Большинство фагов содержат кольцевую двунитчатую ДНК, и лишь некоторые - РНК или однонитчатую ДНК. Фаги, как и другие вирусы, обладают антигенными свойствами и содержат группоспецифические (по ним делятся на серотипы) и типоспецифические антигены.
Сыворотки, содержащие антитела к этим антигенам (антифаговые сыворотки), нейтрализуют литическую активность фагов. Взаимодействие бактериофага с клеткой происходит в соответствии с основными типами взаимодействия, характерными для всех вирусов, — продуктивная (литическая), абортивная вирусная и латентная (лизогения, вирогения) инфекция, а также вирусиндуцированная трансформация.
По характеру взаимодействия фага с клеткой все бактериофаги делятся:
• на вирулентные (литические), вызывающие продуктивную инфекцию и лизис бактериальной клетки;
• умеренные, вызывающие латентную инфекцию и ассоциацию генома вируса с бактериальной хромосомой. Умеренные фаги, в отличие от вирулентности, не вызывают гибели бактериальных клеток и при взаимодействии с ней переходят в неинфекционную форму фага, называемую профагом [5, с. 148].
Профаг — геном фага, ассоциированный с бактериальной хромосомой.
Профаг, ставший частью хромосомы клетки, при ее размножении реплицируется синхронно с геномом бактерии, не вызывая ее лизиса, и передается по наследству от клетки к клетке в неограниченном числе поколений. Бактериальные клетки, содержащие в своей хромосоме профаг, называются лизогенными. Профаг в лизогенных бактериях самопроизвольно или под влиянием различных индуцированных агентов может переходить в вегетативный фаг. В результате такого превращения бактериальная клетка лизируется и продуцирует новые фаговые частицы. В ходе лизогенизации бактериальные клетки могут дополнительно приобретать новые признаки, детерминируемые геномом вируса. Такое явление — изменение свойств микроорганизмов под влиянием профага — называется фаговой, илилизогенной, конверсией (проявление вирус-инду-цироанной трансформации).
Умеренные фаги, неспособные ни при каких условиях переходить из профага в вегетативный фаг (образовывать зрелые фаговые частицы), называются дефектными, чаще это происходит в результате нарушения стадии сборки вирусных частиц. Некоторые умеренные фаги называются трансдуцирующими, поскольку с их помощью осуществляется один из механизмов генетической рекомбинации у бактерий - трансдукции. Такие фаги могут использоваться, в частности, в генной инженерии в качестве векторов для получения рекомбинантных ДНК и/или приготовлении рекомбинантных (генно-инженерных) вакцин.
Процесс взаимодействия вирулентного бактериофага с клеткой складывается из нескольких стадий: адсорбции бактериофага на клетке, проникновения в клетку, биосинтеза компонентов фага и их сборки, выхода бактериофагов из клетки.
Первоначально бактериофаги прикрепляются к фагоспецифическим рецепторам на поверхности бактериальной клетки. Хвост фага с помощью ферментов, находящихся на его конце, оболочку клетки, сокращается и содержащаяся в головке ДНК инъецируется в клетку, при этом белковая оболочка бактериофага остается снаружи. Инъецированная ДНК подавляет клеточно-направленные синтезирующие механизмы клетки, заставляя их синтезировать ДНК и белки фага. Из образовавшихся в различных частях клетки в разное время фаговой нуклеиновой кислоты и белка формируются новые фаговые частицы. Затем происходит лизис клетки, и освобождаются зрелые бактериофаги [5, с. 152].
Умеренные бактериофаги инфицируют клетку, но не вызывают ее лизиса. При этом ДНК бактериофага, попавшая в клетку, встраивается в генетический аппарат клетки и передается по наследству от клетки к клетке. Подобное состояние фага называется профагом. Под действием различных факторов, а иногда спонтанно может происходить превращение профага в вегетативную форму, сопровождающееся размножением бактериофага, лизисом клетки и выходом бактериофагов из клетки.
Очень важным свойством бактериофагов является их специфичность: бактериофаги лизируют культуры определённого вида, более того, существуют так наз. типовые бактериофаги, лизирующие варианты внутри вида.
Раздел «Инфекция. Иммунитет»
Вопрос 4. Экзотоксины бактерий: классификация, механизм действия. Анатоксины: получение, практическое использование
Экзотоксины – это токсическое вещество, выделяемое клеткой в окружающую среду [2, с. 117].
Как правило, экзотоксины более специфичны и более токсичны, чем эндотоксины. Один из наиболее известных экзотоксинов – ботулотоксин, вызывающий ботулизм. Многие экзотоксины образуются грамположительными бактериями.
Экзотоксины в зависимости от прочности их соединения с микробной клеткой подразделяются:
- на полностью секретируемые (собственно экзотоксины) в окружающую среду;
-частично секретируемые;
- несекретируемые.
Последние освобождаются только в процессе разрушения бактериальных клеток, что делает их сходными по этому свойству с эндотоксинами.
По механизму действия на клетки макроорганизма бактериальные токсины делятся на несколько типов, хотя это деление достаточно условно и некоторые токсины могут быть отнесены сразу к нескольким типам:
1-й тип — мембранотоксины (гемолизины, лейкоцидины);
2-й тип — функциональные блокаторы, или нейротоксины (тета-носпазмин, ботулинический токсин), — блокируют передачу нервных импульсов в синапсах (в клетках спинного и головного мозга);
3-й тип — термостабильные и термолабильные энтеротоксины — активизируют клеточную аденилатциклазу, что приводит к нарушению энтеросорбции и развитию диарейного синдрома. Такие токсины продуцируют холерный вибрион (холероген), энтеротоксигенные кишечные палочки;
4-й тип — цитотоксины — токсины, блокирующие синтез белка на субклеточном уровне (энтеротоксин золотистых стафилококков, дерматонекротоксины стафилококков, палочек сибирской язвы, сине-зеленого гноя и возбудителя коклюша); сюда же относят антиэлонгаторы — препятствующие элонгации (наращиванию) или транслокации, т. е. передвижению и-РНК вдоль рибосомы, и тем самым блокирующие синтез белка (дифтерийный гистотоксин, токсин синегнойной палочки);
5-й тип — эксфолиатины, образуемые некоторыми штаммами золотистого стафилококка, и эритрогенины, продуцируемые пиогенным стрептококком группы А.
Они влияют на процесс взаимодействия клеток между собой и с межклеточными веществами и полностью определяют клиническую картину инфекции (в первом случае возникает пузырчатка новорожденных, во втором — скарлатина)
Многие бактерии образуют не один, а несколько белковых токсинов, которые обладают разным действием — нейротоксическим, цитотоксическим, гемолитическим: стафилококк, стрептококк.
В то же время некоторые бактерии могут одновременно образовывать как белковые экзотоксины, так и эндотоксины: кишечная палочка, холерный вибрион.
Àнатоксины - препараты, полученные из бактериальных экзотоксинов, полностью лишенных токсических свойств [2, с. 119].
Метод получения анатоксина предложил в 1923 году французский ученый Рамон. Для приготовления анатоксинов к экзотоксину добавляют 0,3—0,4 % раствора формалина и помещают в термостат при температуре 37—400 С на 3—4 недели до полного исчезновения токсических свойств [2, с.119].
Полученный анатоксин проверяют на стерильность, безвредность и иммуногенность. В настоящее время применяются преимущественно очищенные анатоксины, свободные от всех балластных веществ и сконцентрированные в меньшем объеме.
Однако уменьшение размеров частиц анатоксина вызвало необходимость адсорбировать препарат на адъювантах. Àнатоксины применяются для профилактики и, реже, лечения токсинемических инфекций (дифтерия, газовая гангрена, ботулизм, столбняк и некоторые заболевания, вызванные стафилококками).
Анатоксины выпускаются в виде монопрепаратов и в составе ассоциированных вакцин, предназначенных для иммунизации против нескольких заболеваний.
Вопрос 5 Иммуноглобулины: природы, строение, классы иммуноглобулинов, функции в организме
Иммуноглобулинами называются белки, которые синтезируются под влиянием антигена и специфически с ним реагируют [2, с. 122].
При электрофорезе они локализуются в глобулиновых фракциях.
Иммуноглобулины состоят из полипептидных цепей. В молекуле иммуноглобулина различают четыре структуры:
1. Первичная – это последовательность определенных аминокислот. Она строится из нуклеотидных триплетов, генетически детерминируется и определяет основные последующие структурные особенности.
2. Вторичная определяется конформацией полипептидных цепей.
3. Третичная определяет характер расположения отдельных участков цепи, создающих пространственную картину.
4. Четвертичная характерна для иммуноглобулинов. Из четырех полипептидных цепей возникает биологически активный комплекс. Цепи попарно имеют одинаковую структуру.
Любая молекула иммуноглобулина имеет Y-образную форму и состоит из 2 тяжелых (Н) и 2 легких (L) цепей, связанных между собой дисульфидными мостиками.
Каждая молекула имуноглобулинов имеет 2 одинаковых антигенсвязывающих фрагмента Fab (англ. Fragment antigen binding) и один Fc-фрагмент (англ. Fragment cristalisable), с помощью которого ИГ комплементарно связываются с Fc-рецепторами клеточной мембраны.
Концевые участки легких и тяжелых цепей молекулы иммуноглобулина достаточно разнообразны (вариабельны), а отдельные области этих цепей отличаются особенно выраженным разнообразием (гипервариабельностью).
Остальные участки молекулы иммуноглобулина относительно низменны.
Иммуноглобулины подразделяются на 5 классов: JgG, JgM, JgA, JgE, JgD.
JgG — составляют основное количество антител (80 %) и обеспечивают иммунитет против бактерий, вирусов, экзотоксинов.
Обладают способностью проходить через плаценту от матери в организм плода и тем самым обеспечивают иммунитет ребенка до 1 года
JgM — ранние иммуноглобулины, первыми синтезируются при попадании в организм антигена.
JgA — существуют в двух формах: сывороточной и секреторной (JgAS). Секреторные Jg играют важную роль в создании местного специфического иммунитета на слизистых оболочках дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, полости рта, мочеполовых путей.
JgE (реагины) — обусловливают развитие аллергических реакций немедленного типа. Они обладают повышенной способностью фиксироваться на тучных клетках и при попадании в организм антигена образовывать комплекс антиген—антителона поверхности клеток. К таким комплексам присоединяется комплемент, который разрушает мембраны тучных клеток, из которых, выделяется гистамин и другие биологически активные вещества, обусловливающие спазм гладкой мускулатуры бронхов, повышение проницаемости сосудов, патофизиологическую фазу аллергических реакций.
JgD — функция этого класса Jg наименее изучена, однако есть мнение, что JgD являются аутоиммунными антителами, так как при аутоиммунных заболеваниях (например, красная волчанка) их количество в сыворотке крови больных увеличивается в сотни раз.
Раздел «Частная микробиология и вирусология»
Вопрос 6. Возбудитель холеры: биологическая характеристика, среда обитания, источники, пути и механизмы инфицирования; факторы патогенности; принципы лабораторной диагностики; иммунобиологическая профилактика холеры
Возбудитель холеры - Vibrio cholerae (холерный вибрион), выделенный Р. Кохом в 1884 году представляет собой грамотрицательную палочку, имеющую форму запятой.
Vibrio cholerae являлся причиной семи известных человечеству длительных огромных пандемий диаррейной болезни. Многие из этих пандемий начинались в долине реки Ганг, на территории Индии и Бангладеш, которые всегда служили и служат источниками холерного вибриона.
Существует 140 серотипов Vibrio cholerae, но в настоящее время лишь серотип 01 служит причиной очень тяжелой диарреи (так называемая «азиатская холера»).
В 60-е годы в странах Азии, Африки и Европы получила распространение эпидемия, обусловленная серотипом Vibrio eltor (Эль-Тор), считавшимся ранее условно-патогенным.
Появившись в 1992 году, новый серотип холерного вибриона 0139, известный также под именем «Бенгальский», привел к развитию обширной эпидемии водным путем.
Возбудители холеры длительное время сохраняют жизнеспособность на различных объектах окружающей среды. Так, в молоке, молочных продуктах он остается жизнеспособным до 14 дней, в кипяченой воде - до 39 часов, в открытых водоемах, загрязненных сточными водами,- до нескольких месяцев.
Холера относится к антропонозам.
Человек заражается от больного холерой, а также от бактерионосителей, которые выделяют вибрионы с калом, а больные - и с рвотными массами. Заражение происходит при употреблении воды, реже пищевых продуктов, загрязненных выделениями, содержащими вибрионы (при употреблении овощей, которые выращивают на полях и огородах, удобряемых необеззараженными сточными водами, при мытье посуды зараженной водой). Человек может заразиться также при уходе за больным холерой через загрязненные им предметы обихода. Распространению возбудителей болезни способствуют мухи. Заражение возможно при заглатывании воды во время купания в загрязненных водоемах. Некоторые серотипы вибриона холеры, например, вибрион Эль-Тор, способны жить в организме лягушек, устриц.
В этих случаях заражение человека может произойти опосредованно, при отсутствии больного.
Инкубационный период составляет от нескольких часов до 5 суток (чаще 2-3 дня).
В острых случаях заболевание начинается внезапным поносом. Испражнения быстро становятся водянистыми, по внешнему виду и цвету напоминают рисовый отвар. Позже присоединяется рвота, многократная, очень обильная. Сочетание поноса и рвоты ведет к значительной потере воды организмом. За несколько часов больные могут терять до 7 л жидкости с рвотными массами и до 30 л - с испражнениями. Вместе с жидкостью больной теряет большое количество электролитов, особенно хлористого калия и хлористого натрия,- происходят резкие нарушения водно-электролитного равновесия в организме.
Из-за большой потери жидкости кожа собирается в складки, становится морщинистой. Возможны судороги. Голос хриплый, а иногда и совсем пропадает. Отмечается сильная жажда. Может быть одышка.
Нередко встречается легкое течение болезни, вплоть до так называемого бессимптомного носительства возбудителей.
После преодоления кислотного барьера желудка (у добровольцев холеру удавалось вызвать лишь после нейтрализации желудочного сока), Vibrio cholerae попадают в тонкую кишку. Вибрионы никогда не внедряются в эпителий слизистой, а огромные скопления возбудителя размещаются в просвете тонкой кишки и выделяют энтеротоксин, который кодируется вирулентным фагом. По своим химическим характеристикам энтеротоксин вибриона холеры практически идентичен энтеротоксину E.coli.
Жгутиковые протеины позволяют вибрионам осуществлять движение и обеспечивают им фиксацию к наружной мембране эпителиоцитов. Прикрепление вибрионам необходимо для организации бактериальных колоний подобно тем, которые формирует Campylobacter (это свойство отличает их от Shigella и некоторых штаммов E.coli, которые являются неподвижными и все-таки инвазивными). Прикрепление к эпителиальным клеткам обеспечивается гемагглютинином - металлопротеазой вибрионов, которая по действию аналогична нейрамидазе вируса гриппа.
Холерный токсин состоит из пяти пептидов В и катализного пептида А. Пептиды В связывают карбогидраты GM-ганглиозида с поверхностью эпителиальных клеток тонкой кишки. В эпителиальной клетке дисульфид, который связывает два фрагмента пептида А (А1 и А2), расщепляется. Катализный пептид А1 взаимодействует с 20кD-цитозольным и G-протеинами. Оба фермента участвуют в обмене рибозы энтероцита, поэтому их обозначили как АДФ (аденозиндифосат)-рибозилирующие факторы". Эти факторы рибозилируют протеин 49-кD Gsa.
В свою очередь фермент 49-кD Gsa при взаимодействии с ГТФ (гуанозинтрифосфат) активирует холерный токсин. Холерный токсин активирует аденилатциклазу, приводя ее в постоянное активное состояние. Этот процесс сопровождается резким повышением уровня цАМФ, что, в свою очередь, резко усиливает секрецию эпителиальными клетками слизистой тонкой кишки Cl, Na и воды. Параллельно реабсорбционная функция толстой кишки подавлена.
И литры «рисового отвара», содержащие хлопья слизи и практически не содержащие лейкоцитов, устремляются в кишечник, приводя к неукротимой диаррее.
Структурные изменения наиболее выражены в тонкой кишке. Просвет кишки, особенно тонкой, резко расширен, переполнен бесцветной или розоватой жидкостью, иногда слегка окрашенной желчью. Эта жидкость напоминает по своему виду рисовый отвар. Описывается также водянистый характер желчи в желчном пузыре. Стенка кишки, в частности ее слизистая оболочка, набухшая, отечная, с красными пятнами (множественные мелкоточечные кровоизлияния). Эти изменения обозначают как серозно-геморрагический холерный энтерит. Микроскопически преобладают резкие отек, в том числе внутриклеточный, и полнокровие, отмечаются также мелкие кровоизлияния. При относительно легком течении выявляются также значительные скопления клеток, среди которых преобладают лимфо- и плазмоциты. К энтериту может присоединиться серозный или серозно-геморрагический гастрит. При холерном гастроэнтерите явления энтерита нарастают, эпителиальные клетки вакуолизируются, наблюдается десквамация микроворсинок. Серозная оболочка кишки сухая, с точечными кровоизлияниями, матовая, окрашена в розово-желтый цвет. Между петлями тонкой кишки обнаруживается прозрачная, липкая, тянущаяся в виде нитей слизь.
Выраженной диссеминации холерных вибрионов за пределы органов пищеварения не происходит. Изредка отмечается лишь бактериемия. Возможно также попадание возбудителя в легкие интраканаликулярным путем. Профузная диаррея приводит к быстрой потере воды и электролитов (натрия, калия, бикарбонатов), а обезвоживание - к гиповолемическому шоку и обменному ацидозу, сгущению крови и гипоксии, нарастающей олигурии и падению температуры тела, что характеризует алгидный (от лат. algor- холод) период холеры. Прогрессирующий эксикоз и нарушение электролитного баланса играют ведущую роль в возникновении холерной комы.
Острый период холеры может закончиться:
- смертельным исходом;
- выздоровлением;
- иногда развитием картины холерного тифоида.
Считается, что холерный тифоид - не стадия болезни, обусловленная сенсибилизацией, как предполагали раньше, а проявление осложнения этой болезни в результате присоединения вторичной, в основном бактериальной, микрофлоры. В это время основные изменения развиваются уже в толстой кишке. В ней возникает фибринозное воспаление слизистой оболочки, в дальнейшем могут образовываться язвы.
При аутопсии отмечается резко выраженное трупное окоченение, которое сохраняется в течение нескольких дней. Тело погибшего приобретает необычную форму, которую обозначают как "поза гладиатора". По мере исчезновения трупного окоченения положение трупа может меняться, что создает впечатление его передвижения. Такое перемещение трупа в пространстве наводило панический ужас на родственников погибших и служителей холерных бараков. Они считали, что умерших от холеры погребают заживо. Это и служило в прошлом столетии причиной, так называемых «холерных бунтов».
Вследствие быстро наступающего трупного окоченения кожа напоминает гусиную, она сухая, морщинистая, особенно на пальцах рук («руки прачки»). Мышцы сухие, темно-красные. Кровь в венах густая и темная. Селезенка уменьшается, капсула ее морщиниста, фолликулы атрофичны, отмечается гемосидероз пульпы. В печени развиваются дистрофия гепатоцитов и очаговые некрозы паренхимы. В почках отмечают некроз эпителия извитых канальцев. В миокарде, головном мозге имеются дистрофические и некробиотические изменения.
При холере возможно развитие некротического нефроза, а также быстропрогрессирующего гломерулонефрита, сопровождающихся уремией. Кроме того, у больных холерой возникают пневмония, абсцессы, флегмона, рожа, сепсис.
Смерть больных холерой обычно наступает от обезвоживания, комы, интоксикации. Возможна смерть и от осложнений холеры, среди которых наиболее частым является уремия. При массивном введении в организм жидкости размеров натрия, бикарбоната смертность уменьшается с 50% до 1%.
Вопрос 7. Вирус кори: биологическая характеристика, источник, пути и механизмы инфицирования, иммунобиологическая профилактика и терапия кори
Возбудителем кори является вирус из семейства парамиксовирусов. Вирус кори обычно развивается в клетках, расположенных в задней части горла и в легких.
Это РНК-содержащий вирус.
Он весьма чувствителен к факторам внешней среды – легко разрушается даже при слабом рассеянном свете, при нагревании, в кислой среде, однако хорошо переносит замораживание – кровь больного сохраняет инфекционные свойства при -72°С в течение двух недель.
Отличительной особенностью вируса кори является его способность сохраняться в организме заболевшего в течении всей жизни, вызывая медленно текущую инфекцию (подострый склерозирующий панэнцефалит).
Корью болеют только люди. Инфекция передается воздушно-капельным путем (в капельках слизи вирус сохраняет свои свойства в течение нескольких дней). Возможно, вирус передается через плаценту от матери к плоду. Ранее корь считалась исключительно детской инфекцией, однако тенденция последних лет показывает нарастание среди заболевших доли подростков и взрослых.
Корь — болезнь
8-09-2015, 19:42