Патогенность и вирулентность бактерий. Факторы патогенности. Токсины бактерий, их свойства

          ПЛАН РАБОТЫ

I. Введение    3

II. Основная часть   7

1. Патогенность и вирулентность  бактерий. 7

2. Факторы патогенности. 11

3. Токсины бактерий, их  свойства 13

III. Заключение 18

IV. Использованная литература 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Микробиология - наука, изучающая  организмы, неразличимые (невидимые) невооруженным  какой- либо оптикой глазом, которые  за свои микроскопические размеры называют микроорганизмы (микробы).

Предметом изучения микробиологии  является их морфология, физиология, генетика, систематика, экология и взаимоотношения  с другими формами жизни.

В таксономическом отношении  микроорганизмы очень разнообразны. Они включают прионы, вирусы, бактерии, водоросли, грибы, простейшие и даже микроскопические многоклеточные животные.

По уровню организации  геномов, наличию и составу белоксинтезирующих систем и клеточной стенки все  живое делят на 4 царства жизни: эукариоты, эубактерии, архебактерии, вирусы и плазмиды .

К прокариотам, объединяющим эубактерии и архебактерии, относят  бактерии, низшие (сине- зеленые) водоросли, спирохеты, актиномицеты, архебактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы. Простейшие, дрожжи и нитчатые грибы- эукариоты.

Микроорганизмы - это невидимые  простым глазом представители всех царств жизни. Они занимают низшие (наиболее древние) ступени эволюции, но играют важнейшую роль в экономике, круговороте  веществ в природе, в нормальном существовании и патологии растений, животных, человека.

Микроорганизмы заселяли Землю еще 3- 4 млрд. лет назад, задолго  до появления высших растений и животных. Микробы представляют самую многочисленную и разнообразную группу живых  существ. Микроорганизмы чрезвычайно  широко распространены в природе  и являются единственными формами  живой материи, заселяющими любые, самые разнообразные субстраты (среды  обитания), включая и более высокоорганизованные организмы животного и растительного  мира.

Можно сказать, что без  микроорганизмов жизнь в ее современных  формах была бы просто невозможна.

Микроорганизмы создали  атмосферу, осуществляют кругооборот  веществ и энергии в природе, расщепление органических соединений и синтез белка, способствуют плодородию почв, образованию нефти и каменного  угля, выветриванию горных пород, многим другим природным явлениям.

С помощью микроорганизмов  осуществляются важные производственные процессы - хлебопечение, виноделие  и пивоварение, производство органических кислот, ферментов, пищевых белков, гормонов, антибиотиков и других лекарственных  препаратов.

Микроорганизмы как никакая  другая форма жизни испытывает воздействие  разнообразных природных и антропических (связанных с деятельностю людей) факторов, что, с учетом их короткого срока жизни и высокой скорости размножения, способствует их быстрому эволюционированию.

Наибольшую печальную  известность имеют патогенные микроорганизмы (микробы- патогены) - возбудители заболеваний  человека, животных, растений, насекомых. Микроорганизмы, приобретающие в  процессе эволюции патогенность для  человека (способность вызывать заболевания), вызывают эпидемии, уносящие миллионы жизней . До настоящего времени вызываемые микроорганизмами инфекционные заболевания  остаются одной из основных причин смертности, причиняют существенный ущерб экономике.

Изменчивость патогенных микроорганизмов составляет основную движущую силу в развитии и совершенствовании  систем защиты высших животных и человека от всего чужеродного (чужеродной генетической информации). Более того, микроорганизмы являлись до недавнего времени важным фактором естественного отбора в  человеческой популяции ( пример- чума и современное распространение  групп крови). В настоящее время  вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) посягнул на святое святых человека- его  иммунную систему.

Обитающие в теле человека или животного представители  сапрофитной и условно – патогенной микрофлоры в прошлом изучались  меньше, так как эту микрофлору считали безвредной для макроорганизма и основное внимание было направлено на представителей патогенной микрофлоры.

Первое сообщение в  печати о том, что некоторые непатогенные микробы могут вызывать заболевания  у людей и животных появились  в 1922 году. В последующие годы периодически появлялись сообщения о случаях  инфекционных заболеваний у людей, вызванных сапрофитами, но им не придавали  особого значения, поскольку случаи были единичны.

В настоящее время значение непатогенных микробов в возникновении  и развитии заболеваний у людей  возросло до проблемы, которую трудно переоценить.

Деятельность микробов очень  обширна и разнообразна, и порой  не всегда доступна к пониманию. Каждый вид микробов в зависимости от конкретной ситуации и от взаимосвязей может биологически проявить себя по – разному, и нередко в диаметрально противоположных ролях.

Чтобы понять обширную и разнообразную  роль микроорганизмов, в первую очередь  необходимо освоить основы микробиологии, разобраться в их физиологии, понять их эволюционные и экологические  требования.

 

Целью данной работы является рассмотрение  патогенности и вирулентности  бактерий, факторов патогенности, токсинов бактерий и их свойств,  также   их влияний на органический мир природы.

      Работа состоит  из введения, основной части из  трех глав, заключения и списка  литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II. Основная часть

1. Патогенность и вирулентность  бактерий

 

Патогенность ("рождающий  болезнь")- способность микроорганизма вызвать заболевание. Это свойство характеризует видовые генетические особенности микроорганизмов, их генетически  детерминированные характеристики, позволяющие преодолеть защитные механизмы  хозяина, проявить свои патогенные свойства.

По способности вызывать заболевания микроорганизмы можно  разделить на патогенные, условно - патогенные, непатогенные. Условно - патогенные микроорганизмы обнаруживают как в  окружающей среде, так и в составе  нормальной микрофлоры. В определенных условиях (иммунодефицитные состояния, травмы и операции с проникновением микроорганизмов в ткани) они  могут вызывать эндогенные инфекции.

Патогенными свойствами могут  обладать не только паразитические виды микробов, но и свободно живущие, в  т.ч. возбудители сапронозов (иерсинии, легионеллы и др.). Естественной средой для последних является почва  и растительные организмы, однако они  способны перестраивать свой метаболизм в организме теплокровных животных и оказывать патогенное действие.

Ферменты патогенности - это  факторы агрессии и защиты микроорганизмов. Способность к образованию экзоферментов  во многом определяет инвазивность бактерий - возможность проникать через  слизистые, соединительнотканные и  другие барьеры. К ним относятся  различные литические ферменты - гиалуронидаза, коллагеназа, лецитиназа, нейраминидаза, коагулаза, протеазы. 

Важным фактором патогенности следует считать экзоферменты (например, лецитиназа, гиалуронидаза, коллагеназа  и др.), нарушающие гомеостаз клеток и тканей, что приводит к их повреждению. Способность к образованию экзоферментов  во многом определяет инвазивность бактерий - возможность проникать через  слизистые оболочки, соединительнотканные и другие барьеры. К этой же группе следует отнести и бактериальные  ферменты, разлагающие антибиотики.

Наличие капсул у бактерий затрудняет начальные этапы защитных реакций - распознавание и поглощение (фагоцитоз). Существенным фактором инвазивности является подвижность бактерий, обусловливающая  проникновение микробов в клетки и в межклеточные пространства.

Факторы патогенности контролируются:

- генами хромосомы;

- генами плазмид;

- генами, привнесенными умеренными  фагами.

Патогенность — видовой  признак, передающийся по наследству, закрепленный в геноме мик¬роорганизма, в процессе эволюции паразита, т. е. это генотипический признак, отражающий потенциальную возможность мик-роорганизма  проникать в макроорганизм (инфективность) и раз¬множаться в нем (инвазионность), вызывать комплекс патоло¬гических  процессов, возникающих при заболевании.

Патогены используют разнообразные  механизмы, позволяющие им избежать гибели в вакуолях («непробиваемые»  капсулы; ферменты, нейтрализующие кислородные  радикалы и протеолитические ферменты и др.). Но удивительно то, что некоторые  из них фактически зависят от факторов, обнаруженных в фаголизосомах. Специфический  рецептор, который патоген использует для вторжения в эпителиальную  клетку или для поглощения фагоцитом, в значительной степени влияет на конечную внутриклеточную локализацию  вакуоли, которая окружает патоген.

Действительно, паразитические микроорганизмы это не примитивные, а более древние формы жизни!

Фенотипическим признаком  патогенного микроорганизма является его вирулентность, т.е. свойство штамма, которое проявляется в определенных условиях (при изменчивости микроорганизмов, изменении восприимчивости макроорганизма и т.д.). Вирулент¬ность можно повышать, понижать, измерять, т.е. она является мерой патогенности.

Количественными характеристиками вирулентности являются:

1) DLM (минимальная летальная  доза) – это количество бактерий , при введении которых соответствующим  путем в организм лабораторных  животных получают 95–98 % гибели животных  в эксперименте;

2) LD 50 – это количество  бактерий, вызывающее гибель 50 % животных  в эксперименте;

3) DCL (смертельная доза) вызывает 100 %-ную гибель животных в эксперименте.

К факторам вирулентности  относят:

1) адгезию – способность  бактерий прикрепляться к эпителиальным  клеткам. Факторами адгезии являются  реснички адгезии, адгезивные  белки, липополисахариды у грамотрицательных  бактерий, тейхоевые кислоты у  грамположительных бактерий, у вирусов  – специфические структуры белковой  или полисахаридной природы;

2) колонизацию – способность  размножаться на поверхности  клеток, что ведет к накоплению  бактерий;

3) пенетрацию – способность  проникать в клетки;

4) инвазию – способность  проникать в подлежащие ткани.  Эта способность связана с  продукцией таких ферментов, как  гиалуронидаза и нейраминидаза;

5) агрессию – способность  противостоять факторам неспецифической  и иммунной защиты организма.

К факторам агрессии относят:

1) вещества разной природы,  входящие в состав поверхностных  структур клетки: капсулы, поверхностные  белки и т. д. Многие из  них подавляют миграцию лейкоцитов, препятствуя фагоцитозу;

2) ферменты – протеазы, коагулазу, фибринолизин, лецитиназу;

3) токсины, которые делят  на экзо– и эндотоксины .

Экзотоксины – высокоядовитые белки. Они термолабильны, являются сильными антигенами, на которые в  организме вырабатываются антитела, вступающие в реакции токсинонейтрализации. Этот признак кодируется плазмидами или генами профагов.

Эндотоксины – сложные  комплексы липополисахаридной природы. Они термостабильны, являются слабыми  антигенами, обладают общетоксическим  действием. Кодируются хромосомными генами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Факторы патогенности

 

К факторам патогенности относят  способность микроорганизмов прикрепляться  к клеткам (адгезия), размещаться  на их поверхности (колонизация), проникать  в клетки (инвазия) и противостоять  факторам защиты организма (агрессия).

Адгезия  является пусковым механизмом инфекционного процесса. Под адгезией понимают способность  микроорганизма адсорбироваться на чувствительных клетках с последующей  колонизацией. Структуры, ответственные  за связывание микроорганизма с клеткой  называются адгезинами и располагаются  они на его поверхности. Адгезины очень разнообразны по строению и  обусловливают высокую специфичность - способность одних микроорганизмов  прикрепляться к клеткам эпителия дыхательных путей, других - кишечного  тракта или мочеполовой системы  и т.д. На процесс адгезии могут  влиять физико-химические механизмы, связанные  с гидрофобностью микробных клеток, суммой энергии притяжения и отталкивания. У грамотрицательных бактерий адгезия  происходит за счет пилей I и общего типов. У грамположительных бактерий адгезины представляют собой белки и тейхоевые кислоты клеточной стенки. У других микроорганизмов эту функцию выполняют различные структуры клеточной системы: поверхностные белки, липополисахариды, и др.

Инвазия. Под инвазивностью  понимают способность микробов проникать  через слизистые, кожу, соединительно-тканные  барьеры во внутреннюю среду организма  и распространятся по его тканям и органам. Проникновение микроорганизма в клетку связывается с продукцией ферментов, а также с факторами  подавляющими клеточную защиту. Так  фермент гиалуронидаза расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав межклеточного вещества, и, таким  образом, повышает проницаемость слизистых  оболочек и соединительной ткани. Нейраминидаза  расщепляет нейраминовую кислоту, которая  входит в состав поверхностных рецепторов клеток слизистых оболочек, что способствует проникновению возбудителя в  ткани.

Агрессия. Под агрессивностью понимают способность возбудителя  противостоять защитным факторам макроорганизма. К факторам агрессии относятся: протеазы - ферменты, разрушающие иммуноглобулины; коагулаза - фермент, свертывающий плазму крови; фибринолизин - растворяющий сгусток  фибрина; лецитиназа - фермент, действующий  на фосфолипиды мембран мышечных волокон, эритроцитов и других клеток. Патогенность может быть связана  и с другими ферментами микроорганизмов, при этом они действуют как  местно, так и генерализованно.