Лекция 2. Экология микроорганизмов. Типы взаимодействия микро- и макроорганизмов. Инфекционный и эпидемический процессы
Изучение этой лекции рекомендуется начать с дополнительного материала, где речь идёт о типах питания живых существ и о взаимодействии их друг с другом, облегающем поиск этого питания. Там, в числе прочего мы увидим: среди микроорганизмов немало таких, кто предпочитает поживиться за чужой счёт, нежели в поте цитоплазматической мембраны своей самостоятельно отыскивать органические субстраты в окружающей среде.
Любой организм, который питается за счёт организма другого вида, нанося ему при этом вред, с экологической точки зрения, будет называться паразитом. Но у медиков применительно к паразитическим микроорганизмам в ходу больше другие термины. Попробуем в них разобраться.
Когда микроб атакует свою жертву (последняя по отношению к нему будет называться хозяином, а если хозяин многоклеточный, то ещё и макроорганизмом («макрос» - большой)), он запускает специфический процесс взаимного противоборства. У жертвы паразитов в ходе эволюции выработаны разные механизмы защиты. Чем сложнее сам макроорганизмом, тем более эти механизмы многочисленны и совершенны (однако, и нападают на него, как правило, большее число видов разных паразитов). Поэтому в ряде случаев паразит может не достичь цели и быть уничтоженным сразу – т.е. организм невосприимчив к нему. Но чаще, чтобы подавить агрессора, нужно определённое время. Иногда этот процесс затягивается надолго, вынуждая организм тратить на него значительные силы и энергию. Если их резерв достаточным велик, то противостояние с микробом может почти не сказываться на общем состоянии – тогда говорят, что организм компенсировал процесс. Однако в ряде случаев паразит при этом сохраняет способность передаваться другим восприимчивым к нему организмам – заражать их. Такое состояние, когда больной не испытывает симптомов, но является источником инфекции, называется носительством.
Однако возможно и такое, что резервов не хватает, и тогда организм начинает экономить на процессах своей жизнедеятельности – замедляется рост, ухудшается обновление и восстановление тканей, нарушается функционирование всех систем последовательно от менее важных к жизненно необходимым. Это называется декомпенсацией процесса. Внешне она проявляется различными признаками болезни – симптомами. То есть происходит манифестация болезни – переход от компенсации к декомпенсации с проявлением симптомов. При крайнем исходе начинают страдать и ухудшаться сами процессы защиты – паразит побеждает. Если силы организма закончатся раньше, чем удастся подавить паразита, то возможен летальный исход.
Любой процесс, который сопровождается напряжением сил организма, проходя стадии компенсации, декомпенсации и исхода, называется болезнью, заболеванием. Если причиной болезни служит какой-то повреждающий фактор внешней среды, то его можно назвать патогеном («патос» - болезнь, страдание, «генос» - порождение, происхождение). Однако на практике термин патоген закрепился именно за микроорганизмами, вызывающими заболевание. Такие болезни называют инфекционными (от лат. «инфектум» - зараза), а патогенные микроорганизмы – возбудителями инфекционных болезней.
Мы уже упоминали патогены и патогенные биологические агенты (ПБА), когда говорили о микробиологических лабораториях и группах патогенности.
Поскольку возбудитель является причиной инфекционного заболевания, то о нём говорят как об этиологическом факторе болезни (от «этиос» –причина).
Таким образом, инфекционный процесс (инфекция) – это процесс взаимодействия возбудителя и хозяина (восприимчивого организма), проявляющийся в зависимости от имеющихся условий либо развитием клинически выраженного заболевания (манифестация) либо бессимптомным носительством.
Для понимания этого определения нужно чётко представлять, что инфекционный процесс является взаимодействием двух конкретных организмов – возбудителя и восприимчивого организма-хозяина. И характер его течения будет определяться особенностями каждого из них в данном конкретном случае заболевания.
Попросту говоря, если два человека заразились, скажем, ротавирусной инфекцией (один из видов вирусной диареи, но с воздушно-капельным путём передачи), один может переболеть легче, другой тяжелее. А при повторном заражении (такое возможно для ротавируса, поскольку он имеет несколько серотипов) всё может протекать уже наоборот.
Понятие инфекции не привязано только к человеку, животным или вообще какому-либо царству живой природы. Есть свои инфекции у растений и грибов. Болеют бактерии, поражаемые вирусами-бактериофагами. И даже некоторые вирусы могут паразитировать на других вирусах!
Здесь же нужно упомянуть такие термины как инвазия – инфекция, вызываемая простейшими и гельминтами, - и паразитозы – заболевания, вызываемые различными группами многоклеточных паразитарных организмов (теми же гельминтами, а также членистоногими, например, клещами). Сейчас мы не будем на них останавливаться, чтобы не запутаться, лучше вернёмся к этим понятиям, когда позже начнём заниматься паразитологией.
Течение инфекционного процесса имеет ряд характеристик, связанных как со свойствами микроорганизма-возбудителя, так и макроорганизма-хозяина.
Способность микроорганизма заражать те или иные биологические виды «зашита» в его геноме, и как-то кардинально измениться может только под действием существенных мутаций. Поэтому говорят о таком свойстве микроорганизма как патогенность – генетически детерминированная потенциальная способность микроорганизма (возбудителя) вызывать инфекционный процесс у одного или нескольких видов восприимчивых организмов.
Микроорганизм, вызывающий заболевание у одного вида живых существ, может быть непатогенным для другого. Так, патогены не способны преодолевать барьеры между царствами природы – поэтому болезни растений не передаются человеку или животным (хотя токсины ряда грибов, поражающих зерновые и плодовые культуры, ядовиты для человека, но это не является проявлением паразитизма по отношению к нему). У животных и людей тоже не так много общих патогенов, и даже родственные возбудители, зачастую, «нацелены» только на кого-то одного. Например, ВИЧ не передаётся от человека к животным, хотя у приматов существуют сходные ретровирусы, тоже вызывающие иммунодефицит. Чуму собак вызывает парамиксовирус, напоминающий возбудитель кори, но люди не болеют чумкой, а собаки – корью. Хотя бывают у нас с братьями меньшими и общие заболевания: например, бешенство, ГЛПС (геморрагическая лихорадка с почечным синдромом, она же «мышиная лихорадка»), бруцеллёз и другие – их называют зоонозными (от слова «зоо», животное) в противовес чисто человеческим антропонозным. Для человека зоонозная инфекция – это как бы «ошибка» возбудителя, потому для многих таких инфекций заразившийся от животного человек, к счастью, становится «биологическим тупиком», т.е. не может заразить других людей.
Таким образом, патогенность – это качественная характеристика. Она либо есть, либо её нет. И произвольно микроорганизм изменить её не может. Почему же тогда одних инфекций мы боимся больше, чем других, и даже применительно к какому-нибудь гриппу беспокоимся, окажется ли очередной сезонный штамм более опасным, чем предыдущие? Но ведь раз есть качественная характеристика (патогенность), то может быть, её как-то можно выразить и количественно? Да, действительно есть – вирулентность. Её определение так и звучит – количественная мера патогенности возбудителя. Соответственно, штаммы микроорганизма могут быть высоковирулентными, умеренновирулентными и слабовирулентными. А могут быть и авирулентными – то есть не способными по какой-то причине проявить свои патогенные свойства. Для некоторых микроорганизмов учёным удаётся управлять вирулентностью, получая слабо- и авирулентные штаммы для производства вакцин. Такие препараты содержат живой возбудитель, однако вероятность, что он вызовет инфекционный процесс у привитого, исчезающее мала. Зато он гарантированно вызовет иммунный ответ. По такому принципу создают вакцины от бешенства, полиомиелита и других инфекций.
По этой причине не бывает никакого «высокопатогенного гриппа» - просто эта ошибка безграмотных журналистов настолько «завирусилась», что пришлось её оставить в разговорном обиходе (вместе с «коронавирусом», хотя до 2020 года возбудители сезонных ОРВИ были коронОвирусами, как того требуют правила словообразования русского языка).
Помимо характеристик возбудителя, говорят о характеристиках инфекционного процесса (хотя они тоже связаны со свойствами микроорганизма):
- специфичность
- контагиозность
- цикличность течения
Специфичность – способность каждого определённого возбудителя вызывать специфическое заболевание в определённом органе или ткани. Это свойство легко понять, если вы вспомните, что например грипп в основном поражает дыхательную систему, многочисленные кишечные инфекции потому так и называются, что страдает от них ЖКТ, а стригущий лишай (микроспория) возникает на коже (волосы тоже считаются придатком кожи). То есть, как правило, возбудитель «заточен» под какой-то определённый орган или систему органов.
Хотя специфичность инфекционного процесса может проявляться в разной степени и зависеть от некоторых обстоятельств, например, от условий заражения. Тот же вирус гриппа имеет тропность (сродство) в основном к эпителию дыхательных путей, но в несколько меньшей степени – к эндотелию кровеносных сосудов (эпителию их внутренней выстилки). Поэтому при гриппе учащается вероятность кровотечений, повышается свёртывание крови и тромбообразование, возможны отсроченные сердечно-сосудистые осложнения. А при чуме форма заболевания зависит от того, как чумная бактерия попала в организм: в результате вдыхания разовьётся лёгочная форма (одна из самых смертоносных), при заражении через укус инфицированной блохи – бубонная.
Контагиозность – способность возбудителя передаваться от заражённого организма-хозяина к незаражённому. Несмотря на то, что инфекция ассоциируется с заразностью (и даже название происходит от латинского эквивалента этого слова), однако выше мы успели упомянуть, что инфекционные болезни не всегда передаются от человека к человеку. Поэтому и говорят о высококонтагиозных и малоконтагиозных инфекциях.
Например, при кори достаточно заразиться одному ребёнку, чтобы заболел весь подъезд многоквартирного дома – контагиозность вируса настолько высока, что он доберётся до всех непривитых малышей и взрослых по системе общей вентиляции. Очень заразен и гепатит В – достаточно невидимых следов инфицированной крови на поверхности или предмете, которых коснулся человек с такими же незаметными микроповреждениями на коже, чтобы произошло заражение. К счастью, благодаря вакцинации эпидемия гепатита В, бушевавшая в России в 90-ые годы 20-го века, сошла до почти нулевого уровня. А вот уже похожим на него гепатитом С (похожим по проявлениям – генетически это другое семейство вирусов), так легко не заразиться – здесь нужен массивный контакт «кровь в кровь»: переливание некарантинизированной крови, инъекции нестерильными шприцами (поэтому раньше гепатиты В, С и ВИЧ-инфекция были особенно распространёны среди наркоманов – у этих инфекций общие пути передачи) или другие манипуляции нестерильными инструментами на теле (непрофессиональный пирсинг, татуаж и прочее).
Наконец, инфекционный процесс характеризуется цикличностью – последовательной сменой периодов:
- инкубационный (латентный, скрытый)
- продромальный (период «предвестников»)
- период выраженных клинических проявлений («разгар»)
- период реконвалесценции (выздоровления)
Запомнить последовательность легко. Инкубационный период отсчитывается с момента проникновения возбудителя в организм и до появления первых симптомов. То есть внешне он не проявляется, и потому крайне сложен для распознавания.
В ряде случаев иммунитет подавляет инфекцию уже на этой стадии и клинически выраженное заболевание не разовьётся. Такая форма называется абортивной инфекцией.
Продромальный период («продрома» - профессионально-сленговое выражение) отмечается уже появлением симптомов, однако по ним довольно трудно определить (диагностировать) болезнь, потому что обычно они неспецифичны для конкретного заболевания: повышение температуры до субфебрильных и умеренных цифр, миалгия и артралгия (боль, ломота в мышцах и суставах соответственно), быстрая утомляемость и астения (слабость, упадок сил).
«Продрома» может быть очень короткой, а может растянуться почти на весь процесс, когда толком и симптомов выраженных нет. Говорят: «переболел на ногах», а на профессиональном языке это называется стёртой формой болезни.
Наконец, в период разгара заболевания выраженность симптомов достигает максимума, а кроме того, появляются специфические, характерные только для данного заболевания – патогномоничные симптомы.
Период разгара заболевания заканчивается исходом – либо это гибелью больного, либо переход в период реконвалесценции (выздоровления).
Однако такая последовательность справедлива только для острой инфекции. А бывают и хронические, когда возбудитель на определённый период времени снижает активность в организме, например, будучи подавлен иммунитетом, но до конца не удаляется из него (не элиминируется), и может развиться вновь. В этом случаев каждый цикл обострения инфекции будет проходить те же периоды, только реконвалесценции предудыщего цикла и латентный период нового объединяются в период ремиссии.
Вы, наверное, уже догадались, что изучением инфекционного процесса занимается инфектология, более известная вам как курс инфекционных болезней. Однако наряду с ней существует гораздо менее известная, но не менее важная наука эпидемиология. О ней и пойдёт речь во второй части лекции.
©Алекс Шел, сентябрь 2022 г. При копировании и использовании материалов ссылка на источник обязательна
