В ходе эволюции между микро- и макроорганизмами сложились различные формы взаимоотношений. Различают следующие формы симбиоза:
- Мутуализм – (от лат. mutuus – взаимный) – такой вид взаимоотношений при котором оба симбиота получают взаимную выгоду (нормальная микрофлора человека).
- Комменсализм (от французского – сожитель) – один из симбиотов получает питательные в-ва за счет своего сожителя, не принося ему вреда.
- Паразитизм – от греческого нахлебник – форма взаимоотношений между двумя организмами разных видов, при которой один из них, называемый паразитом, использует другого, называемого хозяином, в качестве источника питания и как место постоянного или временного обитания, причем оба организма находятся между собой в антагонистических отношениях.
Все возбудители инфекционных и инвазионных болезней человека относятся к паразитам.
С популяционно-экологических позиций выделяют три категории паразитов: облигатные, факультативные и случайные.
Облигатные паразиты во всех стадиях популяционного цикла тесно связаны с организмом хозяина. У них есть лишь паразитическая фаза существования, они никогда не попадают в окружающую среду, поскольку существование во внешней среде для них в принципе не возможно. Они передаются трансмиссивно, трансплацентарно или контактно-половым путем. Если паразит имеет двух хозяев — теплокровного носителя и членистоногого переносчика, то его популяция в любое время представлена двумя частями: гостальной (организменной) и векторной (в переносчике). В других случаях популяция представлена лишь гостальной частью.
Факультативные паразиты, помимо организма хозяина, в процессе циркуляции могут использовать и внешнюю среду, но паразитическая фаза у них имеет определяющее значение. Данные микроорганизмы помимо выше названных путей передачи могут передаваться и не трансмиссивными путями. Эта категория паразитов весьма неоднородна и состоит либо из трех частей, а именно гостальной, векторной и внеорганизменной (сапрофитической), либо из двух частей: гостальной и внеорганизменной. Они образуют полузамкнутую паразитарную систему с преобладанием паразитической фазы существования над сапрофитической.
К случайным паразитам относятся такие паразиты, для которых внешняя среда является нормальной средой их автономного обитания. Они сохранили способность к сапрофитическому типу питания. Сапрофитическая фаза существования для них — основная и обязательная, а паразитическая — лишь эпизодическая. Соответственно двум средам обитания популяция паразитов состоит из двух частей: внеорганизменной (сапрофитической), которая является основной, и организменной (гостальной), которая является случайной. Трансмиссивный путь передачи у них отсутствует.
Случайные и факультативные паразиты являются переходными формами от сапрофитов к облигатным паразитам.
Паразитов по способности к внутриклеточному паразитированию можно разделить на три группы: облигатные внутриклеточные паразиты, факультативные внутриклеточные паразиты и облигатные внеклеточные паразиты.
Облигатные внутриклеточные паразиты удовлетворяют свои пищевые потребности только в условиях внутриклеточного существования. В такой среде много готовых жизненно необходимых веществ, есть белок синтезирующие системы. Помимо обеспечения метаболических, энергетических, генетических и белоксинтезирующих потребностей микробов, клетка защищает их от действия антител, фагоцитоза, бактериофагов и антибиотиков, которые не проникают через клеточную мембрану. Во многих случаях развития внутриклеточной инфекции клетками мишенями служат макрофаги, хотя эту роль могут выполнять и другие клетки. К облигатным внутриклеточным паразитам относятся вирусы, риккетсии и хламидии, возбудители лепры. Размножение данных микробов в клетке может происходить как в цитоплазме, так и в ядре. На искусственных питательных средах они не культивируются.
Факультативные внутриклеточные паразиты способны существовать как внутри, так и вне клетки. При этом в организме хозяина преобладает внутриклеточное размножение, хотя они могут размножаться и внеклеточно, так как внутриклеточная среда в условиях организма является основным местом развития инфекционного процесса. Такая способность к внутриклеточному паразитированию может иметь значение в хронизации инфекционного процесса, так как облегчает выживание микробов и их сохранение в макроорганизме. Данные микробы культивируются на искусственных питательных средах. К ним относятся возбудители туберкулеза, бруцеллеза, туляремии, менингококковой инфекции, гонореи, шигеллы, сальмонеллы и другие микробы.
Облигатные внеклеточные паразиты — это микробы, которые не проникают внутрь клетки, а прикрепляются к ее поверхности и распространяются по межклеточным пространствам. Примером таких микробов являются микоплазмы, возбудитель холеры, лептоспиры и другие микробы. Для внеклеточных паразитов характерна продукция экзоферментов, способствующих их агрессии и инвазии — нейраминидазы, гиалуронидазы и т. д.
Феномен паразитизма лежит в основе инфекционного процесса. Термин «инфекция» или синоним инфекционный процесс - совокупность физиологических и восстановительно-приспособительных реакций, возникающих в восприимчивом макроорганизме при определенных условиях окружающей внешней среды и результате его взаимодействия с проникшими и размножающимися и нем патогенными или условно-патогенными бактериями, грибами, вирусами и направленных на поддержание постоянства внутренней среды макроорганизма (гомеостаза).
Инфекционный процесс.
Возникновение, течение и исход инфекционного процесса определяются тремя группами факторов: 1) количественные и качественные характеристики микроба — возбудителя инфекционного процесса; 2) состояние макроорганизма, степень его восприимчивости к микробу; 3) факторы внешней среды.
При этом микроб определяет специфичность инфекционного процесса, а решающий вклад в форму проявления инфекционного процесса, его длительность, степень тяжести проявлений и исход вносит состояние макроорганизма, прежде всего факторы его неспецифической резистентности, на помощь которым приходят факторы специфического приобретенного иммунитета. Третий, экологический, фактор оказывает на инфекционный процесс опосредованное воздействие, снижая или повышая восприимчивость макроорганизма, либо снижая и повышая инфицирующую дозу и вирулентность возбудителя, активируя механизмы заражения и соответствующие им пути передачи инфекции, и т. д.
Микробы, вызывающие инфекционные болезни, общепринято называть возбудителями инфекционных болезней. Организм человека или животного, находящийся в состоянии инфекции, т. е. паразитирования в нем возбудителя, называют инфицированным, в то время как предметы внешней среды, на которые попали возбудители, целесообразно обозначать как загрязненные тем или иным возбудителем.
Стадии и уровни инфекционного процесса
Условно ИП можно разделить на несколько стадий. Первая стадия — проникновение микробов в макроорганизм. Пусковым моментом инфекционного процесса является внедрение и адаптация микробов в месте входных ворот инфекции — заражение (инфицирование), а также адгезия (прилипание) микробов к клеткам макроорганизма. Входные ворота — это ткани и органы, через которые микробы попадают в организм. В большинстве случаев микробы проникают в макроорганизм через поврежденные кожные покровы и проницаемые для микробов неповрежденные слизистые оболочки. Второй стадией является колонизация (от лат. colon a — поселение) — горизонтальное заселение кожных покровов и слизистых оболочек в месте входных ворот инфекции. При инфекционном процессе распространение микробов происходит не только горизонтально, по поверхности клеток, но и в глубину клеток и тканей макроорганизма. Способность микробов проникать внутрь клеток макроорганизма называется пенетрацией Третья стадия — диссеминация, т. е. распространение микробов за пределы первичного очага внедрения и колонизации микробов лимфогематогенным путем, бронхогенно или периневрально, по ходу нервных стволов, что ведет к генерализации инфекционного процесса (генерализация — это переход от общего к частному, распространение по всему макроорганизму). Четвертая стадия — мобилизация защитных факторов макроорганизма. В ответ на проникновение микробов и их болезнетворное воздействие макроорганизм мобилизует все присущие ему первоначально неспецифические, а затем специфические факторы защиты, действие которых направлено на нейтрализацию как самих микробов, так и их токсинов и на восстановление нарушенного гомеостаза в макроорганизме. Пятая стадия — окончание и исходы инфекционного процесса. В большинстве случаев наступает санация макроорганизма, т. е. полное освобождение макроорганизма от микроба и приобретение им нового качества — формирование иммунитета. В ряде случаев инфекционный процесс заканчивается летальным исходом. В тех случаях, когда между микробом и макроорганизмом устанавливается равновесие, происходит формирование микробоносительства
. Инфекционный процесс в результате действия многих факторов не всегда проходит все присущие ему стадии и может закончиться уже на ранних этапах, например, протекая в виде абортивной формы инфекционной болезни у привитых или у лиц, ранее перенесших данное заболевание.
Инфекционный процесс может проявляться на всех уровнях организации биологической системы макроорганизма. При этом каждый вышестоящий уровень включает в себя нижестоящие уровни. Прежде всего, многоуровневая система инфекционного процесса включает в себя организменный уровень или собственно инфекционный процесс, так как инфекция — это система реакций, которые возникают в восприимчивом макроорганизме. Нижестоящими уровнями являются тканево- органный, клеточный (взаимодействие клетки микроба и клетки организма хозяина) и субклеточный или молекулярный уровень, в основе которого лежит конкурентное взаимодействие биологических молекул микроба и макроорганизма.
