Что такое вирулентность микроорганизмов и вирусов: факторы вирулентности и степени

Вирулентность бактерий, микроорганизмов, вирусов, грибков (факторы , мера патогенности микробов)

Вирулентность (лат. Virulentus – ядовитый) – степень болезнетворности (патогенности) определенного инфекционного агента (штамма бактерии или вируса).

Вирулентность микроорганизмов зависит как от свойств инфекционного агента, так и от восприимчивости (чувствительности) инфицированного организма.

Факторы вирулентности и патогенности бактерий

Выраженность патогенного свойства зависит от наличия в микроорганизмы соответствующих генов патогенности и контролируемых ими факторов патогенности – структур и веществ, обеспечивающих взаимодействие с макроорганизмом в ходе инфекции. К факторам вирулентности, в частности, относят многие поверхностных структур микроорганизмов (ворсинки, капсулы), компоненты внешней мембраны и клеточной стенки (липополисахарид, белки адгезины и инвазины, тейхоеви кислоты), ферменты и токсины, выделяемые возбудителем.

Изменение патогенность и вирулентность бактерий и их штаммов может быть результатом приобретения или потери тех или иных факторов патогенности, а также следствием изменения выраженности патогенных свойств. В основе этих процессов лежат закономерности функционирования генов.

Вирулентность микробов состоит из ряда патогенных свойств микроорганизма:

  • адгезивность – способности микроорганизма распознавать и прочно связываться с поверхностью клеток хозяина;
  • инвазивность – способности к внутриклеточного и внеклеточного проникновения и распространения возбудителя в тканях хозяина;
  • персистентных свойств (антифагоцитарни, антикомплементарных, антигенная мимикрия и др.) – способности уклоняться от защитных реакций макроорганизма или преодолевать их; цитотоксичность – способности повреждать клетки хозяина;
  • токсичности и токсигенности – способности к синтезу токсинов, нарушающих функции органов и систем хозяина.

Штаммы могут быть сгруппированы по выраженности отдельных патогенных свойств, например, высоко-, умеренно или слабоинвазивни, неинвазивные. Согласно наибольшей выраженности той или иной патогенной свойства микроорганизмы могут получать специальные названия и обозначения, например. энтеротоксигенные кишечная палочка, выделяет экзотоксин с преимущественным действием на кишечный эпителий.

Каждый штамм или клон микроорганизмов патогенного или условно-патогенного вида имеет свой (индивидуальный) степень выраженности патогенного потенциала болезнетворности, которая называется вирулентность.

В отличие от патогенности, эта характеристика имеет количественное выражение, которое может меняться (под влиянием различных причин) у того же штамма. Об уровне вирулентности микроорганизма судят по тяжести заболеваний, вызываемых микробом или вирусом, в экспериментах на животных – по смертельной дозой инфекционного агента.

Вирулентность как мера патогенности определяется не только способностью микроорганизма проникать в восприимчивый организм, размножаться и распространяться в нем, но и тем, что микроб (или вирус) производит ядовитые продукты жизнедеятельности – токсины.

Вирулентность – не видовой, а штаммовый признак микроба (вируса) и может колебаться в широких пределах у разных штаммов. При сравнении в строго контролируемых условиях нескольких штаммов их вирулентности может иметь количественное выражение.

Показателями вирулентности является условные величины – минимальная летальная (DLM, dosis letalis minima – наименьшее количество микроорганизмов, вызывает гибель 95% зараженных восприимчивых лабораторных животных определенного вида стандартной массы) и 50% летальная доза (LD50 – минимальная доза микроорганизмов, вызывающая гибель 50 % экспериментальных животных).

Искусственное изменение вирулентности микробов применяется при получении вакцин. Методы снижения вирулентности бактерий ,вирусов, грибков:

  1. воздействие на микробы неблагоприятных физических и химических факторов (низкая температура – противочумная; действие желчи – БЦЖ)
  2. адаптация микробов в организм невосприимчивых животных или адаптация путем пассажа через органы и ткани, которые не являются входными воротами для этой инфекции (например, вирус уличного бешенства – через мозг кроликов, вследствие чего В. вируса для человека снижается и он может быть использован для прививок против бешенства – антирабической вакцины)
  3. пассажи через куриные эмбрионы (гриппозная, сыпнотифозные), пассажи через культуры тканей (против кори)
  4. подбор авирулентных штаммов из коллекции музейных культур (против туляремии, сибирской язвы)
  5. генетическая рекомбинация (гриппозная)
  6. специальный отбор генетически близких штаммов к возбудителю определенного заболевания.

Литература по вирулентности бактерий, вирусов, грибов

  1. БМЭ. – М., 1975. – Т. 3, Борисов Л.Б., Фрейдлин И.С. Краткий справочник микробиологическое терминологии. – М .; 1985;
  2. Краткая медицинская энциклопедия / Под ред. В.И. Покровского. – М., 2001;
  3. Советский энциклопедический словарь. – М., 1980.

