Инфекция. 
Предмет, методы и содержание микробиологии

Инфекция (лат. inficere — заражать), или инфекционный процессэто процесс взаимодействия патогенного микроорганизма и восприимчивого макроорганизма (хозяина) в определенных условиях внешней среды. В крайней своей форме инфекционный процесс выражается в виде инфекционного заболевания.

Попадание микроорганизма в организм человека не всегда приводит к заболеванию. Возникновение, течение и исход инфекционного процесса зависят от трех основных условий. Это: I) свойства патогенного микроорганизма; 2) состояние восприимчивого макроорганизма; 3) условия внешней среды. Кроме того, имеют значение входные ворота инфекции и доза микробов.

Свойства патогенного микроорганизма

Патогенность (лат. pathos — страдание, греч. genesis — происхождение) буквально означает болезнетворность, способность вызвать болезнь. Это видовой признак микроба, передающийся по наследству. Патогенность — потенциальная способность, которая не всегда реализуется, а только при наличии определенных условий. Существуют микроорганизмы безусловно патогенные, условно-патогенные и непатогенные, и резких границ между ними нет. Для патогенных микробов характерна специфичность — способность вызывать определенную болезнь. Туберкулез вызывает только туберкулезная палочка. Органотропностьспособность патогенного микроба паразитировать только в определенных органах и тканях. Так, холерный вибрион поражает слизистую оболочку тонкой кишки. В то же время стафилококки не обладают такой органотропностью и могут поражать различные органы и ткани. Патогенность — это признак, который характеризует вид в целом. Например, палочки дизентерии патогенны. Но внутри вида могут быть более или менее патогенные штаммы. Степень или мера патогенности — это вирулентность. Вирулентность определяют на Лабораторных животных. Минимальная смертельная доза, Dosis letalis minima (Dlm) — это минимальная доза, которая вызывает гибель всех зараженных этой дозой животных. Более точной является срединная летальная доза (LD₅₀), вызывающая гибель 50% взятых в опыт животных. Этот показатель вычисляется математически по формуле.

Факторы (материальные основы) патогенности (вирулентности) микробов.

Патогенность микробов обусловлена следующими свойствами:

• — адгезивность и способность к колонизации;
• — инвазивность;
• — антифагоцитарная активность;
• — токсинообразование.

Адгезивность (лат. adhaesio — прилипание) — способность микроба прикрепляться к определенным клеткам. Адгезивность гра-мотрицательных бактерий связана с пилями общего типа, грамполо-жительных — с белками и липотейхоевыми кислотами клеточной стенки.

Начало инфекционного процесса связано с адгезией и колонизацией — размножением на поверхности чувствительных клеток.

Инвазивность — способность патогенных микробов проникать и распространяться в тканях организма. Связана с выделением ферментов, разрушающих соединительную ткань или оболочки клеток.

Гиалуронидаза разрушает гиалуроновую кислоту — межклеточное вещество соединительной ткани, коллагеназа — коллагеновые волокна, фибринолизин — фибрин, образующийся в очагах воспаления, му-циназа — слизистое вещество, нейраминидаза — нейрамнновую (сиаловую) кислоту мембраны клеток.

Антифагоцитарная активность — способность противостоять фагоцитозу. Она связана с капсулой патогенных микробов, с поверхностными белками (А-протеин стафилококка, М-протеин стрептококка), с полисахаридной слизью синегнойной палочки.

Токсинообразование. Токсические вещества бактерий подразделяют на экзотоксины и эндотоксины.

Экзотоксины выделяются микробами в окружающую среду в процессе жизнедеятельности. Получают их путем выращивания микробов на жидкой питательной среде с последующим фильтрованием через бактериальный фильтр или центрифугированием для получения бесклеточного фильтрата или центрифугата. По химической природе это белки, в большинстве своем они термолабильны, разрушаются при 60 °C. Экзотоксины высокотоксичны. Сила их токсического действия измеряется в Dlm или LD₅₀. Самый сильный из экзотоксинов — ботулинический токсин. Очищенный кристаллический токсин в 1 мг содержит 100 млн. Dlm для белой мыши.

