Классификация возбудителей инфекции - инфекционных агентов

Несмотря на широкое применение и доступность вакцин и антибиотиков, инфекционные болезни по-прежнему остаются важной проблемой здравоохранения во всем мире. В США 2 из 10 ведущих причин смерти — инфекционные болезни (пневмония и грипп; септицемия).

Инфекции — наиболее частая причина смерти среди людей пожилого возраста, со СПИДом, хроническими заболеваниями и среди тех, кто получает иммуносупрессивные препараты. В развивающихся странах антисанитарные условия жизни и голод способствуют распространению инфекционных заболеваний, которые ежегодно уносят жизни более 10 млн человек. Большинство из них — дети, умершие от респираторных инфекций и диареи.

Существует множество инфекционных агентов, размеры которых варьируют от - 27 кДа (у прионов, не имеющих нуклеиновых кислот), 20 нм (у полиовирусов) до 10 м (у ленточных червей).

Прионы состоят из аномальных форм животного белка — прионных белков. Эти агенты вызывают инфекционные губчатые энцефалопатии, включающие болезнь куру, ассоциированную с каннибализмом, болезнь Крейтцфельда-Якоба, губчатую энцефалопатию крупного рогатого скота (больше известную как коровье бешенство) и вариантную болезнь Крейтцфельда-Якоба, передающуюся человеку, возможно, от животных, больных губчатой энцефалопатией крупного рогатого скота.

Прионные белки обнаруживают в нейронах, но заболевание возникает, когда прионные белки претерпевают конформационные изменения, обусловливающие устойчивость прионных белков к протеазам. Протеазорезистентные прионы способны преобразовывать нормальные протеазочувствительные прионные белки в аномальную форму, что подтверждает инфекционную природу заболевания. Накопление аномальных прионных белков ведет к повреждению нейронов и различным патологическим изменениям в головном мозге.

Спонтанные или наследственные мутации прионных белков наблюдались при спорадической и семейной формах болезни Крейтцфельда-Якоба соответственно. Возможна ятрогенная передача болезни Крейтцфельда-Якоба от человека к человеку во время хирургических вмешательств, при трансплантации органов и трансфузии крови.

Инфекционные агенты и их характеристика

б) Вирусы. Вирусы являются внутриклеточными облигатными паразитами, репликация которых зависит от метаболических механизмов клетки организма-хозяина. Вирусы состоят из нуклеиновых кислот (генома), окруженных оболочкой из белков (капсидом), иногда заключенной в липидную мембрану.

В основе классификации вирусов лежат следующие их характеристики: тип нуклеиновой кислоты, входящей в состав генома (ДНК, РНК или обе вместе), форма капсида (икосаэдрическая или спиралевидная), наличие или отсутствие липидной оболочки, тип репликации, тропность к определенному типу клеток или вид вызываемой патологии.

Размер вирусов — 20-300 нм, поэтому увидеть их можно только с помощью электронного микроскопа. Однако некоторые вирусные частицы образуют в клетках характерные включения, видимые под световым микроскопом и помогающие поставить диагноз. Например, при CMV инфицированные клетки увеличены в размерах и содержат крупные эозинофильные ядерные включения и несколько меньшие базофильные цитоплазматические включения; герпес-вирусы формируют крупное внутриядерное включение, окруженное светлым ореолом; вирусы оспы и бешенства имеют характерные цитоплазматические включения, но не все (например, EBV).

Вирусы ассоциируются со значительным количеством инфекций человека. Многие вирусы вызывают транзиторные болезни (например, острые респираторные вирусные инфекции, грипп). Другие вирусы не элиминируются из организма-хозяина и персистируют в клетках годами. Часть из них продолжает при этом размножаться (например, HBV), некоторые находятся в нереплицируемой форме (латентная инфекция) с возможностью реактивации. Например, вирус ветряной оспы (VZV) проникает в спинальные ганглии и находится там долгое время латентно, периодически активируясь в форме опоясывающего герпеса, болезненного кожного заболевания.