Термины «инфекция» и «инфекционная болезнь» не равнозначны. Инфекционный процесс составляет основу инфекционной болезни. В отличие or инфекционного процесса, под инфекционной болезнью следует понимать индивидуальный случай определяемого лабораторно и/или клинически инфекционного состояния данного макроорганизма, обусловленного действием микробов и их токсинов, и сопровождающегося различными степенями нарушения гомеостаза. Это частный случай протекания инфекционного процесса у данного конкретного индивидуума.
Свойства микробов — возбудителей инфекционного процесса
Патогенные микробы должны обладать целым рядом свойств, и прежде всего патогенностью. Патогенность (син. болезнетворность) — это потенциальная способность микробов вызывать инфекционный процесс, т. е. проникать в макроорганизм определенного вида хозяина при естественных для данного микроба условиях заражения, размножаться в нем, вызывать различные нарушения гомеостаза и развитие ответных реакций со стороны макроорганизма.
По степени патогенности (син. болезнетворности) для макроорганизма человека, животного или растения все микробы делятся на три группы: патогенные, сапрофиты и условно патогенные.
Патогенные (от греч. pathos — страдание и genos — рождение) — это возбудители инфекционных болезней человека, животных и растений. Их попадание в макроорганизм всегда приводит к развитию инфекционного процесса в той или иной форме (от абортивной до молниеносной) Условно-патогенные (син. потенциально патогенные или возбудители оппортунистических инфекций) — это микробы, оказывающие болезнетворное воздействие на макроорганизм при определенных условиях, т. е. когда они попадают (пассивно проникают) во внутреннюю среду макроорганизма в больших количествах на фоне резкого снижения резистентности макроорганизма. Они занимают промежуточное положение между патогенными микробами и сапрофитами. В отличие от патогенных микробов, болезнь макроорганизма для них не является необходимым условием существования как биологического вида, а представляет лишь результат нарушения симбионтных отношений. В этом состоит коренное отличие между патогенными и условно- патогенными микробами.
Сапрофиты (от греч. sapros — гнилой и phyton — растение), или непатогенные — это микробы, питающиеся мертвыми тканями растений и животных или продуктами их жизнедеятельности. Степень требовательности их к питательному субстрату различна у разных видов. Они не зависят от макроорганизма, им нужны лишь готовые органические вещества.
Некоторые микробы, например возбудитель сибирской язвы и столбняка, находясь в почве, проявляют себя как сапрофиты. Патогенность их проявляется после случайного проникновения в макроорганизм, используемый ими в качестве источника метаболитов и среды обитания.
В настоящее время общепризнана относительность деления на патогенные и условно патогенные микробы.
Патогенные микробы должны проникать в макроорганизм в определенной критической, или инфицирующей дозе (син. патогенной дозе). При попадании микробов в макроорганизм в количестве ниже определенной критической дозы инфекционный процесс не разовьется. Критическая инфицирующая доза необходима для возникновения стойкой адгезии, колонизации и инвазии микробов в ткани.
В естественных условиях патогенные микробы должны проникать через определенные входные ворота инфекции — ткани и органы, через которые микробы попадают в макроорганизм. Например, N. gonorrhoeae проникает в макроорганизм через однослойный цилиндрический эпителий, расположенный в слизистой оболочке уретры, канале шейки матки, дистальных отделах прямой кишки и конъюнктиве глаза. Возбудители кишечных инфекций проникают в макроорганизм через слизистую оболочку кишечника, а возбудители воздушно капельных инфекций — через слизистые оболочки дыхательных путей.
В связи с тем, что патогенность являясь полифакторным генотипическим видовым признаком, для обозначения степени патогенноспш введено понятие «вирулентности». Вирулентность —это мера патогенности, ее качественная характеристика или фенотипическое проявлениегенотипа.
По этому признаку все штаммы данного вида микроба могут быть подразделены на высоко, умеренно, слабо и авирулентные. Высоковирулентные штаммы, как правило, вызывают более тяжело протекающие заболевания, чем умеренно или слабовирулентные штаммы. Тем не менее авирулентные штаммы есть даже среди возбудителей конвенционных и особо опасных инфекций.
