Навигация по сайту

Навигация по сайту

Реклама

Реклама

Яндекс.Метрика

Патофизиология инфекционного процесса


Многие вирусы, микробы и одноклеточные способны вызывать патологические процессы. Микробы, способные вызывать патологические процессы, получили название патогенных, а патологические процессы, вызванные ими, названы инфекционными. Инфекционный процесс сложился исторически в ходе эволюции и являет собой форму взаимодействия макро- и микроорганизмов.

Инфекционный процесс может реализоваться в следующих формах:

Здоровое носительство возбудителей — пребывание (обычно кратковременное) возбудителей в органах и тканях, которое не сопровождается структурно-функциональными и иммунологическими реакциями организма — хозяина.

Острая субклиническая форма инфекции — характеризуется отсутствием клинических симптомов заболевания и наличием при этом комплекса иммунологических, функциональных и структурных проявлений инфекционного процесса.

Клинически проявляемая форма, иначе называемая манифестной. При ней в той или иной степени выражены клинические симптомы заболевания. В зависимости от степени выраженности клинической картины различают легкие, средней тяжести и тяжелые инфекции.

Молниеносная форма встречается редко, характеризуется стремительным течением заболевания, особой выраженностью всех или большинства симптомов инфекции и часто (но не всегда) неблагоприятным исходом.

Септическая форма развивается вследствие генерализации обычно локализованных инфекций.

Хроническая субклипическая форма (латентная, хроническое носительство возбудителя) — патологический процесс не сопровождается клиническими проявлениями, но имеет все характерные для данной инфекции морфологические, функциональные и иммунологические сдвиги.

Хроническая манифестная форма.

Способность микроорганизма вызывать заболевание называют его патогенностью. Патогенность микробов является видовым свойством и может быть уменьшена или увеличена путем длительного воздействия на них различных факторов. Она определяется тремя свойствами микроорганизмов: способностью распространяться в организме больного, способностью защищаться от воздействий макроорганизма и способностью воздействовать на ткани, органы и системы последнего. Первое обеспечивается ферментными системами (гиалуронидазой, музиназой), наличием сократительных систем: жгутиков, ундулирующей мембраны. Второе — капсулярными элементами, выполняющими роль механической защиты, и выделением факторов, подавляющих фагоцитарную активность. Третье — действием токсических веществ, которые делятся на экзо- и эндотоксины. Первые являются продуктом жизнедеятельности микробов, а вторые — следствием распада их. Способностью продуцировать экзотоксины обладают некоторые микробы: дифтерийная, столбнячная, дизентерийная палочки, скарлатинозный кокк, палочка ботулизма и некоторые другие. Эндотоксины образуются при распаде всех патогенных микробов.

Количественное изменение патогенности микробов, их способность противостоять действию организма и вызвать патологический процесс называется вирулентностью.

Вирулентность микробов зависит от способности их образовывать капсулы, вырабатывать фактор проницаемости, фибринолизины, агрессины, образовывания S- и R-форм, изменения заряда. Вирулентность может меняться под влиянием различных факторов; этим пользуются в медицинской практике для приготовления вакцин и получения особо вирулентных микробов.

Место проникновения инфекционного агента в организм получило название входных ворони а количество жизнеспособных возбудителей, поступающих в организм при заражении, определяют как инфицирующую дозу.

Патогенные микроорганизмы могут вызвать три вида инфекций:

1. Инфекция без проникновения.

В этом случае микроорганизмы не проникают в клетки хозяина, остаются на их поверхности и наносят повреждения главным образом своими токсинами, которые оказывают либо только местное воздействие, либо, диффундируя в ткани, вызывают повреждение клеток-мишеней.

К инфекциям без проникновения относятся холера, коклюш, дифтерия и некоторые другие.

Инфекция без проникновения развивается при условии преодоления микробом-возбудителем защитных барьеров эпителия слизистых оболочек (аутофлора организма хозяина, нормальные антитела, движение ресничек мерцательного эпителия дыхательных путей, антибактериальные вещества, секретируемые слизистыми оболочками).

2. Инфекция с проникновением возбудителя в эпителиальные клетки.

Проникновение в эпителиоциты происходит с помощью механизма, сходного с фагоцитозом (пиноцитоз), и, возможно, с помощью других, пока неизвестных механизмов. Предполагается, что возбудители этой группы инфекций паразитируют в клетках эпителия в трансформированном виде (L-формы, фильтрующиеся и другие формы). Примерами инфекций, проникающих в клетки эпителия, являются дизентерия и эширихиоз, вызванный инвазивными штаммами кишечной палочки.

3. Инфекция с проникновением в субэпителиальные ткани.

Эти инфекции развиваются в случае преодоления всех (или большинства) защитных механизмов. В субэпителиальные ткани проникает подавляющее большинство возбудителей инфекционных болезней, обладающих так называемыми факторами распространения.

Факторы распространения — биологически активные вещества, главным образом ферменты, обеспечивающие распространение возбудителей в организме путем расщепления некоторых макромолекулярных соединений различных тканей. К ним относятся гиалуронидаза, нейраминидаза, фибринолизин, дезоксирибонуклеаза, коллагеназа.

Внедрение микробов в организм представляет собой процесс активный, и его суть состоит в преодолении клеточных и тканевых барьеров, для этого у них имеется целый комплекс различных механизмов:

1. Многие микробы ,обладают способностью вызывать декарбоксилирование аминокислот, причем некоторые из них избирательно действуют в этом направлении. При отщеплении карбоксильной группы от аминокислот образуются биогенные амины — в частности гистамин, повышающий проницаемость сосудов. Эпсилон-токсин В. Perfringens обладает способностью отщеплять от тканей гистамин.

2. Своими ферментами микробы оказывают существенное влияние на ход обмена веществ в клетках, в результате чего образуются промежуточные продукты, вызывающие повреждение клеток и тканей. Так, стафилококковый токсин вызывает нарушение окислительных процессов и повышение гликолиза с образованием молочной кислоты, что приводит к повышению проницаемости барьеров.

3. Некоторые микробы, в частности В. Perfringens «А» выделяют фермент коллагеназу, расщепляющий коллагеновые волокна соединительной ткани.

4. Важное место отводится и так называемому фактору проницаемости, который идентифицирован как фермент гиалуронидаза. Он расщепляет гликозаминогликан — гиалуроновую кислоту, что вызывает повышение проницаемости тканей, а также клеток, благодаря чему микробы и их продукты быстро распространяются от места своего внедрения.

Количество и место проникновения микробов в организм имеет важное значение для возникновения заболевания. В опытах на кроликах показано, что введение 6 млн микробных тел протея не вызывает никаких явлений; введение 56 млн вызывает флегмону, которая влечет за собой смерть через 5—6 недель, а введение 225 млн микробных тел приводит к смерти животного через 24—30 ч.

Эффект зависит также от места введения. Чтобы вызвать нагноение, необходимо ввести одной и той же густоты 4,5 мл культуры в брюшину, 0,75— 2,0 мл — под кожу, 0,25 мл — в плевру или мозговую оболочку, 0,005 мл — в вену и 0,0001 мл — в переднюю камеру глаза. Подкожное введение дает также различный результат: при введении в конец хвоста крысы наблюдается местное воспаление, а при введении под кожу шеи — огромный отек, который распространяется на средостение и приводит к смерти. Введение 280 000 стрептококков под кожу крестцовой области мышей массой 20—25 г вызывает смерть в 93% случаев в течение 10 дней; введение той же дозы под кожу задних конечностей влечет за собой смерть только в 40% случаев, а в переднюю и заднюю — в 27% случаев.

Существенное влияние на процессы внедрения микробов оказывает исходное состояние организма. Нарушение обмена веществ при диабете и остром голодании лежит в основе повышения восприимчивости к инфекции. Однодневное голодание, изменяя обмен веществ, резко повышает восприимчивость и увеличивает смертность мышей при заражении их туберкулезной палочкой или бациллой Фридлендера и стафилококками. Хроническое голодание оказывает меньшее влияние на смертность от этих инфекций. Стресс-реакция повышает устойчивость организма к инфекционным агентам. Так, во время боевых действий резко снижается число простудных заболеваний.

ФАКТОРЫ ЗАЩИТЫ ОТ ФАГОЦИТОЗА — некоторые специфические поверхностные структуры и биологически активные вещества, обладающие свойством подавлять фагоцитоз или активность комплемента. Это — полисахариды капсул пневмококков, капсульный глютамил-полипептид возбудителя сибирской язвы, М-протеин гемолитических стрептококков группы А, А-протеин стафилококков, корд-фактор (димиколат трегалозы) туберкулезных палочек, слизистые вещества Ps. aeruginosa, Vi-антигены и капсульное вещество (фракция N-1) чумных бактерий, K-, О- и Vi-антигены энтеробактерий — возбудителей кишечных инфекций и др.

В фагоцитарной реакции важное место занимают свободнорадикальные процессы, перекисное окисление липидов и антиоксидантная система. Некоторые возбудители (в частности хламидии) приводят к снижению пероксидазной и антиокислительной активности как в клетках, так и в сыворотке крови.

Патогенные микробы, попадая в организм, вызывают нарушение ферментативной деятельности клеток, образование промежуточных продуктов, вредно действующих на организм, изменение коллоидальных свойств протоплазмы, гибель клеток, раздражение нервнорефлекторных аппаратов и эндокринных желез.

НАРУШЕНИЕ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КЛЕТОК, а значит и их специфических функций.

ОБРАЗОВАНИЕ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ПРОДУКТОВ. Гемолитическое и некротическое действие стафилококкового токсина связано с ферментативным действием на лецитин, в результате которого происходит отщепление остатка ненасыщенной жирной кислоты и образование лизолецитина, обладающего гемолитическим действием.

Гемолизин выделен также из различных штаммов стрептококков. В его состав входят: 15,3% азота, 1,9% серы и 0,1% фосфора. Он содержит также сульфгидрильные группы. Инактивируется гемолизин различными окислителями: перекисью водорода, феррацианидом калия и т. д., и активируется восстановителями. Активность его связывается с наличием SH, а инактивация — с превращением этой группы в S—S группу,

ИЗМЕНЕНИЕ КОЛЛОИДАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ПРОТОПЛАЗМЫ. Своим ферментативным действием микробы и их токсины нарушают коллоидное состояние протоплазмы, освобождая при этом липиды, их связи с белками. Обладая протеолитическим действием, они разрушают белковые молекулы клеток и тем самым изменяют функцию клетки и образуют дополнительные химические продукты, токсически действующие на клетки и организм в целом.

Кроме того, по крайней мере под влиянием некоторых микроорганизмов (хламидии), в организме вырабатываются типоспецифические антиген-активные белки с молекулярной массой 18 кДа, которые связываются с плазмолемой клетки-хозяина, и с молекулярной массой 31 кДа, обладающие фосфодиэстеразной активностью и обусловливающие увеличение текучести плазмолемы, способствуя попаданию возбудителя в клетку.

ГИБЕЛЬ КЛЕТОК. Повреждение клеточных элементов может наступить в том случае, если микроб, обладая той или иной ферментативной или повреждающей деятельностью, находит соответствующий субстрат в них, или клетки не в состоянии компенсировать субстраты, повреждаемые микробами. Оно также зависит от того, что образующиеся ядовитые продукты недостаточно быстро нейтрализуются веществами, вырабатываемыми организмом, или когда последние совсем не вырабатываются.

Возбудитель инфекции может вызывать повреждения; а) действием экзотоксинов и других экскретируемых веществ; б) действием эндотоксинов и других компонентов распада микробов; в) действием ферментов; г) разрушением клеток организма хозяина вследствие размножения в них.

Действие экзотоксинов. Экзотоксины микроорганизмов имеют различные точки приложения и спектр действия, поражая все органы и ткани, либо избирательно одну систему или ее звено.

В качестве примера экзотоксина, повреждающего все клетки организма, можно привести дифтерийный токсин. Молекула его состоит из двух фрагментов, один из которых (А) стабилен и обладает токсичностью за счет своей ферментативной активности, а второй (В) лабилен и имеет протективную функцию. Активация дифтерийного токсина происходит после проникновения в ткани организма.

После диффузии в ткани на поверхности клеток под влиянием протеаз дифтерийный токсин расщепляется на фрагменты А и В. Затем с помощью клеточной пептидазы фрагмент А проводится в клетку, где его токсичность проявляется в ингибировании аминоацетилтрансферазы-2, участвующей в синтезе белков. Фрагмент А катализирует реакцию превращения активного фермента в неактивную форму (в норме эта реакция выражена очень слабо).

Некоторой избирательностью действия обладает ботулинистический токсин. Он способен повреждать многие клетки организма, но особую чувствительность к нему проявляют нервные клетки. Ботулинистический токсин существует в двух формах: протоксина и токсина. Малоактивный протоксин, попадая с пищевыми продуктами в желудок, активируется ферментами, превращается в токсин и уже в активном состоянии всасывается в кишечнике. Установлено, что ботулинистический токсин типа А избирательно действует на холинергические синапсы. Адренергические синапсы не чувствительны к нему.

Ботулинистический токсин блокирует мотонейроны спинного и продолговатого мозга, периферические мотонейроны, нервно-мышечные приборы, что является причиной развития паралитического синдрома.

Наибольшей избирательностью действия характеризуются энтеротоксины, поражающие преимущественно эпителиальные клетки кишечника. Механизмы их действия можно рассмотреть на примере энтеротоксина возбудителя холеры — холерагена.

Холераген содержит 2 компонента, получивших название H- и L-субъединиц. Экзотоксин холерного вибриона практически не всасывается и действует в зоне мембран клеток.

Начальный этап действия состоит в его взаимодействии с мембранными рецепторами и обеспечивается L-субъединицами токсина. На следующем этапе активная (гидрофобная) H-субъединица встраивается в липидную фазу цитоплазматической мембраны, где образует комплекс с аденилатциклазой. В результате холерный токсин резко стимулирует аденилатциклазную активность энтероцита. В конечном счете это приводит к активной секреции ионов Cl и Na+, а вслед за ними и воды в просвет кишечника.

Секреция жидкости, начинающаяся уже в течение первого часа воздействия холерагена, происходит затем с большей скоростью (в стремительном темпе) и сохраняется в течение нескольких часов после удаления токсина. По-видимому, это является главной причиной малой эффективности антибактериального лечения больных холерой.

Действие эндотоксинов. Эндотоксины, продуцируемые энтеробактериями (шигеллами, сальмонеллами, эшерихиями), менингококками, гонококками, обладают пирогенностыо, токсичностью, антигенностью, что имеет значение в развитии лихорадки, воспаления и лейкопении.

Антигенность эндотоксинов обеспечивается белковой фракцией и у эндотоксина энтеробактерий представляет собой соматический О-антиген.

Эндотоксины имеют тропность к определенным тканям. Эндотоксины шигелл, например, быстро проникая в кровь, концентрируются в тканях толстой кишки и оказывают на нее более выраженное действие, чем на любую другую ткань.

Правда, существует мнение, что концентрирование большинства других эндотоксинов (особенно сальмонелл и эшерихий) в тех или иных тканях связано не с тропизмом, а является следствием особенностей выведения их из организма.

Действие ферментов также играет важную роль в повреждении клеток. Нейраминидаза, продуцируемая большинством бактерий, микоплазмами и некоторыми вирусами, отщепляет нейраминовую кислоту от природных гликолипидов и гликопротеидов. В результате с поверхности клеток отщепляется сиаловая кислота, определяющая рецепторные свойства поверхности клеток (нейраминовая кислота входи г в состав всех клеток и тканей организма в виде ацильных производных, важнейшим из которых является сиаловая кислота). Клетка, лишенная этих поверхностных рецепторов, не способна взаимодействовать с вирусами, токсинами бактерий и др., что препятствует инактивации микроорганизмов и нейтрализации токсинов.

Лецитиназы (фосфолипазы), являющиеся компонентами токсинов некоторых анаэробных бактерий, в частности клостридий, разлагают путем гидролиза лецитины и другие фосфоглицериды, входящие в состав клеточных мембран. В результате нарушаются избирательная проницаемость мембран клеток организма хозяина, транспорт ионов и снижается активность некоторых мембранных ферментов. Кроме того, многие продукты гидролиза лецитинов оказывают токсическое действие на организм человека и животных, большинство из них являются гемолитическими ядами.

Приведенные выше механизмы первичного повреждения клеток характерны главным образом для бактериальных инфекций. При паразитарных и вирусных инфекциях преобладает иной механизм — разрушение клеток вследствие паразитирования и размножения в них возбудителя. Лейшмании паразитируют в клетках системы мононуклеарных фагоцитов (СФМ), лямблии и амебы (на определенных стадиях своего развития) в эпителии кишечника, плазмодии малярии — в эритроцитах. Так, плазмодии многократно делятся в эритроцитах и заполняют клетку целиком, вследствие чего эритроцит гибнет. Разрушение эритроцитов и выход в кровь мерозоитов (одноядерная стадия малярийного плазмодия) совпадает с приступом малярии у больного. Новая генерация плазмодиев проникает в новые эритроциты и процесс (получивший название эритроцитарной шизогонии) повторяется.

Агрессия вирусов во многих случаях также сопровождается гибелью клеток. Клетка при вирусных инфекциях погибает вследствие многочисленных и разнообразных причин: специфической блокады клеточного генома, неспецифического повреждения генома клетки в процессе инфекции, переключение обмена клетки на синтез компонентов вируса, лизиса клетки, связанного с необходимостью освобождения дочерних вирусных частиц в окружающую среду.

РАЗДРАЖЕНИЕ НЕРВНО-РЕФЛЕКТОРНОГО АППАРАТА — проявляется в эмоциональной неустойчивости, в появлении различных психосоматических отклонений. В последние годы появились данные, что в этих проявлениях определенную модулирующую роль играет эндогенная опиатная система. В пользу этого представления свидетельствуют факты повышения в организме при инфекции лейцин-энкефалина, метионин-энкефалина — специфических модуляторов центральной нервной системы, участвующих и в регуляции гормонального статуса организма. Эти опиоидные пептиды способны тормозить высвобождение катехоламинов из нервных окончаний центральных нейронов.

В месте развития инфекционного процесса часто формируются очаги воспаления, в которых в большом количестве накапливаются биогенные амины (гистамин, серотонин, брадикинин), недоокисленные продукты обмена и другие биологически активные вещества, вызывающие болевые раздражения.

НАРУШЕНИЯ ЭНДОКРИННОЙ РЕГУЛЯЦИИ. Всякая инфекция представляет собой стресс, а следовательно происходит активация оси гипоталамус — гипофиз — кора надпочечников, т.е. повышается продукция АКТ, СТГ, глюко- и минералокортикоидов. Повышение тонуса симпатико-адреналовой системы способствует выбросу катехоламинов мозговым слоем надпочечников,

При ряде инфекций (хламидиоз) наблюдается на фоне сниженной у белков крови — транспортеров гормонов специфичности рецепторов к гормонам, возрастание общего количества этих рецепторов, в результате белки крови связывают большее количество гормонов, что является одной из причин гормонального дисбаланса. Последний обусловлен неспособностью связанных с белком гормонов осуществлять биологическую функцию, что приводит к развитию относительной гормональной недостаточности на фоне неизменной или повышенной концентрации гормонов в крови.