– наука, предметом изучения которой являются микроскопические существа, называемые микроорганизмами, их биологические признаки, систематика, экология, взаимоотношения с другими организмами.
Микроорганизмы – наиболее древняя форма организации жизни на Земле. По количеству они представляют собой самую значительную и самую разнообразную часть организмов, населяющих биосферу.
К микроорганизмам относят:
1) бактерии;
2) вирусы;
4) простейшие;
5) микроводоросли.
Бактерии – одноклеточные микроорганизмы растительного происхождения, лишенные хлорофилла и не имеющие ядра.
Грибы – одноклеточные и многоклеточные микроорганизмы растительного происхождения, лишенные хлорофилла, но имеющие черты животной клетки, эукариоты.
Вирусы – это уникальные микроорганизмы, не имеющие клеточной структурной организации.
Основные разделы микробиологии: общая, техническая, сельскохозяйственная, ветеринарная, медицинская, санитарная.
Общая микробиология изучает наиболее общие закономерности, свойственные каждой группе перечисленных микроорганизмов: структуру, метаболизм, генетику, экологию и т. д.
Основной задачей технической микробиологии является разработка биотехнологии синтеза микроорганизмами биологически активных веществ: белков, ферментов, витаминов, спиртов, органических веществ, антибиотиков и др.
Сельскохозяйственная микробиология занимается изучением микроорганизмов, которые участвуют в круговороте веществ, используются для приготовления удобрений, вызывают заболевания растений и др.
Ветеринарная микробиология изучает возбудителей заболеваний животных, разрабатывает методы их биологической диагностики, специфической профилактики и этиотропного лечения, направленного на уничтожение микробов-возбудителей в организме больного животного.
Предметом изучения медицинской микробиологии являются болезнетворные (патогенные) и условно-патогенные для человека микроорганизмы, а также разработка методов микробиологической диагностики, специфической профилактики и этиотропного лечения вызываемых ими инфекционных заболеваний.
Предметом изучения санитарной микробиологии являются санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды и пищевых продуктов, разработка санитарных нормативов.
2. Систематика и номенклатура микроорганизмов
Основной таксономической единицей систематики бактерий является вид.
Вид – это эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющая единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими и другими признаками.
Вид не является конечной единицей систематики. Внутри вида выделяют варианты микроорганизмов, отличающиеся отдельными признаками:
1) серовары (по антигенной структуре);
2) хемовары (по чувствительности к химическим веществам);
3) фаговары (по чувствительности к фагам);
4) ферментовары;
5) бактериоциновары;
6) бактериоциногеновары.
Бактериоцины – вещества, продуцируемые бактериями и губительно действующие на другие бактерии. По типу продуцируемого бактериоцина различают бактериоциновары, а по чувствительности – бактерициногеновары.
Свойства бактерий:
1) морфологические;
2) тинкториальные;
3) культуральные;
4) биохимические;
5) антигенные.
Виды объединяют в роды, роды – в семейства, семейства – в порядки. Более высокими таксономическими категориями являются классы, отделы, подцарства и царства.
Патогенные микроорганизмы относятся к царству прокариот, патогенные простейшие и грибы – к царству эукариот, вирусы объединяются в отдельное царство – Vira.
Все прокариоты, имеющие единый тип организации клеток, объединены в один отдел – Bacteria, в котором выделяют:
1) собственно бактерии;
2) актиномицеты;
3) спирохеты;
4) риккетсии;
5) хламидии;
6) микоплазмы.
Для систематики микроорганизмов используются:
1) нумерическая таксономия. Признает равноценность всех признаков. Видовая принадлежность устанавливается по числу совпадающих признаков;
2) серотаксономия. Изучает антигены бактерий с помощью реакций с иммунными сыворотками;
3) хемотакcономия. Применяются физико-химические методы, с помощью которых исследуется липидный, аминокислотный состав микробной клетки и определенных ее компонентов;
4) генная систематика. Основана на способности бактерий с гомологичными ДНК к трансформации, трансдукции и конъюгации, на анализе внехромосомных факторов наследственности – плазмид, транспозонов, фагов.
Чистая культура – это бактерии одного вида, выращенные на питательной среде.
3. Питательные среды и методы выделения чистых культур
Для культивирования бактерий используют питательные среды, к которым предъявляется ряд требований.
1. Питательность. Бактерии должны содержать все необходимые питательные вещества.
2. Изотоничность. Бактерии должны содержать набор солей для поддержания осмотического давления, определенную концентрацию хлорида натрия.
3. Оптимальный рН (кислотность) среды. Кислотность среды обеспечивает функционирование ферментов бактерий; для большинства бактерий составляет 7,2–7,6.
4. Оптимальный электронный потенциал, свидетельствующий о содержании в среде растворенного кислорода. Он должен быть высоким для аэробов и низким для анаэробов.
5. Прозрачность (чтобы был виден рост бактерий, особенно для жидких сред).
6. Стерильность.
Классификация питательных сред.
1. По происхождению:
1) естественные (молоко, желатин, картофель и др.);
2) искусственные – среды, приготовленные из специально подготовленных природных компонентов (пептона, аминопептида, дрожжевого экстракта и т. п.);
3) синтетические – среды известного состава, приготовленные из химически чистых неорганических и органических соединений.
2. По составу:
1) простые – мясопептонный агар, мясопептонный бульон;
2) сложные – это простые с добавлением дополнительного питательного компонента (кровяного, шоколадного агара): сахарный бульон, желчный бульон, сывороточный агар, желточно-солевой агар, среда Китта-Тароцци.
3. По консистенции:
1) твердые (содержат 3–5 % агар-агара);
2) полужидкие (0,15-0,7 % агар-агара);
3) жидкие (не содержат агар-агара).
4. По назначению:
1) общего назначения – для культивирования большинства бактерий (мясопептонный агар, мясопептонный бульон, кровяной агар);
2) специального назначения:
а) элективные – среды, на которых растут бактерии только одного вида (рода), а род других подавляется (щелочной бульон, 1 %-ная пептонная вода, желточно-солевой агар, казеиново-угольный агар и др.);
б) дифференциально-диагностические – среды, на которых рост одних видов бактерий отличается от роста других видов по тем или иным свойствам, чаще биохимическим (среда Эндо, Левина, Гиса, Плоскирева и др.);
в) среды обогащения – среды, в которых происходит размножение и накопление бактерий-возбудителей какого-либо рода или вида (селенитовый бульон).
Для получения чистой культуры необходимо владеть методами выделения чистых культур:
1. Механическое разобщение (метод штриха обжигом петли, метод разведений в агаре, распределение по поверхности твердой питательной среды шпателем, метод Дригальского).
2. Использование элективных питательных сред.
Колония – это видимое невооруженным глазом, изолированное скопление бактерий на твердой питательной среде.
4. Морфология бактерий, основные органы
Размеры бактерий колеблются от 0,3–0,5 до 5-10 мкм.
По форме клеток бактерии подразделяются на кокки, палочки и извитые.
В бактериальной клетке различают:
1) основные органеллы: (нуклеоид, цитоплазма, рибосомы, цитоплазматическая мембрана, клеточная стенка);
2) дополнительные органеллы (споры, капсулы, ворсинки, жгутики)
Цитоплазма представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из воды (75 %), минеральных соединений, белков, РНК и ДНК.
Нуклеоид – ядерное вещество, распыленное в цитоплазме клетки. Не имеет ядерной мембраны, ядрышек. Это чистая ДНК, она не cодержит белков гистонов. В нуклеоиде закодирована основная генетическая информация, т. е. геном клетки.
В цитоплазме могут находиться автономные кольцевые молекулы ДНК с меньшей молекулярной массой – плазмиды.
Рибосомы рибонуклеопротеиновые частицы размером 20 нм, состоящие из двух субъединиц – 30 S и 50 S. Рибосомы отвечают за синтез белка.
Мезосомы являются производными цитоплазматической мембраны. Мезосомы могут быть в виде концентрических мембран, пузырьков, трубочек.
Клеточная стенка – упругое ригидное образование толщиной 150–200 ангстрем. Выполняет следующие функции:
1) защитную, осуществление фагоцитоза;
2) регуляцию осмотического давления;
3) рецепторную;
4) принимает участие в процессах питания деления клетки;
5) антигенную;
6) стабилизирует форму и размер бактерий;
7) обеспечивает систему коммуникаций с внешней средой;
8) косвенно участвует в регуляции роста и деления клетки.
В зависимости от содержания муреина в клеточной стенке различают грамположительные и грамотрицательные бактерии.
У грамположительных бактерий муреиновый слой составляет 80 % от массы клеточной стенки. По Грамму, они окрашиваются в синий цвет. У грамположительных бактерий муреиновый слой составляет 20 % от массы клеточной стенки, по Грамму, они окрашиваются в красный цвет.
