Микробиология с основами эпидемиологии и методами микробиологических исследований

Иногда возбудитель сохраняется в организме, несмотря на клиническое выздоровление. Такое состояние называется микробоносительством. Микробоносительство нельзя путать с персистенцией – длительным «переживанием» микроорганизмов-возбудителей той или иной инфекции в организме человека. В отличие от микробоносительства в состоянии персистенции возбудитель не выделяется во внешнюю среду. Реинфекция – это заболевание, возникшее после выздоровления вследствие повторного заражения тем же самым возбудителем. При суперинфекции, в отличие от реинфекции, заражение происходит в организме до выздоровления. Под рецидивом следует понимать возврат клинических симптомов болезни без повторного заражения за счет оставшихся в организме возбудителей.

Если инфекция протекает без выраженных симптомов, то это – бессимптомная инфекция. В случае яркой выраженности клинических симптомов инфекция называется манифестной. При резком снижении защитных сил макроорганизма (иммунодефицитном состоянии) может развиться эндогенная инфекция, вызываемая представителями нормальной микрофлоры тела человека. В то же время экзогенная инфекция детерминирована проникновением микроорганизмов в организм человека извне. Различают также моноинфекцию, вызываемую одним возбудителем, и микстинфекцию, обусловленную несколькими возбудителями.

7.3. Патогенные свойства микроорганизмов

Характеризуя микроорганизм-возбудитель той или иной инфекции, следует остановиться на таком понятии, как патогенность – потенциальная способность определенных видов микроорганизмов вызывать инфекционный процесс. Это – видовой признак. Степень (мера) патогенности конкретного штамма возбудителя — вирулентность. Факторы патогенности (вирулентности) микроорганизмов подразделяют на три группы:

• определяющие взаимодействие возбудителей со слизистыми оболочками пораженных органов;

• придающие возбудителям устойчивость к механизмам защиты человеческого организма и обеспечивающие способность в нем размножаться;

• способные продуцировать токсины (яды), участвующие в развитии инфекционного процесса.

К факторам патогенности бактерий относятся адгезины, наличие капсулы, способность размножаться на слизистых оболочках (колонизация), способность проникать в клетки (пенетрация) или в подлежащие ткани (инвазия), способность противостоять механизмам защиты хозяина (агрессия). Их можно рассматривать как различные функциональные проявления вирулентных свойств, характеризующих патогенные микроорганизмы.

Адгезины – это микробные белки поверхностей бактериальной клетки, отвечающие за прилипание (прикрепление) к эпителию слизистых оболочек. Взаимодействие микробов и клеток организма очень специфично. Одни микроорганизмы колонизируют эпителий желудочно-кишечного тракта, прикрепляясь к нему, другие – дыхательных путей и т. д. Механизм взаимодействия микро- и макроорганизма реализуется при участии электростатических сил, гидрофобных свойств поверхностей и посредством функционирования рецепторного аппарата.

Капсула бактерий подавляет начальные этапы защитных реакций – распознавание и поглощение, экранируя бактерии.

Под пенетрацией следует понимать способность некоторых возбудителей проникать внутрь эпителиальных клеток, лимфоцитов или лейкоцитов. При этом клетки разрушаются, что сопровождается нарушением целостности эпителиального покрова соответствующего органа. Инвазия – способность возбудителей проникать через слизистые и соединительнотканные барьеры в подлежащие ткани. Эта способность связана с продуцированием таких ферментов, как гиалуронатлиаза и нейраминидаза. Гиалуронидаза специфически расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав межклеточного вещества, тем самым повышая проницаемость слизистых оболочек. Нейраминидаза облегчает преодоление слоя слизи, проникновение внутрь клеток и распространение в межклеточных пространствах.

Агрессия – это способность возбудителя подавлять неспецифическую и иммунную защиту организма хозяина. Сюда же можно отнести наличие капсулы и различные белковые структуры бактериальной клетки, липополисахариды грамотрицательных бактерий. Защитные свойства макроорганизма подавляются также ферментами, продуцируемыми возбудителями. К ним относятся протеазы (разрушают антитела), коагулазы (свертывают плазму крови), фибринолизин (растворяет сгустки фибрина), лецитиназа (расщепляет лецитин) и т. д.

Токсины, или яды бактерий, традиционно подразделяют на экзои эндотоксины. Экзотоксины – это продукты метаболизма, как правило, грамположительных бактерий. Они имеют белковую природу, поэтому высокоиммуногенны и не так тесно связаны с бактериальной клеткой, как эндотоксины. Действие экзотоксинов на макроорганизм высокоспецифично. Так, цитотоксины блокируют биосинтез белка на субклеточном уровне, мембранотоксины повышают проницаемость мембраны эритроцитов (гемолизины) и лейкоцитов (лейкоцидины). Функциональные блокаторы включают энтеротоксины, нейротоксины и токсикоблокаторы. Эксфолиатины и эритрогенины влияют на процессы взаимодействия клеток между собой и с межклеточным веществом.