Для экзотоксинов характерна способность избирательно действовать на определенные органы и ткани. Например, столбнячный токсин поражает двигательные нейроны. Клиническая картина заболевания определяется избирательностью действия токсина.

Экзотоксины — сильные антигены, в ответ на них в организме вырабатываются антитела — антитоксины (греч. anti — против), способные специфически нейтрализовывать именно тот токсин, в ответ на который они образовались.

При комбинированном действии формалина и тепла экзотоксины теряют ядовитость, но сохраняют антигенность. Таким образом получают анатоксины (греч. ana — подобно), или, как принято называть их в зарубежной литературе, — токсоиды. Эти препараты используют с профилактической целью, для создания в организме искусственного антитоксического иммунитета.

Бактерии, продуцирующие экзотоксин, называют токсигенными.

Это стафилококки, стрептококки, один из видов бактерий дизентерии, холерные вибрионы, палочки дифтерии, столбняка, ботулизма, газовой анаэробной инфекции и другие.

Эндотоксины содержатся в клеточной стенке грамотрицательных бактерий, освобождаются при разрушении микробной клетки. По химической природе это липополисахариды (ЛПС). Они термостабильны, переносят кипячение и даже автоклавирование в нейтральной среде. Менее токсичны, чем экзотоксины.

Эндотоксины не обладают избирательностью действия. Независимо от того, из каких бактерий получены эндотоксины, они вызывают однотипную клиническую картину. При больших дозах эндотоксина наблюдается угнетение фагоцитоза, интоксикация, диарея, угнетение сердечной деятельности, понижение температуры тела. При внутривенном и внутримышечном введении малых доз отмечается повышение температуры тела, стимуляция фагоцитоза, активация комплемента по альтернативному пути, повышение проницаемости капилляров.

Эндотоксины грамотрицательных бактерий применяются в качестве пирогенов (греч. pyr — жар) — лекарственных препаратов, вызывающих повышение температуры тела, стимуляцию иммунитета. Это пирогенал, колипироген и другие.

Наличие пирогенов недопустимо в лекарственных препаратах, предназначенных для внутривенного введения. Пирогенный эффект может возникать вследствие присутствия в лекарственных препаратах бактериальных эндотоксинов, не разрушенных при стерилизации.

Бактерии, содержащие эндотоксин, называют токсичными. Эндотоксины содержат грамотрицательные бактерии: палочки дизентерии, брюшного тифа и др.

Некоторые бактерии одновременно образуют и экзои эндотоксины, например, кишечная палочка, холерный вибрион.

Генетический контроль вирулентности. Образование факторов вирулентности контролируется хромосомными или плазмидными генами. С плазмидами связаны, например, такие свойства, как продукция гемоли-зинов и энтеротоксинов кишечной палочки. Образование экзотоксина холерного вибриона контролируется хромосомными tox-генами. Среди палочек дифтерии токсигенными являются лизогенные культуры, в составе хромосомы которых имеегся tox-ген, связанный с профагом.

Изменчивость вирулентности, а именно, ослабление ее может быть: 1) фенотипической, нестойкой, связанной с неблагоприятными условиями культивирования и 2) генотипической, наследственной, обусловленной селекцией маловирулентных клеток из гетерогенной бактериальной популяции. Известный авирулентный штамм БЦЖ был получен путем селекции из вирулентной культуры туберкулезных бактерий при многократных пересевах на питательной среде, содержащей бычью желчь. Методы ослабления вирулентности патогенных микроорганизмов применяются для получения живых вакцин.

Повышение вирулентности также происходит в результате селекции вирулентных бактерий при культивировании маловирулентной популяции в благоприятных условиях или при пассажах через организм чувствительного животного.

Значение состояния макроорганизма и условий внешней среды в инфекционном процессе

Для возникновения и течения инфекционного процесса имеет значение восприимчивость — видовая или индивидуальная. Например, дети менее чувствительны к токсинам, для них более характерны септические процессы. Имеет значение гормональное состояние: у больных сахарным диабетом чаще наблюдаются гнойно-воспалительные процессы. Угнетенное состояние центральной нервной системы, физическое и умственное переутомление способствуют возникновению и более тяжелому течению заболевания.

На восприимчивость к инфекционным болезням влияют климатические и погодные условия. Так, амебная дизентерия обычно встречается в условиях жаркого климата; случаи скарлатины и дифтерии чаще наблюдаются на севере.

