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].

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.

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.

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.

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.

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.

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.