Цитоплазматическая мембрана. Она обладает избирательной проницаемостью, принимает участие в транспорте питательных веществ, выведении экзотоксинов, энергетическом обмене клетки, является осмотическим барьером, участвует в регуляции роста и деления, репликации ДНК.
Имеет обычное строение: два слоя фосфолипидов (25–40 %) и белки.
По функции мембранные белки разделяют на:
1) структурные;
2) пермиазы – белки транспортных систем;
3) энзимы – ферменты.
Липидный состав мембран непостоянен. Он может меняться в зависимости от условий культивирования и возраста культуры.
5. Морфология бактерий, дополнительные органеллы
Ворсинки (пили, фимбрии) – это тонкие белковые выросты на поверхности клеточной стенки. Комон-пили отвечают за адгезию бактерий на поверхности клеток макроорганизма. Они характерны для грамположительных бактерий. Секс-пили обеспечивают контакт между мужскими и женскими бактериальными клетками в процессе конъюгации. Через них идет обмен генетической информацией от донора к реципиенту.
Жгутики – органеллы движения. Это особые белковые выросты на поверхности бактериальной клетки, содержащие белок – флагелин. Количество и расположение жгутиков может быть различным:
1) монотрихи (имеют один жгутик);
2) лофотрихи (имеют пучок жгутиков на одном конце клетки);
3) амфитрихи (имеют по одному жгутику на каждом конце);
4) перитрихи (имеют несколько жгутиков, по периметру).
О подвижности бактерий судят, рассматривая живые микроорганизмы, либо косвенно – по характеру роста в среде Пешкова (полужидком агаре). Неподвижные бактерии растут строго по уколу, а подвижные дают диффузный рост.
Капсулы представляют собой дополнительную поверхностную оболочку. Функция капсулы – защита от фагоцитоза и антител.
Различают макро– и микрокапсулы. Макрокапсулу можно выявить, используя специальные методы окраски, сочетая позитивные и негативные методы окраски. Микрокапсула – утолщение верхних слоев клеточной стенки. Обнаружить ее можно только при электронной микроскопии.
Среди бактерий различают:
1) истиннокапсульные бактерии (род Klebsiella ) – сохраняют капсулообразование и при росте на питательных средах, а не только в макроорганизме;
2) ложнокапсульные – образуют капсулу только при попадании в макроорганизм.
Капсулы могут быть полисахаридными и белковыми. Они играют роль антигена, могут быть фактором вирулентности.
Споры – это особые формы существования некоторых бактерий при неблагоприятных условиях внешней среды. Спорообразование присуще грамположительным бактериям. В отличие от вегетативных форм споры более устойчивы к действию химических, термических факторов.
Чаще всего споры образуют бактерии родаBacillus иClostridium .
Процесс спорообразования заключается в утолщении всех оболочек клетки. Они пропитываются солями дипикалината кальция, становятся плотными, клетка теряет воду, замедляются все ее пластические процессы. При попадании споры в благоприятные условия она прорастает в вегетативную форму.
У грамотрицательных бактерий также обнаружена способность сохраняться в неблагоприятных условиях в виде некультивируемых форм. При этом нет типичного спорообразования, но в таких клетках замедлены метаболические процессы, невозможно сразу получить рост на питательной среде. Но при попадании в макроорганизм они превращаются в исходные формы.
6. Рост, размножение, питание бактерий
Рост бактерий – увеличение бактериальной клетки в размерах без увеличения числа особей в популяции.
Размножение бактерий – процесс, обеспечивающий увеличение числа особей в популяции. Бактерии характеризуются высокой скоростью размножения.
Бактерии размножаются поперечным бинарным делением.
На плотных питательных средах бактерии образуют скопления клеток – колонии. На жидких средах рост бактерий характеризуется образованием пленки на поверхности питательной среды, равномерного помутнения или осадка.
Фазы размножение бактериальной клетки на жидкой питательной среде:
1) начальная стационарная фаза(то количество бактерий, которое попало в питательную среду и в ней находится);
2) лаг-фаза (фаза покоя) (начинается активный рост клеток, но активного размножения еще нет);
3) фаза логарифмического размножения (активно идут процессы размножения клеток в популяции);
4) максимальная стационарная фаза (бактерии достигают максимальной концентрации; количество погибших бактерий равно количеству образующихся);
5) фаза ускоренной гибели.
Под питанием понимают процессы поступления и выведения питательных веществ в клетку и из клетки.
Среди необходимых питательных веществ выделяют органогены (углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, магний, кальций).
В зависимости от источника получения углерода бактерии делят на:
1) аутотрофы (используют неорганические вещества – СО2 );
2) гетеротрофы;
3) метатрофы (используют органические вещества неживой природы);
4) паратрофы (используют органические вещества живой природы).
По источникам энергии микроорганизмы делят на:
1) фототрофы (способны использовать солнечную энергию);
2) хемотрофы (получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций);
3) хемолитотрофы (используют неорганические соединения);
4) хемоорганотрофы (используют органические вещества).
Пути поступления метаболитов и ионов в микробную клетку.
1. Пассивный транспорт (без энергетических затрат):
1) простая диффузия;
2) облегченная диффузия (по градиенту концентрации).
2. Активный транспорт (с затратой энергии, против градиента концентрации; при этом происходит взаимодействие субстрата с белком-переносчиком на поверхности цитоплазматической мембраны).
7. Виды метаболизма бактерий
В процессе метаболизма выделяют два вида обмена:
1) пластический (конструктивный):
а) анаболизм (с затратами энергии);
б) катаболизм (с выделением энергии);
2) энергетический обмен (протекает в дыхательных мезосомах):
а) дыхание;
б) брожение.
Энергетический обмен
В зависимости от акцептора протонов и электронов среди бактерий различают аэробы, факультативные анаэробы и облигатные анаэробы. Для аэробов акцептором является кислород.
По месту действия выделяют cледующие ферменты:
1) экзоферменты (действуют вне клетки);
2) эндоферменты (действуют в самой клетке).
В зависимости от катализируемых химических реакций все ферменты делят на шесть классов:
1) оксидоредуктазы (катализируют окислительно-восстановительные реакции между двумя субстратами);
2) трансферазы (осуществляют межмолекулярный перенос химических групп);
3) гидролазы (осуществляют гидролитическое расщепление внутримолекулярных связей);
4) лиазы (присоединяют химические группы по двум связям);
5) изомеразы (осуществляют процессы изомеризации, обеспечивают внутреннюю конверсию с образованием различных изомеров);
6) лигазы, или синтетазы (соединяют две молекулы, вследствие чего происходит расщепление пирофосфатных связей в молекуле АТФ).
4. Виды пластического обмена (белковый, углеводный, липидный, нуклеиновый).
Белковый обмен характеризуется катаболизмом и анаболизмом. В процессе катаболизма бактерии разлагают белки под действием протеаз с образованием пептидов. Под действием пептидаз из пептидов образуются аминокислоты.
В углеводном обмене у бактерий катаболизм преобладает над анаболизмом. Полисахариды расщепляются до дисахаров, которые под действием олигосахаридаз распадаются до моносахаров.
В зависимости от конечных продуктов выделяют следующие виды брожения:
1) спиртовое (характерно для грибов);
2) пропионионово-кислое (характерно для клостридий);
3) молочнокислое (характерно для стрептококков);
4) маслянокислое (характерно для сарцин);
5) бутилденгликолевое (характерно для бацилл).
Липидный обмен осуществляется с помощью ферментов – липопротеиназ, летициназ, липаз, фосфолипаз.
Липазы катализируют распад нейтральных жирных кислот. При распаде жирных кислот клетка запасает энергию.
Нуклеиновый обмен бактерий связан с генетическим обменом. Синтез нуклеиновых кислот имеет значение для процесса деления клетки. Синтез осуществляется с помощью ферментов: рестриктазы, ДНК-полимеразы, лигазы, ДНК-зависимой-РНК-полимеразы.
8. Генетика макроорганизмов
Наследственный аппарат бактерий представлен одной хромосомой, которая представляет собой молекулу ДНК.
Функциональными единицами генома бактерий, кроме хромосомных генов, являются: IS-последовательности, транспозоны, плазмиды.
IS-последовательности – это короткие фрагменты ДНК. Они не несут структурных (кодирующих белок) генов, а содержат только гены, ответственные за транспозицию.
Транспозоны – это более крупные молекулы ДНК. Помимо генов, ответственных за транспозицию, они содержат и структурный ген. Транспозоны способны перемещаться по хромосоме.
Плазмиды – дополнительный внехромосомный генетический материал. Представляет собой кольцевую, двунитевую молекулу ДНК, гены которой кодируют дополнительные свойства, придавая селективные преимущества клеткам. Плазмиды способны к автономной репликации.