Но на человека условия внешней среды влияют, как правило, не непосредственно, а опосредованно, через социальные условия. Это, главным образом, условия быта, труда и состояние здравоохранения.

Большое значение имеет значение характер питания, обеспеченность витаминами, особенно витаминами А, С, Г). При белковом голодании и авитаминозе наблюдается повышенная заболеваемость и неблагоприятное течение туберкулеза, холеры, дизентерии.

На возникновение и течение инфекционных заболеваний оказывают влияние ионизирующая радиация, ультрафиолетовое облучение, напряженность естественного геомагнитного поля.

Состояние здравоохранения, противоэпидемические мероприятия, организация и проведение массовых прививок существенно влияют на возникновение и течение инфекционных болезней, особенно таких, как дифтерия, полиомиелит, корь.

Входные ворота или место проникновения патогенного микроба в организм могут иметь значение для возникновения заболевания или для формы его проявления. Так, возбудители холеры, дизентерии вызывают заболевание при проникновении через рот, возбудитель гриппа — при попадании на слизистую оболочку верхних дыхательных путей или глаз, гонококк — на слизистую оболочку мочеполовых органов или конъюнктиву глаза. От места проникновения палочки чумы зависит форма заболевания: бубонная форма — при внедрении в кожу, легочная — через дыхательные пути, кишечная — через рот.

Доза микробов. Инфицирующая доза — минимальное количество микробов, способное вызвать заболевание. Естественно, что в отношении человека этот вопрос изучен мало. Все же, по-видимому, очень малые дозы палочек чумы могут вызвать заболевание у человека, в то время как холера возникает при заражении более высокими дозами. Как правило, условно-патогенные микробы вызывают заболевание при попадании в организм в больших дозах.

Характерные черты инфекционного заболевания

Инфекционные болезни имеют ряд особенностей, отличающих их от неинфекционных болезней. Это:

• — наличие возбудителя болезни;
• — заразительность;
• — способность к эпидемическому распространению;
• — наличие инкубационного периода;
• — цикличность течения;
• -иммунный ответ после перенесенного заболевания: невосприимчивость или повышенная чувствительность к возбудителю.

Периоды течения инфекционного заболевания

Инкубационный период — время от момента заражения до появления первых признаков заболевания. В это время происходит приспособление, размножение, накопление микроба в организме. Длительность периода характерна для каждого вида микроба, но зависит также от инфицирующей дозы, от входных ворот, от состояния организма человека.

При гриппе инкубационный период короткий — от нескольких часов до суток, при большинстве инфекционных болезней — несколько дней или недель, при бешенстве — до нескольких месяцев, при проказенесколько лет.

Продромальный — период предвестников — неопределенных признаков длится от нескольких часов до нескольких дней: слабость, потеря аппетита, общее недомогание. Наблюдается при брюшном тифе, кори, чуме. Такие заболевания, как малярия, сыпной тиф начинаются без продромы, внезапно.

Период разгара — это период клинических проявлений, характерных для данного заболевания.

Исход: выздоровление, переход в хроническую форму или смерть больного.

Формы проявления инфекционного процесса

По происхождению различают экзогенные и эндогенные инфекции.

Экзогенные инфекции возникают при заражении извне, например, грипп, холера.

Эндогенные или аутоинфекции — без заражения извне, возникают при ослаблении иммунитета вследствие других болезней, охлаждения, голодания, действия ионизирующих излучений. Возбудителями являются условнопатогенные микробы — представители собственной нормальной микрофлоры, например, коли-сепсис при лучевой болезни;

пневмония, вызванная пневмококком.

По длительности течения различают инфекционные болезни острые и хронические. Острые инфекционные болезни протекают кратковременно (грипп, корь, скарлатина, сыпной тиф). Болезни с хроническим течением — большей длительностью — месяцы, иногда годы (бруцеллез, туберкулез, проказа) с чередованием периодов обострения и ремиссий.

По характеру локализации и путям распространения различают очаговые и генерализованные инфекции. При очаговых инфекциях возбудители остаются в ограниченном очаге. При генерализованных — происходит распространение микробов в организме.

