Курсовая работа: Факультативні заняття з біології
До патогенних мікроорганізмів належать багато представників бактерій, грибів, мікоплазм, рикетсій, вірусів і найпростіших. Патогенність є видовою ознакою мікроорганізму, яка характеризує його здатність спричиняти інфекційне захворювання. Іншими словами, це комплекс хвороботворних властивостей даного мікроба, які виробились у боротьбі за існування і пристосування до паразитичного способу життя в людському, тваринному або рослинному організмах.
Патогенні мікроорганізми характеризуються своєю специфічністю. Кожен представник різних видів патогенних мікробів може зумовити якусь певну хворобу з характерними тільки для неї ознаками. Специфічність інфекції є важливою ознакою; вона проявляється у вибірковості ураження тканин і органів, локалізації збудників, клінічній картині хвороби тощо. Патогенність визначається вірулентністю, агресивністю і токсиногенністю.
Вірулентність означає ступінь патогенності даної культури (штаму) мікроба. Якщо патогенність є сталою видовою ознакою мікроорганізму, то вірулентність є його індивідуальною властивістю, яка може змінюватися під впливом природних умов (світла, температури, висушування тощо). Вірулентність можна підвищувати і ослаблювати пасажуванням на сприйнятливих лабораторних тваринах, трансформацією, трансдукцією, дією антимікробних препаратів, пересіванням з одного на інше поживне середовище тощо. Механізм підвищення і зниження вірулентності докладно ще не з'ясовано. Однак слід зазначити, що штучне зниження вірулентності патогенних мікроорганізмів широко використовують при виготовленні вакцин [3].
Для характеристики патогенних мікробів установлено одиницю вірулентності — Dcl (Dosis certata letalis), яка являє собою таку кількість живих мікробів, від якої повинні загинути всі 100 % тварин, що їх взято для досліду. Dlm (Dosis letalis minima) — найменша кількість живих мікроорганізмів, які спричиняють за певний час загибель близько 80 % відповідних лабораторних тварин. Сублетальна доза може вбивати приблизно від 5 до 10 % досліджуваних тварин.
Певна кількість патогенних мікроорганізмів, що здатна викликати інфекційне захворювання, дістала назву інфікуючої дози (ІД). Наприклад, такою дозою, встановленою в дослідах на добровольцях для Shigella dysenteriae, є 10—100 бактеріальних клітин збудника дизентерії. Вірулентність патогенних мікробів пов'язана з їхньою агресивністю, токсиногенністю, інвазійністю, капсулоутворенням та іншими властивостями.
Агресивність — це здатність бактерій проникати в організм, закріплюватись в ньому, розмножуватися і поширюватися. Матеріальною основою агресивності є фактори інвазивності, агресини, полісахариди тощо. Фактори інвазивності, або поширення, — це низка ферментів, що їх виробляють мікроби й за допомогою яких проникають в організм і поширюються в ньому. В 1970 р. було виділено із рідини набряклого корбункула сибірки речовину, яка при додаванні до несмертельної дози збудника цієї хвороби спричиняла загибель тварини. Ці речовини назвали агресинами (О. Бейль) [3].
Бактеріальні полісахариди капсул і клітин, наприклад стрептококів, пригнічують фагоцитоз і разом з агресинами сприяють закріпленню і розмноженню бактерій в інфікованому організмі.
Токсини. В основі патогенності переважної більшості мікробів — збудників інфекційних хвороб людського, тваринного і рослинного організмів — лежить їхня токсиногенність, тобто здатність утворювати токсини — різні за хімічним складом речовини, які можуть зумовлювати специфічні розлади і навіть смерть інфікованого організму. За характером утворення, токсини поділяють на екзотоксини й ендотоксини, які відрізняються між собою за хімічною структурою.
Екзотоксини — це отруйні речовини, що виділяються в середовище мікробною клітиною як продукт життєдіяльності. Вони є простими білками, які характеризуються різко вираженою токсичністю, тобто у дуже малих дозах токсично діють на сприйнятливі організми. Екзотоксини характеризуються вибірковістю — здатністю вражати окремі тканини й органи організму; наприклад, дифтерійний ендотоксин уражає надниркові залози і серцевий м'яз, а правцевий — рухові нервові клітини. Вони нестійкі щодо високої температури, світла, кисню, дуже швидко руйнуються при кип'ятінні.
До мікробів, яким притаманна найбільша здатність виділяти екзотоксини, відносять збудників: правця, дифтерії, ботулізму, газової анаеробної інфекції, холери та інші. Грампозитивні бактерії з родів Streptococcus, Staphylococcus і Clostridium in vitro утворюють різноманітні цитолітичні токсини. Нині відомо понад 50 екзотоксинів бактерій; їх поділяють на три класи. До класу А належать холероген, який виділяється збудником холери, гістотоксин, дермонекротоксин, що секретуються збудником дифтерії, летальний токсин збудника сибірки тощо. Клас В включає нейротоксин збудника бутулізму, тетаноспазмін правця та деякі інші. До класу С відносять ентеротоксин збудника дизентерії, «мишачий токсин», що його утворює збудник чуми, та інші [3]
Ендотоксини — сполуки, які найчастіше пов'язані з певними структурами мікробних клітин і можуть вивільнятися тільки після автолізу (руйнування) клітин. За хімічним складом вони набагато складніші за екзотоксини, оскільки містять білки, ліпіди і полісахариди. Ці токсини являють собою комплекси ліпополісахаридів з білками клітинних оболонок грамнегативних бактерій. Їх було виділено майже з усіх патогенних грамнегативних бактерій, насамперед з представників родів Salmonella, Shigella і Escherichia.
Ендотоксини цих бактерій виявляють два види активності — пірогенність (здатність підвищувати температуру тіла) і токсичність. Вони більш термостійкі, ніж екзотоксини, можуть витримувати нагрівання до і понад 100 °С, меншою мірою токсичні і не мають специфічності. Щоб добути ендотоксини in vitro, використовують хімічні або фізичні чинники, що призводять до руйнування мікробної клітини зі звільненням з неї необхідних токсинів.
Останнім часом встановлено, що гени, які визначають синтез бактеріальних токсинів, переважно локалізовані в профагах або плазмідах. Наприклад, виявлено, що у бактерій Corynebacterium diphtheriae, Staphylococcus aureus та інших гени токсиногенності локалізуються в ДНК помірного фага, а в кишковій паличці — в плазмідах. У всіх цих випадках втрата бактерією профагів або плазмід робить її не здатною утворювати токсини. Токсиноутворення відновлюється з введенням у таку клітину профага чи плазміди.
Функціональне значення токсинів ще повністю не з'ясовано. Багато нетоксиногенних бактерій так само успішно ростуть і розмножуються в організмі хазяїна, як і токсиногенні. Отже, токсиноутворення не є обов'язковою видовою ознакою мікробів.
Токсини бактерій, зокрема екзотоксини, є найсильнішими із відомих хімічних і біологічних отрут. Показники сили їхньої дії (Dlm, LD5o) визначають на чутливих лабораторних тваринах. Наприклад, у 1 мл дифтерійного токсину, з якого виготовляють анатоксин, міститься 10 000 Dlm для морської свинки. 1 мл правцевого токсину має 200 000 Dlm для білої миші, а в 1 мл екзотоксину, який виділяється збудником ботулізму, міститься (залежно від типу збудника) від 60 000 до 1 000 000 Dlm для морської свинки. Одержано правцевий, дифтерійний та інші токсини в очищеному вигляді, які характеризуються більш високою токсичністю для чутливих лабораторних тварин. Крім бактерій, токсиногенні властивості мають й такі ульт-рамІкроорганізми, як рикетсії та віруси.
Інфекцією (лат. infectio — зараження) називають складні біологічні процеси, які виникають в організмі людини, тварини або рослини в результаті проникнення і розмноження в ньому патогенних мікроорганізмів — збудників хвороби. Історично сформована взаємодія сприйнятливого людського організму і патогенного мікроба за певних умов середовища дістала назву інфекційного процесу. Часто термін «інфекція» ототожнюють з поняттям «інфекційне захворювання». Однак визначення інфекційної хвороби як одного з найвищих ступенів прояву інфекційного процесу, очевидно, більш правильне. З біологічної точки зору інфекційний процес є різновидом паразитизму.
Між організмом хазяїна і мікробами, які проникли до нього, відбувається складна боротьба. Якщо організм не може протистояти патогенним мікробам і паралізувати їхню шкідливу дію, а зовнішнє середовище сприяє розвиткові мікроорганізмів, виникає інфекційне захворювання.
Отже, для виникнення і розвитку інфекційного процесу необхідні три складники: а) наявність патогенного мікроба; б) проникнення його в сприйнятливий макроорганізм; в) певні умови зовнішнього середовища, в якому відбувається взаємодія між мікро- і макроорганізмом.
Дуже важливе значення для виникнення інфекційного процесу має стан макроорганізму. Ступінь його участі в інфекційному процесі може залежати від виду і генотипу, реактивності, розладу функції центральної нервової системи (ЦНС), білкового голодування, наявності вітамінів, гормонів та інших факторів. Залежно від стану, в якому перебуває макроорганізм, а також впливу зовнішнього середовища інфекційний процес може закінчитися загибеллю хвороботворного мікроорганізму, загибеллю макроорганізму або встановленням взаємної адаптації між ними.
Проникнення в макроорганізм патогенного мікроба не завжди спричиняється до захворювання; в багатьох випадках воно обмежується короткочасним інфікуванням без прояву хвороби або відносно тривалим носінням збудників інфекції макроорганізмом. Саме завдяки цьому інфекція може траплятися набагато частіше, ніж інфекційні хвороби.
Вплив виду і генотипу. Організм людини є сприйнятливим до збудників гонореї і менінгококового менінгіту, а майже всі тварини до них резистентні (несприйнятливі). Подібні приклади свідчать про наявність у макроорганізмів видової резистентності (опірності). В літературі наводяться численні приклади генотипової резистентності. Наприклад, збудник сибірки здебільшого уражає травоїдних тварин. Поряд з цим є дані про те, що генотип алжирських овець робить їх відносно резистентними до цієї хвороби [3].
Реактивність макроорганізму, його імунобіологічна готовність знешкодити патогенні мікроби тісно пов'язані зі станом довкілля, умовами життя і побуту, характером праці й харчування, санітарно-гігієнічними умовами тощо.
На сприйнятливість макроорганізму до інфекції певним чином впливають вік і стать у зв'язку з фізіологічними особливостями. Наприклад, до одних інфекційних хвороб діти більш сприйнятливі, до інших, навпаки, менш сприйнятливі, ніж дорослі. Різна вікова резистентність до інфекції залежить від характеру обміну речовин, функцій органів внутрішньої секреції і особливостей імунітету.
На підвищення сприйнятливості до інфекційних хвороб особливо впливає характер харчування. Зокрема, білкове голодування супроводиться порушенням білкового обміну, що призводить до зменшення синтезу специфічних антитіл, зниження активності фагоцитів. У результаті голодування макроорганізм може втрачати не лише індивідуальний, а й видовий імунітет.
Значно впливають на сприйнятливість до інфекційних захворювань гіповітамінози. Наприклад, гіповітаміноз С зумовлює зниження опірності до туберкульозу, дифтерії, стрептококових, стафілококових та інших захворювань, а гіповітаміноз А сприяє розвиткові ксе-рофталмії, шкірних уражень, бронхопневмонії, грипу тощо.
Погані санітарно-гігієнічні умови праці й побуту, фізична і розумова перевтома, пов'язані з нерівномірним розподілом робочого часу і порушенням режиму життя, зумовлюють ослаблення захисних механізмів проти багатьох інфекційних захворювань. Охолодження, а також перегрівання знижують стійкість організму до патогенних і умовно патогенних мікроорганізмів, сприяють розвиткові пневмоній та інших захворювань.
Відомо, що видалення надниркових залоз, гіпофіза або щитовидної залози у тварин помітно знижує стійкість їх до різних інфекційних захворювань [13].
З літератури відомо, що гормон кортизон пригнічує запальний процес, а отже, сприяє розвиткові інфекції, соматотропний гормон, навпаки, активізує запальну реакцію, виявляючи цим самим проти-інфекційну дію. Отже, роль гормонів у виникненні та розвитку інфекційного процесу безсумнівна і неоднотипна.
На сприйнятливість організму до інфекції особливо впливає порушення нормальної діяльності ЦНС. Введення заразного матеріалу (в основному нейротропних збудників) у мозок дослідним тваринам здебільшого закінчувалось їхньою смертю. Психічні розлади також знижують регулюючу функцію ЦНС. Встановлено, що у психічно хворих набагато частіше спостерігаються інфекційні хвороби, ніж у нормальних людей.