В зависимости от свойств признаков, которые кодируют плазмиды, различают:
1) R-плазмиды. Обеспечивают лекарственную устойчивость; могут содержать гены, ответственные за синтез ферментов, разрушающих лекарственные вещества, могут менять проницаемость мембран;
2) F-плазмиды. Кодируют пол у бактерий. Мужские клетки (F+) содержат F-плазмиду, женские (F-) – не содержат;
3) Col-плазмиды. Кодируют синтез бактериоцинов;
4) Tox-плазмиды. Кодируют выработку экзотоксинов;
5) плазмиды биодеградации. Кодируют ферменты, с помощью которых бактерии могут утилизировать ксенобиотики.
Изменчивость у бактерий:
1. Фенотипическая изменчивость – модификации – не затрагивает генотип. Они не передаются по наследству и с течением времени затухают.
2. Генотипическая изменчивость затрагивает генотип. В основе ее лежат мутации и рекомбинации.
Мутации – изменение генотипа, сохраняющееся в ряду поколений и сопровождающееся изменением фенотипа. Особенностями мутаций у бактерий является относительная легкость их выявления.
Рекомбинации – это обмен генетическим материалом между двумя особями с появлением рекомбинантных особей с измененным генотипом.
Механизмы реакции.
1. Конъюгация – обмен генетической информацией при непосредственном контакте донора и реципиента.
2. Слияние протопластов – обмен генетической информацией при непосредственном контакте участков цитоплазматической мембраны у бактерий, лишенных клеточной стенки.
3. Трансформация – передача генетической информации в виде изолированных фрагментов ДНК при нахождении реципиентной клетки в среде, содержащей ДНК-донора.
4. Трансдукция – это передача генетической информации между бактериальными клетками с помощью умеренных трансдуцирующих фагов. Она бывает специфической и неспецифической.
9. Бактериофаги
Вирионы фагов состоят из головки, содержащей нуклеиновую кислоту вируса, и отростка.
Нуклеокапсид головки фага имеет кубический тип симметрии, а отросток – спиральный тип, т. е. бактериофаги имеют смешанный тип симметрии.
Фаги могут существовать в двух формах:
1) внутриклеточной (это профаг, чистая ДНК);
2) внеклеточной (это вирион).
Различают два типа взаимодействия фага с клеткой.
1. Литический (продуктивная вирусная инфекция). Это тип взаимодействия, при котором происходит репродукция вируса в бактериальной клетке. Она при этом погибает. Вначале происходит адсорбция фагов на клеточной стенке. Затем следует фаза проникновения. В месте адсорбции фага действует лизоцим, и за счет сократительных белков хвостовой части в клетку впрыскивается нуклеиновая кислота фага. Далее следует средний период, в течение которого подавляется синтез клеточных компонентов и осуществляется дисконъюнктивный способ репродукции фага. При этом в области нуклеоида синтезируется нуклеиновая кислота фага, а затем на рибосомах осуществляется синтез белка. Фаги, обладающие литическим типом взаимодействия, называют вирулентными.
В заключительный период в результате самосборки белки укладываются вокруг нуклеиновой кислоты и образуются новые частицы фагов. Они выходят из клетки, разрывая ее клеточную стенку, т. е. происходит лизис бактерии.
2. Лизогенный. Это умеренные фаги. При проникновении нуклеиновой кислоты в клетку идет интеграция ее в геном клетки, наблюдается длительное сожительство фага с клеткой без ее гибели. При изменении внешних условий могут происходить выход фага из интегрированной формы и развитие продуктивной вирусной инфекции.
По признаку специфичности выделяют:
1) поливалентные фаги (лизируют культуры одного семейства или рода бактерий);
2) моновалентные (лизируют культуры только одного вида бактерий);
3) типовые (способны вызывать лизис только определенных типов (вариантов) бактериальной культуры внутри вида бактерий).
Фаги могут применяться в качестве диагностических препаратов для установления рода и вида бактерий, выделенных в ходе бактериологического исследования. Однако чаще их применяют для лечения и профилактики некоторых инфекционных заболеваний.
10. Морфология вирусов, типы взаимодействия вируса с клеткой
Вирусы – микроорганизмы, составляющие царство Vira .
Вирусы могут существовать в двух формах: внеклеточной (вириона) и внутриклеточной (вируса).
По форме вирионы могут быть: округлыми, палочковидными, в виде правильных многоугольников, нитевидными и др.
Размеры их колеблются от 15–18 до 300–400 нм.
В центре вириона – вирусная нуклеиновая кислота, покрытая белковой оболочкой – капсидом, который имеет строго упорядоченную структуру. Капсидная оболочка построена из капсомеров.
Нуклеиновая кислота и капсидная оболочка составляют нуклеокапсид.
Нуклеокапсид сложноорганизованных вирионов покрыт внешней оболочкой – суперкапсидом.
ДНК может быть:
1) двухцепочечной;
2) одноцепочечной;
3) кольцевой;
4) двухцепочечной, но с одной более короткой цепью;
5) двухцепочечной, но с одной непрерывной, а с другой фрагментированной цепями.
РНК может быть:
1) однонитевой;
2) линейной двухнитевой;
3) линейной фрагментированной;
4) кольцевой;
Вирусные белки подразделяют на:
1) геномные – нуклеопротеиды. Обеспечивают репликацию вирусных нуклеиновых кислот и процессы репродукции вируса;
2) белки капсидной оболочки – простые белки, обладающие способностью к самосборке. Они складываются в геометрические структуры, в которых различают несколько типов симметрии: спиральный, кубический или смешанный;
3) белки суперкапсидной оболочки – это сложные белки. Выполняют защитную и рецепторную функции.
Среди белков суперкапсидной оболочки выделяют:
а) якорные белки (обеспечивают контакт вириона с клеткой);
б) ферменты (могут разрушать мембраны);
в) гемагглютинины (вызывают гемагглютинацию);
г) элементы клетки хозяина.
Взаимодействие вирусов с клеткой хозяина
Существует четыре типа взаимодействия:
1) продуктивная вирусная инфекция (происходит репродукция вируса, а клетки погибают);
2) абортивная вирусная инфекция (репродукции вируса не происходит, а клетка восстанавливает нарушенную функцию);
3) латентная вирусная инфекция (идет репродукция вируса, а клетка сохраняет свою функциональную активность);
4) вирус-индуцированная трансформация (клетка, инфицированная вирусом, приобретает новые, свойства).
11. Культивирование вирусов. Противовирусный иммунитет
Основные методы культивирования вирусов:
1) биологический – заражение лабораторных животных. При заражении вирусом животное заболевает;
2) культивирование вирусов в развивающихся куриных эмбрионах. Куриные эмбрионы выращивают в инкубаторе 7-10 дней, а затем используют для культивирования.
В результате заражения могут происходить и появляться:
1) гибель эмбриона;
2) дефекты развития;
3) накопление вирусов в аллантоисной жидкости;
4) размножение в культуре ткани.
Различают следующие типы культур тканей:
1) перевиваемые – культуры опухолевых клеток; обладают большой митотической активностью;
2) первично трипсинизированные – подвергшиеся первичной обработке трипсином; эта обработка нарушает межклеточные связи, в результате чего выделяются отдельные клетки.
Для поддержания клеток культуры ткани используют специальные среды. Это жидкие питательные среды сложного состава, содержащие аминокислоты, углеводы, факторы роста, источники белка, антибиотики и индикаторы для оценки развития клеток культуры ткани.
О репродукции вирусов в культуре ткани судят по их цитопатическому действию.
Основные проявления цитопатического действия вирусов:
1) размножение вируса может сопровождаться гибелью клеток или морфологическими изменениями в них;
2) некоторые вирусы вызывают слияние клеток и образование многоядерного синцития;
3) клетки могут расти, но не делиться, в результате чего образуются гигантские клетки;
4) в клетках появляются включения (ядерные, цитоплазматические, смешанные). Включения могут окрашиваться в розовый цвет (эозинофильные включения) или в голубой (базофильные включения);
5) если в культуре ткани размножаются вирусы, имеющие гемагглютинины, то в процессе размножения клетка приобретает способность адсорбировать эритроциты (гемадсорбция).
Особенности противовирусного иммунитета
Противовирусный иммунитет начинается со стадии презентации вирусного антигена Т-хелперами.
Иммунитет направлен на нейтрализацию и удаление из организма вируса, его антигенов и зараженных вирусом клеток. Выделяют две основные формы участия антител в развитии противовирусного иммунитета:
1) нейтрализацию вируса антителами;
2) иммунный лизис инфицированных вирусом клеток с участием антител.
12. Общая характеристика формы и периоды инфекции
Инфекция – это совокупность биологических реакций, которыми макроорганизм отвечает на внедрение возбудителя.
Для возникновения инфекционного заболевания необходимо сочетание следующих факторов:
1) наличия микробного агента;
2) восприимчивости макроорганизма;
3) наличия среды, в которой происходит это взаимодействие.
Микробный агент – это патогенные и условно-патогенные микроорганизмы.
Эпидемия – это широкое распространение инфекции в популяции с охватом больших территорий.
Пандемия – распространение инфекции практически на всю территорию земного шара.