Бактериемия - распространение бактерий, но кровяному руслу без их размножения, наблюдается как одна из стадий в течении болезни, например, при брюшном тифе.

Сепсис, септицемия - тяжелая генерализованная форма инфекции, когда возбудитель размножается в крови при резком угнетении иммунитета.

Септикопиемия характеризуется тем, что одновременно с размножением микробов в крови развиваются гнойные очаги в органах.

Токсинемия - поступление в кровь экзотоксинов. Инфекции, при которых это происходит, называются токсинемическими, например, столбняк, ботулизм, дифтерия.

При газовой анаэробной инфекции наблюдается сочетание септических и токсйнемических явлений.

Формы инфекционного процесса в зависимости от клинических проявлений. Инфекционный процесс может протекать в форме заболевания, причем различают формы типичные, атипичные, стертые, в зависимости от того, насколько выражены симптомы этого заболевания.

Не всегда заражение ведет к развитию клинических проявлений болезни. Существуют бессимптомные формы инфекционного процесса. К ним относятся латентная форма инфекции и носительство. Латентная или скрытая форма инфекции при неблагоприятных условиях переходит в клинически выраженную форму (туберкулез, герпес, СПИД). Носительство - это бессимптомная форма инфекции, при которой микробы живут и размножаются в организме, причем носитель, ' оставаясь здоровым, является источником инфекции для окружающих. Носительство может сформироваться после перенесенного заболевания (брюшной тиф, вирусный гепатит В) — это носительство реконвалесцентов. Носительство может сформироваться и вне связи с перенесенным заболеванием. Это так называемое здоровое носительство (дифтерия, полиомиелит).

Понятие о смешанной, вторичной инфекции, реинфскции, суперинфекции, рецидиве. Моноинфекция - заболевание, вызванное одним видом микробов. Смешанная инфекция возникает при заражении двумя-тремя видами микробов. Такие заболевания протекают тяжелее и не всегда диагиосцируются. Например, одновременное заболевание корью и туберкулезом, дифтерией и стрептококковой ангиной. Вторичная инфекция — это осложнение основного инфекционного заболевания, вызванное другим видом микробов: например, присоединение стафилококковой инфекции при гриппе. Реинфекция - повторное заражение тем же видом возбудителя после перенесенного заболевания, например, при дизентерии, гонорее и других болезнях, которые не оставляют иммунитета. Суперинфекция - новое заражение тем же видом возбудителя при наличии еще не закончившегося заболевания. Нередко наступает в больничных условиях, при острых и хронических заболеваниях, например, при туберкулезе. Рецидив - возврат клинических проявлений болезни за счет оставшихся в организме возбудителей, например, рецидивы при остеомиелите, ангине, рожистом воспалении.

Особенности вирусных инфекций

Особенности вирусных инфекций связаны со строгим внутриклеточным паразитизмом вирусов на молекулярном уровне. Отсюдавыраженный тропизм вирусов к определенным клеткам. При вирусных инфекциях обязательным является проникновение вируса в клетку. Для некоторых вирусных инфекций характерно образование внутриклеточных включений, например, включений Бабеша-Негри в нервных клетках при бешенстве.

Взаимодействие вируса с клеткой может протекать в виде продуктивной инфекции и интегративной инфекции. Продуктивная инфекция — процесс взаимодействия вируса с клеткой, завершающийся образованием зрелых вирионов и выходом их из клетки, как, например, при гриппе. Интегративная инфекция возникает в результате встраивания (интеграции) вирусного генома в геном клетки. Такой процесс происходит с вирусом гепатита В, с онкогенными вирусами. Интеграция РНК-вирусов в клеточный геном происходит при участии фермента РНК-зависимой ДНК-полимеразы, иначе называемой обратной транскриптазой или ревертазой. Так происходит с вирусом иммунодефицита человека, с РНК-содержащими онкогенными вирусами.

При некоторых вирусных инфекциях наблюдается персистенция (лат. persisto — оставаться). Персистирующая инфекция проявляется в форме латентной, хронической или медленной инфекции. Пример латентной инфекции — герпес, хронической — гепатит В. Медленные инфекции характеризуются длительным инкубационным периодом, постепенным нарастанием симптомов и летальным исходом. Это такие прогрессирующие болезни, как подострый склерозирующий панэнцефалит (ПСПЭ), рассеянный склероз, болезнь Крейтцфельда-Якоба и другие.

