Инфекция и инфекционный процесс

1.

Учение об инфекции.
Инфекционный
процесс.
Патогенность и
вирулентность
микроорганизмов
Профессор кафедры
микробиологии, вирусологии и
иммунологии ОмГМУ, д.м.н.
Наумкина Е.В.
1

2.

• Древнегреческий врач Гиппократ предположил, что
заразные болезни вызываются живыми
организмами недоступными человеческому
зрению в силу их чрезвычайно малых размеров.
• Авиценна в "Каноне медицины" писал о «незримых»
возбудителях инфекции чумы и оспы.

3.

• А. ван Левенгук открыл
существование микроорганизмов.
• В 1827 г. итальянский ученый А.
Бассини изучавший заболевания
шелковичных червей, впервые
доказал что перенос
микроскопического грибка от
больной особи к здоровой вызывает
заболевание последней.
3

4.

• Л. Пастер объяснил процессы
брожения, и разработавшего
первую вакцину от бешенства.
• Русский ученый Д.И. Ивановский и
голландский ученый М. Бейеринк
открыли новый тип живых организмов
– вирусы.
4

5.

• В начале 20 века английский хирург
Дж. Листер впервые предположил,
что процессы гниения в
операционных ранах являются
следствием их заражения
бактериями.
5

6.

• Постулаты Коха
Микроорганизм постоянно встречается в
организме больных людей (или животных)
и отсутствует у здоровых;
Микроорганизм должен быть изолирован
от больного человека (или животного) и
его штамм должен быть выращен в
чистой культуре;
При заражении чистой культурой
микроорганизма здоровый человек (или
животное) заболевает;
6

7.

Формы взаимодействия микро- и
макроорганизма
• В общебиологическом плане
взаимоотношения микро - и
макроорганизмов представляют собой
симбиоз (т.е. сожительство), так как все
живые существа сосуществуют в природе.
• Человек сосуществует на планете Земля с
микроорганизмами, растениями,
животными.
• Основными формами взаимодействия
микро - и макроорганизмов (их симбиоза)
являются: мутуализм, комменсализм,
паразитизм.
7

8.

• Мутуализм - взаимовыгодные
отношения (пример - нормальная
микрофлора).

9.

• Комменсализм - выгоду извлекает
один партнер (микроб), не причиняя
особого вреда другому.
• Необходимо отметить, что при любом
типе взаимоотношений микроорганизм
может проявить свои патогенные
свойства (пример - условно - патогенные
микробы - комменсалы в
иммунодефицитном хозяине).

10.

Паразитизм - крайняя форма
антагонистического симбиоза, когда
микроорганизм питается за счет хозяина,
т.е. извлекает выгоду, нанося при этом
вред хозяину.
• Микробный паразитизм
носит эволюционный
характер.
• В процессе перехода от
свободноживущего к
паразитическому типу
жизнедеятельности
микроорганизмы теряют
ряд ферментных систем,
необходимых для
существования во
внешней среде, но
приобретают ряд свойств,
обеспечивающих
возможность паразитизма.

11.

Эволюция микробного паразитизма
• С позиций экологической
микробиологии можно выделить
свободноживущие и паразитические
микроорганизмы.
• Свободноживущие микроорганизмы
появились задолго до появления
растений и животных.
• Паразитические микроорганизмы
появились по мере развития
эукариотического мира и паразитируют
в представителях всех основных таксонов
эукариотических организмов.
11

12.

• Сапрофиты – микроорганизмы, живущие
за счет мертвых органических субстратов,
минерализуют органогены, обеспечивают
непрерывность цепей питания.
• Развитие паразитизма – в результате
освоения сапрофитами новых
экологических ниш – эукариотических
организмов, переходу к случайному,
далее – факультативному и, наконец,
облигатному паразитизму с
формированием метаболической
зависимости от хозяина.

13.

• Исторически слово “инфекция” (лат. infecio заражать) впервые было введено для обозначения
венерических болезней.
• Инфекция - совокупность всех биологических
явлений и процессов, возникающих в организме
при внедрении и размножении в нем
микроорганизмов, результат взаимоотношений
между макро- и микроорганизмом в виде
адаптационных и патологических процессов в
организме, т.е. инфекционного процесса.
13

14.