Эндемичные заболевания (с природной очаговостью) – это заболевания, для которых отмечены территориальные ареалы с повышенной заболеваемостью данной инфекцией.
Классификация инфекций
1. По этиологии: бактериальные, вирусные, протозойные, микозы, микст-инфекции.
2. По количеству возбудителей: моноинфекции, полиинфекции.
3. По тяжести течения: легкие, тяжелые, средней тяжести.
4. По длительности: острые, подострые, хронические, латентные.
5. По путям передачи:
1) горизонтальные:
а) воздушно-капельный путь;
б) фекально-оральный;
в) контактный;
г) трансмиссивный;
д) половой;
2) вертикальные:
а) от матери к плоду (трансплацентарный);
б) от матери к новорожденному в родовом акте;
3) артифициальные (искусственные).
В зависимости от локализации возбудителя различают:
1) очаговую инфекцию;
2) генерализованную инфекцию. Наиболее тяжелая форма – сепсис.
Выделяют следующие периоды инфекционных болезней:
1) инкубационный; от момента проникновения возбудителя в организм до появления первых признаков заболевания;
2) продромальный; характеризуется появлением первых неясных общих симптомов. Возбудитель интенсивно размножается, колонизирует ткань, начинает продуцировать ферменты и токсины. Продолжительность – от нескольких часов до нескольких дней;
3) разгар болезни; характеризуется появлением специфических симптомов;
а) летальный исход;
б) выздоровление (клиническое и микробиологическое). Клиническое выздоровление: симптомы заболевания угасли, но возбудитель еще находится в организме. Микробиологическое – полное выздоровление;
в) хроническое носительство.
13. Возбудители инфекций и их свойства
Среди бактерий по способности вызывать заболевание выделяют:
1) патогенные виды потенциально способны вызывать инфекционное заболевание;
Патогенность – это способность микроорганизмов, попадая в организм, вызывать в его тканях и органах патологические изменения. Это качественный видовой признак.
2) условно-патогенные бактерии могут вызывать инфекционное заболевание при снижении защитных сил организма;
Реализация патогенности идет через вирулентность – это способность микроорганизма проникать в макроорганизм, размножаться в нем и подавлять его защитные свойства.
Это штаммовый признак, он поддается количественной характеристике. Вирулентность – фенотипическое проявление патогенности.
Количественными характеристиками вирулентности являются:
1) DLM (минимальная летальная доза) – это количество бактерий, при введении которых в организм лабораторных животных получают 95–98 % гибели животных в эксперименте;
2) LD 50 – это количество бактерий, вызывающее гибель 50 % животных в эксперименте;
3) DCL (смертельная доза) вызывает 100 %-ную гибель животных в эксперименте.
К факторам вирулентности относят:
1) адгезию – способность бактерий прикрепляться к эпителиальным клеткам;
2) колонизацию – способность размножаться на поверхности клеток, что ведет к накоплению бактерий;
3) пенетрацию – способность проникать в клетки;
4) инвазию – способность проникать в подлежащие ткани. Эта способность связана с продукцией таких ферментов, как гиалуронидаза и нейраминидаза;
5) агрессию – способность противостоять факторам неспецифической и иммунной защиты организма.
К факторам агрессии относят:
1) вещества разной природы, входящие в состав поверхностных структур клетки: капсулы, поверхностные белки и т. д. Многие из них подавляют миграцию лейкоцитов, препятствуя фагоцитозу;
2) ферменты – протеазы, коагулазу, фибринолизин, лецитиназу;
3) токсины, которые делят на экзо– и эндотоксины.
Экзотоксины – высокоядовитые белки. Они термолабильны, являются сильными антигенами, на которые в организме вырабатываются антитела, вступающие в реакции токсинонейтрализации. Этот признак кодируется плазмидами или генами профагов.
Эндотоксины – сложные комплексы липополисахаридной природы. Они термостабильны, являются слабыми антигенами, обладают общетоксическим действием. Кодируются хромосомными генами.
14. Нормальная микрофлора человека
Нормальная микрофлора человека – это совокупность множества микробиоценозов, характеризующихся определенными взаимосвязями и местом обитания.
Виды нормальной микрофлоры:
1) резидентная – постоянная, характерная для данного вида;
2) транзиторная – временно попавшая, нехарактерная для данного биотопа; она активно не размножается.
Факторы, влияющие на состояние нормальной микрофлоры.
1. Эндогенные:
1) секреторная функция организма;
2) гормональный фон;
3) кислотно-основное состояние.
2. Экзогенные условия жизни (климатические, бытовые, экологические).
В организме человека стерильными являются кровь, ликвор, суставная жидкость, плевральная жидкость, лимфа грудного протока, внутренние органы: сердце, мозг, паренхима печени, почек, селезенки, матка, мочевой пузырь, альвеолы легких.
Нормальная микрофлора выстилает слизистые оболочки в виде биопленки. Этот каркас состоит из полисахаридов микробных клеток и муцина. Толщина биопленки – 0,1–0,5 мм. В ней содержится от нескольких сотен до нескольких тысяч микроколоний.
Этапы формирования нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта (ЖКТ):
1) случайное обсеменение слизистой. В ЖКТ попадают лактобациллы, клостридии, бифидобактерии, микрококки, стафилококки, энтерококки, кишечная палочка и др.;
2) формирование сети из ленточных бактерий на поверхности ворсинок. На ней фиксируются в основном палочковидные бактерии, постоянно идет процесс формирования биопленки.
Нормальная микрофлора рассматривается как самостоятельный экстракорпоральный орган с определенной анатомической структурой и функциями.
Функции нормальной микрофлоры:
1) участвие во всех видах обмена;
2) детоксикация в отношении экзо– и эндопродуктов, трансформация и выделение лекарственных веществ;
3) участие в синтезе витаминов (группы В, Е, Н, К);
4) защита:
а) антагонистическая (связана с продукцией бактериоцинов);
б) колонизационная резистентность слизистых оболочек;
5) иммуногенная функция.
Наибольшей обсемененностью характеризуются:
1) толстый кишечник;
2) ротовая полость;
3) мочевыделительная система;
4) верхние дыхательные пути;
История вирусологии .
Основоположник учения – Ивановский. Он работал в Никитском ботаническом саду и там открыл, что вирусы, которые поражают растения, не относятся к бактериям. Возбудитель хорошо проходит через фильтры. Через 6 лет после открытия, его данные подтвердились.
Лефлер установил вирусную этиологию многих болезней (например ящура).
ОРВИ.
ОРВИ включает много болезней с поражением дыхательной системы и аэрогенным механизмом передачи. К ОРВИ относится около 200 вирусов: гриппа, парагриппа, РС-В (респираторно-синцитиальный вирус), рино-, корона-, рео- и аденовирусы. По классификации они относятся к разным семействам. При диагностике существуют свои методы для каждого вируса.
Вирус гриппа может поражать верхние и нижние дыхательные пути. Исход болезни может быть вплоть до смертельного исхода.
ОРЗ болеют ≈ 18,6% (т.е. 18609: 100000 населения), гриппом ≈ 4% (т.е. 4000: 100000 населения).
Грипп.
Gripper (франц.) – охватить, схватить.
Это острое высокозаразная массовая вирусная инфекция с аэрогенным механизмом передачи. Характеризуется сочетанием воспалительных изменений верхних дыхательных путей и более тяжёлыми и длительными явлениями общей интоксикации (периодически принимает эндемический и пандемический характер).
Эпидемиология.
Эпидемии гриппа наблюдались в XII и XIV вв. в Европе.
По статистике, эпидемии гриппа наблюдаются каждые 2 – 3 года, пандемии каждые 10 – 12 лет. С 1889 по 1890 год в России зарегистрирована первая пандемия. Происходила она из Китая. Через полтора года она распространилась на все континенты. Была вызвана вирусом гриппа типа А.
В 1812 году регистрируется пандемия гриппа под названием “Испанка”. Начало её так же из Китая. Была вызвана тем же вирусом. Переболело более 500 млн человек, погибло более 20 млн.
Третья пандемия наблюдалась в 1947 – 1949 гг. Вызвана тем же типом.
В 1957 году – “Азиатский грипп”. Переболело более 2 миллиардов человек, умерло более 1 млн.
5-ая пандемия в 1968 году. Вызвана Гонконгским вирусом типа А.
6-ая пандемия в 1977 году. Болели только молодые, т.к. возбудитель относился к подтипу А 1 и те, кто переболел во время 5-ой пандемии, имели стойкий иммунитет.
Возбудитель выделен в 1931 году (после 2-ой пандемии) Шопом (английским учёным) из больных свиней. Возбудитель был назван – influentio.
В 1933 году Эндрюс и Вильерн Смидт подтвердили работы Шопа. Они проводили работы на хорьках, заражая их смывом, с которым работал Шоп.
Таксономическое положение.
Семейство: Ortomixoviridae
Типы: A, B, C (делятся по РНК).