^Наверх

Полезно знать

© VetConsult+, 2015. Все права защищены. Использование любых материалов, размещённых на сайте, разрешается при условии ссылки на ресурс. При копировании либо частичном использовании материалов со страниц сайта обязательно размещать прямую открытую для поисковых систем гиперссылку, расположенную в подзаголовке или в первом абзаце статьи.

3. Патогенность и вирулентность. Факторы вирулентности. Количественное определение вирулентности. Аттенуация.

Патогенность — видовой признак, передающийся по наследству, закрепленный в геноме мик­роорганизма, в процессе эволюции паразита, т. е. это генотипи-ческий признак, отражающий потенциальную возможность мик­роорганизма проникать в макроорганизм (инфективность) и раз­множаться в нем (инвазионность), вызывать комплекс патоло­гических процессов, возникающих при заболевании.

Фенотипическим признаком патогенного микроорганизма является его вирулентность, т.е. свойство штамма, которое проявляется в определенных условиях (при изменчивости микроорганизмов, изменении восприимчивости макроорганизма и т.д.). Вирулент­ность можно повышать, понижать, измерять, т.е. она является мерой патогенности. Количественные показатели вирулентности могут быть выражены в DLM (минимальная летальная доза), DL« (доза, вызывающая гибель 50 % экспериментальных живот­ных). При этом учитывают вид животных, пол, массу тела, спо­соб заражения, срок гибели.

К факторам патогенности относят способность микроорганизмов прикрепляться к клеткам (адгезия), размещаться на их поверхности (колонизация), проникать в клетки (инвазия) и противостоять факторам защиты организма (агрессия).

Адгезия является пусковым механизмом инфекционного процесса. Под адгезией понимают способность микроорганизма адсорбироваться на чувствительных клетках с последующей колонизацией. Структуры, ответственные за связывание микроорганизма с клеткой называются адгезинами и располагаются они на его поверхности. Адгезины очень разнообразны по строению и обусловливают высокую специфичность – способность одних микроорганизмов прикрепляться к клеткам эпителия дыхательных путей, других – кишечного тракта или мочеполовой системы и т.д. На процесс адгезии могут влиять физико-химические механизмы, связанные с гидрофобностью микробных клеток, суммой энергии притяжения и отталкивания. У грамотрицательных бактерий адгезия происходит за счет пилей I и общего типов. У грамположительных бактерий адгезины представляют собой белки и тейхоевые кислоты клеточной стенки. У других микроорганизмов эту функцию выполняют различные структуры клеточной системы: поверхностные белки, липополисахариды, и др.

Инвазия. Под инвазивностью понимают способность микробов проникать через слизистые, кожу, соединительно-тканные барьеры во внутреннюю среду организма и распространятся по его тканям и органам. Проникновение микроорганизма в клетку связывается с продукцией ферментов, а также с факторами подавляющими клеточную защиту. Так фермент гиалуронидаза расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав межклеточного вещества, и, таким образом, повышает проницаемость слизистых оболочек и соединительной ткани. Нейраминидаза расщепляет нейраминовую кислоту, которая входит в состав поверхностных рецепторов клеток слизистых оболочек, что способствует проникновению возбудителя в ткани.

Агрессия. Под агрессивностью понимают способность возбудителя противостоять защитным факторам макроорганизма. К факторам агрессии относятся: протеазы – ферменты, разрушающие иммуноглобулины; коагулаза – фермент, свертывающий плазму крови; фибринолизин – растворяющий сгусток фибрина; лецитиназа – фермент, действующий на фосфолипиды мембран мышечных волокон, эритроцитов и других клеток. Патогенность может быть связана и с другими ферментами микроорганизмов, при этом они действуют как местно, так и генерализовано.

Токсины. Многие факторы вирулентности — это белки, которые патоген вырабатывает, а затем выделяет (секретирует) в окружающую среду и которые вызывают повреждение тканей хозяина. Например, при пищевых отравлениях именно токсины вызывают симптомы заболевания.

Количественное определение вирулентности.

Для характеристики вирулентности пользуются количественными показателями, определяющими способность исследуемой микробной культуры вызывать гибель искусственно зараженных ею подопытных животных. Изучение вирулентности бывает сопряжено с рядом трудностей, так как она определяется не только комплексом культурно-морфологических, токсигенных и биологических свойств микроба, но и резистентностью микроорганизма, подверженной большим колебаниям в связи с видом, возрастом животных, режимом их питания, температурой внешней среды, а также способом заражения, принятым в опыте. Поэтому при установлении вирулентности микроба очень важно вести исследование, точно соблюдая стандартность всех условий опыта.

Для определения вирулентности микробных культур чаще всего используют белых мышей. В том случае, когда белые мыши невосприимчивы к исследуемому возбудителю заболевания, пользуются другими видами животных: крысами, морскими свинками или кроликами.

Для определения вирулентности применяют молодую культуру микроба, так как старые культуры содержат большое количество мертвых клеток.