К эндотоксинам относят метаболиты, как правило, грамотрицательных бактерий, они тесно связаны с бактериальной клеткой и высвобождаются только после гибели клеток. По химической природе это липополисахариды (ЛПС). Эндотоксины являются слабыми иммуногенами. Действие токсинов на макроорганизм малоспецифично и, как правило, однотипно – интоксикация, слабость, падение артериального давления.

Токсичность (так же, как и вирулентность) может быть оценена количественно. К единицам измерения вирулентности (токсичности) относят DLM (dosis letalis minima) – минимальное количество микроорганизмов или токсинов, вызывающее гибель большинства (80 %) лабораторных животных, DCL (dosis certa letalis) – гибель абсолютно всех животных и LD

– гибель 50 % подопытных животных.

Отдельно рассматривается инфицирующая доза (ID) – минимальное количество микроорганизмов или токсина, способное при попадании внутрь организма вызвать заболевание. Так, например, для туляремии величина ID составляет 1–2 КОЕ, для шигеллезов – 10

КОЕ, для брюшного тифа – 10

КОЕ, а для холеры – 10

КОЕ.

Факторы патогенности микроорганизмов контролируются хромосомными и плазмидными генами. Контроль токсинообразования осуществляют также конвертирующие бактериофаги. Изменчивость вирулентности может носить гено- или фенотипирующий характер. Генотипическое снижение вирулентности имеет место при мутациях, рекомбинациях, утере внехромосомных наследственных факторов (плазмид, IS-последовательностей, транспозонов). Фенотипическое ее снижение возможно при попадании возбудителя в неблагоприятные условия, такие как неоптимальный режим культивирования, обработка микроорганизма гомологичной сывороткой. Снижение вирулентности может быть также обусловлено не потерей вирулентных свойств, а селекцией маловирулентных устойчивых штаммов в гетерогенной популяции возбудителя.

7.4. Микроэкология ротовой полости и желудочно-кишечного тракта

Микроэкология изучает взаимоотношения микро- и макроорганизмов в определенной среде обитания. Под термином микрофлора (микробиота) следует понимать эволюционно сложившийся открытый биоценоз микроорганизмов, заселяющих поверхности и полости тела человека. Человек имеет достаточно обильную микробную флору на внешних покровах тела и в полостях, сообщающихся с внешней средой. Большая часть микробов концентрируется в желудочно-кишечном тракте, особенно в толстом кишечнике.

Полость рта со слюной, имеющей щелочную реакцию, с пищевыми остатками и с ее «термостатной» температурой является естественным резервуаром для развития микроорганизмов. В ротовой полости обнаружено до 200 видов микроорганизмов, их концентрация в слюне составляет около 5 млрд КОЕ/мл, в зубном налете – их в тысячу раз больше.

В подъязычной области, в складках слизистой в полости рта постоянно встречаются следующие виды:

• Streptococcus mutans, S. mitis, S. salivarium, S. sanguis;

• представители родов Peptococcus, Veilonella.

На нёбных миндалинах в норме можно обнаружить стрептококков, коринебактерий, нейссерий, псевдомонад, гемофилов, нокардий и дрожжевых грибов. В слюне преобладают извитые микроорганизмы – трепонемы и спириллы, в десневом желобе – анаэробы (бактероиды, фузобактерии, лептотрихии, кампилобактеры, спирохеты и т. д.). Вырабатывая органические кислоты при разложении углеводных остатков пищи, бактерии полости рта способствуют разрушению эмали зубов и развитию кариеса. Поэтому систематический уход за полостью рта с механическим удалением пищевых остатков и микробной массы является важным мероприятием личной гигиены.

Желудочно-кишечный тракт – сбалансированная биологическая система, внутри которой существуют многочисленные связи между микроорганизмами, образующие стабильные сообщества. Микрофлора желудочно-кишечного тракта в разных его отделах имеет свои особенности. В глотке и пищеводе микроорганизмы отсутствуют. Кислая среда желудка также неблагоприятна для размножения микроорганизмов. Нормальный желудок является местом массовой гибели попадающих в него микроорганизмов, поэтому микрофлора желудка обычно очень бедна: там могут существовать только некоторые виды кислотоустойчивых бактерий и вирусов (дрожжи и лактобактерии, энтеровирусы). Однако при заболеваниях, сопровождающихся пониженной кислотностью, в желудке развивается богатая микрофлора, включающая сарцин, бацилл (B. subtilis), дрожжи и некоторые другие микроорганизмы. Неоднозначно оценивается и роль столь «модного» ныне микроорганизма — Heicobacter pylori.

Начиная с двенадцатиперстной кишки, где содержимое ощелачивается секретом поджелудочной железы и желчью, среда более благоприятна для жизнедеятельности бактерий. Анатомически кишечник разделен баугиниевой заслонкой на две экологических ниши – тонкий и толстый кишечник. Тонкий кишечник в норме содержит лишь скудную и непостоянную микрофлору. Зато в толстой кишке содержится обильнейшая микрофлора. Взрослый человек ежедневно выделяет с экскрементами в среднем около 10

бактерий, составляющих до половины сухой массы фекалий.

Кишечный тракт новорожденных в первые часы жизни стерилен, но уже через 10 – 12 ч он населяется микроорганизмами, при этом кишечная микрофлора в первые 2 – 3 дня жизни носит еще случайный характер. В дальнейшем господствующее положение приобретает грамположительная анаэробная молочнокислая флора, которая вырабатывает (при расщеплении лактозы) молочную кислоту, подавляя тем самым развитие любой иной, особенно гнилостной, флоры в кишечнике ребенка. Бифидобактерии являются, по-видимому, весьма полезным фактором, защищающим малоустойчивый организм грудного младенца от кишечных расстройств. Наряду с бифидобактериями в относительно небольшом количестве развивается и другая молочнокислая микрофлора. Это так называемая «bifidum-флора» фекалий младенца, чрезвычайно характерная для кишечного содержимого грудных детей, она обычно удерживается до 1 года, когда начинается прикармливание ребенка и прекращается вскармливание материнской грудью.

В течение дальнейшей жизни микробный пейзаж кишечника постепенно сменяется микрофлорой взрослых. В кишечнике взрослого человека насчитывается около 500 видов микроорганизмов. Преобладающей микрофлорой являются облигатные анаэробы, которые превышают количество факультативных анаэробов и аэробов в 100 – 1000 раз. В таком составе с ббльшими или меньшими сдвигами, в зависимости от климато-географического региона, сезонности, режима питания, кишечная флора удерживается до самой смерти (табл. 7).

Микрофлора кишечника обеспечивает газовый состав и кинетическую регуляцию его деятельности, водно-солевой обмен, продуцирует биологически активные соединения, обладает детоксицирующей активностью, обеспечивает продукцию витаминов. Нормальная микрофлора кишечника защищает его от колонизации патогенными и условно-патогенными бактериями, обеспечивая колонизационную резистентность.

Таблица 7

Нормальные показатели микрофлоры желудочно-кишечного тракта

Кишечная стенка в нормальном состоянии практически непроницаема для микроорганизмов. Нарушение ее целостности приводит к вторжению бактерий из кишечника в стерильные внутренние ткани и полости тела (транслокация), в результате чего развиваются тяжелые заболевания часто с летальным исходом.

При нарушении количественного состава микрофлоры толстого кишечника в организме человека развиваются функциональные нарушения, под названием «дисбактериоз, или дисбиоз, кишечника». Согласно Приказа МЗ РФ от 9 июня 2003 г. № 231, следует говорить именно о дисбактериозе кишечника. Различают четыре последовательные стадии дисбактериоза:

1) уменьшение количества лактобактерий;

2) уменьшение количества бифидобактерий;

3) преобладание гемолитических форм бактерий и дрожжевых грибов;

4) преобладание гемолитических форм бактерий и дрожжевых грибов с повышенным содержанием бактерий рода Proteus.

Для коррекции дисбиоза кишечника широко используются бактерии-антагонисты. Еще великий И. И. Мечников предложил для борьбы со старением принимать внутрь простоквашу на основе Lactobacillus bulgaricus.

Ныне это очень перспективное направление в лечении дисбактериоза. Лекарственные препараты на основе живых бактерийантагонистов, предназначенные для коррекции нормальной микрофлоры, называют эубиотиками. Более широкий термин пробиотики был предложен Д. Лилли и Р. Стилвеллом в 1965 г. Это живые микроорганизмы и вещества микробного и иного происхождения, оказывающие при естественном способе введения благоприятное влияние на физиологические функции макроорганизма через оптимизацию его микроэкологического статуса. Различают также и пребиотики – химические соединения, в основном природного происхождения, включение которых в пищевой рацион способствует накоплению определенных групп микроорганизмов.

К пребиотикам относят эубикор, лактулозу, ксилобиозу, соевый олигосахарид и другие вещества, предназначенные для стимуляции роста лакто- и бифидофлоры.

Пробиотики получают на основе либо бифидобактерий (бифидумбактерин, бификол), либо лактобактерий (лактобактерин, ацилакт, аципол), либо споровых бактерий (биоспорин, бактисубтил), реже на основе условно-патогенных кишечных палочек (биофлор).

Широкое распространение получили в последнее время так называемые симбиотики — препараты, сочетающие несколько пробиотиков, например линекс – препарат на основе L. acidophilus, B. infantis, S. faecium. Если препараты содержат пробиотики в сочетании с пребиотиками, то такие препараты называют синбиотиками (бифиформ, ламинолакт).

В настоящее время все эти продукты, согласно ГОСТ Р 52349-05, можно отнести к функциональным пищевым продуктам, которые занимают место между лекарствами и обычными пищевыми продуктами.

7.5. Микроэкология кожи, глаз и дыхательных путей

Различают собственную и транзиторную микрофлору кожи. Под влиянием бактерицидных факторов пота, секрета сальных желез кожа имеет кислую среду. В этих условиях на коже выживают только эпидермальные стафилококки, микрококки, сарцины и непатогенные коринебактерии. Возможно транзиторное нахождение на поверхности кожи золотистых стафилококков и различных видов стрептококков.