ТЕЗИ ЛЕКЦІЙ ДЛЯ СТУДЕНТІВ ЗАОЧНОЇ ФОРМИ НАВЧАННЯ ( 3-курс 5,5 р. н)
Модуль 1.
ТЕМА. Роль мікроорганізмів у розвитку інфекційного процесу.
Інфекція(інфекційний процес)-сукупність фізіологічних та патологічних реакцій, що виникають і розвиваються в макроорганізмі в процесі його взаємодії з патогенними або умовно-патогенними мікроорганізмами. Найвищим ступенем прояву інфекції є інфекційна хвороба.
Патогенністю називають здатність певних видів мікробів викликати інфекційний процес у чутливої до неї людини(тварини). Патогенність є полі детермінантною ознакою, що обумовлюється наявністю в структурі мікроорганізмів біологічно активних речовин( білків, полісахаридів, ліпідів та їх комплексів), а також їх здатністю утворювати токсини та деякі ферменти. Патогенність характеризується специфічністю, т. т. здатністю викликати типові для данного виду збудника зміни в органах при звичайних для нього способах зараження. Ступень патогенності мікроорганізмів носить назву вірулентність, яку сумарно можна виразити в умовно-прийнятих одиницях:DLM, DL50. 1-DLM - мінімальна смертельна доза, що дорівнює найменшій кількості мікробних клітин, яка при певному способі зараження викликає загибель 95% сприятливих тварин певного виду, ваги і віку на протязі заданого часу. Більш точною є DL50, що викликає загибель 50% заражених тварин.
До факторів вірулентності відносяться :здатність бактерій прикріплюватися до епітелію клітин-адгезія; розмножуватися на їх поверхні-колонізація; проникати в ці клітини - пенетрація; проникати в підлеглі тканини-інвазія; протистояти факторам неспецифічного та імунного захисту організму-агресія.
Захисні сили організму подавляються також ферментами, які продукує збудник( протеаза, коагулаза, фібринолізин, лецитиназа, тощо.
Ферменти мікроорганізмів за їх патогенетичною дією можна поділити на 2 групи:1ті, що викликають первинне руйнування клітин ті волокон тканин(протеаза, гіалуронідаза); 2-ті, що викликають утворення токсичних речовин. Мікроорганізми, що здатні виробляти токсини будуть мати властивість, що носить назву токсичність. Токсичні речовини, що синтезуються мікроорганізми можуть бути білкової природи-екзотоксини або ліпополісахаридної природи - ендотоксини.
Екзотоксини-білкові токсини, можуть бути термолабільними( дифтерійний) або термостабільними( ботулінотоксин). Незалежно від складності будови токсини мають 2 центри, один з яких фіксує молекулу токсину на відповідному клітинному рецепторі, другий-токсичний фрагмент - проникає усередину клітини та блокує життєво важливі метаболічні реакції. Біологічна активність білкових токсинів проявляється в специфічності токсичної дії, антигенних та імуногенних властивостях. За механізмом дії білкові токсини класифікують на 4 типи:1) цитотоксини-блокують синтез білку на субклітинному рівні (дифтерійний гістотоксин, токсин синьо гнійної палички) , уражають тканини і органи( ентеропатогенний, дерматонекротичний).2) мембранотоксини-підвищують проникливість поверхневих мембран еритроцитів та лейкоцитів, викликаючи їх загибель (гемолізини, лейкоцидини).3)функційні блокатори(активуючи клітинну аденілатциклазу призводять до підвищення проникливості стінки тканини( холероген, чумний токсин). 4)Ексфоліатини ті еритрогеніни - механізм дії яких спрямований на процес взаємодії клітин між собою та з міжклітинними речовинами( стафілокок, збудник скарлатини). Токсичність вимірюється тими ж одиницями, що і вірулентність. Імуногенні властивості білкових токсинів проявляються у здатності викликати імунну відповідь макроорганізму(синтезуючи антитоксини). Білкові токсини здатні під дією формаліну губити сою отруту, залишаючи при цьому імуногенні властивості. Такі токсини наз. анатоксинами і використовуються в якості вакцин для профілактики відповідних захворювань.
Ендотоксини-це ліпополісахариди клітинної стінки, переважно грам негативних бактерій. Вони є більш стійкими до дії високих температур, менш ядовиті і мало специфічні., слабі імуногени.
Генетичний контроль за факторами патогенності знаходяться під контролем хромосомних (Продукція ферментів гіалуронідази, нейрамінідази)та плазмідних (F, R,?Tox, Col) генів. Зміна вірулентності може носити фенотиповий та генотиповий характер.
Суттєве значення для виникнення інфекції має інфікуючи доза збудника-мінімальна кількість мікробних клітин, яка здатна викликати інфекційний процес. Мікроорганізми потрапляють в макроорганізм через місце проникнення(вхідні ворота)-це тканини, а яких відсутній фізіологічний захист від конкретного виду мікроба.
В основу класифікації інфекційних захворювань за покладено механізм передачі - процес переходу збудника із зараженого організму в здоровий. Відповідно до нього всі інфекційні захворювання поділено на 5 груп:1) кишкові інфекції з фекально-оральним механізмом передачі;2) інфекції дихальних шляхів з повітряно-краплинним механізмом; 3)кровяні інфекції з трансмісивним механізмом; 4) інфекції шкіри з контактно-побутовим механізмом;5) інфекції з різними механізмами передачі.
Попадаючи в зовнішне середовище збудник мав би загинути, але в ньому існують деякі елементи, що за своєю природою сприяють виживанню збудника до його поступлення в сприятливий організм - їх називають факторами передачі.
Форми інфекцій можуть бути різними і залежать від багатьох причин. Екзогенна інфекція виникає при потраплянні збудника з оточуючого середовища (з харчовими продуктами, водою, тощо).Ендогенна інфекція-викликається представниками нормальної мікрофлори самої людини. Різновидом ендогенної інфекції є аутоінфекція-виникає шляхом самозараження. Вогнещева інфекція - локалізована в одному вогнищі (кон’юнктивіт, фурункульоз) та генералізована - при якій збудник розповсюджується по всьому організму (бактерії в крові - бактеріємія; бактерії у всіх органаах і крові - сепсис).В залежності від кількості збудників розрізняють моно інфекції ( один) та змішані( багато збудників.).Від змішаних слід відрізняти вторинну інфекцію - при якій, до вже існуючої, первинної- приєднується нова, що викликається новим збудником. Реінфекція-виникає після перенесеної інфекції у випадку зараження тим самим збудником. Якщо зараження відбувається до одужання виникає суперінфекція. За часом взаємодії та за клінічними та патогенетичними ознаками розрізняють гострі(перебігають за короткий час, мають клінічні симптоми) та хронічні інфекції( характеризуються довгим перебуванням мікроорганізму в організмі або персистенцією. Повторення клінічних проявів хвороби без повторного зараження називається рецидив. Стан, при якому виділення збудника продовжується після клінічного одужання, носить назву носійство. Клінічно носійство не проявляється. В тих випадках, коли інфекція перебігає без виражених ознак, її називають безсимптомною. Класична медична мікробіологія вивчає маніфестні інфекції - т. т з наявністю характерного симптомокомплексу. Кожна маніфестна інфекція характеризується циклічним перебігом, послідовною зміною її періодів: інкубаційного, продромального, розпалу хвороби та кінцевого періоду.
ТЕМА: ОСНОВИ ІМУНОЛОГІЇ
При дії на організм генетично чужорідних речовин (антигенів, що поступають ззовні, в т. ч. мікроорганізмів)організм людини(макроорганізм) відповідає комплексом реакцій, що направлені на збереження його функціональної і структурної цілостності, які в біології та медицині отримали назву імунітет( лат –звільнення, позбавлення від чогось.) Основна мета імунітету-підтримка і збереження постійності внутрішнього середовища організму, так званого гомеостазу. Для цього у хребетних сформувалася спеціальна система-імунна, яка виконує функцію імунного нагляду, знаходячи і знешкоджуючи генетично чужорідні речовини.
Вивченням імунітету займається наука імунологія. Виникнення і становлення її пов’язано з іменами фр. вченого Л. Пастера-засновника вакцинації і створення несприятливості до інфекційних хвороб; І. Мечнікова, який відкрив явище фагоцитозу, і є засновником клітинної імунології; П. Ерліха, що розробив вчення про антитіла і є засновником гуморальної теорії імунітету.
Розрізняють декілька видів імунітету. Спадковий-обумовлений виробленням в процесі філогенезу генетично закріпленої несприятливості до антигену або мікроорганізму(абсолютний або відносний).Набутий –є специфічним і по спадковості не передається(штучний або природній).Імунітет буває активним і пасивним. Активний –виробляється організмом в результаті дії антигену на імунну систему, він може бути гуморальним, клітинним або клітинно-гуморальним. Пасивний імунітет обумовлений антитілами, які різними шляхами попадають в організм. Імунітет буває стерильним і нестерильним, місцевим і загальним.
Захисні функції імунна система здійснює за допомогою комплексу складних реакцій, характерних для неї, т. т.носять специфічний характер або є загально-фізіологічними. До неспецифічних факторів резистентності відносять три групи факторів:1.механічні (шкіра, слизівки);2.імунобіологічні(фагоцити, природні кіллери, клітини комплементу, інтерферони, тощо);3.Фізико-хімічні( ферменти, реакції середовища).
Шкіра, слизові оболонки, лімфатичні вузли мають бар’єрні та антимікробні властивості. Серед ферментів особлива роль належить лізоциму (мурамідазі),який руйнує клітинну стінку бактерій. Виробляється макрофагами і нейтрофілами і міститься майже в усіх біологічних секретах людини. Нормальна мікрофлора сприяє підтримці імунітету в стані високої функціональної активності.
Фагоцитоз- процес поглинання і перетравлення антигенних речовин клітинами-фагоцитами. Сьогодні всі такі клітини об’єднані в єдину систему макрофагів-СМФ. Фагоцитоз здійснюється в декілька стадій( адсорбція, інвагінація, утворення фагосоми, утворення фаголізосоми). Якщо макрофаг ін активує захоплені антигени - такий фагоцитоз називається завершеним. Однак при гонореї, туберкульозі мікроорганізми виживають і розмножуються в МФ - такий фагоцитоз дістав назву незавершений.
Комплемент складається з понад 20 білків, що знаходяться в сироватці крові в неактивованому стані і активуються по типу ланцюгової реакції 2 шляхами : класичним( за участю специфічних АТ та альтернативним (за участю медіаторів –білків.)
Імунна система організму представлена лімфоїдною тканиною у вигляді лімфоїдних утворень. Лімфоїдна тканина складається з ретикулярних клітин та лімфоцитів. Лімфоїдні органи поділяються на центральні-тимус, кістковий мозок, групові лімфатичні фолікули, у птахів-сумка, бурса Фабріциуса) та периферичні( селезінка, кров, кров, лімфатичні вузли).Клітини центральних органів здійснюють регулюючі та інструктивні функції, забезпечують імунологічну компетентність клітин - попередників. Клітини периферичних органів здійснюють реакції клітинного та гуморального імунітету.
Процес імунопоезу здійснюється таким чином. Кістковий мозок продукує поліпотентні стовбурові клітини, які дають початок більшості клітин крові та лімфоцитів. При диференціюванні та проліферації СК можуть перетворюватися в попередників Т - та В - клітин. Попередники Т-лімфоцитів мігрують в тимус, де під впливом різних медіаторів дозрівають і диференціюються, створюючи різновиди Т-лімфоцитів: Т-хелпери, Т-супрессори, Т-ефектори, що забезпечують клітинні форми імунної відповіді. Т-хелпери, отримавши інформацію від макрофагів про антиген, за допомогою імуноцитокінів передають інформацію, що посилює проліферацію Т - і В- лімфоцитів потрібних клонів, перетворюючи їх в активовані Т ефектори або плазматичні антитілопродукуючі клітини. Т - суп ресори блокують розвиток клітинного та гуморального імунітетіу. Т-ефектори (Т-кіллери) руйнують пухлинні клітини, трансплантовані клітини, приймають участь в гіперчутливості сповільненого типу. Попередники В-лімфоцитів мігрують в кістковий мозок, де перетворюються в кістковомозкові В-лімфоцити, які згодом переходять у плазматичні клітини, що є продуцентами антитіл.
Антитіла-це імуноглобуліни, які виробляються у відповідь на дію антигену і здатні специфічно взаємодіяти з цим же антигеном. Вони виконують наступні функції:
-основну- взаємодіяти своїми активними центрами з відповідними детермінантами антигенів;
-вторинну-звязують антигени з метою їх нейтралізації та елімінації;
-приймають участь у розпізнаванні чужих антитіл;
- забезпечують кооперацію імунокомпетентних клітин-мактофагів, Т і В-лімфоцитів, тощо.
За хімічною будовою антитіла є глікопротеїдами, побудованими з 18 амінокислот. За структурою та імунобіологічними властивостями Ig поділяють на 5 класів:Ig M, IgG, IgA, IgE, IgD.
Звичайно першими на дію любого антигену виробляються IgM, даліIgG, пізніше інші. Основну масу Ig складає IgG(70-80%), IgA (10-15%), IgM (5-10%), IgD (0,2%) , IgE(0,002%).Вміст Ig змінюється з віком, при різних патологічних станах
Антитіла побудовані з двох однакових тяжких (Н) антитіл та двох однакових легких (L) ланцюгів, що зв’язані між собою дисульфід ними зв’язками. В кожній молекулі імуноглобулінів є активні центри-детермінанти, що обумовлюють їх валентність.
Здатність викликати імунну відповідь належить генетично чужорідним для нашого організму речовинам-антигенам(АГ). Антигенність обумовлюється структурними особливостями біополімерів, молекулярною масою та кількість антигену. Антинени, які викликають повноцінну імунну відповідь наз. повними АГ. Деякі речовини нездатні самостійно викликати імунну відповідь, але здатні вступати в реакції з відповідними АТ. Такі антигени дістали назву гаптени. Але в суміші з високомолекулярними біологічними носіями або в поєднанні з ними гаптени здатні перетворитися в повноцінні антигени.
Імунна система на занурення АГ або його утворення в організмі відповідає специфічною імунологічною реакцією, що може проявитися у вигляді 5-ти типів:
-синтезом антитіл;
-появою сенсибілізованих лімфоцитів і виникненням толерантності до цієї речовини(АГ). Імунологічна толерантність-це відсутність імунної реакції на дію визначеного АГ, вона може бути вродженою або набутою.
-гіперчутливістю негайного типу( змінена чутливість організму до АГ-алергену, проявляється через 20-30 хвилин після повторної зустрічі з сенсибілізованим організмом);
-гіперчутливістю сповілененого типу( змінена чутливість організму до АГ-алергену, проявляється через 6-8 год після повторної зустрічі з сенсибілізованим організмом);
-формуванням імунологічної памяті. Імунологічна пам'ять-здатність організму при повторній зустрічі з одним і тим самим антигеном реагувати більш активним і швидким формуванням імунітету. Цей феномен широко використовується в практиці вакцинації.
Таким чином антиген, як генетично чужорідна речовина, здійснює запуск імунної системи і приводить її в функціонально активний стан, що проявляється у вигляді різних імунологічних реакцій, дія яких направлена на звільнення від дії антигену.
ТЕМА. Біологія вірусів. Методи діагностики вірусних інфекцій.
Віруси-це автономні генетичні структури, що не мають клітинної будови і здатні існувати і розмножуватися лише в клітинах більш високооргаанізованих істот: людини, тварини, рослинах та бактеріях. Перші віруси були відкриті у 1892 році російським ботаніком Д. І.Івановським ( віруси, що фільтруються, вірус мозаїчної хвороби тютюну), однак побачити та вивчити віруси стало можливим лише після відкриття електронного мікроскопу. Відкриття вірусів-збудників вірусних захворювань продовжується і в наш час. В1967р. було відкрито вірус Марбурга, під час спалаху геморагічної лихоманки в Югославії та Німеччині; в 1982-3 рр відкрито збудник ВІЛ-СНІДу. На сьогодні відомо понад 1000 хвороботворних вірусів, які віднесені до царства вірусів. У людини здатні викликати захворювання представники 6 родин ДНК - вмісних та 13 родин РНК - вмісних вірусів .В природі віруси існують у двох формах - позаклітинній( віріони) та внутрішньоклітинній (репродуктивній, вегетативній). Хвороби, викликані вірусами, наз. вірусними інфекціями. У природі, крім вірусів, відкриті так звані неканонічні віруси-пріони та віроїди. Пріони - це низькомолекулярні білкові інфекційні частинки, що мають вигляд фібрил, розмірами від 10-20нм до 100-200нм.; їх вважають збудниками летальних повільних інфекцій - енцефалопатій. Віроїди були відкриті у1971році - 10 різних невеликих гаплоїдних молекул кільцевої суперспіралізованої РНК, що має інфекційні властивості, не має антигенів, білків, здатні до розмноження, викликають хвороби рослин схожі на вірози.
Біологічні властивості вірусів:
-ультрамікроскопічні розміри (10-400 нм);
-мають неклітинну будову:складаються з геному-1 типу нуклеїнової кислоти - РНК або ДНК, або відповідного нуклеопротеїду, що розташовується центрально, а зовні оточений оболонками-однією або двома. Геном вірусу, як правило, гаплоїдний, представлений різними видами нуклеїнових кислот. Серед РНК вмісних вірусів розрізняють віруси з (+) і (-)геномами. Плюс-нитка виконую спадкову функцію та функцію інформативної РНК. Мінус –нитка виконує тільки спадкову функцію. Оболонка вірусів називається капсидом, який складається з морфологічних субодиниць-капсомерів. Капсомери розміщуються навколо нуклеїнової кислоти у певному порядку, утворюючи різні типи симетрії( спіральний, кубічний, комбінований). Навколо складних вірусів є ще одна оболонка-суперкапсид( пеплос), що складається з ліпопротеїдів і є похідними мембранних структур клітини господаря. Капсид та суперкапсид захищають віріони від дії факторів довкілля, обумовлюють вибіркову взаємодію з визначеними клітинами, антигенні та імуногенні властивості.
-Віруси є облігатними внутрішньоклітинними паразитами, що повязано з: а)їх будовою; б) відсутністю у них систем мобілізації енергії; в) відсутністю своїх білок синтезуючих систем; г) нездатністю самостійно рости і розмножуватися.
-віруси репродукуються дезюнктивним способом, тобто шляхом відтворення своїх нащадків з своєї геномної нуклеїнової кислоти в різних ділянках і в різний час в клітині-господаря.
За хімічною будовою вірусні нуклеїнові кислоти складають 1-40% від усіх компонентів. Білки-70-80 %, звичайно побудовані з 16-20 Lамінокислот. Деякі віруси містять ферменти-нейрамінідазу, гемолізини, лізоцим, зворотню транскриптазу, тощо, які в клітині виконують різноманітні функції - антигенні, імуногенні, репродуктивні.
Для діагностики вірусних захворювань використовують наступні методи: вірусоскопічний, вірусологічний, серологічний. Вірусоскопічний метод дозволяє виявити в нативному матеріалі віріони (в електронному мікроскопі) або результат дії віруса на клітину-внутрішньклітинні включення(мікроскопія в світловому мікроскопі). Вірусологічний метод є одним з основних методів діагностики вірусних інфекцій, оснований на виділенні та вивченні властивостей вірусів з подальшою їх ідентифікацією. Для цього методу застосовуються три основні моделі - курячий ембріон, культура тканин та лабораторні тварини.
Серодіагностика дозволяє поставити або підтвердити діагноз захворювання шляхом виявлення в сироватці крові специфічних антитіл, встановлення їх титру та класу. Для цього використовують відомі серологічні реакції: РЗК, РГГА, реакцію гемадсорбції, преципітації, реакцію нейтралізації, тощо.
Широке застосування знайшли методи експрес діагностики з використанням стандартних імунологічних пластинок-ІФА, та РІФ(з використанням люмінесцентного мікроскопа).
Для точної діагностики вірусних інфекцій використовують метод гібридизації ДНК та ЛПР (ланцюгову полімеразну реакцію),з допомогою яких можна виявити любі гени або фрагменти нуклеїнових кислот.