Врожденные инфекции

Наследственные инфекции у человека не описаны. Наследственными можно считать такие инфекции, при которых возбудитель передается с половой клеткой, как это происходит с вирусом энцефалита у клещей.

У человека описаны врожденные инфекции, развивающиеся вслед ствие передачи возбудителя от матери плоду через плаценту. Возможность такого проникновения увеличивается вследствие патологического изменения плаценты. Известны такие врожденные заболевания, как сифилис, токсоплазмоз, краснуха, СПИД и другие.

Условно-патогенные микроорганизмы

Это микроорганизмы, вызывающие у человека болезни только при определенных условиях. Известно около 100 видов условно-патогенных микробов (УПМ). Они принадлежат к разным родам: Staphylococcus, Escherichia, Klebsielja, Proteus, Pseudomonas, Candida, Pneumocystis и другим. Одни из них обитают во внешней среде, другие являются постоянными обитателями организма человека и могут вызвать заболевание при снижении сопротивляемости организма: при иммунодефи-цитных состояниях, у онкологических больных, при лучевой болезни, при ВИЧ-инфекции.

Факторами патогенности у УПМ являются адгезивность, эндотоксины или экзотоксины, ферменты: нейраминидаза, гиалуронидаза, коагулаза и другие. У них отсутствуют такие факторы патогенности, как способность подавлять фагоцитоз и другие защитные механизмы организма, поэтому они вызывают болезнь только при ослаблении иммунитета.

Для популяций условно патогенных микробов характерна неоднородность, особенно по устойчивости к антибиотикам и другим антимикробным факторам. Поэтому при микробиологической диагностике необходимо исследовать не одну, а несколько культур.

Внутрибольничные инфекции

К внутрибольничным или госпитальным инфекциям относят все инфекционные заболевания, возникающие у больных или у больничного персонала в результате пребывания в больнице. Большинство внут-рибольничных инфекций вызывается условно-патогенными микробами, но в некоторых случаях и патогенными возбудителями, например, вирусом гриппа.

Внутрибольничные инфекции известны давно. До открытия микроорганизмов и введения асептики и антисептики бактериальные инфекции были обычными спутниками хирургических послеоперационных ран и травматических повреждений. С введением антисептики в 60-х гг. XIX века частота инфекционных осложнений уменьшилась. С открытием антибиотиков и введением их в лечебную практику в 40−50-х гг. XX века резко снизилось число инфекционных осложнений и летальность от них. Однако в настоящее время наблюдается нарастание частоты внутрибольничных инфекций. Причины этого отчасти связаны с достижениями современной медицины:

• 1) широкое, часто неоправданное применение антибиотиков, приведшее к распространению резистентных микробов;
• 2) применение в медицинской практике инвазивных методов диагностики с нарушением целостности кожи и слизистых оболочек и проникновением во внутренние органы;
• 3) увеличение числа пациентов со сниженным уровнем защитных сил организма: недоношенных детей, лиц преклонного возраста;
• 4) применение лекарственных средств, подавляющих иммунную систему;
• 5) ухудшение экологической обстановки.

Возникновению внутрибольничных инфекций способствует скученность больных, особенно в больших стационарах.

Возбудителями внутрибольничных инфекций часто являются так называемые «госпитальные» штаммы микробов. Они формируются в больничных условиях из культур, циркулирующих среди больных, как результат пассажей через восприимчивый организм больных при постоянном воздействии антимикробных средств. Чаще всего это штаммы стафилококков, энтеробактерий, синегнойных палочек. Для них характерна множественная лекарственная устойчивость, более высокая вирулентность и контагиозность, то есть способность передаваться. Клиническими проявлениями внутрибольничных инфекций могут быть гнойно-воспалительные заболевания, сепсис, раневые и ожоговые инфекции, бронхолегочные инфекции, острые кишечные инфекции.

Для снижения частоты внутрибольничных инфекций применяются такие меры, как рациональная планировка корпусов и комплексов, создание обсервационных палат, строгое соблюдение санитарно-гигиенических правил.