Бактеріальні екзо- та ендотоксини
Патогенність бактерій, фактори патогенності та особливості їх генетичного контролю. Бактеріальні токсини та їх токсигенність. Роль макроорганізму в інфекційному процесі, що обумовлена дією мікробних токсинів. Екзотоксини патогенних для людини бактерій.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 05.09.2014 |
| Размер файла | 125,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Міністерство освіти та науки України
Національний технічний університет України «КПІ»
Факультет біотехнології та біотехніки
Кафедра промислової біотехнології
Курсова робота
з курсу «Загальна мікробіологія і вірусологія»
на тему «Бактеріальні екзо- та ендотоксини»
Керівник:
доц., к.б.н. Орябінська Л.Б.
Виконала:
студентка 2-го курсу,
ФБТ
групи БТ-21
Аронсон А.Ю.
КИЇВ - 2014
ЗМІСТ
ВСТУП
1. Патогенність бактерій. Фактори патогенності та особливості їх генетичного контролю
1.1 Інфекційний процес: визначення
1.2 Патогенність та вірулентність
1.3 Фактори патогенності (вірулентності)
1.4 Особливості генетичного контролю синтезу факторів патогенності бактерій
2. Бактеріальні токсини та їх токсигенність
2.1 Екзотоксини, їх властивості та механізм дії
2.2 Ендотоксини, їх властивості та механізм дії
3. Екзотоксини патогенних для людини бактерій
3.1 Ендотоксини та ендотоксинові агресія
3.2 Роль макроорганізму в інфекційному процесі, що обумовлена дією мікробних токсинів
4. Визначення вірулентності мікроорганізмів, смертельної дії екзотоксинів та ендотоксинів
Висновок
Список використаних джерел
ВСТУП
Питання про природу інфекційних захворювань людини здавна цікавило багатьох дослідників. Завдяки відкриттям Л.Пастера, обґрунтуванню значення хвороботворних мікроорганізмів у виникненні різних хвороб, ідентифікації їх (тріада Генле-Коха) вдалося правильно підійти до розкриття суті цієї надзвичайно важливої проблеми.
Метою моєї курсової роботи є вивчення мікроорганізмів, які можуть спричинити захворювання людини, тварин і рослин, що дістали назву патогенних або хвороботворних, а також вивчення токсичності екзо- та ендотоксинів.
Патогенні види мікробів у процесі свого еволюційного розвитку пристосувалися до паразитичного типу живлення в тканинах і рідинах організму хазяїна. Інфікований організм відповідає на проникнення патогена відповідними реакціями, які виражаються у виявленні симптомів хвороби, а також у різних захисних пристосуваннях.
Крім патогенних, існують і так звані умовно патогенні мікроорганізми, які входять до нормальної мікрофлори тіла людини. Тому результати проникнення в організм патогенних мікробів залежать не тільки від реактивності макроорганізму, а й від складу нормальної мікрофлори, що може проявляти себе як антагоністично, так і синергічно.
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). Механізм підвищення і зниження вірулентності докладно ще не з'ясовано. Однак слід зазначити, що штучне зниження вірулентності патогенних мікроорганізмів широко використовують при виготовленні вакцин.
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.
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.
1. Патогенність бактерій. Фактори патогенності та особливості їх генетичного контролю
патогенність бактерія мікробний токсин
Термін «патогенність» означає можливість мікроорганізмів викликати захворювання. Він складається з двох грецьких слів: pathos - страждання, хвороба та genes - народження. Патогенними, тобто хвороботворними, являються далеко не усі бактерії. Тому закономірним являється питання, як вони виникли або чим визначається їх патогенність? Однозначної відповіді на нього дати неможливо, так як патогенність різних бактерій визначається їх особливими властивостями. Одним з пояснень виникнення походження патогенних бактерій служить допущення того факту, що їх появлення зв'язано з пристосуванням до паразитичного існування та придбанням у зв'язку з цим таких біологічних властивостей, які забезпечують їм можливість протистояти захисним механізмам макроорганізму. Як вже відмічалось, взаємодія між мікроорганізмами та макроорганізмом являє собою симбіоз, що проявляється у трьох формах: мутуалізму, коменсалізму та паразитизму. Дамо визначення цим трьом поняттям, щоб якісно розуміти взаємодію між мікро- та макроорганізмами [6].
Мутуалізм (від лат. Mutuus - взаємний) - це взаємовигідне співіснування. Такі відносини склалися між макроорганізмом та багатьма видами мікробів нормальної мікрофлори, які виконують захисну функцію в макроорганізмі: лактобактерії, лактобацили, ешерихії тощо.
Коменсалізм (від пізньолат. Commensalis - співтрапезник) - форма співіснування, за якої мікроорганізми живляться за рахунок макроорганізму, але не шкодять йому. Та якщо вони потрапляють з місця свого природного перебування в інші тканини або органи людини, то здатні спричинювати захворювання. Вони також здатні уражати макроорганізм з ослабленою імунною системою (епідермальний стафілокок тощо).
Паразитизм (від грец. Parasites - нахлібник, дармоїд) - це форма співіснування, коли мікроорганізми живляться за рахунок макроорганізмів і шкодять йому. Такі відносини складаються між макроорганізмом і патогенними мікроорганізмами [5].
Перехід від коменсалізму до паразитизму цілком логічний. Це положення підтверджує наявність у природі так названих мікробів-двійників. Наприклад, є мікобактерії, патогенні для людини та теплокровних тварин, патогенні для холоднокровних та рослин, та непатогенні мікобактерії (наприклад, Mycobacterium smegmatis - представник мікрофлори слизистої оболонки сечостатевих шляхів людини). Вірогідно припущення, що патогенні мікобактерії відокремилися у різні групи у результаті адаптації до паразитизму за рахунок відповідних організмів. Разом з тим збудники таких хвороб, як ботулізм та стовбняк, постійно існують у навколишньому середовищі: природним середовищам проживання для них служить ґрунт. Їх патогенність для людини та теплокровних тварин пов'язана з спосібністю виробляти найсильніші токсини. Однак не ясно, яку роль токсиноутворення грає у житті та екології цих бактерій [5].
Інший механізм перетворення непатогенних бактерій у патогенні пов'язан з отриманням першими додаткових генів від бактеріофагів або плазмід. Наприклад, дифтерію у людини викликають тільки патогенні Corynebacterium diphtheriae, а здібність синтезувати дифтерійний екзотоксин вони набувають у результаті лізигенної конверсії. Тобто, коли трансдуцуючий фаг у випадку інфікування реципієнтної клітини інтегрується у її хромосому і привносить у неї новий ген (новий признак), опосередковуючи не тільки лізигенізацію, але і лізигенну конверсію.
Таким чином, якщо при неспецифічній трансдукції фаг являється тільки пасивним переносником генетичного матеріалу, то при специфічній фаг включає цей матеріал у свій геном і передає його, лізигенізуя бактерії, реципієнту. Однак лізигенна конверсія може статися і у тому випадку, коли геном помірного фагу містить такі власні гени, які у клітині відсутні, але відповідають за синтез істотно важливих білків. Наприклад, спосібністю виробляти екзотоксин володіють тільки ті збудники дифтерії, в хромосому яких інтегрований помірний профаг, який несе оперон tox. Він відповідає за синтез дифтерійного токсину. Інакше говорячи, помірний фаг tox викликає лізигенну конверсію нетоксигенної дифтерійної палички у токсигенну [1, 4, 5].
Інакше говорячи, хвороботворність цих бактерій залежить від передачі їм генів токсигенності від особливих токсигенних коринефагів. Інтегруючись у хромосому непатогенних коринебактерій, такі аги привносять у них свої гени, які і перетворюють непатогенні коринебактерії у збудники дифтерії [6].
У свою чергу, багато варіантів диарегентних кишкових паличок виникли у результаті придбання ними плазмід, у складі яких присутні гени, які перетворюють непатогенну E. coli в у патогенну, здібну викликати різні форми ешерихіозів.
Нарешті, у природі існують різні види бактерій, здібних з поміччю сенсорно-регуляторних систем перебудовувати свій метаболізм у залежності від того, у яких умовах вони існують - у зовнішньому середовищі чи в організмі теплокровних тварин. Ці бактерії (легіонелли, іерсинії та інші) отримали назву сапронозних, тобто природною середою їх проживання являються ґрунт та рослинні організми. Однак, потрапляючи в організм людини або тварин, вони змінюють свій метаболізм у сторону, яка сприяє їх розмноженню і у цих умовах, тобто при більш високій температурі у живому організмі з його механізмами самозахисту.
Патогенність, або спосібність викликати захворювання, не являється абсолютною. Її обумовленість знаходить свій вираз у наступних фактах.
1. Патогенність мікробів проявляється завжди по відношенню до певному виду (видам) тварин. Є бактерії, патогенні для людини, є патогенні тільки для тварин, але є патогенні і для людини, і для тварин (збудники чуми, бруцелеза, туляремії та інші).
2. Непатогенний в одних умовах природних для макроорганізму, збудник може стати патогенним в інших, змінених умовах. Наприклад, у природних умовах кури не хворіють сибірскою язвою, але якщо температуру тіла штучно знизити, вони нею захворіють.
3. Мікроорганізми, які являються непатогенними або умовно-патогенними для фізіологічно здорових організмів, можуть стати патогенними при ослабленні їх природної резистентності, особливо під впливом радіаційного опромінення [1].
Актуальною проблемою вчення про інфекцію на сучасному етапі розвитку мікробіології є вивчення клітинних і молекулярних механізмів патогенності мікробів, їх генетичного контролю, а також умов реалізації цих механізмів в організмі людини. Ті зміни, що спостерігаються в патогенезі й клінічному перебігу інфекційних хвороб, можна пояснити мінливістю мікроорганізмів, з одного боку, а з іншого - зміною стану неспецифічних факторів захисту макроорганізму та зміною здатності імунної системи реагувати на патоген [3].
1.1 Інфекційний процес: визначення
Усі відомі нам захворювання поділяються на дві групи: заразні та незаразні. Заразні захворювання викликаються мікроорганізмами. Мікроби, як відомо, є убіквітарними, всюдисущими істотами. Вони присутні в ґрунті, літосфері, гідросфері й атмосфері. Тваринний і рослинний світ скрізь зустрічається з мікроорганізмами і вступає з ними в різні форми взаємодії. Однією з таких форм є інфекція, і слід зазначити, що інфекційній патології належить значне місце у загальній патології людини.
Інфекція (лат. Inficire - забруднює, inficio - вставляю, вношу іззовні, заражаю). Припущення про заразне начало (інфекти) та імунітет відоме здавна. У той же час виділити та ідентифікувати збудник як живий організм і викликати експериментальну інфекцію вдалося вперше тільки Луї Пастеру та Роберту Коху. Із часів Л. Пастера, Р. Коха у медицині починається етіологічна направленість. Ці вчені довели, що в основі заразних хвороб лежить життєдіяльність патогенних мікроорганізмів. Л. Пастером, Р.Кохом була доведена специфічність інфекту в інфекційній патології людини. Відомо, що специфічний мікроорганізм може викликати тільки ту чи іншу хворобу [4].
Уперше Ф. Я. Генле, а потім Р. Кохом була сформульована тріада, якою потрібно керуватися для визначення мікроорганізмів, збудників даної хвороби. Роберт Кох на прикладі туберкульозної інфекції обґрунтував положення тріади. Специфічність збудника (інфекту) може бути доведена тільки в тому разі, якщо:
1) Мікроорганізм-збудник виявляється при всіх формах даного захворювання;
2) Мікроорганізм-збудник виділений з організму хворого у чистій культурі;
3) Чиста культура виділеного збудника в експерименті викликає специфічне захворювання.
До тріади Генле - Коха пізніше була добавлена четверта вимога:
4) Визначення виду мікроба за допомогою специфічних імунологічних та інших реакцій: аглютинації, преципітації, бактеріолізу, реакції зв'язування комплементу, імуноферментного, імунолюмінесцентного та радіоімунного аналізів, ПЛР.
Потрібно зазначити, що не завжди можливо виділити у чистій культурі та викликати експериментальну інфекцію, а тому імунологічний метод є найбільш імовірним та інформативним.
Сучасне вчення про інфекційну патологію починається з праць засновників мікробіології Л. Пастера та Р. Коха, які першими виділили чисті культури збудників інфекційних хвороб у людей і довели їх етіологічну роль.
Як показали роботи І. І. Мечникова, який обґрунтував роль фагоцитів у запаленні та імунітеті; Ру, Берінга, які відкрили антитоксин і отримали для специфічної профілактики та лікування антитоксичні сироватки,; Рамона, який отримав анатоксини, важлива роль в інфекції (інфекційному процесі), інфекційній хворобі належить також макроорганізму.
На мікроорганізм і макроорганізм впливають фізичні, хімічні та біологічні фактори довкілля, а макроорганізм - ще й соціальні фактори.
Тому інфекція (інфекційний процес) - це процес, що історично склався, біологічний динамічний процес взаємодії чутливого макроорганізму з патогенним (заразним) мікроорганізмом у певних умовах навколишнього, а для людини - і соціального середовища, що спрямований на підтримку постійності внутрішнього середовища макроорганізму (гомеостазу) [4].
Крайнім проявом інфекції (інфекційного процесу) є інфекційне захворювання. Вона проявляється характерними клінічними ознаками (симптомами), а також біохімічними, імуннологічними, гістологічними та іншими змінами.
Аналогічні процеси, спричинені в макроорганізмі найпростішими, називаються інвазіями.
Інфекційні хвороби мають певні особливості:
1) Наявність інфекційного агента (живого збудника);
2) Контагіозність (заразність), схильність до масового поширення;
3) Циклічність перебігу;
4) Наявність імунної відповіді.
У наш час уявлення про інфекційний агент значно розширилося. Встановлено, що поряд з інфекціями, які спричинюються живими клітинними збудниками, існують інфекції, зумовлені неклітинними агентами (вірусами та пріонами), що в багатьох збудників здатність спричинювати захворювання контролюється генами, розміщеними в хромосомі мікроорганізмів, а також генами, перенесеними плазмідами. Відкрито явище вірогенії (інтеграції) генома вірусу в геном клітини-хазяїна. Доведено існування інфекцій, які розвиваються на молекулярному рівні і здатні передаватися в спадок від батьків до потомків (деякі вірусні інфекції).
Протягом тисячоліть інфекційні хвороби були справжнім лихом для людства. Кількість померлих унаслідок епідемій не піддається обліку. Навіть на сучасному етапі розвитку цивілізації інфекційні хвороби, за визначенням ВООЗ, є глобальною загрозою людству. 352млн. мешканців на Землі, які померли в 1995 році, 17 млн. померло від інфекційних хвороб. Найбільше людей померло від інфекцій дихальних шляхів - 4,1 млн., гострих кишкових захворювань - 3,1 млн., туберкульозу - 3,1 млн., малярії - 2,1 млн., гепатиту В - 1,1 млн., кору - 1 млн., СНІДу - понад 1 млн.. Щодня від інфекційних хвороб гине близько 50000 людей [2].
Упродовж останніх 20-ти років було описано понад 30-ти раніше невідомих інфекційних хвороб.
Інфекційні хвороби відомі з глибокої давнини. Давньогрецький лікар Гіппократ (V-IV ст. до н.е.) висловлював думку про живу природу збудників (контагії) інфекційних захворювань, які передаються від хворої людини здоровій. Авіценна (XI ст. до н.е.) у «Каноні медицини» також писав про те, що причиною чуми, віспи та інших хвороб є невидимі простим оком найдрібніші живі істоти, які передаються через воду та повітря. Але наукове пояснення причин інфекційних захворювань стало можливим тільки після того (як згадувалось вище), як Луї Пастер, Роберт Кох, І.І. Мечников, Д.Й. Івановський та інші дослідники довели, що збудниками інфекційних захворювань є мікроорганізми. З цього часу почалося вивчення основних біологічних однак мікроорганізмів, а також відкриття методів виділення їх у чистій культурі та ідентифікації [2].
1.2 Патогенність та вірулентність
Людина контактує з величезним світом мікроорганізмів, але спричинити інфекційне захворювання здатна невелика їх частина - приблизно 1/30000. Для виникнення та прояву інфекційного процесу необхідно, щоб хвороботворний мікроб у тій чи іншій дозі проник у сприйнятливий для нього макроорганізм та призвів до певної руйнівної (патогенної) дії.
Для збудників інфекційних хвороб характерні такі властивості: патогенність, вірулентність, специфічність, органотропність. Розрізняють мікроби патогенні, непатогенні й умовно-патогенні [5].
Патогенність - це можливість викликати захворювання - видові властивості бактерій, притаманне виду у цілому, але вона може проявлятися у різній степені у різних представників даного виду. Тому для оцінки степені патогенності використовують термін вірулентність. Непатогенні - сапрофіти (від грец. Sapros - гнилий, phyton - рослина). Умовно-патогенні - збудники опортуністичних інфекцій.
Патогенність та вірулентність (від лат.virulentus - ядовитий) означають одне і теж - здібність викликати захворювання, але під вірулентністю розуміють кількісну оцінку, тобто міру, степінь патогенності. Вірулентність може бути посилена (підвищена) і ослаблена (понижена). Це досягається різними способами впливу на відповідного збудника. Але так як усі признаки патогенності контролюються генами, то фактично отримання авірулентних або високовірулентних штамів збудників зводиться до селекції таких варіантів, які завжди знаходяться у кожній популяції, тобто до створенню сприятливих для їх відбору умов. Патогенність є видовою ознакою мікроорганізму, яка склалася і закріпилася в процесі еволюції. Патогенність не є абсолютною і постійною і має різний ступінь проявлення, який різко змінюється в межах одного і того ж виду.
Коли йдеться про більшу чи меншу здатність мікроба до патогенної дії, його індивідуальні якості, то мають на увазі вірулентність (як вже згадувалось вище). Вірулентність, на відміну від патогенності, не є видовою ознакою. Ця якість притаманна конкретному штаму мікроорганізму і характеризує його з індивідуальної сторони.
Вірулентність мікроба визначається його дозою, яка призводить макроорганізм до смерті. Та мінімальна кількість мікробів або його токсинів, яка викликає інфекцію і смерть чутливих тварин стандартної ваги і певної природи, є мірою вірулентності. Цю кількість мікроорганізмів називають мінімальною смертною дозою (DLM - Dosis letalis minima). Мікроби з високою вірулентністю можуть викликати захворювання і смерть у дуже мізерних дозах. Однак про це детальніше буде описано у останньому розділі.
Достатньо ввести парентерально в організм морської свинки 1 туберкульозну паличку, щоб тварина захворіла і вмерла. Парентеральне потрапляння 1 клітини збудника сибірки може викликати у миші смертельне захворювання [4, 5].
Вірулентність не є постійною властивістю даного штаму мікроба. У природних і лабораторних умовах вірулентність може підвищуватись або зменшуватись (як вже згадувалось вище). Аронсон шляхом пасажів скарлатинозного стрептокока через організм білих мишей добився різкого збільшення вірулентності стрептокока для цих тварин. Вірулентність збільшилась так, що 1 мікробна клітина викликала смертельну септицемію, але при цьому стрептокок став уражувати тільки мишей, а для людини втратив вірулентність. Вірулентність мікробів може знизитися в процесі інфекції. Впливаючи на мікроорганізми фізичними, хімічними та біохімічними факторами, також можна знизити вірулентність. Так, знизити вірулентність можна при дії на бактерії прямого сонячного світла, а також при їх висушуванні.
Кальметт і Герен протягом 13 років вирощували туберкульозні бактерії бичачого типу на гліцериново-картопляному середовищі, добавляючи бичачу жовч, і знизили вірулентність Mucobacterium tuberculosis bovis, одержавши вакцину проти туберкульозу.
Л. Пастер отримав вакцину проти сибірської язви шляхом вирощування її збудників при високій температурі (42 -43 С), яка сприяла втраті плазмід (плазміди), які визначали патогенність цього збудника.
Значних змін вірулентності бактерій можна досягти при пасажі мікробів через малосприйнятливий організм. Пастер перевивав збудника вуличного сказу способом внутрішньо мозкового зараження кроликів, підвищивши його вірулентність для цих тварин, одночасно різко понизивши її для людей, і одержав вакцину проти сказу.
Патогенність і вірулентність мікробів генетично детерміновані. Патогенність бактерій контролюється генами хромосоми, а також принесеними до неї мобільними генетичними елементами. Такими генетичними структурами є плазміни, транспозони, помірні фаги, гени «островів патогенності» (англ. Pathogenicity islands). Останні є острівцями ДНК, які знайшли тільки у патогенних бактерій. Детермінанти «острівців» передаються з одного штаму на другий в межах одного виду за допомогою трансформації, трансдукції і кон'югації. Ці «острівці» патогенності несуть гени адгезинів, інвазинів, ферментів агресії, токсинів тощо [3].
Генетичний механізм токсиноутворення, наприклад, полягає в тому, що у дифтерійних коринебактерій, золотистого стафілокока детермінанти токсигенності (tox - гени) локалізовані у ДНК помірного фага; у кишкової палички - в Ent- та Hly - плазмідах, у клостридій - збудників ранової анаеробної інфекції - пов'язані з генами, локалізованими в ДНК помірного фага, а також генами, які відповідають за спороутворення.
Фактори патогенності, щоб досягти кінцевої мішені, проходять через цитоплазматичну мембрану і клітинну стінку мікроорганізмів. При цьому велике значення має одно етапний транспорт ефекторних молекул патогенності із цитоплазми бактерій у цитозоль клітини макроорганізму, де вони призводять до змін цитоплазматичних білків. Доведене збирання на поверхні бактеріальної клітини субмолекулярних структур, які беруть участь у транспорті факторів патогенності в клітину макроорганізму.
Бактерії на йонному, субмолекулярному і молекулярному рівні виробляють хімічні та фізичні речовини, сигнали, за допомогою яких вони спілкуються. Велике значення має комунікація між мікроорганізмами, бо за допомогою цих сигналів мікроби спілкуються, «розмовляють». Має значення кількість мікробів, так званий «кворум сенсинг» (поріг чутливості). Вони зможуть накопичити і проявити свої патогенні та вірулентні властивості за умови, що кількість бактерій буде великою, і вони будуть здатні впоратися з резистентністю та факторами імунітету макроорганізму. Якщо кількість і якість факторів патогенності й вірулентності у бактерій мала, то вони не проявлять свої патогенні властивості і будуть, відповідно, чекати сприятливих умов для прояву їх прояву. Бактерії in vitro і особливо в макроорганізмі утворюють біологічні плівки, що дозволяє їм перебувати у «сховищі» і бути недоступними для дії на них клітинних і гуморальних факторів імунітету. Відомі хімічні речовини та фізичні впливи, які нейтралізують хімічні та фізичні сигнали бактерій, що є у біоплівках. Це дозволяє більш ефективно і надійно лікувати пацієнтів з інфекційними і нозокоміальними захворюваннями, і особливо це стосується хвороб, викликаних резистентними до хіміопрепаратів та антибіотиків штамами бактерій [5].
Характерними властивостями патогенних мікроорганізмів являються специфічність (здатність викликати певну інфекційну хворобу після проникнення у організм) та органотропність (здатність переважно вражати певні органи або тканини).
Специфічність - це здатність кожного виду мікроорганізмів спричинювати певне захворювання: холерний вібріон - холеру, шигели - дизентерію. Але специфічність мікробів відносна. Стафілококи, стрептококи здатні спричинювати понад 120 різних захворювань, а до пневмонії можуть призвести пневмококи, стафілококи, ксебсієли тощо.
Органотропність - здатність патогенних мікроорганізмів вибірково уражати певні тканини (гонокок уражає епітелій статевих органів, шигели - ентероцити). Це пояснюється такими факторами:
1) Наявністю рецепторів на мембранах клітин макроорганізму (клітин - мішеней), до яких прикріплюються мікроорганізми, колонізуючи (заселяючи) їх;
2) Метаболізмом патогену в певних тканинах, де є найкращі умови для його життєдіяльності;
3) Відсутністю протимікробних речовин у цих тканинах.
До критеріїв, визначальним вірулентність мікроорганізмів, відносять інфекційність, здатність до колонізації, інвазивність, токсигенність і здатність до тривалого персистированню. З відомим допущенням настільки значний набір факторів, що визначають вірулентність, можна розцінювати як «відповідь» інфекційного агента на різноманіття захисних механізмів організму хазяїна.
Інфекційність - це здатність заражувати. Вона зумовлена факторами адгезії та колонізації. Адгезія та колонізація - пускові механізми розвитку інфекційної хвороби. Мікроби та їхні токсини реалізують патогенні та токсичні властивості тільки тоді, коли зв'язуються з відповідними рецепторами клітини - мішені.
Інвазивність - (від лат. Invasio - нападати) - здатність долати захисні сили макроорганізму, розмножуватися й проникати крізь слизові та сполучнотканинні бар'єри в глибину тканини макроорганізму.
Здатність патогенних мікробів проникати всередину епітеліальних клітин, лейкоцитів, лімфоцитів називається пенетрацєю (від лат. Penetro - проникати). При цьому клітини руйнуються, цілісність тканини порушується.
Інвазія й пенетраця пов'язані зі здатністю патогенних мікроорганізмів продукувати ферменти агресії.
Токсигенність- здатність утворювати екзотоксини; токсичність зумовлена наявністю ендотоксину.
Інфекційність, інвазивність, токсигенність (токсичність) не пов'язані між собою і по-різному проявляються в різних патогенів. У збудників дифтерії, правця, ботулізму більш виражені токсигенні властивості, а в збудника чуми - інвазивні, які пригнічують захисні сили макроорганізму, що сприяє проникненню збудника в клітину, швидкому розмноженню й поширенню в організмі. Певна кількість патогенних мікроорганізмів, що може спричинити інфекційне захворювання, називається інфікуючою дозою (ID). У дослідах на добровольцях доведено, що інфікуючи доза сальмонел черевного тифу становить 10(5) степені клітин збудника, холерного вібріона (10(6)-10(11)), шигел дизентерії - 10-100, туляремії -1 клітина збудника [5].
Вірулентність зумовлена певними факторами - факторами вірулентності (патогенності).
Здатність до колонізації - властивість заселяти вогнища первинного інфікування.
Здатність до персистирування - властивість довго циркулювати або зберігатися в певному осередку, що обумовлено здатністю довгий час протидіяти впливу захисних факторів макроорганізму.
Всі вищеназвані фактори і параметри патогенності і вірулентності повалені фенотиповим і генотиповим змінам. Причини таких змін - ефекти різних фізичних і хімічних факторів. У першу чергу патогенні властивості бактерій знаходяться під контролем хромосомних і плазмідних генів. Здатність до утворення екзотоксинів детермінують позахромосомні tox - гени конвертуючих бактеріофагів і плазмід (наприклад, синтез дифтерійного гістотоксина, ботулінічного нейротоксина та ін.) Утворення ендотоксинів кодують хромосомні гени [6].
1.3 Фактори патогенності (вірулентності)
У цьому розділі будуть детальніше представлені основні фактори патогенності та вірулентності (які вже згадувались вище), та стійкість мікроорганізму до дії клітинних і гуморальних механізмів захисту макроорганізму.
Пусковим механізмом інфекційного процесу є адгезія (від лат. Adhaesio - прилипання, злипання), тобто здатність мікроорганізмів закріплюватися на поверхні клітин макроорганізму. Адгезія - явище специфічне і проявляється здатністю мікробів прикріплюватись на мембранах епітеліальних клітин певних органів і систем макроорганізму (травного тракту, дихальної, сечостатевої, нервової систем). Адгезія зумовлена взаємодією комплементарних структур з боку мікроорганізмів, які іменуються адгезинами, або лігандами, і клітин макроорганізму - рецепторів.
Адгезини, або фактори колонізації, у різних мікроорганізмів неоднакові: ворсинки (фімбрії або пілі), спеціалізовані білки, ліпополісахариди (ЛПС)Ю тейхоєві кислоти, капсульні полісахариди і поліпептиди.
Під агресивністю розуміють здатність мікробів жити, розмножуватися, розповсюджуватися в організмі і протистояти факторам резистентності макроорганізму [4].
Одним з проявів агресивних властивостей мікробів є інвазивність - здатність мікроорганізмів проникати і розповсюджуватись у макроорганізмі. Вона зумовлена дією ферментів інвазії або ферментів патогенності.
До них відносяться:
1) Гіалуронідаза, яка розщеплює гіалуронову кислоту - основну речовину сполучної тканини;
2) Нейрамінідаза, яка розщеплює сіалову кислоту, що є складовою частинкою поверхневих рецепторів, і взаємодіє з ліпідами і токсинами. Ферментація муциназного прошарку слизових оболонок епітелію робить його доступним для колонізації мікробами з подальшим проникненням мікробів у клітини господаря, сприяє їх розповсюдженню по міжклітинних прошарках;
3) Фібринолізин - розчиняє згустки фібрину, які утворюються в тканинах при пораненнях та запаленні, і є перепоною для розповсюдження мікроорганізмів по макроорганізму;
4) Плазмокоагуалза - призводить до створення у запальному вогнищі навколо бактерій капсули і є перепоною до дії комплементу й фагоцитозу (стафілококи та ін..);
5) Колагеназа - ферментує колаген м'язових волокон, порушує їх структуру і сприяє розповсюдженню мікроорганізмів по макроорганізму (збудники анаеробних інфекцій);
6) Лецитиназа - розщеплює лецитин, який входить до клітинних мембран м'язових волокон;
7) Дезоксирибонуклеаза - де полімеризує ДНК в середовищі при смерті клітин, що призводить до зниження в'язкості мікрооточення і позитивно впливає на розвиток мікроорганізмів у тканинах макроорганізму;
8) Лейкоцидини руйнують поліморфноядерні лейкоцити і зменшують роль фагоцитів у запаленні та імунітеті (стафілококи і стрептококи);
9) Бактерії пневмонії, озени, риносклероми, протей, збудник чуми і багато інших продукують фермент уреазу, який гідролізує аміди кислот з утворенням аміаку й вуглекислоти.
Токсичні властивості мають багато амінокислотних декарбоксилаз, які утворюються бактеріями й анаеробними бацилами у кишковому тракті макроорганізму, що веде до створення токсичних біогенних амінів [6].
Особлива роль у захисті мікроорганізмів від дії різних факторів організму господаря належить капсулам, мікрокапсулам, слизовим чохлам.
Деякі патогенні бактерії (Str. Pneumoniae, Cl. Perfringens, B. anthracis, Y. pestis та інше) утворюють капсули в організмі людини і тварин. Клебсієли пневмонії, озени, риносклероми продукують капсули в організмі господаря, а також на поживних середовищах.
Утворення капсул забезпечує стійкість бактерій і бацил проти фагоцитозу і антитіл, підвищує їх інвазивність. Капсули бацил сибірки не зазнають фагоцитозу, тоді як безкапсульні легко фагоцитуються. Висока вірулентність капсульних мікроорганізмів пов'язана з токсичними речовинами, що є у капсулі. Зв хімічним складом капсульна речовина у одних видів мікроорганізмів складається з протеїнів (B. Anthracis), у інших - із складних полісахаридів (Str. pneumoniae). Капсули захищають мікроби від дії лізосомальних ферментів і перекисних радикалів фагоцитуючих клітин.
Мікроорганізми можуть пригнічувати фагоцитарну активність, інтенсивність і завершеність фагоцитозу. У грам позитивних бактерій і бацил присутні соматичні полісахариди, з якими пов'язані агресивні властивості, вони діють швидко і називаються полізидами. Ці та інші речовини гальмують активність фагоцитів і одержали, за пропозиціями різних вчених, назви: апресинів (Байль), віру лінів (Розенау), антифагінів (Чистович).
Антифагоцитарні речовини перешкоджають злиттю фагосоми з лізосомою і утворенню фаголізосоми, а тому ферменти не в змозі перетравити мікробів, що веде до незавершеного фагоцитозу.
Одним із провідних факторів патогенності й вірулентності мікробів є їх здатність продукувати токсичні речовини. Уперше токсин (від грец. Toxikon - отрута) збудника дифтерії одержали Е. Ру і А. Йєрсен (1888) і показали його здатність викликати клінічну картину дифтерії у морських свинок [2].
До екзотоксинів віднесені токсини, які продукують збудники ботулізму, правця, дифтерії, анаеробної інфекції, чуми, сибірки, холери, коклюшу, деякі види шигел, холерний та парагемолітичний вібріони, стафілококи, стрептококи, синьо гнійна паличка. Екзотоксини як білки можуть декретуватися бактеріальними клітинами у навколишнє середовище, а також бути зв'язаними з клітиною і виділятися в процесі її аутолізу. Вони, я к правило, є ферментами, що у малих дозах вбивають клітини макроорганізму, і ця некротизована тканина захищає бактерії від дії захисних реакцій макроорганізму. Екзотоксинам притаманна специфічність дії на органи макроорганізму. Так, наприклад, дифтерійний екзотоксин уражує наднирники, м'язи серця, нервову систему; найтоксичніший ботулінічний - впливає на рухові клітини ядер черепно-мозкових нервів; правцевий - подразнює рухові клітини передніх рогів спинного мозку і рухові клітини ядер довгастого мозку.
Екзотоксини проявляють високу імуногенність, у відповідь на їх введення макроорганізм утворює специфічні нейтралізуючі антитіла - антитоксини. Це дозволило Берінгу одержати лікувальну протидифтерійну сироватку (1892р.), за що йому бцло присуджено Нобелівську премію [6].
Антитоксичні сироватки для пасивної специфічної профілактики і лікування: протиправцеві, антигангренозні, протиботуліністичні, а для лікування - протидифтерійна сироватка.
Зважаючи на термохемолабільність екзотоксинів, Рамон (1929р.) одержав дифтерійний анатоксин шляхом впливу на нього 0,3 - 0,4 % формаліну при температурі 37 С протягом 3 - 4 тижнів для специфічної активної профілактики екзотоксичних інфекцій.
Синтез екзотоксинів кодується генами хромосоми і плазмід. Ці tox-гени відповідальні за токсигенність бактерій (C. Diphtheriae, S. Aureus та інші). За ступенем зв'язку з бактеріальною клітиною екзотоксини поділяють на три класи:
1) Клас А - екзотоксини, що декретуються у навколишнє середовище: альфа-, бета-, дельта-, гамма- гемолізини, S.aureus; альфа-, бета- гемолізини; альфа-, епселон- токсини Cl.perfringens; гістотоксин, дерматонекротоксин C.diphtheriae; набряковий і летальний токсини B.Anthracis; холероген V.cholerae та інші.
2) Клас В - екзотоксини, які частково зв'язані, а частково секретуються бактеріальною клітиною: нейротоксин Cl.botulinum; альфа-токсин Cl.novyi; тетаноспазмін Cl.tetani та ін..
3) Клас С - екзотоксини, що зв'язані з бактеріальною клітиною: А і В токсини Y.pesris; ентеротоксин S.dysenteriae; ентеротоксин S.aureus та інші.
Езотоксини дифтерійний, правцевий та анаеробної ранової інфекції інактивуються ферментами, і тому вони не шкідливі при пероральному їх введені; токсини Cl.perfringens, Cl.botulinum, S.aureus не руйнуються в шлунково-кишковому тракті і спричиняють отруєння організму людини при пероральному введені.
Класифікація екзотоксинів основана на їх дії на лігандні та ефекторні структури: гемо лізини руйнують еритроцити (S.aureus, Cl.perfringens, Cl.novyi, Cl.septicum, S.pyogenes, Cl.tetani); лейкоцидини руйнують лейкоцити; нейротоксини уражують клітини нервової системи (Cl.tetani, Cl.botulinum); ентеротоксини уражують епітелій тонкої кишки (V.cholerae, Shigella); дермонейротоксини викликають некроз шкірних покривів (Cl.perfringens, Cl.novyi, B.pertussis, C.diphtheriae, S.aureus); летальний екзотоксин може викликати смерть людини (ботулотоксин-Cl.botulinum, альфа-токсину-Cl.perfringens, Cl.novyi, S.aureus, Cl.tetani, C.diphtheriae, S.pyogenes, V.сholerae).
За механізмом дії на клітинні структури екзотоксини поділяють: функціональні блокатори - холероген (V.сholerae), ексфоліатин (S.aureus), цитотоксини - ентеротоксини (V.сholerae, P.aeruginosa, S.aureus, Shigella), мембранні токсини (S.aureus, Cl.perfringens, Cl.novyi, Cl.septicum, S.pyogenes).
Хвороби, при яких бактерії і клостридії, що знаходяться у вхідних воротах інфекції, виділяють у кров екзотоксини, називаються токсинемічними інфекціями (збудники дифтерії, ботулізму, правця, анаеробних ранових інфекцій) [6].
Найбільш ефективними препаратами для специфічного лікування екзотоксичних токсинемічних інфекцій є не хіміотерапевтичні препарати й антибіотики, а своєчасне застосування антитоксичних сироваток, які нейтралізують екзотоксини. Слід зазначити, що інколи для лікування проводять сумісне введення анатоксинів і сироваток (активно-пасивна терапія). Для знищення бактерій, продуцентів екзотоксинів, одночасно необхідно застосовувати антибіотичні препарати.
Фактором патогенності і вірулентності бактерій є також токсичні речовини - ендотоксини, які виробляють в основному грамнегативні бактерії і виділяють їх у навколишнє середовище після смерті і руйнування мікробної клітини.
Ендотоксини - це органічні сполуки, представлені ліпополісахаридом (далі - ЛПС) клітинної стінки - глюцидоліпідопротеїновим комплексом. Токсичність комплексу пов'язана з ліпідною часткою ЛПС, яка у бактеріальній клітині контролюється генами хромосоми. Ендотоксини викликають захворювання у великих дозах, інкубація триває від кількох діб до місяців, специфічність виражена слабко, уражують ендотоксини, як правило, різні органи і системи людини.
Вони витримують кип'ятіння, інколи до 30 хвилин, під впливом формаліну майже не знешкоджується, мають пірогену та ад'ювантну дію, викликають лейкопенію, яка з часом переходить у лейкоцитоз, підвищують неспецифічний імунітет і гормональну активність.
За прояви біологічної дії на організм людини відповідальні всі детермінантні молекули ендотоксину. Біологічна активність схожа з дією медіаторів запалення; ендотоксинемія супроводжується лихоманкою, причиню якої є вихід ендогенних пірогенів із полінуклеарних і мононуклеарних лейкоцитів.
Ендотоксини порушують обмін речовин внаслідок пригнічення окислювального циклу трикарбонових кислот. Місцеві і загальні прояви ендотоксин - інтоксикації супроводжуються змінами клітин крові, складу білків, ферментів, розладом функції нервової системи, органів дихання, кровообігу, підвищенням температури.
При потраплянні великої кількості ендотоксину у кровоток можливе виникнення ендотоксичного шоку, який нерідко закінчується смертю хворого.
Це найчастіше спостерігається при лікуванні людей з бактеріальними захворюваннями антибіотиками у максимальних дозах, які виявляють бактерицидну дію одночасно на велику кількість мікробів, що призводить до смерті мікроорганізмів, виділення і накопичення великої кількості ендотоксину [6].
1.4 Особливості генетичного контролю синтезу факторів патогенності бактерій
У бактерій виявлені три типи генів, які здійснюють контроль синтезу факторів патогенності: гени власні хромосоми; гени, привнесені плазмідами; гени, привнесені помірними конвертуючи фагами. Наприклад, синтез холерогену у Vibrio Cholerae здійснюється генами Tox - оперона власної хромосоми. Синтез екзотоксинів та факторів адгезії у ентеротоксигенних штамів Escherichia Coli здійснюється генами, привнесеними Ent - плазміди. Синтез ексфоліативного токсину типу А у стафілококів контролюється хромосомним геном, а типу В - плазмідним геном; синтез екзотоксину у Corynebacterium diphtheria - привнесеними Tox - генами коринефага [2, 5].
Наявність у світі мікробів додаткових джерел генів патогенності, носіями яких виявилися віруси і плазміди, безсумнівно стало одним з факторів виникнення патогенних для людини і тварин бактерій.
Всі вищеназвані нами в розділі 1.3 Фактори патогенності (вірулентності) чинники і параметри патогенності і вірулентності схильні до фенотипових і генотипових змін. Причини таких змін - ефекти різних фізичних і хімічних факторів. У першу чергу патогенні властивості бактерій знаходяться під контролем хромосомних і плазмідних генів. Здатність до утворення екзотоксинів детермінують позахромосомні tox - гени конвертуючих бактеріофагів і плазмід (наприклад, синтез дифтерійного гістотоксина, ботулімного нейротоксину та ін.) Утворення ендотоксинів кодують хромосомні гени [2, 5].
Генотипове зниження вірулентності можливо при мутаціях, рекомбінаціях, втраті позахромосоних спадкових факторів (плазмід, транспозон, вставних (IS - ) послідовностей).
Фенотипове зниження вірулентності можливо при попаданні збудника в несприятливі умови. In vitro воно виникає в результаті несприятливого режиму культивування та складу живильного середовища, а вплив селективних несприятливих факторів або обробки популяції гомологічною антисироваткою. In vivo зниження вірулентності виникає внаслідок селекції маловірулентних штамів в гетерогенній популяції збудника під дією захисних факторів, антимікробних препаратів та ін.. Популяція, що вижила набуває стійкість до цих впливів, але « платить » своїми патогенними властивостями (наприклад, за рахунок втрати плазмідних або хромосомних генів патогенності)
З часів Пастера штучне зниження вірулентності - аттенуація [ від лат. attenuo, послаблювати ] - покладено в основу виробництва ряду вакцин. Таким чином патогенність - якісна ознака хвороботворного мікроба, а вірулентність кількісний прояв патогенності.
Як вже зазначалося, вірулентність обумовлена різними факторами, які проявляються в адгезії, колонізації, пенетрації, інвазії і придушенні неспецифічного та імунного захисту організму хазяїна.
Всі згадані ознаки знаходяться під контролем хромосомних і плазмідних генів (плазміди). Так, утворення пілей загального типу, що беруть участь в адгезії, контролюється хромосомними генами. У той же час адгезія, колонізація і деякі антигени у ешерихій контролюються плазмідами CFA/I, CFA/II, CFA/III [3].
Утворення біологічно-активних речовин, що беруть участь в пенетрації, також контролюється плазмідами (наприклад, у шигел Зонне і інших бактерій), а ферментів гіалуронідази і нейрамінідази, що беруть участь в інвазії, - хромосомними генами. Синтез антифагоцитарних і антикомлементарних речовин, наприклад протеїну А золотистого стафілокока, М - протеїну піогенного стрептокока, капсульного полісахариду пневмокока, контролюють головним чином хромосомні гени. У R-плазмідних бактерій містяться транспозони, які контролюють не тільки множинну стійкість до різних антибіотиків, але і їх токсичність. Трансміссивність плазмід призводить до поширення згаданих ознак серед бактеріальних клітин власної та сусідніх популяцій. Генетичний контроль токсиноутворення здійснюється хромосомними генами або різноманітними плазмідами: F, R, Col та ін.., містять tox - транспозони, а також конвертується бактеріофагами.
Хромосомні tox - гени контролюють утворення холерогена, ексфоліотина золотистого стафілокока, ентеротоксину Clostridium perfringens та ін.. У складі хромосоми лізогенних культур, несучих профаг, виявлені tox - гени, які контролюють утворення дифтерійного гістотоксина, скарлатинозного еритрогенного токсину, ботулінічного нейротоксину.
У деяких плазмідах, що знаходяться в автономному, незалежному від хромосоми стані, містяться tox - гени, відповідальні за утворення термолабільного ентеротоксину кишкової палички та інших токсинів. Багато tox - плазмід контролюють утворення не самих токсинів, а протоксин, що вимагає для своєї активації додаткового компонента. Цим активуючим компонентом є протеази, утворення яких знаходиться під контролем хромосомних генів. Протеази беруть участь в активації багатьох протоксин, наприклад дифтерійного гістотоксина, ботулінічного нейротоксина та ін.. Таким чином здійснюється спільний контроль плазмідними і хромосомними генами за утворенням функціонально-активних токсинів.
Вірулентність і токсиноутворення - неодмінні атрибути патогенності - можна розглядати як прояв селективних переваг бактеріальних клітин в організмі господаря. Плазміди, щоб забезпечити поширення відповідних ознак серед клітин бактеріальної популяції, сприяють її виживаності in vivo. Це свідчить про те, що генетична інформація, що міститься в плазмідах і транспозонах, важлива для клітин популяції тільки в даних конкретних умовах її існування. Зміни цих умов, наприклад, при попаданні бактерій з організму хворого в навколишнє середовище або нечутливий організм, позбавляє їх даних переваг, що може відбитися на виживанні популяції в цілому в нових умовах існування [2, 5].
Мінливість вірулентності, також як будь-якої іншої ознаки, може носити фенотиповий і генотиповий характер (як уже згадувалося вище).
У першому випадку ослаблення вірулентності є нестійким явищем, яке може бути пов'язане in vitro з несприятливими умовами культивування бактерій або складом поживних середовищ.
Ослаблення вірулентності відбувається при обробці бактеріальної популяції гомологічною імунною сироваткою. Однак в умовах організму механізм дії може бути пов'язаний не зі зміною вірулентності бактері, а з селекцією стійких маловірулентних клітин, існуючих в гетерогенній бактеріальній популяції. При подальшому культивуванні відновлення вірулентності отриманої бактеріальної культури може не відбутися, якщо всі вірулентні особини були нейтралізовані гомологічною антисироваткою.
Аналогічним чином відбувається селекція авірулентних мутантів при впливі на бактеріальну популяцію відповідних селективних факторів. Так, наприклад, авірулентний штам БЦЖ був селекціонований при багаторазових пересівах протягом багатьох років вірулентної культури мікобактерій туберкульозу на картопляно - гліцериновому середовищі з бичачою жовчю [4].
Методи ослаблення вірулентності патогенних мікроорганізмів мають велике практичне значення для отримання вакцинних штамів тобто таких авірулентних мікробних культур, з яких отримують живі вакцини для специфічної профілактики інфекційних захворювань.
Підвищення вірулентності досягається шляхом культивування бактерій in vitro в оптимальних умовах або при багаторазових пасажах маловірулентних культур через організм чутливої лабораторнох тварини. У даному випадку також має місце селекція вірулентних особин, що містяться в гетерогенній бактеріальній популяції, що в кінцевому підсумку може призвести до підвищення її вірулентності. Генотипові зміни патогенних мікроорганізмів мають місце при мутаціях, рекомбінаціях, а також міграції позахромосомних факторів спадковості, контролюючих вірулентність і токсиноутворення [4].
2. Бактеріальні токсини та їх токсигенність
Луї Пастером в 1887 р. були проведені досліди, які доводять, що речовинами, які утворюються в результаті життєдіяльності мікроорганізмів і знаходяться в живильному бульйоні, можна викликати такі ж клінічні ознаки захворювання, як і при зараженні самим збудником хвороби. Е. Ру в своїх експериментах у 1889 році підтвердив цей висновок. Подальші дослідження показали, що безмікробних, стерильні фільтрати, отримані з рідких поживних середовищ, де розмножувалися досліджувані мікроорганізми, викликають клінічні прояви і патологічні зміни, характерні для правця, ботулізму, холери та скарлатини. Пізніше з'ясувалося, що прояв ряду патологічних процесів при багатьох інфекційних захворюваннях викликано продуктами життєдіяльності мікробів. Ці віднайдені мікроорганізмами речовини одержали назву мікробних токсинів. Вже до 1890 року були виявлені токсини двох найважливіших патогенних для людини мікроорганізмів (викликають великий відсоток смертельного результату при захворюванні) С.diphtheriae - дифтерія і Cl.tetani - правець. Поступово, в ході експериментів, всі токсини мікробної етіології розділили на дві групи. У першу включили токсичні продукти пов'язані з стромою (тілом) мікробної клітини. Вони стають токсичними тільки після загибелі і руйнування мікроорганізмів. Цю групу токсинів виявили у грамнегативних бактерій і назвали ендотоксинами (ендо - endo - всередині). Для них характерна низька специфічність дії. При введенні експериментальним тваринам, всі вони викликають схожі клінічні і патологічні симптоми. Вивчення їх природи і місця локалізації в клітині вимагало тривалого, інтенсивного дослідження. Давно вже встановлено та з'ясовано, що ендотоксини - це комплекс ліпополісахаридів з білками, які знаходяться в зовнішніх шарах клітинної стінки грамнегативних бактерій. У другу групу віднесли розчинні мікробні токсини. Вони виділяються в навколишнє середовище при житті мікроорганізмів і не пов'язані з стромою останніх. Ці токсини виявилися чутливі до нагрівання і є білками. Так як вони присутні в середовищі і не є структурною частиною мікроорганізму, то отримали назву екзотоксини (екзо - exo - зовні, поза). В експериментах було доведено, що екзотоксини надають специфічну дію на організм, характерну для тієї чи іншої хвороби. Терміни «ендотоксини» та «екзотоксини», якими називають дві вище зазначені групи токсичних речовин не повинні вводити в оману. В даний час є дані, що показують, що багато «екзотоксинів» пов'язані з бактеріальними клітинами під час їхнього росту і вивільняються тільки після загибелі і лізису (руйнування) бактерій. Загальноприйнято що, екзотоксини є білками, а ендотоксини - молекулярними комплексами, що містять білок, ліпід і полісахарид. Наведені вище терміни, в даний час настільки загальноприйняті, що відмовлятися від них ніхто не хоче. Запропонований М. Далін і Н. Фішем (1980р.) термін «мезотоксини», який об'єднує ті токсини мікроорганізмів, що мають загальну характеристику першої та другої груп, не отримав визнання. У таблиці 1 дана диференціальна характеристика екзо-і ендотоксин [3, 4, 6].
Таблиця 1.
Порівняльна характеристика екзо-і ендотоксинів. (За М. Количева, 1991р.)
|
Характеристики токсину |
Екзотоксини |
Ендотоксини |
|
|
Мікроби-продуценти |
Переважно грампозитивні бактерії. Легко секретуються з клітини в навколишнє середовище |
Грамнегативні бактерії, при автолізі клітинної стінки. Міцно зв'язані з тілом бактеріальної клітини |
Подобные документы
Морфологія, фізіологія, метаболізм, генетика та антигени бактерій родини Enterobacteriaceae. Патогенність і токсиноутворення, резистентність, патогенез бактерій. Профілактика і лікування захворювань викликаних бактеріями родини Enterobacteriaceae.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 09.06.2011Характеристика генетичного апарату бактерій. Особливості їх генів та генетичної карти. Фенотипова і генотипова мінливість прокаріот. ДНК бактерій. Генетичні рекомбінації у бактерій: трансформація, кон’югація, трансдукція. Регуляція генної активності.
курсовая работа [44,8 K], добавлен 21.09.2010Структурно-функціональні особливості екзотоксинів, їх класифікація та різновиди, механізм та особливості дії. Екзотоксини хвороботворних прокаріотичних мікроорганізмів: ботулотоксин, екзотоксин А, дифтерійний і антраксевий, правцевий і стафілококовий.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 15.06.2014Організація бактеріальних біоплівок та процес їх утворення. Використання атомно силової мікроскопії для дослідження біоплівок, поширення їх у природі та методи штучного вирощування. Стійкість біоплівкових бактерій до дії антибіотиків і стресових чинників.
реферат [1,7 M], добавлен 25.01.2015Бактерії як велика група одноклітинних мікроорганізмів, які характеризуються відсутністю оточеного оболонкою клітинного ядра. Основні шляхи переносу ДНК у бактерій. Види зелених водоростей та їх екологічне значення. Основні екологічні функції бактерій.
реферат [35,5 K], добавлен 13.01.2010Характеристика бактерій Rhodobacter sphaeroides, історія винайдення та етапи вивчення. Морфологічні ознаки клітин, особливості їх будови та генетики, екологія та фізіолого-біохімічні ознаки. Поновлювальні джерела енергії. Можливе використання бактерій.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 06.10.2014Аналіз генетичних особливостей мікроорганізмів. Нуклеоїд як бактеріальна хромосома. Плазміди та епісоми як позахромосомні фактори спадковості. Практичне використання знань з генетики бактерій. Способи генетичної рекомбінації. Регуляція експресії генів.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 28.03.2014Основна характеристика літотрофів - мікроорганізмів, що використовують неорганічні речовини у якості відновлюючих агентів для біосинтезу. Енергетичний метаболізм бактерій. Класифікація літотрофних бактерій. Роль літотрофних мікроорганізмів у природі.
реферат [34,8 K], добавлен 10.04.2011Вивчення морфолого-культуральних та фізіолого-біохімічних ознак бактерії Proteus mirabilis; розгляд сфери поширення. Дослідження патогенності та практичного значення; спричинення захворювання сечостатевих органів: простатиту, циститу, пієлонефриту.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 26.04.2014Бактерії як найдавніші з усіх відомих організмів. Коротка історична довідка про їх появу. Поширення бактерій. Форми бактеріальних клітин. Спірили, бацили, вібріони, стрептококи. Рух бактерій. Монотрихи, лофотрихт, перитрихи. Автотрофи та гетеротрофи.
презентация [7,5 M], добавлен 02.03.2015