Инфекционная болезнь - наиболее выраженная
форма инфекционного процесса.

15.

Патогенность
(от др.-греч. πάθος — страдание, болезнь и γένεσις — первоисточник)
• — способность быть причиной болезни или отклонения от
нормы.
• - генотипическая характеристика определённого
микроорганизма, ответственная за создание
специфических структур (напр. капсула, экзотоксины)
или отвечающая за поведение, нарушающее
целостность тканей организма животных или
человека.
• - характеризуется специфичностью, то есть
способностью вызывать типичные для определённого
возбудителя патофизиологические и морфологические
изменения в определённых тканях и органах, при
условии естественного для него способа заражения.

16.

Классификация
микроорганизмов по
патогенности
• 1. Не патогенные (сапрофиты).
• 2. Условно-патогенные
(оппортунистические): вызывают
заболевания при определенных
условиях:
• А. При попадании в атипичные для их
обитания условия;
• Б. Снижение иммунобиологической
реактивности человека.
• 3.Патогенные.

17.

Вирулентность
(от лат. Virulentus — ядовитый)
• — степень способности данного
инфекционного агента (штамма
микроорганизма или вируса) заражать
данный организм.
• Следовательно, вирулентность —
количественная мера патогенности,
штаммовый признак патогенного
микроба.

18.

• Вирулентность микробов определяют
экспериментальным путем на восприимчивых
животных.
• Единица измерения вирулентности минимальная смертельная доза,— DLM (Dosis
letalis minima). Это то наименьшее число живых
микробов, которое при определенном способе
заражения вызывает за определенное время
смертельное заболевание восприимчивого
животного стандартных массы и возраста.
• DL50 — dosis letalis 50 %, доза, вызывающая гибель
половины зараженных животных.
• Последняя единица является наиболее объективным
критерием вирулентности патогенных микробов, так как
обеспечивает наименьшую ошибку в оценке этого
свойства.
18

19.

Основные этапы инфекционного
процесса.
• 1.Адгезия - прикрепление
микроорганизма к соответствующим
клеткам хозяина.

20.

Адгезия бактерий на клетках
хозяина

21.

• 2.Колонизация - закрепление микроорганизмов в
соответствующем участке.
• 3.Размножение (увеличение количества мультипликация).
БИОПЛЕНКИ - это высокоорганизованные сообщества
микробных клеток одного или нескольких видов, прикрепленных
к живой или неживой поверхности и заключенных во
внеклеточный полисахаридный матрикс

22.

• Биоплёнка — множество (конгломерат)
микроорганизмов, расположенных на какойлибо поверхности, клетки которых
прикреплены друг к другу.
• Обычно клетки погружены в выделяемое ими
внеклеточное полимерное вещество
(внеклеточный матрикс) — слизь.
• биоплёнка — обладающее пространственной
и метаболической структурой сообщество
(колония) микроорганизмов, расположенных
на поверхности раздела сред и погружённых
во внеклеточный полимерный матрикс.
• Считается, что 95-99% всех микроорганизмов в
естественной среде существует в виде
биоплёнки.
22

23.

Стадии развития биопленок
первичное прикрепление микроорганизмов к поверхности
(адгезия, сорбция) из окружающей среды (обычно жидкости).
Эта стадия обратима.
Окончательное прикрепление, иначе называемое фиксацией.
На этой стадии микробы выделяют внеклеточные полимеры,
обеспечивающие прочную адгезию.
Созревание . Клетки, прикрепившиеся к поверхности, облегчают
прикрепление последующих клеток, внеклеточный матрикс
удерживает вместе всю колонию. Накапливаются питательные
вещества, клетки начинают делиться.
Рост . Образована зрелая биоплёнка, и теперь она изменяет
свой размер и форму. Внеклеточный матрикс служит защитой
клеток от внешних угроз.
Дисперсия : в результате деления периодически от биоплёнки
отрываются отдельные клетки, способные через некоторое время
прикрепиться к поверхности и образовать новую колонию.
23

24.

24

25.

25

26.

26

27.