Некоторые вирусы вовлечены в процессы трансформации клеток организма в доброкачественные или злокачественные опухоли. Так, HPV ассоциируется с развитием как доброкачественных бородавок, так и карциномы шейки матки. Клинические проявления различных вирусов могут иметь сходную картину (например, инфекции верхних дыхательных путей). И наоборот, инфицирование одним и тем же вирусом, например CMV, может проявляться совершенно по-разному в зависимости от возраста пациента и его иммунного статуса.

Варианты структур вирусов
Варианты вирусных структур (электронная микроскопия).
(А) Аденовирус, икосаэдрический безоболочечный ДНК-содержащий вирус с фибриллами.
(Б) Вирус Эпштейна-Барр, икосаэдрический оболочечный ДНК-содержащий вирус.
(В) Ротавирус, колесообразный безоболочечный РНК-содержащий вирус.
(Г) Парамиксовирус, сферический оболочечный ДНК-содержащий вирус. Видна РНК, выходящая из разрушенного вируса.

в) Бактерии. Бактерии являются прокариотами, т.е. у них есть цитоплазматическая мембрана, но нет мембраносвязанных ядер и других органелл. Большинство бактерий имеют клеточную стенку, состоящую из пептидогликана (муреина) — полимера из длинных углеводных цепочек, связанных пептидными мостиками. Существует две формы клеточных стенок бактерий: толстая оболочка, окружающая клеточную мембрану и окрашиваемая кристаллвиолетом (у грамположительных бактерий), и тонкая оболочка, представленная двумя бислоями фосфолипидов (у грамотрицательных бактерий).

В основе классификации бактерий лежит тип окрашивания по Граму (грамположительные или грамотрицательные), форма (шарообразные обозначают как кокки, палочковидные — как бациллы), зависимость от кислорода (аэробные или анаэробные). Многие бактерии имеют жгутики — длинные извитые филаментные структуры, выступающие над поверхностью клетки и обеспечивающие движение бактерий. Некоторые бактерии обладают фимбриями, представляющими другую разновидность цитоплазматических выростов, участвующих в адгезии бактерий к клеткам или ВКМ. Большинство бактерий синтезируют собственные ДНК, РНК и белки, но нуждаются в благоприятных условиях для развития в организме-хозяине.

В норме ткани здорового человека могут быть колонизированы бактериями в количестве 1012 колониеобразующих единиц (КОЕ) на коже, 1010 КОЕ во рту и 1014 КОЕ в ЖКТ. Бактерии, колонизирующие кожу, представлены S. epidermidis и P. acnes, вызывающими развитие акне. Аэробные и анаэробные бактерии полости рта, в особенности S. mutans, приводят к образованию зубного налета — главной причины разрушения зубов.

Использование высокотехнологичного метода секвенирования не так давно позволило провести детальный анализ бактерий, входящих в состав кишечной флоры. Было выделено по меньшей мере 395 видов бактерий нормальной кишечной флоры, большинство из которых — небольшая субпопуляция, состоящая в основном из анаэробов. Всесторонний анализ группового генома кишечной флоры (названного микробиомом) позволит увидеть, какие эволюционные сдвиги произошли у бактерий для того, чтобы они могли сделать организм человека своим домом, а также раскроет секреты их симбиотических отношений при воспалительных заболеваниях кишечника. Многие бактерии в человеческом теле существуют вне клеток, в то же время другие могут жить и реплицироваться как внутри, так и вне клеток организма-хозяина (факультативные внутриклеточные бактерии), а некоторые могут существовать только внутри клеток (облигатные внутриклеточные бактерии).

Облигатные внутриклеточные бактерии представлены родами Chlamydia и Rickettsia, репликация которых проходит в мембраносвязанных вакуолях эпителиальных и эндотелиальных клеток организма-хозяина. С. trachomatis — главная инфекционная причина женского бесплодия (приводит к рубцеванию и обтурации фаллопиевых труб), а также слепоты (хроническое воспаление конъюнктивы в итоге приводит к рубцеванию и помутнению роговицы).

Риккетсии, развиваясь в эндотелиальных клетках, повреждают их, вызывая геморрагические васкулиты, часто проявляющиеся в виде сыпи. Также риккетсии повреждают ЦНС (пятнистая лихорадка Скалистых гор, эпидемический тиф), что может привести к летальному исходу. Риккетсии передаются кровососущими членистоногими, например вшами (эпидемический сыпной тиф), клещами (пятнистая лихорадка Скалистых гор, эрлихиоз), клещами-краснотелками (клещевой тиф).

Род Mycoplasma и близкий к нему род Ureaplasma занимают особое положение среди внеклеточных бактерий, т.к. у них отсутствует клеточная стенка. Они являются самыми маленькими свободноживущими организмами (125-300 нм).

Грамотрицательные и грамположительные бактерии

г) Грибы. Грибы являются эукариотами, обладающими мощной хитинсодержащей клеточной стенкой и эргостерилсодержащей клеточной мембраной. Грибы растут в виде дрожжей (отдельных клеток округлой формы или цепочек из них) либо плесени (многоклеточных филаментов, называемых гифами). Гифы могут иметь перегородки (септы), которые разделяют гифы на отдельные клетки, или не иметь перегородок, что является важной отличительной характеристикой клинического материала. Некоторые из наиболее важных патогенных грибов проявляют тепловой диморфизм, т.е. при комнатной температуре растут в форме плесени, а при температуре человеческого тела принимают дрожжевую форму. Грибы могут вырабатывать половые споры или, что чаще, бесполые споры — конидии.

Последние образуются специализированными структурами гриба — плодовыми телами из переплетенных гиф. Грибы могут вызывать поверхностные или глубокие инфекции. Поверхностные инфекции поражают кожу, волосы и ногти. Грибы, имеющие тропность к поверхностным слоям человеческой кожи, называют дерматофитами, а инфекции обычно обозначают термином дерматомикоз с указанием пораженной части тела (например, дерматомикоз стоп, или «стопа спортсмена», дерматомикоз волосистой части головы).

Определенные разновидности грибов поражают подкожную клетчатку, вызывая абсцессы или гранулемы (например, споротрихоз и тропические микозы).

Глубокие грибковые инфекции могут становиться системными и поражать ткани и жизненно важные органы у лиц с иммуносупрессией, а иммунокомпетентные индивиды обычно самоизлечиваются либо инфекция становится латентной. Некоторые глубокие грибковые инфекции ограничены определенной географической областью (например, С. immitis на юго-западе США и Н. capsulatum в долине реки Огайо).

В противоположность этому условно-патогенные грибы (например, родов Candida, Aspergillus, Mucor и Cryptococcus) распространены повсеместно, колонизируя людей и окружающую среду. У пациентов с иммунодефицитом оппортунистическая грибковая инфекция может вызвать серьезные, угрожающие жизни инфекции, характеризующиеся некрозом тканей, кровотечениями, окклюзией сосудов с минимальным воспалительным ответом или полным его отсутствием. Больные СПИДом часто поражаются условно-патогенным грибом P. jiroveci (ранее известным как P. carinii).

д) Простейшие. Паразитические простейшие — одноклеточные эукариоты, которые являются главной причиной заболеваний и смерти в развивающихся странах. Простейшие могут размножаться внутриклеточно в самых разных типах клеток (например, плазмодии — в эритроцитах, лейшмании — в макрофагах) или внеклеточно в мочеполовом пути, кишечнике или крови. Т. vaginalis — жгутиковые паразитические простейшие, передающиеся половым путем и колонизирующие влагалище и мужскую уретру.

Наиболее распространенные кишечные простейшие, Е. histolytica и G. lamblia, имеют две формы:
(1) подвижные трофозоиты, которые могут поражать стенки клеток кишечника и проникать внутрь;
(2) неподвижные цисты, устойчивые к кислой среде желудка и вызывающие инфицирование организма. Паразитирующие в крови простейшие (например, родов Plasmodium, Trypanosoma и Leishmania) переносятся насекомыми, в которых они размножаются, прежде чем попасть в организм человека. Заражение кишечными простейшими происходит при проглатывании цист с водой или употреблении контаминированной пищи.

Т. gondii инфицирует человека при его контакте с зараженными кошками, выделяющими цисты, или в результате попадания цист в организм с недоваренным мясом.

е) Гельминты. Паразитические черви являются высокоорганизованными многоклеточными организмами, имеющими сложный жизненный цикл. Большинство проходит в своем развитии половое размножение в окончательном (дефинитивном) организме-хозяине и бесполую шизогонию (множественное деление) в промежуточном организме-хозяине, или переносчике.

В зависимости от вида паразита человек может быть инфицирован взрослой формой червя (например, A. lumbricoides), незрелой формой (например, Т. canis) или бесполой личиночной формой (например, Echinococcus sp.). Как только взрослые черви поселяются в организме человека, они не размножаются, а продуцируют большое количество яиц, которые обычно человек выделяет со стулом.

Тяжесть заболевания находится в прямо пропорциональной зависимости от количества паразитов, находящихся в организме (например, 10 анкилостом вызывают легкие проявления заболевания, в то время как 1000 анкилостом приводят к тяжелой анемии, потребляя 100 мл крови ежедневно). При некоторых гельминтозах отмечается воспалительный ответ организма-хозяина на яйца или личинки, а не на взрослые формы гельминтов (например, шистосомоз).

ж) Эктопаразиты. Эктопаразиты представлены насекомыми (вшами, клопами, блохами) и паукообразными (клещами, пауками), которые паразитируют на коже или в ней. Членистоногие могут вызывать заболевание, непосредственно повреждая организм-хозяин или перенося инфекционные агенты. Некоторые членистоногие вызывают зуд и экскориацию (например, вши, паразитирующие на волосяном покрове человека, вызывают педикулез, а клещи, которые прогрызают ходы в роговом слое кожи, — чесотку).

В месте укуса может обнаруживаться смешанный инфильтрат из лимфоцитов, макрофагов и эозинофилов. Ко всему прочему членистоногие могут служить переносчиками других возбудителей инфекций. Например, олений клещ переносит спирохеты В. burgdorferi, вызывающие болезнь Лайма.

Варианты форм бактерий
Варианты форм бактерий (стрелки).
(А) Окрашивание по Граму мокроты пациента с пневмонией. Видны группы грамположительных кокков (S. aureus) с разрушенными нейтрофилами.
(Б) Окрашивание по Граму мокроты пациента с пневмонией. Видны грамположительные кокки в виде длинных и коротких цепочек (S. pneumoniae) и нейтрофилы.
(В) Окрашивание по Граму С. sordellii, растущих в культуре. Представлена смесь грамположительных и грамотрицательных палочек, многие из которых имеют субтерминальные споры (светлые пространства).
Clostridia sp. часто окрашиваются и как грамположительные, и как грамотрицательные.
(Г) Окрашивание по Граму бронхоальвеолярного лаважа выявляет внутриклеточные грамотрицательные палочки, характерные для энтеробактерий, таких как К. pneumoniae или Е. coli.
(Д) Окрашивание по Граму выделений из уретры пациента с гонореей. Выявляется множество грамотрицательных диплококков (N. gonorrhoeae) при отсутствии нейтрофилов.
(Е) Серебрение ткани мозга пациента с менингоэнцефалитом при болезни Лайма. Видны две спирохеты В. burgdorferi (стрелки).

- Рекомендуем ознакомиться со следующей статьей "Методы выявления возбудителей инфекции (инфекционных агентов)"

Оглавление темы "Патофизиология":
  1. Местное и гормональное действие опухоли
  2. Механизмы снижения веса при опухоли - опухолевой кахексии
  3. Паранеопластический синдром и его характеристика
  4. Классификация и стадирование опухолей TNM
  5. Лабораторная диагностика злокачественных опухолей легких
  6. Молекулярные профили опухолей и их характеристика
  7. Маркеры опухоли - онкомаркеры
  8. Классификация возбудителей инфекции - инфекционных агентов
  9. Методы выявления возбудителей инфекции (инфекционных агентов)
  10. Новые инфекционные болезни и их характеристика

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: