Они определяются входными воротами инфекции, путями ее распространения в организме, механизмами противоинфекционной резистентности.
Входные ворота – место проникновения микробов в макроорганизм. Такими воротами могут быть:
Входные ворота могут определять нозологическую форму заболевания. Так, внедрение стрептококка в области миндалин вызывает ангину, через кожу – рожу или пиодермию, в области матки – эндометрит.
Пути распространения бактерий в организме могут быть:
1) по межклеточному пространству (благодаря бактериальной гиалуронидазе или дефектам эпителия);
2) по лимфатическим капиллярам - лимфогенно;
3) по кровеносным сосудам - гематогенно;
4) по жидкости серозных полостей и спинномозгового канала
Механизмы противоинфекционной резистентности
1. Препятствующие проникновению микробов в организм.
2. Препятствующие размножению микробов.
3. Препятствующие патогенному действию микробов.
Особенно велика роль факторов, тормозящих проникновение патогенных или условно-патогенных бактерий. Учитывая наличие защитных факторов макроорганизма, попадание в него инфекционного агента не означает обязательного и тем более немедленного развития инфБ. В зависимости от условий инфицирования и состояния защитных систем, инфП может вообще не развиться или протекать в форме бактерионосительства. В последнем случае какие-либо системные ответные реакции организма (включая иммунные) не выявляются.
Механизмы повреждения клеток микробиотами
Вирусы
Непатогенных вирусов не бывает, поэтому термин «патогенность» применительно к ним обычно не используется, а вирулентность обозначают как инфекционность. ИнфП при вирусных инфекциях обусловлен, прежде всего, поражением клеток, в которых они размножаются, и всегда является взаимодействием двух геномов - вирусного и клеточного.
Проникнув внутрь клетки, вирусы вызывают повреждения несколькими путями:
Тормозят функционирование нуклеиновых кислот клетки или останавливают биосинтез белка. Так, полиовирусы инактивируют трансляцию m - РНК клетки и в то же время облегчается трансляция вирусной m - РНК.
Белки вируса способны внедряться в клеточную мембрану и напрямую повреждать её рецепторные и другие интегративные возможности (ВИЧ, вирус кори, вирус герпеса).
Вирусы могут лизировать клетки.
Вирусы способны влиять на программу клеточной гибели (апоптоз)
Ингибиция апоптоза вероятно предупреждает апоптоз как защитную реакцию организма по уничтожению клеток, инфицированных вирусом. Возможно также, что антиапоптическое действие вирусов на клетку усиливает репликацию вирусов. Не исключено, что данный эффект вызывает персистенцию вирусов в клетках или способствует опухолевому росту клеток, инфицированных вирусом.
Вирусные протеины экспонируются на поверхность инфицированных клеток, опознаются иммунной системой и клетки уничтожаются Т-лимфоцитами, что существенно ускоряет разрушение инфицированных клеток и, соответственно, гибель органа или ткани, состоящей из этих клеток.
Вирусы могут повреждать клетки противомикробной защиты, что способно вызывать вторичный инфекционный процесс. Например, повреждение эпителия верхних дыхательных путей предрасполагает к последующему развитию бактериального инфицирования (Streptococcus pneumoniae и Haemophilus influenzae). Вирус иммунодефицита человека, повреждая CD+ лимфоциты хелперы, способствует тем самым возникновению оппортунистических инфекционных процессов.
Вирусы, убивая один тип клеток, способны уничтожать другие клетки, судьба которых зависит от первых. Так, полиовирусная денервация моторных нейронов вызывает атрофию и иногда гибель дистальных скелетных мышц, связанных с этими нейронами.
При вирогении (интегративная инфекция) вирусы могут вызывать клеточную пролиферацию и опухолевую трансформацию, а также ряд хронических и аутоиммунных заболеваний.
Бактерии
Эти микробы повреждают организм, используя все свои факторы патогенности. Например, такой фактор инвазивности и агрессивности как ферменты оказывают свое повреждающее действие либо усиливая действие токсинов, либо переводя протоксины в токсины или сами действуют как токсины в результате образования токсических для макроорганизма веществ как, в частности, фермент уреаза, гидролизирующая мочевину с образованием аммиака и СО2. Вероятно, грань между ферментами и токсинами весьма условна, тем более что у многих токсинов в настоящее время найдена ферментативная активность.
Ведущую роль в патогенезе инфекционных заболеваний бактериального происхождения играют токсины.
Экзотоксины (правильнее называть - белковые токсины) являются обычно ферментами. По механизму своего повреждающего действия на организм подразделяются на 5 групп:
| Механизм повреждающего действия | Примеры |
| Токсины, повреждающие клеточные мембраны | a-токсины C.perfringens, гемолизин E.coli, лейкотоксин P.haemolitica, a-токсин S aureus и мн. др. Образуют поры в мембране, что осмотически разрушает клетку или гидролизуют мембраны клеток ферментативно. |
| Токсины, ингибирующие синтез белка в клетке | Гистотоксин C.diphtheriae, экзотоксин А P.aeruginoza инактивирует факторы элонгации. Stx – токсин S.disenteriae 1 серовара и др. инактивируют 28 S рибосомальную РНК. |
| Токсины, активирующие пути метаболизма вторичных мессенджеров | В этом случае искажаются клеточные реакции на внеклеточные сигналы. Например, А субединица холерного энтеротоксина инактивирует G белок мембраны клетки, что увеличивает активность аденилатциклазы и соответственно цАМФ, следствием чего является нарушение всасывания Na + K + и воды. |
| Протеазы (являются супертоксинами) | Ботулинический и столбнячный нейротоксины, летальный фактор P.anthracis! Ботулотоксин вызывает протеолиз белков в нейронах, что ингибирует секрецию ацетилхолина и ограничивает мышечные сокращения; тетаноспазмин расщепляет мембранный протеин и синантобревин в нейронах и блокирует секрецию ингибиторных нейротрансмиттеров – глицина и γ–аминобутировой кислоты, что приводит к перевозбуждению мотонейронов и вызывает стойкое мышечное сокращение. |
| Активаторы иммунного ответа | Токсины синдрома токсического шока (TSST-1), энтеротоксины и эксфолиативные токсины S.aureus, пирогенные экзотоксины S.pyogenes влияют непосредственно на антигенпрезентующие клетки иммунной системы и Т-лимфоциты, что вызывает их массивную пролиферацию и образование большого количества лимфоцитарных (ИЛ-2, γИФ), моноцитарных (ИЛ-1, ИЛ-6, ФНОa) и др. цитокинов, совместно способных вызывать как местное повреждение тканей и воспаление, так и генерализованный эффект - сепсис и септический шок. |
Эндотоксины (ЛПС)
Механизм действия ЛПС in vivo не носит специфического характера и включает в себя следующую последовательность:
При попадании в организм ЛПС поглощаются фагоцитами (лейкоцитами, макрофагами и др.)
Указанные клетки активируются и секретируют в окружающую среду значительное количество БАВ липидной и белковой природы: простагландины, активирующий тромбоциты фактор, лейкотриены, ИЛ, ИФН, ФНО-a, колониестимулирующие факторы и др. Цитокины, помимо влияния на течение воспаления, оказывают выраженное иммуностимулирующее действие.
В крови эндотоксин взаимодействует с ЛПВП и белком, связывающим его. Этот липопротеинсвязывающий белок катализирует перенос его же мономерной формы на мембрану клетки-мишени (моноциты, нейтрофилы).
На клеточной мембране происходит связывание липопротеинсвязывающего белка с СД14. Этот белок выполняет функцию «рецептора- мусорщика», ответственного за удаление молекулы эндотоксина с поверхности клетки с помощью эндоцитоза, а также презентирует молекулы эндотоксина «истинному» рецептору.
Описаны также другие мембранные белки, выполняющие функцию рецептора для ЛПС.
Повреждающий эффект ЛПС реализуется при участии ИЛ-1-8, ФНО, ФАТ.
Похожая информация.
Иммунитет. Человек постоянно встречается с многочисленными болезнетворными микроорганизмами - бактериями, вирусами. Они всюду: в воде, почве, воздухе, на листьях растений, шерсти животных. С пылью, капельками влаги при дыхании, с пищей, водой они легко могут попасть в наш организм. Но человек при этом не обязательно заболевает. Почему?
В нашем организме есть особые механизмы, препятствующие проникновению в него микробов и развитию инфекции. Так, слизистые оболочки выполняют роль барьера, через который способны проникать не все микробы. Микроорганизмы распознаются и уничтожаются лимфоцитами, а также лейкоцитами и макрофагами (клетками соединительной ткани). Большую роль в борьбе с инфекциями играют антитела. Это особые белковые соединения (иммуноглобулины), образующиеся в организме при попадании в него чужеродных веществ. Антитела выделяют главным образом лимфоциты. Антитела обезвреживают, нейтрализуют продукты жизнедеятельности болезнетворных бактерий и вирусов.
В отличие от фагоцитов, действие антител специфично, т. е. они действуют только на те чужеродные вещества, которые послужили причиной их образования.
Иммунитет - это невосприимчивость организма к инфекционным заболеваниям. Он бывает нескольких видов. Естественный иммунитет вырабатывается в результате перенесенных болезней или передается детям от родителей по наследству (такой иммунитет называют врожденным). Искусственный (приобретенный) иммунитет возникает в результате введения в организм готовых антител. Это происходит, когда заболевшему человеку вводят сыворотку крови переболевших людей или животных. Можно получить искусственный иммунитет и при введении вакцин - культур ослабленных микробов. В этом случае организм активно участвует в выработке собственных антител. Такой иммунитет остается на долгие годы.
Английский сельский врач Э.Дженнер (1749-1823) обратил внимание на опасное заболевание - оспу, эпидемии которой в те времена опустошали целые города. Он заметил, что доярки болеют оспой значительно реже, а если и болеют, то в легкой форме. Он решил выяснить, почему это происходит. Оказалось, что многие доярки во время работы заражаются и болеют коровьей оспой, которую люди переносят легко. И Дженнер решился на смелый опыт: он втер в ранку восьмилетнему мальчику жидкость из гнойника на коровьем вымени, т. е. сделал первую в мире прививку- привил ему коровью оспу. Через полтора месяца он заразил ребенка натуральной оспой, и мальчик не заболел: у него выработался иммунитет к оспе.
Постепенно оспопрививание стало применяться в большинстве стран мира, и страшная болезнь была побеждена.
Переливание крови. Учение о переливании крови ведет свое начало от работ У. Гарвея, открывшего законы кровообращения. Опыты по переливанию крови животным начались еще в 1638 г., а в 1667 г. было проведено первое успешное переливание крови животного - ягненка- юноше, который погибал от многократных кровопусканий - модного тогда метода лечения. Однако после четвертого переливания крови больной умер. Опыты по переливанию крови человеку прекратились почти на целое столетие.
Неудачи наводили на мысль о том, что человеку можно переливать только кровь человека. Впервые переливание крови от человека к человеку осуществил в 1819 г. английский акушер Дж. Бланделл. В России первое успешное переливание крови от человека к человеку произвел Г. Вольф (1832). Он спас женщину, умиравшую после родов от маточного кровотечения. Научно обоснованное переливание крови стало возможным лишь после создания учения об иммунитете (И. И. Мечников, П. Эрлих) и открытия групп крови австрийским ученым К. Ландштейнером, за что в 1930 г. он был удостоен Нобелевской премии.
Группы крови человека. Представление о группах крови сформировалось на рубеже XIX-XX вв. В 1901г. австрийский исследователь К. Ландштейнер исследовал проблему совместимости крови при переливании. Смешивая в опыте эритроциты с сывороткой крови, он обнаружил, что при одних сочетаниях сыворотки и эритроцитов наблюдается агглютинация (склеивание) эритроцитов, при других - нет. Процесс агглютинации возникает в результате взаимодействия определенных белков: присутствующих в эритроцитах антигенов - агглютиногенов и содержащихся в плазме антител - агглютининов. При дальнейшем изучении крови выяснилось, что главными агглютиногенами эритроцитов оказались два агглютиногена, которые были названы А и В, а в плазме крови - агглютинины а и р. В зависимости от сочетания в крови тех и других различают четыре группы крови.
Как было установлено К. Ландштейнером и Я. Янским, в эритроцитах крови одних людей совсем нет агглютиногенов, но в плазме имеются агглютинины а и р (группа I), в крови других содержатся только агглютиноген А и агглютинин р (группа II), у третьих - только агглютиноген В и агглютинин а (группа III), эритроциты четвертых содержат агглютиногены А и В, не имеет агглютининов (группа IV).
Если при переливании группы крови донора и больного (реципиента) подобраны неправильно, то для реципиента создается угроза. Попав в организм больного, эритроциты склеиваются, что приводит к свертыванию крови, закупорке сосудов и гибели человека.
Резус-фактор. Резус-фактор - особый белок - агглютиноген, содержащийся в крови людей и обезьян - макак-резусов (отсюда и название), обнаружен в 1940 г. Оказалось, что у 85% людей в крови содержится этот агглютиноген, их называют резус-положительными (Rh+), a y 15% людей в крови нет этого белка, их называют резус-отрицательными (Rh-). После переливания резус-положительной крови резус-отрицательному человеку в крови у последнего на чужеродный белок вырабатываются специфические антитела. Поэтому повторное введение этому же человеку резус-положительной крови может вызвать у него агглютинацию эритроцитов и тяжелое шоковое состояние.
Этот вирус не распространяется при чихании, кашле и поцелуях, через воду, при рукопожатии, пользовании одной тарелкой и ложкой. Неизвестны случаи передачи вируса от человека к человеку при укусе комара или блохи. Считается, что для заражения ВИЧ необходим контакт с кровью, спермой, спинномозговой жидкостью или грудным молоком больного, причем этот контакт должен происходить в теле инфицируемого. В основном ВИЧ передается при инъекции иглой, в которой осталась инфицированная ВИЧ кровь, при переливании такой крови, от инфицированной матери младенцу через кровь или молоко, при любых половых контактах. В последнем случае вероятность заражения, естественно, возрастает в тех случаях, когда слизистая или кожа в месте контакта повреждена.
Проверьте свои знания
- В чем суть фагоцитоза?
- Какие механизмы препятствуют проникновению микробов в организм?
- Что такое антитела?
- Какое явление называется иммунитетом?
- Какие бывают виды иммунитета?
- Что такое врожденный иммунитет?
- Что такое сыворотка?
- Чем вакцина отличается от сыворотки?
- В чем заслуга Э. Дженнера?
- Какие бывают группы крови?
Подумайте
- Почему при переливании крови необходимо учитывать группу и резус-фактор крови?
- Кровь каких групп совместима, а каких - нет?
Проникновению в организм микробов препятствуют наружные оболочки нашего тела. Попавшие в организм микробы уничтожаются фагоцитами. Иммунитет- невосприимчивость организма к инфекционным заболеваниям. Различают естественный и искусственный иммунитет. По наличию или отсутствию в крови человека определенных антигенов и антител выделяют четыре группы крови. В зависимости от присутствия в эритроцитах антигена под названием «резус-фактор - людей делят на резус-положительных и резус-отрицательных.
Роль макроорганизма в инфекционном процессе
Макроорганизм обладает механизмами, препятствующими проникновению возбудителей инфекционных болезней, размножению микробов в тканях и образованию ими факторов патогенности. Основными свойствами макроорганизма, определяющими возникновение, течение и исход инфекционного процесса, являются резистентность и восприимчивость .
Резистентность – это устойчивость организма к воздействию различных повреждающих факторов.
Восприимчивость к инфекции – это способность макроорганизма реагировать на внедрение микробов развитием разных форм инфекционного процесса. Различают видовую и индивидуальную восприимчивость. Видовая восприимчивость присуща всем особям данного вида. Индивидуальная восприимчивость – это предрасположенность отдельных индивидов к возникновению у них разных форм инфекционного процесса под действием микробов.
Резистентность и восприимчивость макроорганизма к инфекционному агенту во многом зависят от неспецифических факторов защиты, которые условно можно разделить на несколько групп:
1. Физиологические барьеры:
Механические (эпидермис и слизистые оболочки);
Химические (секреты кожи и слизистых оболочек);
Биологические (нормальная микрофлора).
2. Клеточные факторы неспецифической защиты:
Фагоциты (макрофаги, моноциты, дендритные клетки, нейтрофилы);
NK-клетки (натуральные киллеры).
3. Гуморальные факторы неспецифической защиты:
Система комплемента;
Вещества с прямой антимикробной активностью (лизоцим, альфа- интерферон, дефензины);
Вещества с опосредованной антимикробной активностью(лактоферрин, маннозосвязывающий лектин – МСЛ, опсонины).
Физиологические барьеры
Эпителиальные ткани являются мощным механическим барьером для микроорганизмов, за счет плотного прилегания клеток друг к другу и регулярного обновления, сопровождающегося слущиванием старых клеток вместе с адгезированными на них микроорганизмами. Особенно прочным барьером является кожа – многослойный эпидермис является практически непреодолимым препятствием для микроорганизмов. Инфицирование же через кожу происходит, в основном, после нарушения ее целостности. Движение ресничек респираторного эпителия и перистальтика кишки также обеспечивают освобождение от микроорганизмов. С поверхности слизистой оболочки мочевыводящих путей микроорганизмы смываются мочой – при нарушении оттока мочи могут развиваться инфекционные поражения данной системы органов. В полости рта часть микроорганизмов смывается слюной и проглатывается. В слое эпителия слизистых оболочек дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта обнаружены клетки, способные эндоцитировать из слизи кишечника или дыхательных путей микроорганизмы и в неизмененном виде переносить их в подслизистые ткани. Эти клетки обозначают как М-клетки слизистых (от microfold – микрозагонщики). В подслизистых слоях М-клетки представляют переносимые микробы дендритным клеткам и макрофагам.
К химическим барьерам относятся различные секреты собственных желез кожи (потовые и сальные), слизистых оболочек (соляная кислота желудка) и крупных желез внешней секреции (печень, поджелудочная железа). Потовые железы выделяют на поверхность кожи большое количество солей, сальные железы –жирных кислот, что приводит к повышению осмотического давления и снижению pH (оба фактора являются неблагоприятными для роста большинства микроорганизмов). Париетальные (обкладочные) клетки желудка продуцируют соляную кислоту, тем самым резко снижая pH среды – большинство микроорганизмов погибает в желудке. Желчь и панкреатический сок содержат ферменты и желчные кислоты, ингибирующие рост микроорганизмов. Кислую среду имеет моча, что также препятствует колонизации эпителия мочевыводящих путей микроорганизмами.
Представители нормальной микрофлоры, заселяющие различные биотопы человека, также препятствуют проникновению в организм патогенных микробов, тем самым являются биологическим барьером . Они обеспечивают защиту макроорганизма посредством ряда механизмов (конкуренция с патогенными микроорганизмами за площадь адгезии и питательный субстрат, закисление среды, выработка бактериоцинов и т.д.), объединяемых термином колонизационная резистентность.
Клеточные факторы неспецифической защиты.
Основным клеточным фактором неспецифической защиты являются фагоциты. Фагоцитоз развивается после проникновения микробов в ткани (после преодоления ими физиологических барьеров). Фагоцитоз – это процесс активного поглощения клетками макроорганизма попадающих в него патогенных микробов и других чужеродных частиц с последующим перевариванием при помощи внутриклеточных ферментов.
Этапы (стадии) фагоцитоза:
Стадия хемотаксиса (притягивания, приближения к объекту);
Стадия прилипания (аттракции, прикрепления, адгезии);
Стадия захвата (постепенного поглощения, погружения) частиц в клетку;
Стадия образования фагосомы;
Стадия слияния фагосомы с лизосомами с образованием фаголизосомы;
Стадия ферментативного переваривания захваченных частиц;
Стадия исхода (удаления фагоцитированных частиц).
Фагоцитоз, при котором происходит гибель фагоцитированного микроба,
называют завершенным. Фагоцитоз, при котором микробы внутри фагоцита не
погибают, называется незавершенным (например, при туберкулезе, бруцеллезе). При этом микробы в фагоците могут размножаться, вызывая его гибель.
Фагоцитоз осуществляется различными клетками, которые можно условно
разделить на 2 группы: “непрофессиональные” фагоциты (нейтрофилы,
эозинофилы, базофилы) и “профессиональные” фагоциты (моноциты, макрофаги, дендритные клетки). “Профессиональные” фагоциты способны в дальнейшем презентировать (представлять) антиген лимфоцитам.
Нейтрофилы – самые распространенные лейкоциты крови, подвижные,
первыми появляются в очаге воспаления, фагоцитируют и переваривают бактерии.
Эозинофилы – крупные клетки, содержащие большие гранулы, в которых
Базофилы и тучные клетки содержат крупные гранулы с гистамином,
серотонином, гепарином, трипсином. Базофилы циркулируют в кровотоке, а тучные клетки являются оседлыми, тканевыми клетками.
Моноциты/макрофаги. Моноциты образуются в красном костном мозге
(моноцитарный росток кроветворения), откуда выходят в кровь. В крови моноциты циркулируют 1-3 дня, после чего мигрируют в различные ткани и органы где становятся оседлыми макрофагами (звездчатые клетки Купфера – в печени, альвеолярные макрофаги – в легких и др.).
Дендритные клетки – это группа отростчатых клеток, диффузно
расположенных в лимфоидных органах и барьерных тканях. К дендритным клеткам относятся белые отростчатые эпидермоциты кожи (клетки Лангерганса).
Естественные или натуральные киллеры (NK-клетки) – это крупные
лимфоциты, в цитоплазматических гранулах которых в больших количествах
мембране клеток-мишеней поры, через которые поступают гранзимы. К гранзимам относятся сериновые пептидгидролазы (проникают в клетку-мишень через образованные поры и вызывают апоптоз) и хондроитин-сульфат А (защищает NK- клетки от аутолиза).
Механизмы распознавания микробов фагоцитами
пептидогликан, липополисахарид, белок флагеллин, двухцепоцечная РНК у вирусов и т. д. Все эти вещества объединены понятием патоген-ассоциированные молекулярные образы (от английского PAMP – pathogen-associated molecular pattern) или проще - образы патогенов. Фагоциты способны узнавать данные образы за счет образраспознающих рецепторов, находящихся на поверхности их цитоплазматических мембран (английский PRR – pattern recognition receptor). Таким образом, фагоциты отличают “свое” от “чужого”, которое должно быть уничтожено (фагоцитировано).
Гуморальные факторы неспецифической защиты .
Вещества, способные ингибировать размножение микробов или
обезвреживать попадающие извне чужеродные агенты, называются гуморальными неспецифическими медиаторами защитной системы организма. Таких веществ в организме множество, ниже будут перечислены наиболее значимые и изученные из них. Данные вещества либо обладают прямой антимикробной активностью, либо опосредованной антимикробной активностью за счет стимуляции других факторов неспецифической защиты (фагоцитов, системы комплемента) или связывания необходимых для бактерий факторов роста (лактоферрин). Наиболее действенным гуморальным фактором неспецифической защиты является система комплемента.
Комплемент – это многокомпонентная система белков сыворотки крови.
Компоненты комплемента синтезируются клетками печени и моноцитами.
Комплемент циркулирует в крови в неактивной форме. Комплемент активируется различными специфическими и неспецифическими факторами, которые переводят его в активную форму. Система комплемента состоит из девяти фракций белков сыворотки крови, обозначаемых C1-C9. Активация комплемента происходит путем каскадного процесса, когда продукт предыдущей реакции выполняет функцию катализатора следующей реакции. Существуют три пути активации системы комплемента :
Классический (с участием антител),
Альтернативный (в ответ на образы патогенов без участия антител)
Лектиновый (с участием МСЛ без участия антител).
Активация комплемента приводит к образованию мембраноатакующего
комплекса (МАК). МАК перфорирует клеточные стенки и цитоплазматические
мембраны бактерий, что приводит к их гибели (лизису).
Лизоцим (мурамидаза, мурамилпептидаза) – гидролитический энзим,
присутствует в слезах, слюне, носовой слизи, секрете слизистых оболочек,
сыворотке крови и экстрактах органов и тканей, в молоке. Лизоцим синтезируется гранулоцитами, моноцитами и макрофагами. Лизоцим инактивируется при кипячении, обладает способностью лизировать бактерии, разрушая пептидогликановый слой клеточной стенки. Воздействует преимущественно на грамположительные бактерии, так как у них в составе клеточных стенок много пептидогликана.
Альфа-интерферон – синтезируется в ответ на вирусную инфекцию.
Синтезируемый инфицированными вирусом клетками, альфа-интерферон подавляет синтез белка в соседних здоровых клетках. Подавление синтеза белка в основном обусловлено активацией внутриклеточных РНКаз (ферменты, разрушающие РНК), что приводит к деградации матричной, рибосомной и транспортной РНК. Как следствие, в таких клетках становится невозможной трансляция вирусных белков, а для РНК-содержащих вирусов и репликация нуклеиновых кислот.
Дефензины (от английского defense – защита) – это группа положительно
заряженных белков с антимикробной активностью. Дефензины связываются с
отрицательно заряженными микроорганизмами и формируют поры в их
цитоплазматических мембранах – результатом этого является лизис микробной
Лактоферрин – это гликопротеид, обладающий железо-связывающей
активностью. Связывает два атома трехвалентного железа, в результате чего рост микроорганизмов подавляется. Синтезируется полиморфноядерными лейкоцитами и клетками железистого эпителия. Является специфическим компонентом секрета слюнных, слезных, молочных желез, дыхательного, пищеварительного и мочеполового трактов.
Маннозо-связывающий лектин (МСЛ) – гликопептид, синтезируемый
печенью. МСЛ своей углеводной (лектиновой) частью связывается с маннозой,
фруктозой или N-ацетилглюкозамином (образами патогенов), а белковой частью с комплементом или рецепторами фагоцитов. Таким образом, МСЛ после связывания с фрагментами бактерий активирует комплемент по лектиновому пути и ускоряет фагоцитоз бактерий (т.е. является опсонином).
Опсонины – группа веществ, ускоряющих фагоцитоз. Опсонины являются
своеобразными “маркерами” для фагоцитов. Данные вещества связываются с
объектами фагоцитоза и облегчают адгезию (прикрепление) фагоцитов к ним.
Опсонинами являются отдельные фракции комплемента (например, C3b), МСЛ, C- реактивный белок, фибронектин. Самыми мощными опсонинами являются
иммуноглобулины класса G.
Физиологическая роль воспаления.
Если микроб или другой чужеродный агент, преодолевает защитные барьеры
кожи и слизистых оболочек и проникает в глубину тканей, на месте его внедрения развивается воспалительный процесс. Воспаление – это сложная сосудисто- тканевая реакция организма на повреждения различной природы (в том числе и микробной). Воспалительный процесс характеризуется отеком, болью, гиперемией, локальным или системным повышением температуры, изменениями структуры и функции поврежденного органа. Физиологическая роль воспаления – мобилизация факторов неспецифической и специфической защиты организма. Данные факторы мигрируют в очаг воспаления за счет сниженной скорости кровотока в очаге и повышенной проницаемости сосудистой стенки.
Нормальная жизнедеятельность человеческого организма предполагает поддержание условий внутренней среды, которые в значительной степени отличаются от условий среды внешней. Область контакта этих двух сред имеет важнейшее значение для целостности всего организма, поэтому структура и функция поверхностных тканей во многом подчинена формированию барьера между клетками организма и внешней средой. Снаружи тело покрыто кожей, а функцию барьера внутри тела выполняют слизистые оболочки, которые выстилают различные трубчатые и полые органы. Наиболее важное значение имеют органы желудочно-кишечного, респираторного и урогенитального трактов. Менее значимы слизистые оболочки других органов, например конъюнктива.
Несмотря на разнообразие функций различных слизистых, они имеют общие черты строения. Их наружный слой сформирован эпителием, а подлежащий слой соединительной ткани обильно снабжен кровеносными и лимфатическими сосудами. Еще ниже может располагаться тонкий слой гладкомышечной ткани. Кожа и слизистые оболочки формируют физический и экологический барьер, который препятствует проникновению патологических агентов внутрь организма. Механизмы защиты, однако, у них кардинально отличны.
Наружный слой кожи представлен прочным многослойным ороговевающим эпителием, эпидермисом. На поверхности кожи, как правило, мало влаги, а секреты желез кожи препятствуют размножению микроорганизмов. Эпидермис непроницаем для влаги, противодействует повреждающему действию механических факторов и препятствует проникновению бактерий внутрь организма. Задача поддержания защитных свойств слизистыми значительно более сложна по целому ряду причин. Лишь слизистые ротовой полости, пищевода и ануса, где поверхность испытывает значительные физические нагрузки, а также преддверия носовой полости и конъюнктива имеют несколько слоев эпителия и его структура до определенной степени напоминает таковую эпидермиса кожи. В остальных же слизистых эпителий является однослойным, что необходимо для выполнения им специфических функций.
Еще одна специфика слизистых оболочек как защитного барьера - увлажненность их поверхности. Наличие влаги создает условия, способствующие размножению микроорганизмов и диффузии токсинов внутрь организма. Существенным фактором является и то, что совокупная площадь поверхности слизистых оболочек организма намного превосходит поверхность кожи. В одном лишь тонком кишечнике за счет многочисленных пальцеобразных выростов стенки кишки, а также микроворсинок плазматической мембраны эпителиоцитов площадь поверхности слизистой достигает 300 м2, что более чем в сто раз превышает площадь поверхности кожи.
Микроорганизмы заселяют почти все участки слизистых оболочек, хотя их распределение и численность весьма неоднородны и определяются анатомическими и физиологическими особенностями слизистых. Наибольшее видовое разнообразие микроорганизмов отмечено в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ), здесь выявляется около 500 видов. Число микробных клеток в кишечнике может достигать 1015, что значительно превышает число собственных клеток организма-хозяина. Напротив, на слизистых мочевого пузыря и почек, а также нижних отделов дыхательного тракта микроорганизмы в норме отсутствуют.
В зависимости от условий, которые могут сильно отличаться, в различных слизистых доминируют те или иные микроорганизмы. Например, в ротовой полости ряд микроорганизмов специально адаптирован к анаэробным условиям десневых карманов, другие же обладают способностью удерживаться на поверхности зубов. Здесь также встречаются грибы и простейшие.
Микроорганизмы, присутствующие в верхних дыхательных путях, сходны с таковыми в ротовой полости. В носовой полости и глотке присутствуют резидентные популяции микробов. В хоанах встречаются и особые бактерии, причем возбудитель менингита выявляется здесь примерно у 5% здоровых индивидуумов. Ротовая область глотки содержит бактерии многих видов, однако в количественном отношении здесь доминируют стрептококки
Популяция микроорганизмов в ЖКТ варьирует по составу и численности в зависимости от отдела тракта. Кислая среда желудка ограничивает размножение бактерий, однако и здесь в нормальных условиях можно обнаружить лактобациллы и стрептококки, которые транзитом проходят через желудок. В кишечнике выявляются стрептококки, лактобациллы, а также могут присутствовать грамотрицательные палочки. Плотность и многообразие микрофлоры увеличивается по мере продвижения вдоль ЖКТ, достигая максимума в толстом кишечнике. В ободочной кишке бактерии составляют около 55% твердого содержимого. Здесь постоянно присутствуют бактерии 40 видов, хотя выявить можно представителей, по меньшей мере, 400 видов. Численность анаэробных микроорганизмов в толстом кишечнике превосходит аэробов в 100-1000 раз. Микробные клетки часто обнаруживаются в дистальных отделах урогенитального тракта. Микрофлора уретры напоминает микрофлору кожи. Колонизацию более высоких отделов тракта предотвращает смывание микроорганизмов мочой. Мочевой пузырь и почки, как правило, являются стерильными.
Состав микрофлоры вагины здоровой женщины включает более 50 видов анаэробных и аэробных бактерий и может меняться в зависимости от гормонального статуса. Микробные клетки часто обнаруживаются в дистальных отделах урогенитального тракта. Микрофлора уретры напоминает таковую кожи. Колонизацию более высоких отделов тракта предотвращает смывание микроорганизмов мочой. Мочевой пузырь и почки, как правило, являются стерильными.
Нормальная микрофлора слизистых оболочек находится в состоянии симбиоза с организмом и выполняет целый ряд важных функций. Ее становление происходило на протяжении миллионов лет, а поэтому эволюцию слизистых оболочек корректнее рассматривать как совместную эволюцию их симбиоза с микроорганизмами. Одной из важных функций микрофлоры является трофическая. Например, анаэробная кишечная микрофлора разлагает полисахариды, не гидролизуемые собственными пищеварительными ферментами организма. При брожении моносахаридов с участием сахаролитических анаэробов ЖКТ образуются короткоцепочечные жирные кислоты, которые в значительной мере восполняют энергетические потребности эпителиоцитов толстой кишки и других клеток организма. Нарушение обеспечения эпителиоцитов этими кислотами является одним из звеньев патогенеза язвенного колита и таких функциональных болезней, как синдром раздраженной толстой кишки.
Важной ролью кишечной микрофлоры является детоксикация организма. Вместе с неперевариваемыми углеводами микрофлора формирует энтеросорбент с огромной адсорбционной емкостью, который аккумулирует большую часть токсинов и выносит их из организма вместе с кишечным содержимым, предотвращая непосредственный контакт ряда патогенных агентов со слизистой. Часть токсинов утилизируется микрофлорой для собственных нужд.
Следует также упомянуть образование микрофлорой активных метаболитов, которые могут использоваться организмом человека - γ-аминомасляной кислоты, путресцина и других соединений. Микрофлора кишечника поставляет хозяину витамины группы В, витамин К, участвует в обмене железа, цинка и кобальта. Например, источником 20% незаменимой аминокислоты - лизина, попадающей в организм человека, является микрофлора кишечника. Еще одной важной функцией бактериальной микрофлоры является стимуляция моторной активности кишки, а также поддержание водного и ионного гомеостаза организма.
Благотворные эффекты нормальной микрофлоры включают предотвращение колонизации и инфекции благодаря конкуренции с патогенными микроорганизмами за пространство и питательные вещества. Нормальная резидентная микрофлора посредством низкомолекулярных метаболитов, а также специальных антимикробных веществ подавляет жизнедеятельность ряда патогенных микроорганизмов
Одним из главных защитных механизмов слизистой оболочки является увлажнение ее поверхности слизью, которая вырабатывается либо отдельными клетками, либо специализированными многоклеточными железами. Слизь играет важную роль в предотвращении проникновения патогенов внутрь организма, формируя вязкий слой, который связывает патогены. Активное перемещение слизи вдоль поверхности слизистой способствует дальнейшему удалению микроорганизмов. Например, в дыхательном тракте слизь перемещается за счет деятельности ресничек многорядного эпителия, а в кишечнике - за счет перистальтической активности последнего. В некоторых местах, в конъюнктиве, ротовой и носовой полостях, урогенитальном тракте микробы удаляются с поверхности слизистых с помощью смывания соответствующими секретами. Слизистая оболочка полости носа вырабатывает в течение дня около полулитра жидкости. Уретра промывается током мочи, а слизь, выделяемая из влагалища, способствует удалению микроорганизмов.
Важным фактором поддержания баланса в экосистеме микрофлора - макроорганизм является адгезия, посредством которой организм контролирует численность бактерий. Механизмы адгезии весьма разнообразны и включают как неспецифические, так и специфические взаимодействия с участием специальных молекул - адгезинов. Для установления адгезионного контакта бактериальная клетка и клетка-мишень должны преодолеть электростатическое отталкивание, так как их поверхностные молекулы в норме несут отрицательный заряд. Сахаролитические бактерии обладают необходимым ферментным аппаратом для отщепления отрицательно заряженных фрагментов. Возможны и гидрофобные адгезивные контакты между бактериями и эпителиоцитами слизистых. Адгезия микроорганизмов к поверхности эпителия слизистой может также осуществляться при помощи фимбрий, упорядоченно расположенных нитевидных выростов на поверхности бактериальных клеток. Однако наиболее важную роль играют взаимодействия между адгезинами и рецепторами эпителиоцитов слизистых, некоторые из которых являются видоспецифичными.
Несмотря на защитную функцию эпителия и бактерицидное действие секретов, некоторые патогены все же попадают внутрь организма. На этом этапе защита реализуется за счет клеток иммунной системы, которыми богата соединительнотканная составляющая слизистой. Здесь много фагоцитов, тучных клеток и лимфоцитов, часть из которых рассеяна в тканевом матриксе, а другая часть формирует агрегаты, что наиболее ярко проявляется в миндалинах и аппендиксе. Агрегаты лимфоцитов многочисленны в подвздошной кишке, где они носят название пейеровых бляшек. Антигены из просвета кишки могут проникать в пейеровы бляшки через специализированные эпителиальные М-клетки. Эти клетки находятся непосредственно над лимфатическими фолликулами в слизистой кишечника и респираторного тракта. Процесс представления антигенов при посредничестве М-клеток приобретает особо важное значение во время лактации, когда антигенпродуцирующие клетки из пейеровых бляшек мигрируют в молочную железу и секретируют антитела в молоко, таким образом обеспечивая новорожденного пассивным иммунитетом против патогенов, с которыми контактировала мать.
В пейеровых бляшках кишечника преобладают В-лимфоциты, ответственные за развитие гуморального иммунитета, они составляют здесь до 70% клеток. Большинство плазматических клеток в слизистых продуцируют Ig А, в то время как клетки, секретирующие Ig G и Ig М, преимущественно локализованы в тканях, не содержащих слизистых поверхностей. Ig A - это основной класс антител в секретах дыхательных путей и кишечного тракта. Молекулы Ig A в составе секретов представляют собой димеры, соединенные в "хвостовой" части белком, известным как J-цепь, а также содержат дополнительный полипептидный компонент, называемый секреторным. Димеры Ig A приобретают секреторный компонент на поверхности эпителиоцитов. Он синтезируется самими эпителиальными клетками и экспонируется вначале на их базальной поверхности, где служит рецептором для связывания Ig A из крови. Образующиеся комплексы Ig A с секреторным компонентом поглощаются путем эндоцитоза, проходят через цитоплазму эпителиоцита и выводятся на поверхность слизистой. В дополнение к транспортной роли секреторный компонент, возможно, защищает молекулы Ig A от протеолиза пищеварительными ферментами.
Секреторный Ig A в слизи действует как первая линия иммунной защиты слизистых, нейтрализующая патогены. Исследования показали, что присутствие секреторного Ig A коррелирует с устойчивостью к инфицированию различными патогенами бактериальной, вирусной и грибковой природы. Другим важным компонентом иммунной защиты слизистых являются Т-лимфоциты. Т-клетки одной из популяций контактируют с эпителиоцитами и оказывают защитный эффект, убивая инфицированные клетки и привлекая другие иммунные клетки к борьбе с патогеном. Интересно, что источником этих лимфоцитов у мыши являются кластеры клеток, находящиеся непосредственно под эпителиальной выстилкой кишечника. Т-клетки способны перемещаться в тканях слизистой благодаря специальным рецепторам на их мембранах. Если иммунный ответ развивается в слизистой ЖКТ, Т-клетки могут перемещаться в другие слизистые, например легких или носовой полости, обеспечивая защиту организма на системном уровне.
Важное значение имеет взаимодействие между ответом слизистой оболочки и иммунным ответом в масштабах всего организма. Показано, что системное стимулирование иммунной системы (например, путем инъекции или через дыхательные пути) приводит к выработке антител в организме, но может не вызывать ответа слизистых. С другой стороны, стимуляция иммунного ответа слизистых может приводить к мобилизации иммунных клеток как в слизистой, так и в масштабах всего организма.
Низкомолекулярные токсины попадают во внутреннюю среду организма лишь при нарушении нормальных соотношений микрофлоры и организма хозяина. Однако организм может использовать небольшие количества некоторых токсинов для активации соответствующих механизмов собственной защиты. Интегральный компонент наружной мембраны грамотрицательных бактерий, эндотоксин, попадая в кровоток в значительных количествах, вызывает целый ряд системных эффектов, которые могут привести к некрозам тканей, внутрисосудистому свертыванию крови и тяжелой интоксикации. В норме большая часть эндотоксина элиминируется фагоцитами печени, однако малая часть его все же проникает в системный кровоток. Выявлено активирующее влияние эндотоксина на клетки иммунной системы, например макрофаги в ответ на эндотоксин вырабатывают цитокины - β- и γ-интерфероны.
Нормальная микрофлора слабо иммуногенна для хозяина из-за того, что клетки слизистых характеризуются низкой или поляризованной экспрессией так называемых toll-like рецепторов. Экспрессия этих рецепторов может усиливаться в ответ на медиаторы воспаления. Молекулярная эволюция эпителия слизистых проходила под давлением отбора, который способствовал уменьшению ответа организма на бактерии-комменсалы, при поддержании способности ответа на патогенные микроорганизмы. Иными словами, взаимоотношения между нормальной микрофлорой и слизистыми можно объяснить как результат конвергентной эволюции рецепторов и поверхностных молекул микроорганизмов и эпителиоцитов. С другой стороны, болезнетворные микроорганизмы для преодоления защитного барьера слизистых часто используют механизмы, объединенные под названием молекулярной мимикрии. Типичным примером мимикрии может являться наличие на внешней мембране стрептококков группы А так называемых М-белков, по своей структуре напоминающих миозин. Очевидно, что у этих микроорганизмов в ходе эволюции сложилась система, позволяющая избегать направленного противомикробного действия защитных сил человеческого организма. Можно сделать заключение, что защитные механизмы слизистой оболочки включают в себя много факторов и являются продуктом совместной деятельности макроорганизма и микрофлоры. Здесь действуют как неспецифические защитные факторы (рН, редокс-потенциал, вязкость, низкомолекулярные метаболиты микрофлоры), так и специфические - секреторный Ig А, фагоциты и иммунные клетки. В совокупности формируется "колонизационная резистентность" - способность микрофлоры и макроорганизма в кооперации защищать экосистему слизистых от патогенных микроорганизмов.
Нарушение экологического баланса в слизистой оболочке, которое может происходить как в ходе заболевания, так и быть результатом аллопатического лечения, приводит к нарушениям в составе и численности микрофлоры. Например, при лечении с помощью антибиотиков численность некоторых представителей нормальной анаэробной микрофлоры кишечника может резко возрастать, а сами они - вызывать заболевание.
Изменение состава и численности нормальной микрофлоры может сделать слизистую оболочку более уязвимой по отношению к болезнетворным микроорганизмам. В экспериментах на животных было показано, что угнетение нормальной микрофлоры ЖКТ под влиянием стрептомицина позволяло легче инфицировать животных устойчивыми к стрептомицину штаммами сальмонеллы. Интересно, что если у нормальных животных для инфицирования было необходимо 106 микроорганизмов, то было достаточно лишь десяти возбудителей у животных, которым вводили стрептомицин
При выборе стратегии лечения следует учитывать тот факт, что становление защитных механизмов слизистых оболочек организма человека происходило в течение миллионов лет и их нормальное функционирование зависит от поддержания тонкого баланса в экосистеме микрофлора - макроорганизм. Стимулирование собственных защитных сил организма, созвучное основным парадигмам биологической медицины, позволяет добиваться терапевтических целей, не разрушая в тоже время сложных и совершенных механизмов защиты, созданных самой природой.
А.Г. Никоненко, к.б.н.; НИИ физиологии АН Украины им. А.А. Богомольца, г. Киев
«Сердечно сосудистая система» - Стенка сердца состоит из трех слоев - эпикарда, миокарда и эндокарда. Павлов никита занимается дзюдо, каратэ, плаванием, настольным хоккеем. Гарвардский степ-тест. Длительность восстановительного периода (в секундах). Вывод. Обладает автоматизмом. Располагается в грудной клетке загрудинно. Работа сердца описывается механическими явлениями (всасывание и выталкивание).
«Строение сердца» - Определите правую и левую половину сердца. Строение сердца пресмыкающихся. Строение сердца млекопитающих. Лёгочная артерия. Левый желудочек. Аристотель. Строение сердца человека. Какое значение имеет жидкость, выделяемая образованием, покрывающим сердце? На рисунках найдите створчатые клапаны. Найдите сосуды, впадающие в правую и в левую половины сердца.
«Урок Органы кровообращения» - Знакомство с приемами самонаблюдения за деятельностью сердечно-сосудистой системы; Кровеносные сосуды. Какие утверждения верны. Изучение органов кровообращения человека. Чрезмерные психические нагрузки не влияют на сердечно – сосудистую систему. Урок по биологии в 8 классе. Сердце. Капилляры.
«Кровь урок» - 3. Тема урока. Hb +O2. Нерастворимый фибрин тромб около 400 тыс. Механизм выполнения своих функций эритроцитами. 1.Тромбоциты 2. ионы Са 2+ 3. сывороткой крови 4. к четвёртой и к себе самой 5. реципиентом. 4. Подведение итогов. План урока. Фибрин. Человек, которому переливают кровь, называется……….. Резус-фактор.
«Кровь человека» - Iiiгруппа крови. Есть агглютиногены А и В нет агглютининов. 1667 год – проведено переливание крови ягненка больному юноше. Презентация к уроку биологии на тему: «Иммунитет» 8 класс. Особые механизмы, препятствующие проникновению микробов. Вырабатываются специальные антитела. Повторное переливание резус-положительной крови.
«Группа крови» - IV (АВ) - самая молодая. На стресс отвечают паникой. Самая старая – I группа (00). Умны, изобретательны, целеустремленны, одновременно чувствительны и агрессивны. I группа. Группы крови в России. Карта крови. Задачи: Очевидно, как результат половой активности кочевников.
Всего в теме 16 презентаций