Биопленка внутри
водопроводной трубы
27

28.

• Чувство кворума
( Quorum Sensing) —
способность некоторых
бактерий (возможно, и
других
микроорганизмов)
общаться и
координировать своё
поведение за счёт
секреции
молекулярных
сигналов.
28

29.

• 4.Пенетрация - проникновение в
нижележащие слои и
распространение инфекта.
• 5.Повреждение клеток и тканей
(связано с размножением,
пенетрацией и распространением
инфекта).

30.

Для инфекционного заболевания
необходимы определенные условия:
• достаточная доза микроорганизмов (понятие о
критических дозах). Чума - несколько
бактериальных клеток, дизентерия - десятки, для
некоторых возбудителей - тысячи - сотни тысяч;
• - естественный путь проникновения. Существует
понятие о входных воротах инфекции, различных
для различных групп инфекций - раневых,
респираторных, кишечных, урогенитальных с
различными механизмами заражения (глаза, кожа,
дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт,
мочеполовая система и др.);
30

31.

• - характеристики возбудителя, его
болезнетворные свойства, способность
преодолевать защитные механизмы хозяина;
• - состояние организма хозяина
(наследственность - гетерогенность
человеческой популяции по восприимчивости к
инфекции, пол, возраст, состояние иммунной,
нервной и эндокринной систем, образ жизни,
природные и социальные условия жизни
человека и др.).

32.

Виды инфекционного процесса
Моноинфекция:
вызвана
одним
возбудителем.
Смешанная (микст) инфекция: 2 и
более возбудителя.
Реинфекция: повторное заражение тем
же возбудителем после перенесенного
заболевания.
Суперинфекция: повторное заражение
тем
же
возбудителем
без
предварительного выздоровления.
Рецидив – возврат симптомов того же
заболевания.

33.

Виды инфекционного процесса
• 1. Экзогенные –
• Больной человек,
почва, вода, воздух,
пищевые продукты,
медперсонал.
• 2. Эндогенные
• (аутоинфекции).

34.

Виды инфекционного
процесса
по источнику заражения
• 1. Антропонозные
• 2. Зоонозные
• 3. Антропозоонозные
• 4. Сапронозные.

35.

Виды инфекционного процесса
• по длительности - острый и хронический.
• Острая циклическая инфекция заканчивается
элиминацией (удалением) возбудителя или
смертью больного.
• При хронической инфекции возбудитель
длительно сохраняется в организме (это состояние
называется персистенция).
35

36.

Для персистенции микроорганизмы
имеют ряд механизмов
• внутриклеточная локализация (укрываются в
клетке),
• переход в не имеющие клеточной стенки Lформы,
• антигенная мимикрия (совпадение по
химическому составу антигенных детерминант
микроба и клеток хозяина),
• укрытие в локальных очагах и забарьерных
органах (головной мозг).

37.

Для вирусов дополнительными
факторами персистенции являются
• интеграция генома вируса с хромосомой
клетки - мишени,
• недоступность действию антител,
• наличие дефектных вирусных частиц,
• слабая индукция иммунного ответа и др.
Персистенция в организме и периодическая
смена хозяина - два основных механизма
поддержания микробных популяций.
37

38.

Виды инфекционного
процесса
• по степени распространения - локальный и
генерализованный.
• Локальный инфекционный процесс возбудитель сосредоточен в определенном
очаге, не выходя за его пределы, что
сдерживает механизмы защиты. Если
микроорганизм способен диссеминировать
по организму, возникает генерализованный
процесс.
• Существует два основных пути
распространения - лимфогенный (по
лимфатической системе) и гематогенный
(по кровяным сосудам).

39.

Виды инфекционного процесса
• по выраженности манифестный и
инаппарантный.
• Манифестный (ярко
выраженный)
инфекционный процесс инфекционная болезнь типичная, атипичная,
хроническая и т.д.
39

40.

• Бессимптомный (инаппарантный)
инфекционный процесс характерен для
латентной инфекции. Размножение
возбудителя в организме не
сопровождается клиническими
проявлениями, а только иммунными
реакциями.

41.

Основные отличия инфекционного
заболевания от соматического
• 1. Наличие четкого этиологического
агента.
• 2. Определенная последовательность
периодов инфекционного заболевания:
инвазия, инкубационный период,
предвестники заболевания, разгар, исход
(выздоровление, носительство, смерть).
• 3. Формирование иммунитета.
• 4. Заразность.
• 5. Эпидемичность.

42.

Периоды инфекционной болезни
• 1.Инкубационный период - от
момента заражения до первых
клинических признаков (процесс
активного размножения возбудителя).
• 2.Продромальный период
(предвестников) характеризуется
общими неспецифическими
проявлениями - недомоганием, головной
болью, повышением температуры и
другими симптомами преимущественно
токсического генеза.
42

43.

• 3.Период развития (разгара) болезни
характеризуется типичными (специфическими)
для данной инфекции клиническими
проявлениями.
• 4.Период реконвалесценции (выздоровления). В
качестве исхода болезни может наступить
выздоровление, развиться носительство
(бактерионосительство, вирусоносительство острое, хроническое) или летальный исход.
• Бактерионосительство может иметь большое
значение в распространении многих инфекций.
Может наблюдаться как при латентной
инфекции, так и после перенесенного
инфекционного заболевания. Особое значение
при некоторых инфекциях имеют хронические
носители (брюшной тиф, вирусный гепатит В).

44.

Периоды инфекционного заболевания
Период
инфекционного
заболевания
Поведение
возбудителя
Выделение
возбудителя в
окружающую
среду
Иммунный ответ
Инкубационный
Адгезия на чувствительных клетках
миндалин,
дыхательных путей,
желудочно-кишечного, мочеполового
трактов
Как правило, не
выделяется
Антитела не
обнаруживаются
Продромальный
Колонизация
чувствительных
клеток. Проявление
первых
неспецифических
симптомов
заболевания
То же
То же
44

45.

Период
инфекционног
о заболевания
Поведение
возбудителя
Выделение
возбудителя в
окружающую среду
Иммунный ответ
Разгар болезни
Интенсивное
размножение.
Проявление
специфических
симптомов
заболевания
Выделяется
Появление антител
класса IgM в небольших
титрах. В конце периода
происходит замена антител класса IgM антителами классов IgG и IgA
Реконвалесценция
(выздоровление)
Прекращение
размножения и
гибель
возбудителя.
Нормализация
функций
больного
Выделение
возбудите
после
выздоровления
больного или
переходящее в
микробоносительство
Нарастание титра
антител классов IgG,
IgA. При ряде
заболеваний
формируется реакция
гиперчувствительности
замедленного типа
45

46.

Группы инфекционных
заболеваний
• 1. Кишечные
• 2. Инфекции
дыхательных путей
• 3. Кровяные
трансмиссивные
• 4. Кровяные
нетрансмиссивные
• 5. Инфекции внешних
покровов.
• 6. Перинатальные.

47.

ФАКТОРЫ ПАТОГЕННОСТИ:
Адгезия - прикрепление, адсорбция на поверхности
слизистых оболочек;
Структуры, ответственные за связывание микроорганизма с
клеткой называются адгезинами и располагаются они на
его поверхности.
На процесс адгезии могут влиять физико-химические
механизмы, связанные с гидрофобностью микробных
клеток, суммой энергии притяжения и отталкивания.
У грамотрицательных бактерий адгезия происходит за счет
пилей I и общего типов.
У грамположительных бактерий адгезины представляют
собой белки и тейхоевые кислоты клеточной стенки.
У других микроорганизмов эту функцию выполняют
различные структуры клеточной системы: поверхностные
белки, липополисахариды, и д
Колонизация – размножение;
47

48.

• Адгезия бактерий и вирусов.

49.

• Инвазия. Под инвазивностью понимают
способность микробов проникать через
слизистые, кожу, соединительно-тканные
барьеры во внутреннюю среду организма
и распространятся по его тканям и
органам.
• Проникновение микроорганизма в клетку
связывается с продукцией ферментов
(гиалуронидаза, нейраминидаза), а также
с факторами подавляющими клеточную
защиту.
49

50.

Агрессия - возможность противостоять
иммунной защите:
капсула – ингибирует распознавание рецепторов
комплемента и иммуноглобулинов, поглощение
фагоцитами, действия лизосомальных ферментов;
клеточная стенка - протеин А стафилококка, протеин М
стрептококка, липополисахариды грамотрицательных
бактерий (подавляют миграцию лейкоцитов, препятствуя
фагоцитозу).
инактивирующие ферменты – протеазы (разрушающие
антитела), коагулаза (свертывающая плазму), фибринолизин
(плазминоген крови в фермент, растворяющий сгустки
фибрина), лецитиназа, каталаза, супероксидисмутаза;
изменяющие рН – уреаза, декарбоксилаза,

51.

Токсигенность (повреждение клеток и
тканей)
• Токсины можно разделить на две большие группы –
экзотоксины и эндотоксины
• Экзотоксины продуцируются во внешнюю среду
(организм хозяина),
• обычно белковой природы,
• могут проявлять ферментативную активность,
• могут секретировать как грамположительными, так и
грамотрицательными бактериями.
• Они обладают очень высокой токсичностью, термически
нестойки, часто проявляют антиметаболитные свойства.
• Экзотоксины проявляют высокую иммуногенность и
вызывают образование специфических нейтрализующих
антител- антитоксинов.
• Под лействием формалина превращаются в анатоксины

52.

Превращение токсина в
анатоксин (токсоид)
Toxin
Toxoid
chemical
modification
toxin moiety
antigenic determinants

53.

По механизму действия и точке
приложения экзотоксины делятся на
• цитотоксины (энтеротоксины и
дерматонекротоксины),
• мембранотоксины (гемолизины,
лейкоцидины),
• функциональные блокаторы
(холероген),
• эксфолианты
• и эритрогенины.
• Микробы, способные продуцировать
экзотоксины, называют токсигенными.
53

54.

Механизмы действия
токсинов
1. «цитотоксины»- блокируют синтез белка на
субклеточном уровне.
Например, группа антиэлонгаторов,
включающая дифтерийный гистотоксин, токсин
синегнойной палочки и др., выводят из строя
фермент трансферазу II, ответственную за
элонгацию (наращивание) полипептидной цепи
на рибосоме.
Наряду с ними к данному типу принадлежат
токсины с энтеропатогенной активностью и
дермонекротоксины, поражающие
соответствующие ткани и органы.
2. «мембранотоксины» — повышают
проницаемость поверхностной мембраны
эритроцитов (гемолизины) и лейкоцитов
(лейкоцидины), вызывая гемолиз первых и
разрушение вторых.
54

55.

3. «функциональные б л о к а т о р ы» термолабильные (ТЛ) и термостабильные (ТС)
энтеротоксины, активизирующие клеточную
аденилатциклазу, что приводит к повышению
проницаемости стенки тонкой кишки и увеличению
выхода жидкости в ее просвет - диарее.
Этот тип включает, например, холероген,
термолабильные энтеротоксины Е. coli и других
энтеробактерий.
55

56.

К функциональным блокаторам
принадлежат также токсикоблокаторы и
нейротоксины
К токсикоблокаторам относятся сибиреязвенный
и чумной («мышиный») токсины, которые в
отличие от ТЛ- и ТС-энтеротоксинов
инактивируют аденилатциклазу, являясь
антагонистами данного фермента.
Нейротоксины (тетаноспазмин, ботулинический
токсин) блокируют передачу нервных
импульсов в клетках спинного и головного мозга.

57.

• 4. эксфолиатины и
эригрогенины, образуемые
некоторыми штаммами
золотистого стафилококка и
скарлатинозным стрептококком
Они влияют на процесс
взаимодействия клеток между
собой и с межктеточными
веществами.
57

58.

58

59.

• Эндотоксины
• высвобождаются только при гибели
бактерий,
• характерны для грамотрицательных
бактерий,
• представляют собой сложные
химические соединения клеточной
стенки (ЛПС).
• Токсичность определяется липидом А,
• токсин относительно термостоек;
• иммуногенные и токсические
свойства выражены более слабо, чем
у экзотоксинов.
59

60.

60