В лабораторных условиях о вирулентности микробов и силе действия их токсинов судят по величине летальной (LD) и инфицирующей ( ID) доз, которые выражают в условно принятых единицах. Летальная доза — это наименьшее количество живого возбудителя или токсина, вызывающее в определенный срок гибель конкретного количества (%) животных, взятых в опыт. Инфицирующая доза — это минимальное количество живых микробов, способное вызвать инфекционное заболевание у определенного количества (%) животных, взятых в опыт. Различают:
Dcl (dosа certa letalis) — наименьшее количество живого микроба или его токсина, вызывающее в течение определенного времени гибель 100 % экспериментальных животных, взятых в опыт. Это безусловно смертельная доза.
D m (dosis letal s minima) — наименьшее количество живого микроба или его токсина, вызывающее в течение определенного времени гибель 95 % экспериментальных животных, взятых в опыт.
Di 100 — это минимальное количество живых микробов, вызывающее развитие инфекционного заболевания у 100 % зараженных экспериментальных животных, взятых в опыт.
Чаще всего используют LD50 — дозу живого микроба или его токсина, вызывающую в течение определенного времени гибель 50 % экспериментальных животных, взятых в опыт, и ID50 — минимальное количество живых микробов, способное вызвать развитие инфекционного заболевания у 50 % зараженных экспериментальных животных, взятых в опыт.
Инфекционные болезни в отличие от других заболеваний имеют ряд особенностей.
- Инфекционные болезни характеризуются нозологической специфичностью, которая заключается в том, что каждый патогенный микроб вызывает «свою», присущую только ему, инфекционную болезнь и локализуется в том или ином органе или ткани. Этой нозологической специфичности нет у условно-патогенных микробов.
2. Инфекционные болезни характеризуются контагиозностью (син. инфекционностью, заразительностью). Это, прежде всего, заразные болезни. Под контагиозностью (от лат. contaggiosus — заразный, заразительный) подразумевается легкость, с которой возбудитель передается от зараженного организма незараженному, или быстрота распространения микробов среди восприимчивой популяции с помощью цепной реакции или веерообразной передачи.
Для качественной оценки степени контагиозности применяют индекс контагиозности, определяемый как процент заболевших из числа восприимчевых лиц, подвергшихся опасности заражения за определенный период времени. Так, корь относится к высококонтагиозным болезням, поскольку корью заболевают практически 100 % лиц, контактировавших с больным и не имеющих иммунитета к вирусу (индекс контагиозности 0,98). В то же время эпидемическим паротитом переболевает менее половины лиц, подвергшихся опасности заражения (индекс контагиозности 0,35—0,40).
3. Инфекционным болезням свойственна цикличность течения, которая заключается в наличии последовательно сменяющихся периодов исходя из патогенеза заболевания. Длительность периодов зависит как от свойств микроба, так и от резистентности макроорганизма, особенностей иммуногенеза. Даже при одном и том же заболевании у разных лиц длительность этих периодов может быть разной.
Различают следующие периоды развития болезни: инкубационный (скрытый); продромальный (начальный); период основных или выраженных клинических проявлений болезни (период разгара); период угасания симптомов болезни (ранний период реконвалесценции); период выздоровления (реконвалесценции).
Период с момента внедрения микроба (заражения, инфицирования) в макроорганизм до начала первых клинических проявлений болезни получил название инкубационный. В течение инкубационного периода происходит адаптация возбудителя к внутренней среде зараженного макроорганизма и преодоление им защитных механизмов последнего. Помимо адаптации микробов происходит их размножение и накопление в макроорганизме, движение и избирательное накопление в определенных органах и тканях (тканевой и органный тропизм), которые в наибольшей степени подвержены повреждению. Со стороны макроорганизма уже в инкубационном периоде происходит мобилизация его защитных сил. Признаков болезни в этом периоде еще нет, однако при специальных исследованиях можно обнаружить начальные проявления патологического процесса в виде характерных морфологических изменений, обменных и иммунологических сдвигов, циркуляции микробов и их антигенов в крови. В эпидемиологическом плане важно, что макроорганизм в конце инкубационного периода может представлять эпидемиологическую опасность вследствие выделения из него микробов в окружающую среду.
Длительность инкубационного периода имеет определенную продолжительность, подверженную колебаниям как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения. При одних инфекционных болезнях длительность инкубационного периода исчисляется часами, как, например, при гриппе; при других — неделями и даже месяцами, как, например, при вирусном гепатите В, бешенстве, медленных вирусных инфекциях. Для большинства инфекционных болезней длительность инкубационного периода равна —3 неделям.