Тип А – имеет много антигенных вариантов, т.к. сильно изменчивы поверхностные антигены.
Тип С – отличается по ряду свойств и выделяется в отдельный род.
Род: тип С – influencia C
Тип А и В – influencia virus A et B
В 1980 году комитетом ВОЗ принята новая классификация вируса типа А по содержанию:
Н-гемагглютинина (1-2);
Na-нейроменидазы (1-9);
Известны подтипы: А 1 (Н 1 , Na 1), А 2 (Н 2 , Na 2), А 3 (Н 3 , Na 2).
Для выявления возбудителя требуется его описание:
1) тип вируса;
2) естественный хозяин;
3) географическое происхождение штамма;
4) его порядковый номер;
5) его год выделения и антигенные особенности.
Например: А(утка/СССР/ 695/76/Н 3 /Na 2).
Строение вируса.
Форма вириона близка к сферической. Диаметр 80 – 120 нм. Тип симметрии спиралевидный. Имеют наружную оболочку, которая состоит из 3 слоёв (внутренний – нуклеопротеид, средний – мембранный белок и липидный бислой, внутренняя – низкомолекулярный белок М 1). Из наружной мембраны выступают шипы (их до 900 на поверхности одного вириона).
Н>Na в 4 – 5 раз.
Геном.
Геном вирусов А и В - сегментированная односпиральная ДНК, которая состоит из 8 сегментов. Каждый сегмент – это индивидуальный ген, который отвечает за 1 или несколько свойств. Геном кодирует до 10 белков.
Геном вируса С состоит из 7 фрагментов. Химический состав:
Вирусы не могут сами воспроизвести себя без клетки-хозяина.
Антигенная структура.
3) Рибонуклеопротеид
Основной специфический антиген. Содержится в наружной оболочке. Отвечает за адсорбцию на клетках-хозяина (поэтому его больше, чем Na). На поверхности клеток соединяется с мукопротеидными рецепторами (которые так же содержатся на эритроцитах). Это антиген, то которому определяется подтип (тип определяется по РНК). Является основной мишенью для выработки специфических антител (которые нейтрализуют вирус). При идентификации вируса применяют РА.
Это антиген и фермент одновременно. Фермент расщепляет нейроаминовую кислоту (обеспечивает прохождение вируса внутрь клетки, т.к. расщепляет клеточную стенку). Обеспечивает выход молодых вирионов из клетки. С Na связана вирулентность вируса. У типа С – Na отсутствует. Антитела к Na частично нейтрализуют вирус.
Процессы генетического изменения вируса.
1) процессы ШИФТА (радикальные изменения на генном уровне);
2) процессы ДРЕЙФА (точечные изменения внутри гена).
Каждые 2 – 3 года изменения обусловлены дрейфом и каждые 10 – 12 лет шифтом (обуславливают пандемии).
Рибонуклеопротеид.
Основной внутренний белок, который формирует субъединицы капсида. Его функции: регуляторная при транскрипции и репликации генома. Он типоспецифический. Антитела не имеют против него защитного действия.
Резистентность.
Неустойчив во внешней среде, т.к. все физические факторы его убивают. Однако долго сохраняется при температуре от 0 до 4˚С. Чувствителен к спирту и эфиру.
Репродукция.
Вирус попадает на клетки хозяина, начинается процесс адсорбции. После соединения вируса с клеткой, в процесс вступает Na, → вирус попадает внутрь клетки, суперкапсидная оболочка раскрывается, вирус впрыскивается внутрь клетки. Там он проникает к ядру. На ядерной оболочке вирус “раздевается” (снимает капсидную оболочку) и внутрь ядра проникает РНК вируса, → к встраиванию вируса в ДНК, → к самопроизводству отдельных структур себя. Далее они сами собираются и начинают сорбироваться в вирус.
Вирионы могут выходить из клетки “взрывом” или почкованием. Одно потомство возникает через 6 – 8 часов. 1 вирус даёт 10 3 вирионов (поэтому короткий инкубационный период).
Культивирование.
1) развивающийся 10 – 11-дневный куриный эмбрион;
2) первичная культура клеток почек эмбриона человека;
3) в культуре перевиваемых клеток (Хело и КВ);
4) в организме животных (мыши, хомяки, хорьки).
При выращивании в культуре клеток, можно определить индикацию (по цветной пробе и цитопатическому действию (ЦПД) вируса на клетку).
По РСК определяем тип.
По РТГА – определяем подтип.
№ 33 Возбудители ОРВИ. Таксономия. Характеристика. Лабораторная диагностика. Специфическая профилактика и лечение.
Таксономия и классификация:
РНК-содержащие вирусы.
I семейство - Paramyxoviridae включает вирусы парагриппа человека (5 серотипов) и респираторно-синтициальный вирус (PC);
IIсемейство - Picomaviridaeвключает 7 серотипов энтеровирусов Коксаки и ECHO, поражающих дыхательные пути, и 120 серотипов риновирусов;
III семейство - Reoviridae включает 3 серотипа, вызывающих заболевания респираторного и желудочно-кишечного трактов;
IVсемейство - Coronaviridae включает 3 серотипа, также поражающих дыхательный и желудочно-кишечный тракты.
ДНК-содержащие вирусы.
V семейство - Adenoviridae. Представители этого семейства поражают глаза, кишечник, мочевой пузырь, 3 типа аденовирусов вызывают ОРВИ.
Структура
:
. Средние размеры, сферическую, палочковидную или нитевидную формы. Большая часть возбудителей ОРВИ содержит однонитчатую РНК, кроме реовирусов, обладающих двунитчатой РНК, и ДНК-содержащих аденовирусов. Некоторые из них окружены суперкапсидом.
Антигенная структура
: сложная. У вирусов каждого рода есть общие антигены; вирусы имеют и типоспецифические антигены, по которым можно проводить идентификацию возбудителей с определением серотипа. В состав каждой группы вирусов ОРВИ входит различное количество серотипов и серовариантов. Большинство вирусов ОРВИ обладает гемагглютинируюшей способностью. РТГА основана на блокировании активности гемагглютининов вируса специфическими антителами.
Культивирование
:
Оптимальная модель для культивирования- культуры клеток. Для каждой группы вирусов подобраны наиболее чувствительные клетки (для аденовирусов -эмбриональные клетки почек; для коронавирусов - эмбриональные клетки и клетки трахеи). В зараженных клетках вирусы вызывают ЦПЭ(цитопатический эффект). Культуры клеток используют также при идентификации возбудителей с цитолитической активностью (например, аденовирусов). Для этого применяют так называемую реакцию биологической нейтрализации вирусов в культуре клеток (РБН или РН вирусов). В ее основе - нейтрализация цитолитического действия вирусов типоспецифическми антителами.
Иммунитет:
вируснейтрализующие специфические IgA (обеспечивают местный иммунитет) и клеточный иммунитет. Местная выработка а-интерферона, появление которого в носовом отделяемом приводит к значительному снижению количества вирусов. Важной особенностью ОРВИ является формирование вторичного иммунодефицита. Постинфекционный иммунитет - нестойкий, непродолжительный, типоспецифический. Большое число серотипов и разнообразие вирусов – высокая частота повторных заболеваний.
Микробиологическая диагностика.
Материал для исследования носоглоточная слизь, мазки-отпечатки и смывы из зева и носа.
Экспресс-диагностика.
Обнаруживают вирусные антигены в инфицированных клетках. Применяют РИФ (прямой и непрямой методы) с использованием меченных флюорохромами специфических антител, а также ИФА. Для труднокультивируемых вирусов используют генетический метод (ПЦР).
Вирусологический метод.
Индикацию вирусов в зараженных лабораторных моделях проводят по ЦПЭ, а также РГА и гемадсорбции (для вирусов с гемагглютинирующей активностью), по образованию включений (внутриядерные включения при аденовирусной инфекции, цитоплазматические включения в околоядерной зоне при реовирусной инфекции и т. п.), а также по образованию «бляшек», и «цветной пробе». Идентифицируют вирусы по антигенной структуре в РСК, РПГА, ИФА, РТГА, РБН вирусов.
Серологический метод.
Противовирусные антитела исследуют в парных сыворотках больного, полученных с интервалом в 10 дней. Диагноз ставят при увеличении титра антител как минимум в 4 раза. При этом определяется уровень IgG в таких реакциях, как РБН вирусов, РСК, РПГА, РТГА.
Лечение
: эффективного этиотропного - нет; неспецифическое – а-интерферон, оксолин (глазные капли), при вторичной бактериальной инфекции – антибиотики. Основное лечение – симптоматическое/патогенетическое. Антигистаминные препараты.
Профилактика:
неспецифическая – противоэпидемич. мероприятия. Специфической – нет. Для профилактики аденовирусов – пероральные живые тривалентные вакцины.
Относятся к семейству ортомиксовирусов. Выделяют вирусы гриппа типов А, В и С.
Вирус гриппа имеет сферическую форму, диаметр 80-120 нм. Нуклеокапсид спиральной симметрии, представляет собой рибонуклеопротеиновый тяж (белок NP), уложенный в виде двойной спирали, которая составляет сердцевину вириона. С ней связаны РНК-полимераза и эндонуклеазы. Сердцевина окружена мембраной, состоящей из белка М, который соединяет рибонуклеопротеиновый тяж с двойным липидным слоем внешней оболочки. Среди белков суперкапсидной оболочки большое значение имеют два:
1) нейраминидаза – рецепторный белок, обеспечивающий проникновение вируса в клетку;
2) гемагглютинин. Выполняет рецепторную функцию, обладает сродством с гликопротеидами рецепторов клеток слизистой оболочки дыхательного тракта.
Геном вируса представлен минус-нитевой фрагментированной молекулой РНК. Репликация ортомиксовирусов первично реализуется в цитоплазме инфицированной клетки. Синтез вирусной РНК осуществляется в ядре. Клетки хозяина обеспечивают вирус новыми РНК-транскриптами, 5 – концы которых используются для кэпирования 5 – окончаний вирусной матричной РНК.
Вирусы гриппа А, В и С отличаются друг от друга по типоспецифическому антигену, связанному с белками М и NP. Более узкую специфичность вируса типа А определяет гемагглютинин (Н-антиген). Отмечается высокая антигенная изменчивость в пределах рода.
Изменчивость Н-антигена определяет:
1) антигенный дрейф – изменения Н-антигена, вызванные точечными мутациями в гене, контролирующем его образование;
2) антигенный шифт – полная замена гена, в основе которой лежит рекомбинация между двумя генами.
Первоначально возбудитель реплицируется в эпителии верхних отделов дыхательных путей, вызывая гибель инфицированных клеток. Через поврежденные эпителиальные барьеры вирус проникает в кровоток. Вирусемия сопровождается множественными поражениями эндотелия капилляров с повышением их проницаемости. В тяжелых случаях наблюдают обширные геморрагии в легких, миокарде и различных паренхиматозных органах.
Основные симптомы включают в себя быстрое повышение температуры тела с сопутствующими миалгиями, насморком, кашлем, головными болями.
Возбудитель распространен повсеместно, увеличение заболеваемости наблюдают в холодные месяцы. Основной путь передачи возбудителя – воздушно-капельный. Наиболее восприимчивы дети и лица преклонного возраста.
Лабораторная диагностика:
1) экспресс-диагностика – определение антигенов вируса в цитоплазме эпителия носа и носоглотки в мазках-отпечатках методом ИФА;
2) заражение культур клеток или куриных эмбрионов отделяемым носа, мокротой или смывами из носоглотки (получают в первые дни болезни);
3) серодиагностика (РСК, РТГА, реакция ингибирования активности фермента).
Специфическая профилактика:
1) для пассивной иммунизации – противогриппозный иммуноглобулин человека;
2) для активной иммунизации – живые и инактивированные вакцины.
Лечение: производные амантадина (ремантадин).
2. Парагрипп. РС-вирусы
Вирус парагриппа и РС-вирус относятся к семейству Paramyxoviridae.
Это вирусы сферической формы со спиральным типом симметрии. Средний размер вириона 100–800 нм. Имеют суперкапсидную оболочку с шиповидными отростками. Геном представлен линейной несегментированной молекулой РНК. РНК связана с мажорным (NP) белком.
Оболочка содержит три гликопротеида:
1) HN, обладающий гемагглютинирующей и нейраминидазной активностью;
2) F, ответственный за слияние и проявляющий гемолитическую и цитотоксическую активность;
3) М-белок, формирующий внутренний слой вирусной оболочки.
Репликация вирусов полностью реализуется в цитоплазме клеток хозяина. Вирус парагриппа человека относится к роду Paramyxovirus. Для вирусов характерно наличие собственной РНК-зависимой РНК-полимеразы (транскриптазы).
На основании различий антигенной структуры HN, F и NP-белков вирусов парагриппа человека выделяют четыре основных серотипа. Типы 1, 2 и 3 антигенно родственны и перекрестно реагируют с антигеном к вирусу эпидемического паротита. Вирусы типа 4 не имеют выраженного антигенного родства.
Возбудитель репродуцируется в эпителии верхних отделов дыхательных путей, откуда проникает в кровоток, вызывая вирусемию.
Клинические проявления у взрослых чаще всего протекают в форме катаров верхних отделов дыхательных путей. У детей клиническая картина является более тяжелой, часто с симптомами интоксикации. Наиболее тяжело заболевание протекает у детей раннего возраста.
Основной путь передачи вируса парагриппа – воздушно-капельный. Источником инфекции является больной (или вирусоноситель).
Лабораторная диагностика:
1) экспресс-диагностика – выявление антигенов в клетках носовых ходов с помощью ИФА;
2) выделение возбудителя в монослоях культур почек эмбриона человека или обезьян;
3) серодиагностика (РСК, РН, РТГА с парными сыворотками больных людей).
Специфическая профилактика не применяется.
PC-вирус – основной возбудитель заболеваний нижних дыхательных путей у новорожденных и детей раннего возраста. Относится к роду Pneumovirus.
Характеризуется низкой устойчивостью, вирионы склонны к самораспаду, в очищенном виде проявляют выраженный полиморфизм. Выделяют три малых типа PC-вируса, антигенные различия между которыми обуславливает специфический поверхностный антиген.
Возбудитель реплицируется в эпителии воздухоносных путей, вызывая гибель зараженных клеток, проявляет выраженные иммуносупрессивные свойства, что объясняет высокую частоту вторичных бактериальных инфекций.
PC-вирус вызывает ежегодные эпидемические инфекции дыхательных путей у новорожденных и детей раннего возраста; заражение взрослых возможно, но течение инфекции у них легкое или бессимптомное.
Лабораторная диагностика:
1) экспресс-диагностика – определение антигенов вируса в носовом отделяемом с помощью ИФА;
2) специфические антигены выявляют в РСК и РН.
Этиотропная терапия не разработана.
3. Аденовирусы
Семейство Adenoviridae включает в себя два рода – Mastadenovirus (вирусы млекопитающих) и Aviadenovirus (вирусы птиц); в состав первого входит около 80 видов (сероваров), второго – 14.
В семейство объединены вирусы с голым капсидом (отсутствует внешняя оболочка), кубическим типом симметрии. Размер вириона 60–90 нм. Геном представлен линейной молекулой двухнитевой ДНК.
Зрелый вирус состоит из 252 капсомеров, включающих в себя:
1) гексоны, содержащие типоспецифические антигенные детерминанты, действующие при высвобождении гексонов в составе вириона, ответственные за проявление токсического эффекта;
2) пентоны, содержащие малые антигены вируса и реактивный растворимый антиген семейства, обуславливающие гемагглютинирующие свойства вирусов.
Антигенная структура:
1) поверхностные антигены структурных белков (видо– и типоспецифичные);
2) антигены гексонов (группоспецифичные);
3) комплементсвязывающий антиген (идентичный для различных серотипов).
Основные пути передачи – воздушно-капельный и контактный.
Симптоматика поражений обусловлена репродукцией возбудителя в чувствительных тканях. По типу поражений чувствительных клеток выделяют три типа инфекций:
1) продуктивную (литическую). Сопровождается гибелью клетки после выхода дочерней популяции;
2) персистирующую. Наблюдается при замедлении скорости репродукции, что дает возможность тканям восполнять потерю инфицированных клеток за счет нормального деления неинфицированных клеток;
3) трансформирующую. В культуре ткани происходит превращение клеток в опухолевые.
Основные клинические проявления аденовирусных инфекций.
1. Наиболее часто – ОРВИ, протекающие по типу гриппоподобных поражений. Пик заболеваемости приходится на холодное время года. Вспышки возможны в течение всего года.
2. Фарингоконъюнктивиты (фарингоконъюнктивальная лихорадка). Пик заболеваемости приходится на летние месяцы; основной источник инфекции – вода бассейнов и природных водоемов.
3. Эпидемический кератоконъюнктивит. Поражения обусловлены инфицированием роговицы при травмах либо проведении медицинских манипуляций. Возможны эрозии роговицы вплоть до потери зрения.
4. Инфекции нижних отделов дыхательных путей.
Лабораторная диагностика:
1) выделение возбудителя инокуляцией в культуры эпителиальных клеток человека; исследуемый материал – отделяемое носа, зева, конъюнктивы, фекалии;
2) выявление антигенов вирусов в клетках иммунофлюоресцентной микроскопией;
3) РСК, РТГА и РН цитопатического эффекта в культуре клеток.
Лечение: средства специфической лекарственной терапии отсутствуют.
Специфическая профилактика: живые вакцины, включающие в себя ослабленные вирусы доминирующих серотипов.
4. Риновирусы
Относятся к семейству Picornaviridae.
Вирионы имеют сферическую форму и кубический тип симметрии. Размер 20–30 нм. Геном образован положительной молекулой РНК, которая не сегментирована. Величина молекулы невелика. Молекула РНК связана с одной молекулой белка. Капсидная оболочка состоит из 32 капсомеров и 3 крупных полипептидов. Суперкапсидной оболочки нет.
Репликация вируса осуществляется в цитоплазме. Сборка клеток хозяина, заполнение капсида также осуществляются в цитоплазме; высвобождение вируса сопровождается лизисом клетки.
Вирусы теряют свои инфекционные свойства в кислой среде. Хорошо сохраняются при низких температурах. Необходимая для репликации температура равна 33 °C, ее повышение выше 37 °C блокирует последнюю стадию размножения.
Риновирусы разделяют на две большие группы по способности к репродукции в клетках:
1) вирусы группы Н. Размножаются и вызывают цитопатические изменения в ограниченной группе диплоидных клеток, человеческого эмбриона и специальной линии (К) клеток НеLа;
2) вирусы группы М. Размножаются и вызывают цитопатические изменения в клетках почек обезьян, эмбриона человека и различных перевиваемых клеточных линиях человеческих клеток.
В оптимальных условиях культивирования проявляется цитопатическое действие.
Антигенная структура:
1) по структуре единственного типоспецифического антигена выделяют 113 иммунологически разнородных групп; группоспецифический антиген отсутствует;
2) у человека риновирусная инфекция вызывает выработку нейтрализующих антигенов и состояние невосприимчивости.
Основной путь передачи – воздушно-капельный, резервуар – больной человек (выделяет возбудитель в течение 1–2 дней до появления симптомов и 2–3 дней после начала заболевания).
Риновирусы локализуются в эпителиальных клетках слизистой оболочки носа с обильными выделениями, а у детей – и слизистой оболочки бронхов, вызывая насморк, бронхиты, бронхопневмонии.
После перенесенного заболевания остается непродолжительный иммунитет, который эффективен только против гомологичного штамма. Он определяется секреторными иммуноглобулинами типа IgА.
Лабораторная диагностика:
1) выделение вирусов на культурах клеток, зараженных отделяемым носовых ходов;
2) экспресс-диагностика – иммунофлюоресцентный метод; позволяет обнаружить вирусный антиген в цитоплазме эпителиальных клеток слизистой оболочки.
Лечение: средства специфической противовирусной терапии отсутствуют, лечение симптоматическое.
Специфическая профилактика: иммунопрофилактику не проводят из-за большого числа серологических вариантов возбудителя.
5. Реовирусы. РС-вирусы
Реовирусы относятся к семейству Reoviridae.
Вирионы сферической формы, диаметр 60–80 нм. Капсид построен по икосаэдрическому типу симметрии. Двунитевая РНК состоит из десяти фрагментов. В составе внутреннего и наружного капсидов восемь отдельных белков. Один из белков наружного капсида ответствен за связывание со специфическими клеточными рецепторами, с помощью другого вирус проникает в клетку хозяина.
Репликация вирусов происходит в цитоплазме клеток хозяина.
Реовирусы культивируются в различных культурах клеток. Цитопатическое действие появляется поздно и напоминает неспецифическую дегенерацию клеточного монослоя.
Различают три серотипа реовирусов. Они имеют общий комплементсвязывающий антиген и типоспецифические антигены (белок наружного капсида). Вирусы обладают гемагглютинирующей активностью.
Основной путь передачи – воздушно-капельный.
Реовирусы первично репродуцируются в эпителиальных клетках слизистой оболочки рта, глотки, тонкой кишки, регионарных лимфатических узлов, откуда они попадают в лимфу и кровь. Вирусы способны проходить через плаценту и оказывать эмбриопатическое действие.
Лабораторная диагностика:
1) выделение вируса в культуре клеток и у новорожденных мышей;
2) идентификация вируса – в реакции нейтрализации и РТГА;
3) серодиагностика (РТГА).
Специфическая профилактика и этиотропная терапия не разработаны.
PC-вирус. Относится к семейству Paramyxoviridae, роду Pneumovirus.
В семейство включены «одетые» вирусы со спиральной симметрией, геном которых образует линейная несегментированная молекула РНК, связанная с мажорным (NP) белком; средний размер вириона 100–800 нм.
Оболочка содержит:
1) HN-гликопротеид. Обладает гемагглютинирующей и нейраминидазной активностью;
2) F-гликопротеид. Ответствен за слияние. Проявляет гемолитическую и цитотоксическую активность;
3) М-белок. Формирует внутренний слой вирусной оболочки.
Репликация вирусов полностью реализуется в цитоплазме клеток хозяина.
В зараженных клеточных культурах выделяют два антигена:
1) антиген А устойчив к обработке эфиром, индуцирует синтез нейтрализующих и комплементсвязывающих антигенов;
2) антиген В индуцирует синтез комплементсвязывающих антигенов.
РС-вирус – основной возбудитель заболеваний нижних дыхательных путей у новорожденных и детей раннего возраста. Возбудитель реплицируется в эпителии воздухоносных путей, вызывая гибель зараженных клеток.
PC-вирус характеризуется низкой устойчивостью, вирионы склонны к самораспаду, в очищенном виде проявляют выраженный полиморфизм, принимая несколько форм.
После выздоровления формируется нестойкий иммунитет.
Основной путь передачи – воздушно-капельный.
Лабораторная диагностика:
1) выделение PC-вируса на клеточных линиях человека;
2) экспресс-диагностика – определение антигена вируса в носовом отделяемом и клетках слизистой оболочки с помощью ИФА;
3) выделение специфических антигенов в РСК и РН.
Лечение: этиотропная терапия отсутствует. Лечение симптоматическое.
Специфической профилактики нет.
Основные возбудители вирусных инфекций у онкогематологических больныхУ онкогематологических больных наиболее широко встречаются заболевания, вызываемые вирусами простого герпеса 1-го и 2-го типов, опоясывающего герпеса и цитомегаловируса. Они имеют тенденцию к постоянному росту и рецидивирующему течению.
Смертность от герпетической инфекции среди вирусных заболеваний находится на втором месте (15,8%) после гепатита (35,8%).Как известно, для вирусов герпеса характерна пожизненная персистенция с локализацией в латентном состоянии в паравертебральных сенсорных ганглиях. В период обострения заболевания происходит активация вирусов. У иммуноскомпрометированных пациентов реактивация вируса простого герпеса сопровождается появлением характерной «лихорадки» на губах, мукозита ротовой полости, эзофагита, энцефалита или пневмонита. Кроме того, длительнаяперсистенция вирусов приводит к развитию вторичного иммунодефицита, который, в свою очередь, способствует активации самих вирусов.
Вот почему в патогенезе герпетических заболеваний большое значение имеет иммунокомпетентность организма больного.
Длительное течение основного хронического заболевания способствует иммунной перестройке организма с развитием вторичной иммунной недостаточности, угнетением реакций клеточного иммунитета, снижением неспецифической защиты организма, что выражается в снижении ИФНα и ИФНγ-продуцирующей способности лейкоцитов, сенсибилизации к антигенам вируса и развитии гипоиммуноглобулинемии. Инфекции, вызванные простым вирусом герпеса и цитомегаловируса, часто отмечаются у пациентов с нейтропенией, особенно после алло-генной трансплантации костного мозга. В качестве возбудителей могут встречаться и другие вирусы, например аденовирусы, вирусы Эшптейна-Барр и Varisella zoster (опоясывающий герпес). Инфекция, вызываемая этими патогенами, редко является ответственной за первый эпизод нейтропенической лихорадки.
В последние годы у пациентов с нейтропенией чаще наблюдаются пневмонии, вызванные аденовирусами.
Лечение герпетической инфекции на сегодняшний день, даже при наличии большого количества противогерпетических препаратов, остается труд-ной задачей. В целом антигерпетические препараты составляют около 80% существующих противовирусных препаратов. Однако, несмотря на обилие и разнообразие известных антигерпетических средств, заболевания этой группы остаются плохо контролируемыми.
Среди возможных причин рассматриваются следующие:
широкое разнообразие форм (от местных до генерализованных процессов);
отсутствие радикальных способов терапии;
недостижимость полного удаления вируса из организма;
вариабельность чувствительности больных к используемым препаратам;
развитие устойчивости вируса к лекарственным средствам;
необходимость использования иногда довольно сложных схем комбинированной терапии с применением 3-4 препаратов;
выработка многими вирусами в процессе эволюции механизмов, способствующих их выживанию, в частности путем модификации эффективности иммунного ответа хозяина (молекулярная мимикрия, т.е. общие антигены вируса и тканей хозяина).
В последние годы все большее значение приобретают смешанные инфекции, при которых наблюдается взаимная стимуляция в отношении инфекционных агентов.
Из противовирусных препаратов, разработанных для лечения герпесвирусных инфекций, которые вызываются вирусами простого герпеса типов 1 и 2, опоясывающего герпеса, цитомегаловирусной инфекции, инфекции, вызываемой вирусом Эпштейна-Барр, на сегодняшний день в России наиболее часто используемыми являются ацикловир, валацикловир, пенцикловир, фамцикловир и ганцикловир. Эффективность препаратов в отношении каждого вируса определяется оптимальным сочетанием двух параметров: каталитическим превращением их в инфицированных клетках в монофосфатную форму под действием вирусных тимидинкиназ и способностью трифосфатных форм препаратов ингибировать вирусную ДНК-полимеразу.
Таким образом, на сегодняшний день, учитывая малую токсичность ацикловира, а также высокую распространенность герпетической инфекции у иммуноскомпрометированных больных, данный препарат можно назначать эмпирически. Применение ацикловира обязательно при клинических проявлениях герпетической инфекции и сохраняющейся лихорадке на фоне длительной антибактериальной и противогрибковой терапии. Кроме того, препарат рекомендован при подозрении на герпетический энцефалит, когда жизненно необходимо начать лечение как можно раньше.
С целью повышения эффективности ацикловира при пероральном приеме был разработан его предшественник - L-валил-ацикловир, или валацикловир, который обладает большей биологической усвояемостью (50-70%) при приеме внутрь. При пероральном приеме валацикловир быстро всасывается и почти полностью превращается в ацикловир. Результаты исследования фармакокинетики валацикловира, а также данные по оценке токсичности сравнимы с таковыми для ацикловира.
Валацикловир назначается при лечении инфекций, вызванных ВПГ 1-го и 2-го типов, в дозах по 500 мг 2 раза в день внутрь у больных с иммунодефицитом и после трансплантации костного мозга, курс - 5-7 дней. При инфекциях, вызванных ВОГ, препарат назначают по 1000 мг 3 раза в день, курсом 7 дней. Проведенное многоцентровое международное двойное слепое исследование - сравнительное изучение эффективности валацикловира у лиц старше 50 лет с ВОГ-инфекцией показало, что пероральный прием валацикловира по схеме 1000 мг 3 раза в день был более эффективен, чем пероральный прием ацикловира в дозе 800 мг 5 раз в день в течение 7 дней. В частности, было отмечено сокращение сроков исчезновения болевых симптомов с момента начала исследования. Валацикловир более эффективно воздействовал на степень выраженности болевых проявлений, типичных в период появления высыпаний, а также на заживление и вирусовыделение. Препарат оказался более удобным при употреблении, что связано с улучшением комплайенса. Переносимость препарата не отличалась от таковой для ацикловира, а побочные эффекты были незначительны и одинаково выражены во всех трех группах.
Для лечения ЦМВ-инфекции наиболее эффективным препаратом считается ганцикловир. Ганцикловир также является аналогом ациклического нуклеозида, отличающегося от ацикловира появлением 3-атома углерода и введением гидроксильной группы в ациклическую цепь, что, очевидно, позволяет ему встраиваться в ДНК вируса и клетки хозяина. Внутри инфицированных вирусом клеток ганцикло-вир подвергается фосфорилированию с образованием активной трифосфатной формы. На основании тестов in vitro показано, что активность ганцикловира в отношении клинических ЦМВ-изолятов в 25-100 раз превышает таковую для ацикловира. Более высокая активность ганцикловира против цитомегаловруса объясняется формированием более высоких концентраций ганцикловиртрифосфата в инфицированных клетках. Внутриклеточный период полужизни ганцикловир-трифосфата составляет свыше 6 ч. Считается, что он действует как ингибитор ДНК-полимеразы. В опытах in vitro выявлена дозозависимая токсичность, а наиболее важным побочным эффектом применения его у людей является дозозависимая нейтропения.
Профилактика внутрибольничных инфекций
В эпидемиологическом исследовании SENIC показано, что внедрение программ инфекционного контроля, основанного на данных эпидемиологического мониторинга, позволяет предотвратить 32% внутрибольничных инфекций. В настоящее время в Америке и Европе разработано большое количество рекомендаций по их профилактике, основанных на консенсусе специалистов.
К важным профилактическим мерам относятся соблюдение чистоты в медицинском учреждении и правил асептики при проведении инвазивных процедур, тщательная стерилизация медицинских инструментов. Особое внимание уделяется мытью и протиранию рук спиртовыми растворами до и после контакта с кожей пациента.
В рекомендациях по профилактике внутрибольничных инфекций можно выделить несколько основных подходов:
меры, направленные на предотвращение микробной колонизации ротоглотки, кишечника и кожи;
эрадикация внутрибольничных (эндогенных) патогенов;
контроль источников внутрибольничных патогенов и выработка комплекса мер, направленных на предупреждение передачи инфекции от пациента пациенту или от медицинского персонала пациенту;
адекватная дезинфекция и уход за аппаратурой, катетерами;
антибиотикопрофилактика.
Местное применение антибиотиков или антисептических препаратов с целью профилактики пневмоний, вызванных колонизацией Ps. aeruginosa, Acinetobacter spp., S. aureus, т. е. потенциально опасных патогенов в плане развития инфекций у иммуноскомпрометированных больных. С этой целью рекомендуют применение аэрозоля полимиксина В и/или эндотрахеальное введение аминогликозидов, проведение селективной деконтаминации кишечника, мероприятия, направленные на профилактику колонизации ротоглотки потенциально патогенными бактериями. В то же время дискутируется вопрос о риске возникновения резистентности при проведении селективной деконтаминации кишечника и вероятности повышения частоты выделения аминогликозид-резистентных энтерококков и метициллин-резистентных штаммов S. aureus. Поэтому селективную деконтаминацию кишечника рекомендуют проводить во всех случаях, когда имеет место выявление грамотрицательных бактерий в слизистой рта или в кале.
Показания у больных с гемобластозами к селективной деконта-минации кишечника следующие:
острый миелобластный лейкоз;
острый лимфобластный лейкоз (обязательно во время проведения курсов индукции и консолидации);
миелодиспластический синдром;
апластическая анемия (лечение антибиотиками, антилимфоцитарным глобулином);
реципиенты костного мозга;
проведение курсов интенсивной терапии больным лимфогранулематозом, лимфосаркомой (прежде всего курсы ПХТ с включением мето-трексата), хроническим миелолейкозом, когда ожидается (или возникло) снижение лейкоцитов до 1200-1500 клеток в 1 мкл.
Для селективной деконтаминации кишечника применяются плохо всасывающиеся антибиотики [кана-мицин - 1,5 г/сут, гентамицин 200 мг/сут, полимиксин М - 0,5 г 4 раза в день или котримоксазол - 960 мг 2 раза в день], оказывающие преимущественно местное действие по ходу желудочно-кишечного тракта. При выявлении грамотрицательных бактерий, грибов со слизистой рта или в кале проводится замена неабсорбируемых антибиотиков и котримоксазолом на фторхинолоны (норфлоксацин) и амфотерицин В (для профилактики колонизации грибами).
Комбинации антибиотиков могут наноситься на слизистую оболочку полости рта в форме липких паст. В большинстве исследований одновременно с местной профилактикой применяли парентерально цефотаксим.
Профилактика микотической инфекции должна начинаться сразу с первого дня курса химиотерапии. Показания те же, что и у больных при проведении селективной деконтаминации кишечника, в том числе больные, которые получают глюкокортикоиды. С профилактической целью применяют или кетоконазол 400 мг/сут, или флуконазол 100-200 мг/сут, или итраконазол 100-200 мг/сут, реже амфотерицин В 0,5 мг/кг 2-3 раза в неделю. Противогрибковая профилактика остается без изменений в тех случаях, когда в посевах со слизистой полости рта выделяются грибы рода Candida, но отсутствуют симптомы стоматита, и в случаях, когда больному не проводится системная антибактериальная терапия.
При выделении в посевах со слизистой полости рта грибов рода Candida (при исключении Candida krusei, Candida glabrata) и наличии признаков стоматита рекомендуется назначение флуконазола в дозе не менее 200 мг. Доза флуконазола увеличивается до 400 мг больным, которые ранее принимали этот препарат. В период нейтропении профилактическая доза итраконазола должна быть не менее 200 мг в сутки или следует заменить этот препарат на флуконазол на весь период нейтропении.
При выделении грибов Candida krusei в посевах со слизистой полости рта в период цитостатической терапии при критической нейтропении рекомендуется заменить флуконазол на итраконазол (400-600 мг/сут) или перевести больного на амфотерицин В (0,5 мг/кг, 2-3 раза в неделю). Критериями отмены противогрибковой терапии является повышение числа лейкоцитов свыше 1000 клеток в 1 мкл, отсутствие признаков кандидозного стоматита. Профилактика герпетической инфекции показана больным, перенесшим вирусную инфекцию, с первого курса полихимиотерапии и «до выхода» из агранулоцитоза. Назначается внутрь один из препаратов: ацикловир по 200 мг 4 раза в сутки или вала-цикловир по 250 мг 2 раза в сутки.
Загрузка...
