Что нужно знать врачу о возбудителях инфекций?

Профессор И.В. Смирнов
Рязанский государственный медицинский университет им. И.П. Павлова


Увеличение числа возбудителей инфекций у человека, многообразие форм их биологической организации и различное медицинское значение диктуют необходимость углубления знаний каждого врача в области клинической микробиологии. Возбудители инфекций человека не представляют собой какой-либо обособленный класс, семейство или род. Обычно они, наряду с непатогенными для человека организмами, входят в состав того или иного таксона (классификационной группы). Более того, лишь последняя классификация бактерий, представленная во всемирно признанном “Руководстве по систематике бактерий Берджи”, содержит ясные указания о медицинском значении представителей конкретных таксономических групп [1].

Классификация

В целом классификация возбудителей инфекций человека предполагает выделение 6 основных групп (в порядке усложнения их организации): прионы, вирусы, бактерии, грибки, простейшие и гельминты. Они являются возбудителями, соответственно, прионных, вирусных, бактериальных, грибковых (микозы), протозойных инфекций и гельминтозов (рис. 1).

Наименее изученным является новый класс инфекционных агентов, названных прионами. Они представляют собой белковые частицы, не содержащие в своем составе определяемых количеств ДНК или РНК, но способные стимулировать накопление в нейронах человека особого прионного белка. Прионы связывают с развитием некоторых медленных нейроинфекций человека и животных.

Вирусы отличает ряд особенностей: неклеточное строение, наличие лишь одного типа нуклеиновой кислоты (только РНК или только ДНК), неспособность самостоятельно синтезировать белки и обеспечивать себя энергией.

В результате этого для них характерен абсолютный внутриклеточный паразитизм (в том числе с интеграцией вирусного генома в геном клетки хозяина) и отсутствие роста на искусственных питательных средах (для культивирования вирусов используют заражение живых клеток).

Бактерии представляют, по сравнению с вирусами, более высокий (клеточный) уровень организации. Они относятся к одноклеточным прокариотическим микроорганизмам. Геном бактерий представлен кольцевидной молекулой ДНК с гаплоидным набором генов, лежащей непосредственно в цитоплазме клетки (нуклеоид). Кроме того, для бактерий характерно бинарное деление (отсутствие митоза и мейоза); отсутствие специализированных органелл; наличие пептидогликана в клеточной стенке, выраженные адаптационные свойства и др.

Грибы, простейшие и гельминты являются представителями эукариотических (одноклеточных или многоклеточных) организмов, отличающихся от бактерий более высоким уровнем биологической организации. Для эукариотов характерны наличие оформленного ядра, в котором находится набор линейных хромосом с диплоидным набором генов; митотическое деление; половое размножение; различные органеллы (митохондрии, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи и др.).

Грибы представляют собой самостоятельное царство одноклеточных и многоклеточных эукариотических организмов, имеющих сходство с растениями (неподвижны, для многоклеточных грибов характерен неограниченный верхушечный рост, имеют жесткую клеточную стенку, обычно состоящую из полисахаридов). Как и патогенные бактерии, грибы питаются органическими веществами, по типу дыхания являются аэробами. Клетки, как правило, многоядерные, с двойной ядерной оболочкой. Размножение вегетативное (фрагментация или почкование), бесполое (различные варианты спор) и половое.

Простейшие представляют собой одноклеточные эукариотические организмы. Им свойственны разнообразные формы бесполого и полового размножения. У многих простейших в результате чередования форм размножения складываются сложные жизненные циклы, в том числе со сменой нескольких хозяев, могут образовывать цисты (несколько особей, покрытых общей оболочкой).

Гельминты (черви) представляют собой сборную группу низших беспозвоночных животных, включающую несколько типов (например, трематоды, плоские черви и др.). Имеют характерное строение тела, сложный цикл развития, включающий личиночную стадию. Хозяин обычно заражается гельминтами через пищу и воду (заглатывая инвазионные яйца и личинки), в результате активного проникновения личинок через покровы и при внутриутробной инвазии плода. Личинки некоторых гельминтов попадают в организм окончательного хозяина при поедании им промежуточного хозяина.

Идентификация и номенклатура

При исследовании клинического материала основной задачей является изучение свойств обнаруженных в нем микроорганизмов, сравнение их со свойствами известных видов и отнесение неизвестного штамма к тому или иному виду (идентификация). Обычно идентификацию ведут по наиболее важным классификационным признакам. Например, для бактерий - это отношение к окраске по Граму, культуральные свойства и особенности метаболизма, для грибов - морфология, культуральные и биохимические свойства, для вирусов - культуральные и антигенные свойства [3, 4, 5].

Точно идентифицированный возбудитель получает название, соответствующее его систематическому положению. При этом важно, чтобы специалисты применяли унифицированные (общепринятые) современные названия возбудителей инфекций. Названия возбудителей бактериальных, протозойных инфекций, микозов и гельминтозов состоят из двух названий (биноминальная номенклатура) - родового и видового (например, Streptococcus pneumoniae). В названиях вирусов биноминальная номенклатура не применяется (приняты латинские названия лишь крупных таксонов - семейств, родов). Хотя в родовом и видовом названии микроорганизма часто отражены свойства возбудителя и характер инфекции, их, конечно, нельзя воспринимать буквально.

Патогенность

Представители разных форм жизни в ходе эволюции приобрели способность при попадании в организм человека не только выживать, но и наносить ему вред.

Инфекцию обычно рассматривают как форму паразитизма, эволюцию которого можно представить следующими этапами:

случайный Ѓ факультативный Ѓ облигатный (внеклеточный, факультативно-внутриклеточный или облигатно-внутриклеточный).

Для случайных паразитов пребывание в организме хозяина является кратким эпизодом по сравнению с периодом обитания в других средах. Факультативные паразиты сохраняют способность к самостоятельному существованию во внешней среде. Облигатные паразиты являются зависимыми от своего хозяина и неспособны к самостоятельному существованию во внешней среде.

Ввиду сложившихся закономерностей возникновение и развитие инфекционного процесса зависит от ряда условий: патогенный и достаточно вирулентный возбудитель должен попасть в инфицирующей дозе через ворота инфекции в восприимчивый неиммунный или ослабленный макроорганизм. Главным из этих условий является наличие у микроорганизма патогенного потенциала - патогенности.

Патогенностью называют выработанную в ходе эволюции способность микроорганизмов определенного вида при попадании в восприимчивый организм (среду хозяина) вызывать развитие инфекции. Патогенность является качественным наследуемым признаком всех представителей данного биологического вида. Этот признак надо рассматривать применительно к конкретному хозяину: патогенный для человека вид может быть непатогенным для животных и наоборот.

В соответствии с наличием и величиной патогенного потенциала микробные виды принято делить на 3 группы: безусловно-патогенные (патогенные), потенциально-патогенные (условно-патогенные, оппортунистические) и непатогенные.

Микроорганизмы безусловно-патогенных видов, как правило, не встречаются в составе нормальной микрофлоры здорового организма хозяина и при попадании в него всегда вызывают развитие инфекции. Их нозологическая специфичность заключается в своеобразии закономерно развивающегося инфекционного процесса (Corynebacterium diphtheriae вызывают только дифтерию, Salmonella typhi - брюшной тиф и т.д.). В свою очередь специфику инфекционного процесса (клинические проявления, динамику, исход заболевания) определяют входные ворота инфекции, пути распространения в организме хозяина, поражаемые ткани и характер поражений, что зависит от конкретных патогенных свойств того или иного возбудителя. Инфекции, вызываемые такими возбудителями, называют классическими.

Микроорганизмы потенциально-патогенных видов довольно часто обнаруживаются в составе микрофлоры здоровых людей и вызывают развитие инфекции лишь при особых условиях (дефекты или общее снижение антиинфекционной резистентности организма, массивность заражения, попадание в организм варианта возбудителя с повышенным патогенным потенциалом). Развивающийся при этом инфекционный процесс, как правило, не имеет выраженной специфики: для возбудителей этой группы характерен широкий диапазон поражаемых тканей, вариабельность по тяжести и динамике заболевания.

Врачебная тактика существенно отличается при классических и оппортунистических инфекциях. Так, обнаружение в клиническом материале безусловно-патогенного микроорганизма (в любом количестве) однозначно подтверждает диагноз, в случае условно-патогенного для этого потребуются дополнительные обоснования.

Микроорганизмы непатогенных видов (например, Saccharomyces cerevisiae - пекарские дрожжи, Lactococcus lactis - молочнокислый стрептококк и многие другие) не обладают патогенным потенциалом и, как правило, не способны вызвать инфекции.

Вирулентность

Каждый штамм или клон микроорганизмов патогенного или условно-патогенного вида имеет свою (индивидуальную) степень выраженности патогенного потенциала - вирулентность.

В отличие от патогенности, эта характеристика имеет количественное выражение, которое может меняться (под влиянием различных причин) у одного и того же штамма.

Вирулентность складывается из ряда патогенных свойств микроорганизма: адгезивности (способности микроорганизма распознавать и прочно связываться с поверхностью клеток хозяина), инвазивности (способности к внутриклеточному и внеклеточному проникновению и распространению возбудителя в тканях хозяина), персистентных свойств (антифагоцитарные, антикомплементарные, антигенная мимикрия и др.) - способности уклоняться от защитных реакций макроорганизма или преодолевать их; цитотоксичности (способность повреждать клетки хозяина); токсичности и токсигенности (способность к синтезу токсинов, нарушающих функции органов и систем хозяина).

Штаммы могут быть сгруппированы по выраженности отдельных патогенных свойств, например, высокоинвазивные, умеренно- или низкоинвазивные, неинвазивные. В соответствии с наибольшей выраженностью того или иного патогенного свойства микроорганизмы могут получать специальные названия и обозначения, например, энтеротоксигенная кишечная палочка, выделяющая экзотоксин с преимущественным действием на кишечный эпителий.

Выраженность патогенного свойства зависит от наличия у микроорганизма соответствующих генов патогенности и контролируемых ими факторов патогенности - структур и веществ, обеспечивающих взаимодействие с макроорганизмом в ходе инфекции. К факторам патогенности, в частности, относят многие поверхностные структуры микроорганизмов (ворсинки, капсулу), компоненты наружной мембраны и клеточной стенки (липополисахарид, белки адгезины и инвазины, тейхоевые кислоты), выделяемые возбудителем ферменты и токсины. Изменение вирулентности штамма может быть результатом приобретения или утраты тех или иных факторов патогенности, а также следствием изменения выраженности патогенных свойств.

В основе этих процессов лежат закономерности функционирования генов патогенности, мутации, а также перенос генов между микроорганизмами одного или разных видов.

Практическое значение вопросов классификации

Систематическое положение возбудителя инфекции нередко определяет выбор оптимального метода диагностического исследования. Например, микроскопический метод диагностики является основным при гельминтозах, микозах и протозойных инфекциях ввиду относительно крупных размеров и ярких морфологических отличий их возбудителей. Для диагностики бактериальных инфекций, возбудители которых часто не имеют дифференцирующих морфологических признаков, основным методом является культуральный. Крайне малые размеры вирусов и отсутствие у них способности к росту на искусственных питательных средах служат основанием для выбора других методов диагностического исследования (например, серодиагностики).

Систематическое положение возбудителя имеет не менее важное значение при выборе средств антимикробной терапии и профилактики. Известно, что химиопрепараты, например антибиотики, отличаются избирательным действием на микроорганизмы. Антибиотик, как правило, имеет одну или несколько “точек приложения” в бактериальной клетке (специфических жизненно важных для микроорганизма структур или ферментов), повреждение которых ведет к бактериостатическому (обратимому) или бактерицидному (необратимому) действию на возбудителя. Наличие у возбудителей соответствующих “точек приложения” и способность антибиотика достигать их определяют антимикробную активность антибиотика и спектр его действия на различные группы микроорганизмов. Кроме того, назначение антибиотиков бессмысленно при грибковых и вирусных инфекциях ввиду структурно-функциональных различий вирусов, прокариот и эукариот.

Заключение

Таким образом, классификационное положение возбудителя инфекции отражает его свойства: те, которые имеют значение в патогенезе инфекции у человека, и те, которые позволяют успешно проводить микробиологические исследования, направленные на обнаружение возбудителя в клиническом материале и оценку его чувствительности к антимикробным воздействиям. Знание этих свойств возбудителей должно способствовать улучшению контроля за инфекционными заболеваниями человека.

Литература:

1. Holt J.G., editor in ch. Bergeys manual of systematic bacteriology. Baltimor: Williams & Wilkins, 1984-1986.

2. Покровский В.И., Поздеев O.K. (ред.) Медицинская микробиология М.: ГЭОТАР МЕДИЦИНА, 1998.

3. Holt J.G., editor in ch. Bergeys manual of determinative bacteriology. Baltimor: Williams & Wilkins, 1994.

4. Хоулт Дж., Криг Н., Снит П., Стейнли Дж., Уильямc С. Определитель бактерий Берджи. М.: Мир, 1997.

5. Murray P.R., Baron E.J., Pealler M.A. Manual of clinical microbiology. Washington: ASM Press, 1995.

Опубликовано с разрешения администрации Русского Медицинского Журнала.