмы активно используют ряд структур (капсула, поверхностные протеины) и синтезируемых веществ (экзоферменты).

Капсула ингибирует начальные этапы защитных реакций – распознавание и поглощение. Капсулы «экранируют» бактериальные структуры, активирующие систему комплемента, а также структуры, распознаваемые иммунокомпетентными клетками. Например, слой капсульного вещества защищает тейхоевые кислоты стафилококков от связывания опсонинами. Гидрофильность капсул затрудняет их поглощение фагоцитами, а само капсульное вещество защищает бактерию от воздействия лизосомальных ферментов и токсичных оксидантов, выделяемых фагоцитирующими клетками. Кроме того, бактерии при поглощениии легко «снимают с себя» капсулу и избегают контакта с фагоцитом.

Пенетрация – процесс проникновения микроорганизмов внутрь клеток макроорганизма. Это характерно для вирусов, некоторых патогенных бактерий (шигеллы, энтероинвазивные кишечные палочки). Микроорганизмы размножаются внутри клеток, которые гибнут, вызывая нарушение целостности эпителиального покрова (эрозии).

Инвазия – способность микроорганизмов проникать через слизистые и соединительнотканные барьеры в подлежащие ткани. Этот процесс обеспечивают жгутики, ферменты. Например, гиалуронидаза (Clostridium perfringens, некоторые Streptococcus sp., некоторые Staphylococcus sp.) расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав межклеточного вещества, что повышает проницаемость слизистых оболочек и соединительной ткани. Нейраминидаза (Vibrio cholerae, Yersinia sрp., Pasterella sрp., Streptococcus sрp., некоторые Clostridium sрp.) разрушает гликозидные связи, отщепляя концевые сиаловые кислоты от углеводов. Сиаловые кислоты деполимеризуют поверхностные структуры эпителиальных и других клеток организма, разжижают носовой секрет, слой слизи (муцина) кишечника, способствует распространению не только через слизистую оболочку, но и внутрь клеток.

Агрессия – способность патогенных микроорганизмов размножаться в организме хозяина и противостоять его защитным механизмам. Агрессия осуществляется за счет структур клеточной стенки: капсулы, клеточной стенки, липополисахаридов (ЛПС) Грам- бактерий , которые подавляю миграцию лейкоцитов, препятствуют фагоцитозу. Для подавления иммунитета патогенные микроорганизмы продуцируют различные экзоферменты: протеазы – разрушают иммуноглобулины (антитела), плазмокоагулазу – свертывает плазму крови, фибринолизин – растворяющий сгустки фибрина, способствуя гематогенному распространению микробов, лецитиназу – расщепляющую лецитин цитоплазматических мембран эукариотических клеток, уреаза H.pylori нейтрализует кислую среду в желудке.

Основные группы факторов патогенности микробов – бактериальные структуры, токсины и экзоферменты представлены в таблице 20.

Факторы патогенности микроорганизмов. Факторы патогенности микробов. Способность к колонизации. Адгезия. Факторы колонизации.

К основным факторам патогенности (вирулентности) относят способность микроорганизмов к колонизации, их устойчивость к разным микробицидным факторам организма, свойства инва-зивности и токсигенности, а также способность к длительному персистированию.

Способность к колонизации. Адгезия. Факторы колонизации.

Размножению бактерий в первичном очаге инфицирования предшествует адгезия [от лат. adhaesio, прикрепляться к чему-либо], то есть закрепление бактерий на поверхности клеток, что, собственно, и служит началом инфекционного процесса. Прикрепление к поверхности клеток (например, к эпителию слизистых оболочек) обеспечивают адгезины, или факторы колонизации — различные микробные продукты — молекулы адгезии (белки, ЛПС, липо-тейхоевые кислоты). Молекулы адгезии могут располагаться непосредственно на поверхности бактериальной клетки либо входить в состав микроворсинок или капсул.

Взаимодействие инфекционного агента с эпителиальными клетками происходит в результате нескольких типов связей, различных по природе и специфичности. Выделяют связи, основанные на взаимодействии электростатических сил, обусловленные гидрофобными свойствами поверхности, лиганд-рецепторные взаимодействия.

Заряд. Бактериальные и эукариотические клетки заряжены отрицательно, но поверхностные микроворсинки грамотрицательных бактерий снижают заряд бактерий и уменьшают электростатические силы отталкивания.

Гидрофобность. Бескапсульные бактерии обладают высокой гидрофобностью, усиливающей адгезивность; гидрофобные участки обладают сродством к лигандам на поверхности эукарио-тических клеток, что и приводит к прочности связи.

Специфические взаимодействия. На поверхности бактерий имеются молекулы, способные к стереоспецифичному связыванию с комплементарными молекулами на мембранах эукарио-тических клеток (например, гемагглютинины или тейхоевые кислоты).

Другие механизмы колонизации. Некоторые бактерии способны «заранее подготавливать» место для дальнейшего размножения; например, нейраминидаза облегчает проникновение холерного вибриона через слой слизи и контакт с сиалосодержащими рецепторами эпителия кишечника. Микроорганизмы также способны сорбироваться на бактериях, уже колонизировавших поверхность слизистых оболочек, либо связывать белки (например, фибронектин), рецепторы к которому имеются на многих клетках макроорганизма. У капсулированных бактерий в прикреплении активно участвуют полисахариды капсулы. Для успешной колонизации очага первичного инфицирования бактерии должны выдержать действие многочисленных и разнообразных микробицидных факторов хозяина. Для защиты от них микроорганизмы активно используют ряд структур (например, капсулы) и синтезируемых веществ (например, ферменты).

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Основные факторы патогенности микроорганизмов

Факторы патогенности – это материальные носители, обусловливающие способность микробов вызывать инфекционный процесс.

Адгезию и колонизацию осуществляют макромолекулы, входящие преимущественно в состав поверхностных морфологических структур микробов. Инвазивность и агрессивность обусловлены, в основном, действием экзоферментов, в то время как токсическое воздействие — действием токсинов, играющих ведущую роль в развитии специфических симптомов при инфекционных заболеваниях.

Размножению бактерий в первичном очаге инфицирования предшествует адгезия (от лат. adhaesio, прикрепляться к чему-либо), т.е. закрепление бактерий на поверхности клеток, что и является началом инфекционного процесса. Прикрепление к поверхности клеток обеспечивают адгезины, или факторы колонизации – различные микробные продукты – молекулы адгезии (белки, ЛПС, липотейхоевые кислоты). Молекулы адгезии могут располагаться непосредственно на поверхности бактериальной клетки, либо входить в состав микроворсинок или капсул. Взаимодействие инфекционного агента с эпителиальными клетками происходит в результате нескольких типов связей, различных по природе и специфичности. Выделяют связи, основанные на взаимодействии электростатических сил, обусловленные гидрофобными свойствами поверхности, лиганд-рецепторные взаимодействия.

Гидрофобность. Бескапсульные бактерии обладают высокой гидрофобностью, усиливающей адгезивность; гидрофобные участки обладают сродством к лигандам на поверхности эукариотических клеток, что и приводит к прочности связи.

Специфические взаимодействия. На поверхности бактерий имеются специфические химические группировки (молекулы) – адгезины, способные к стереоспецифическому связыванию с комплементарными рецепторами на мембранах эукариотических клеток. Между адгезинами микробов и рецепторами соматических клеток происходит лиганд-рецепторные взаимодействия, по принципу «ключ-замок». Этим объясняется органотропность микроорганизмов.

Колонизация - процесс размножения микроорганизмов на поверхности эпителия. Для успешной колонизации очага первичного инфицирования бактерии должны выдержать действие многочисленных и разнообразных микробицидных факторов хозяина. Для защиты от них микроорганизмы активно используют ряд структур (капсула, поверхностные протеины) и синтезируемых веществ (экзоферменты).

Инвазия – способность микроорганизмов проникать через слизистые и соединительнотканные барьеры в подлежащие ткани. Этот процесс обеспечивают жгутики, ферменты. Например, гиалуронидаза (Clostridium perfringens, некоторые бактерии родов Streptococcus и Staphylococcus) расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав межклеточного вещества, что повышает проницаемость слизистых оболочек и соединительной ткани. Нейраминидаза (Vibrio cholerae, Yersinia sрp., Pasterella sрp., Streptococcus sрp., некоторые Clostridium sрp.) разрушает гликозидные связи, отщепляя концевые сиаловые кислоты от углеводов. Сиаловые кислоты деполимеризуют поверхностные структуры эпителиальных и других клеток организма, разжижают носовой секрет, слой слизи (муцина) кишечника, способствует распространению не только через слизистую оболочку, но и внутрь клеток.

Агрессия – способность патогенных микроорганизмов размножаться в организме хозяина и противостоять его защитным механизмам. Агрессия осуществляется за счет структур клеточной стенки: капсулы, клеточной стенки, липополисахаридов (ЛПС) Грам- бактерий , которые подавляют миграцию лейкоцитов, препятствуют фагоцитозу. Для подавления иммунитета патогенные микроорганизмы продуцируют различные экзоферменты: протеазы – разрушают иммуноглобулины (антитела), плазмокоагулазу – свертывает плазму крови, фибринолизин – растворяющий сгустки фибрина, способствуя гематогенному распространению микробов, лецитиназу – расщепляющую лецитин цитоплазматических мембран эукариотических клеток, уреаза H.pylori нейтрализует кислую среду в желудке.

Основные группы факторов патогенности микробов – бактериальные структуры, токсины и экзоферменты представлены в таблице 22.

Таблица 22. Факторы патогенности бактерий

Фактор	Функция
I. Структуры клетки
Капсула	антифагоцитарная функция
Белок A	взаимодействует с Fc-фрагментами антител
Пептидогликан	хемоаттрактант для лейкоцитов
Тейхоевые кислоты	регулируют поверхностный заряд клеток
Пили	обеспечивают адгезию
Жгутики	обеспечивают подвижность и улучшают инвазию
M-белок	термо- и кислотоустойчивый белок клеточной стенки стрептококков группы A, обладает антифагоцитарной функцией
II. Токсины
Эндотоксин	активирует цАМФ (индуцирует лихорадку, мышечный протеолиз, диссеминированное внутрисосудистое свертывание, шок).
Экзотоксины: а) цитотоксины • гистотоксины	блокируют синтез белка
б) мембранотоксины • гемолизины • лейкоцидины	повреждают цитоплазматическую мембрану, повышают её проницаемость
в) функциональные блокаторы	повышают проницаемость ЦПМ путем усиления аденилатциклазной активности и увеличения концентрации цАМФ, что приводит к нарушению водно-солевого метаболизма
г) эксфолиатины	нарушают взаимодействие между клетками кожи и приводят к генерализованной десквамации
III. Ферменты
Фосфолипаза (лецитиназа)	расщепляет лецитин, липидный компонент ЦПМ
Коллагеназа	расщепляет коллаген (главный белок волокнистой соединительной ткани)
Гиалуронидаза	расщепляет гиалуроновую кислоту (компонент соединительной ткани)
Липаза	расщепляет липиды
ДНКаза	расщепляет ДНК
РНКаза	расщепляет РНК
Фибринолизин	активирует протеолитические белки плазмы, растворяет коагулированную плазму
β-лактамаза	разрушает β-лактамные антибиотики

Микробные токсины

Токсины (от греч. toxikon, яд) – важнейшие факторы патогенности, вырабатываемые микроорганизмами и реализующие основные механизмы инфекционного процесса. Токсины облегчают первичную колонизацию и вызывают системные поражения, характеризующие проявления той или иной инфекционной болезни.

Токсины бактерий – продукты метаболизма, оказывающие непосредственное токсическое воздействие на специфические клетки макроорганизма, либо опосредованно вызывающие развитие симптомов интоксикации в результате индукции ими образования биологически активных веществ.

Традиционно, бактериальные токсины подразделяют на экзотоксины и эндотоксины. Сравнительная характеристика представлена в таблице 23.

• эндотоксины – липополисахариды клеточной стенки грамотрицательных бактерий, освобождающиеся после ее разрушения.

• экзотоксины – высокотоксичные для организма хозяина белки, синтезируемые токсигенными бактериями и секретируемые при их жизни.Экспрессируются как у Грам+, так и у Грам - бактерий.

Эндотоксины – интегральные компоненты клеточной стенки грамотрицательных бактерий, высвобождающиеся после их гибели и представленные комплексом протеинов, липидных и полисахаридных остатков. Биологическая активность напоминает таковую у некоторых медиаторов воспаления. Большие дозы эндотоксинов вызывают угнетение фагоцитоза, явления выраженного токсикоза, сопровождающиеся слабостью, одышкой, расстройством кишечника (диарея), угнетением сердечной деятельности и понижением температуры тела. При введении малых доз отмечается обратный эффект. Поступление эндотоксинов в кровяное русло приводит к лихорадке в результате их действия на клетки крови (гранулоциты, моноциты), из которых выделяются эндогенные пирогены. Начало лихорадки совпадает с ранней лейкопенией, которая сменяется вторичным лейкоцитозом. В результате усиления гликолиза в клетках может возникнуть гипогликемия. При эндотоксинемии наблюдается гипотония в результате поступления в кровь повышенного количества серотонина и кинина, а также нарушение кровоснабжения органов и ацидоз. Большие количества эндотоксина, поступившего в кровь, приводят к токсико-септическому шоку.

Экзотоксины нередко служат единственным фактором вирулентности микроорганизма, действуют дистанционно (далеко за пределами очага инфицирования) и ответственны за клинические проявления инфекции. Наибольшую токсичность проявляет ботулотоксин – 6 кг токсина могли бы убить все человечество. Высокая токсичность экзотоксинов обусловлена особенностью структуры их фрагментов, имитирующей строение субъединиц гормонов, ферментов и нейромедиаторов хозяина. В результате токсины проявляют свойства антиметаболитов, блокируют функциональную активность естественных аналогов. Экзотоксины проявляют высокую иммуногенность; в ответ на их введение образуются специфические нейтрализующие антитела (антитоксины). Анатоксин - экзотоксин, утративший свою ядовитость, но сохранивший антигенные свойства. Получают путем обработки экзотоксина 0,4 % раствором формалина при 40 °С в течение 4 недель и используют для формирования активного антитоксического иммунитета.

По степени связи с бактериальной клеткой экзотоксины разделяют на 3 группы - А, В, С.

· Группа А – токсины, секретируемые во внешнюю среду (токсин дифтерийной палочки).

· Группа В – токсины, частично секретируемы во внешнюю среду и частично ассоциированные с бактериальной клеткой (тетаноспазмин C.tetani).

· Группа С – токсины, связанные с бактериальной клеткой и высвобождающиеся после ее кибели (экзотоксины энтеробактерий).

Классификация экзотоксинов по механизму действия:

1. Цитотоксины:блокируют синтез белка на субклеточном уровне. Например, дифтерийный гистотоксин полностью угнетает действие фермента трансферазы II, ответственной за элонгацию (удлинение) полипептидной цепи на рибосоме – P.aeruginosa, S.flexneri, S. sonnei (антиэлонгаторы);

2. Мембранотоксины (гемолизины и лейкоцидины) –повышают проницаемость цитоплазматической мембраны

• гемолизины–разрушают эритроциты (гемолиз) – S. aureus, S. pyogenes (О-стрептолизин), C. tetani (тетанолизин);

• лейкоцидины –повреждают фагоциты (лейкоциты) – S. aureus, S. pyogenes, C.perfringens;

3. Функциональные блокаторы:

• энтеротоксины - активируют клеточную аденилатциклазу, что приводит к повышению проницаемости стенки тонкой кишки и увеличению выхода жидкости в ее просвет – диарее: термостабильныеK. pneumonia, Y. enterocolitica, E. coli,термолабильные E. coli, V. cholerae (холероген);

• нейротоксины – блокируют передачу импульсов в клетках спинного и головного мозга – C. tetani (тетаноспазмин), C. botulinum (ботулинический токсин);

4. Эксфолиатины– разрушают десмосомы зернистого слоя эпидермиса и отслойку рогового слоя, влияют на процесс взаимодействия клеток между собой и с межклеточными веществами – S.aureus.

Таблица 23. Сравнительная характеристика экзотоксинов и эндотоксинов

Патогенетические факторы микробов. какие.

Факторы патогенности микроорганизмов. Факторы патогенности микробов. Способность к колонизации. Адгезия. Факторы колонизации.

К основным факторам патогенности (вирулентности) относят способность микроорганизмов к колонизации, их устойчивость к разным микробицидным факторам организма, свойства инвазивности и токсигенности, а также способность к длительному персистированию.

Способность к колонизации. Адгезия. Факторы колонизации.

Размножению бактерий в первичном очаге инфицирования предшествует адгезия [от лат. adhaesio, прикрепляться к чему-либо] , то есть закрепление бактерий на поверхности клеток, что, собственно, и служит началом инфекционного процесса. Прикрепление к поверхности клеток (например, к эпителию слизистых оболочек) обеспечивают адгезины, или факторы колонизации — различные микробные продукты — молекулы адгезии (белки, ЛПС, липо-тейхоевые кислоты) . Молекулы адгезии могут располагаться непосредственно на поверхности бактериальной клетки либо входить в состав микроворсинок или капсул.

Гидрофобность. Бескапсульные бактерии обладают высокой гидрофобностью, усиливающей адгезивность; гидрофобные участки обладают сродством к лигандам на поверхности эукари-отических клеток, что и приводит к прочности связи.

Другие механизмы колонизации. Некоторые бактерии способны «заранее подготавливать» место для дальнейшего размножения; например, нейраминидаза облегчает проникновение холерного вибриона через слой слизи и контакт с сиалосодержащими рецепторами эпителия кишечника. Микроорганизмы также способны сорбироваться на бактериях, уже колонизировавших поверхность слизистых оболочек, либо связывать белки (например, фибронектин) , рецепторы к которому имеются на многих клетках макроорганизма. У капсулированных бактерий в прикреплении активно участвуют полисахариды капсулы. Для успешной колонизации очага первичного инфицирования бактерии должны выдержать действие многочисленных и разнообразных микробицидных факторов хозяина. Для защиты от них микроорганизмы активно используют ряд структур (например, капсулы) и синтезируемых веществ (например, ферменты) .

Читайте также: