ЕКОЛОГІЧНА БІОХІМІЯ - Навчальний посібник - В. М. Ісаєнко 2005

Розділ 2. ЕКОЛОГО-БІОХІМІЧНІ ВЗАЄМОДІЇ ПРОКАРІОТІВ, МІКРОСКОПІЧНИХ ГРИБІВ І ВОДОРОСТЕЙ З ВИЩИМИ РОСЛИНАМИ ТА ТВАРИНАМИ

2.1.  Загальні уявлення про патогенність мікроорганізмів

Завдяки обґрунтуванню значення мікроорганізмів у виникненні різних хвороб, їх ідентифікації вдалося підійти до розкриття природи інфекційних захворювань. Мікроорганізми, які можуть спричинити захворювання, дістали назву патогенних, або хвороботворних.

За однією зі схем еволюції мікроорганізмів припускається, що симбіоз у формі паразитизму призвів до виникнення патогенних мікроорганізмів, а останні диференціювалися на облігатних паразитів, некропаразитів і токсикогенних сапрофітів.

Існує думка, що патогенні мікроорганізми можуть походити від сапрофітів у разі набуття ними властивостей плазмідів вірулентності. Отже, у результаті зміни генетичного матеріалу утворилися різноманітні види мікроорганізмів, у тому числі й патогенні, які за певних умов зумовлюють різні захворювання людини, тварин і рослин.

Патогенні види мікроорганізмів у процесі свого еволюційного розвитку пристосувалися до паразитичного типу живлення в тканинах і рідинах організму господаря. Інфікований організм відповідає на проникнення патогену 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 тварин і людини. Тому результати проникнення в організм патогенних мікроорганізмів залежать не тільки від реактивності мікроорганізму, а й від складу нормальної мікрофлори, що може проявляти себе як антагоністично, так і синергічно.

До патогенних мікроорганізмів належать багато представників бактерій, грибів, мікоплазм, рикетсій, вірусів і найпростіших. Патогенність є видовою ознакою мікроорганізмів, яка характеризує їхню здатність спричиняти інфекційне захворювання. Інакше кажучи, це комплекс хвороботворних властивостей даного мікроорганізму, які виробились у боротьбі за існування та пристосування до паразитичного способу життя.

Патогенні мікроорганізми характеризуються своєю специфічністю. Кожен представник різних видів патогенних мікроорганізмів може зумовити якусь певну хворобу з характерними тільки для неї ознаками. Специфічність інфекції є важливою ознакою, вона проявляється у вибірковості враження тканин і органів, локалізації збудників, клінічній картині хвороби тощо. Патогенність визначається вірулентністю, агресивністю та токсикогенністю.

Вірулентність означає ступінь патогенності даної культури (штаму) мікроорганізму. Якщо патогенність є сталою видовою ознакою мікроорганізму, то вірулентність є його індивідуальною властивістю, яка може змінюватися під впливом природних умов (світла, температури, вологості тощо). Вірулентність можна підвищувати та послаблювати пасажуванням на сприйнятливих лабораторних тваринах трансформацією, трансдукцією, дією антимікробних препаратів, пересіванням з одного на інше поживне середовище тощо.

Агресивність — це здатність мікроорганізмів проникати в організм, закріплюватися в ньому, розмножуватися та поширюватися. Матеріальною основою агресивності є фактори інвазивності, агресини, полісахариди тощо. Фактори інвазивності, або поширення, — це низка ферментів, що їх виробляють мікроорганізми та за допомогою яких проникають в організм і поширюються в ньому.

Бактеріальні полісахариди капсул і клітин, наприклад стрептококів, пригнічують фагоцитоз і разом з агресинами сприяють закріпленню та розмноженню мікроорганізмів в інфікованому організмі.

В основі патогенності переважної більшості мікроорганізмів лежить їхня токсиногенність, тобто здатність утворювати токсини — різні за хімічним складом речовини, які можуть зумовлювати специфічні розлади й навіть смерть інфікованого організму. За характером утворення токсини поділяють на екзотоксини й ендотоксини.

Екзотоксини — це отруйні речовини, що виділяються в середовище мікробною клітиною як продукт життєдіяльності. Вони є, як правило, простими білками, які характеризуються різко вираженою токсичністю, тобто в дуже малих дозах токсично діють на сприйнятливі організми. Екзотоксини характеризуються вибірковістю — здатністю вражати окремі тканини й органи організму. Так, наприклад, дифтерійний екзотоксин уражає надниркові залози та серцевий м’яз, а правцевий — рухові нервові клітини. Вони нестійкі до високої температури, світла, кисню, дуже швидко руйнуються під час кип’ятіння.

Ендотоксини — сполуки, які найчастіше пов’язані з певними структурами мікроорганізмів і можуть вивільнятися тільки після автолізу клітин. За хімічним складом вони набагато складніші за екзотоксини, оскільки містять білки, ліпіди й полісахариди. Ці токсини становлять собою комплекси ліпополісахаридів із білками клітинних оболонок грамнегативних бактерій.

Зазначимо, що багато нетоксиногенних мікроорганізмів так само успішно ростуть і розмножуються в організмі господаря, як і токсиногенні. Отже, токсиноутворення не є обов’язковою ознакою мікроорганізмів.

Взаємодія сприйнятливого організму та патогенного мікроорганізму за певних умов середовища дістала назву інфекційного процесу. Інфекцією називають складні біологічні процеси, які виникають в організмах як результат дії патогенних мікроорганізмів — збудників хвороби. З біологічного погляду інфекційний процес є різновидом паразитизму.

Інфекційні хвороби поділяють на екзогенні та ендогенні. При екзогенних зараженнях збудник проникає в організм ззовні — від хворих, бацилоносіїв, через заражені ним харчові продукти, воду, повітря, ґрунт, предмети тощо. Ендогенні хвороби (автоінфекції) виникають у результаті активування діяльності власних мікроорганізмів, що може статися внаслідок порушення відносної сталості внутрішнього середовища організму, впливу зовнішніх факторів.

Між організмом господаря та мікроорганізмами, 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, виникненню та розвитку інфекційного процесу необхідні три основні складові: 1) наявність патогенного мікроорганізму; 2) проникнення його в сприйнятливий організм; 3) певні умови зовнішнього середовища, в якому відбувається взаємодія між мікроорганізмом та інфікованим організмом.

Важливе значення для виникнення інфекційного процесу має стан організму. Ступінь його участі в цьому процесі може залежати від виду й генотипу, реактивності, розладу функції центральної нервової системи, білкового голодування, наявності вітамінів, гормонів та інших факторів. Залежно від стану, в якому перебуває організм, а також впливу зовнішнього середовища інфекційний процес може закінчитися загибеллю хвороботворного мікроорганізму, загибеллю організму або встановленням взаємної адаптації між ними.

Проникнення в організм патогенного мікроорганізму не завжди спричиняє захворювання, у багатьох випадках воно обмежується короткочасним інфікуванням без прояву хвороби або відносно тривалим носінням збудників інфекції організмом.

Існує для мікроорганізмів певна видова резистентність. Так, наприклад, організм людини сприйнятливий до менінгококового менінгіту, а майже всі тварини до нього резистентні. Прикладом генотипової резистентності є також несприйнятливість алжирських овець до збудника сибірки, який уражає більшість травоїдних тварин.

Здатність організмів знешкодити патогенні мікроорганізми тісно пов’язана зі станом довкілля, умовами життя, наявністю захворювань, характером харчування, віковими особливостями тощо.