Продромальный, или начальный, период (от греч. prodromes — предвестник) начинается с появления первых клинических симптомов болезни общего характера в результате интоксикации макроорганизма (недомогание, озноб, повышение температуры, головная боль, тошнота и т. д.). Характерных специфических клинических симптомов, на основании которых можно было бы поставить точный клинический диагноз, в этот период нет. На месте входных ворот инфекции нередко возникает воспалительный очаг — первичный аффект. Если при этом в процесс вовлекаются регионарные лимфатические узлы, то говорят о первичном комплексе.
Продромальный период наблюдается не при всех инфекционных болезнях. Обычно он длится —2 суток, но может укорачиваться до нескольких часов или удлиняться до 5— 0 дней и более.
Продромальный период сменяется периодом основных или выраженных клинических проявлений болезни (период разгара), который характеризуется максимальной выраженностью общих неспецифических симптомов болезни и появлением специфических или абсолютных (облигатных, решающих, патогномоничных), свойственных только данной инфекции симптомов болезни, которые позволяют поставить точный клинический диагноз. Именно в этом периоде находят свое наиболее полное выражение специфические патогенные свойства микробов и ответная реакция макроорганизма. Этот период нередко подразделяется на три стадии: 1)стадия нарастания клинических проявлений 2) стадия максимальной выраженности клинических проявлений; 3) стадия ослабления клинических проявлений. Данный период может закончиться летально, или болезнь переходит в следующий период, который называется периодом угасания симптомов болезни (ранний период реконвалесценции).
В период угасания происходит исчезновение основных симптомов болезни, нормализация температуры. Этот период сменяется периодом реконвалесценции (от лат. re — обозначающего повторность действия и convalescent a — выздоровление), который характеризуется отсутствием клинических симптомов, восстановлением структуры и функции органов, прекращением размножения возбудителя в макроорганизме и гибелью микроба, либо процесс может перейти в микробоносительство. Длительность периода реконвалесценции также широко варьирует даже при одной и той же болезни и зависит от ее формы, тяжести течения, иммунологических особенностей макроорганизма, эффективности проводимого лечения.
Выздоровление может быть полным, когда все нарушенные функции восстанавливаются, или неполным, когда сохраняются остаточные (резидуальные) явления, представляющие собой более или менее стабильные изменения тканей и органов, возникающие на месте развития патологического процесса (деформации и рубцы, параличи, атрофия тканей и т. д.). Различают: а) клиническое выздоровление, при котором исчезают только видимые клинические симптомы болезни; б) микробиологическое выздоровление, сопровождающееся освобождением макроорганизма от микроба; в) морфологическое выздоровление, сопровождающееся восстановлением морфологических и физиологических свойств пораженных тканей и органов. Обычно клиническое и микробиологическое выздоровление не совпадают с полным восстановлением морфологических повреждений, длящихся продолжительное время. Помимо полного выздоровления, исходом инфекционной болезни может быть формирование микробо носительства, переход в хроническую форму течения болезни, летальный исход.
4. В ходе инфекционных болезней происходит формирование иммунитета, что является характерной чертой инфекционного процесса. Напряженность и длительность приобретенного иммунитета существенно различаются при разных инфекционных болезнях — от выраженного и стойкого, практически исключающего возможность повторного заражения в течение всей жизни (например, при кори, чуме, натуральной оспе и т. д.) до слабого и кратковременного, обуславливающего возможность повторного заболевания даже спустя короткий промежуток времени (например, при шигеллезах). При большинстве инфекционных болезней формируется стойкий, напряженный иммунитет.
Интенсивность формирования иммунитета в процессе инфекционной болезни во многом определяет особенности течения и исход инфекционной болезни. Характерной чертой патогенеза инфекционных болезней является развитие вторичного иммунодефицита.
5. Для постановки диагноза при инфекционных болезнях применяются специфические микробиологические и иммунологические методы диагностики (микроскопическое, бактериологическое, вирусологическое и серологическое исследования, а также постановка биопробы и кожных аллергических проб), которые нередко являются единственным достоверным способом подтверждения диагноза. Эти методы делятся на основные и вспомогательные (дополнительные), а также методы экспресс диагностики.
6. Для лечения и профилактики инфекционных болезней, помимо этиотропных препаратов, к которым относятся антибиотики и другие противомикробные препараты, применяют специфические препараты, направленные непосредственно против данного микроба и его токсинов. К специфическим препаратам относят вакцины, сыворотки и иммуноглобулины, бактериофаги, эубиотики и иммуномодуляторы.