Культуру микроба для заражения выращивают на мясо-пептонном агаре или другой плотной питательной среде, так как бульон, представляя собой сложный белковый субстрат, небезразличен для животного организма и может извращать результаты опыта. Исследуемую культуру микроба, выра­щенную на скошенном мясо-пептонном агаре, смывают изотоническим раствором хлорида натрия и стандартизуют по оптическому стандарту так, чтобы в 1 мл этого раствора содержалось определенное количество микробных тел. В зависимости от вида культуры, патогенности ее для животных, взятых в опыт, а также от цели и задач исследования количество микробных тел, содержащееся в 1 мл взвеси, может колебаться от единиц до миллиардов. В тех случаях, когда по каким-либо причинам получить агаровую культуру невозможно, пользуются суточной бульонной культурой. Для определения минимальной летальной дозы из бульонной культуры готовят ряд последовательных десятикратных разведений: 1:10, 1:100, 1:1000, 1:10000, 1:100000 и т.д.

Исследуемую взвесь бактерий вводят различными способами: внутривенно, внутрибрюшинно, внутримышечно, подкожно, интраназально—в зависимости от целей и задач исследования.

Отстандартизованную взвесь микробов в изотоническом растворе хлорида натрия, а также разведения бульонной культуры готовят с таким расчетом, чтобы различные дозы микроба, используемые в опыте, содержались в одинаковых объемах жидкости.

Каждую дозу культуры вводят одновременно нескольким животным. При определении минимальной смертельной дозы учитывают и отмечают в протоколе опыта следующие данные:

количество микробов, введенных в организм животного;

способ их введения;

Читайте также:  Как проявляются глисты у детей - признаки и симптомы глистов у грудничка и дертей до года

масса тела зараженного животного;

сроки гибели после заражения.

Степень вирулентности чаще всего характеризуют тремя следующими показателями:

Минимальная смертельная доза Dlm (Dosis letalis minima), т.e. наименьшая доза микробов, которая при определенном способе заражения, в определенных условиях опыта вызывает гибель около 95% подопытных животных.

Наименьшая безусловно смертельная доза Dll (Dosis lerie letalis) — наименьшая доза микробов, являющаяся смертельной для всех 100% животных, взятых в опыт.

Средняя смертельная доза микробов LD50 (Dosis letalis 50%)—доза микробов, вызывающая гибель 50% зараженных животных.

Показатель LD50 позволяет получить более достоверные результаты, и потому он чаще других используется в практике экспериментальных исследований.

В отличие от Dlm и Dll, определявшихся непосредственно по результатам опыта, LD50 вычисляется путем довольно сложных математических расчетов. Более прост метод Кербера, в котором простота расчета удачно сочетается с достаточно высокой точностью получаемых результатов.

Аттенуация — искусственное стойкое ослабление вирулентности патогенных микроорганизмов, сохраняющих способность вызывать иммунитет. Аттенуация используется при изготовлении живых вакцин против туберкулеза, оспы. Термин произошел от латинского слова attenuatio — уменьшение.

4. Микробные токсины и их свойства. Генетические детерминанты токсигенности (tox + – гены).

Важную роль в развитии инфекционного процесса играют токсины. По биологическим свойствам бактериальные токсины делятся на экзотоксины и эндотоксины. Экзотоксины продуцируют как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии. По своей химической структуре это белки. По механизму действия экзотоксина на клетку различают несколько типов: цитотоксины, мембранотоксины, функциональные блокаторы, эксфолианты и эритрогемины. Механизм действия белковых токсинов сводится к повреждению жизненно важных процессов в клетке: повышение проницаемости мембран, блокады синтеза белка и других биохимических процессов в клетке или нарушении взаимодействия и взаимокоординации между клетками. Экзотоксины являются сильными антигенами, которые и продуцируют образование в организме антитоксинов. По молекулярной организации экзотоксины делятся на две группы:

экзотоксины состоящие из двух фрагментов;

экзотоксины, составляющие единую полипептидную цепь.

По степени связи с бактериальной клетки экзотоксины делятся условно на три класса.

Класс А – токсины, секретируемые во внешнюю среду;

Класс В – токсины частично секретируемые и частично связанные с микробной клеткой;

Класс С – токсины, связанные и с микробной клеткой и попадающие в окружающую среду при разрушении клетки.

Экзотоксины обладают высокой токсичностью. Под воздействием формалина и температуры экзотоксины утрачивают свою токсичность, но сохраняют иммуногенное свойство. Такие токсины получили название анатоксины и применяются для профилактики заболевания столбняка, гангрены, ботулизма, дифтерии, а также используются в виде антигенов для иммунизации животных с целью получения анатоксических сывороток.

Эндотоксины по своей химической структуре являются липополисахаридами, которые содержатся в клеточной стенке грамотрицательных бактерий и выделяются в окружающую среду при лизисе бактерий. Эндотоксины не обладают специфичностью, термостабильны, менее токсичны, обладают слабой иммуногенностью. При поступлении в организм больших доз эндотоксины угнетают фагоцитоз, гранулоцитоз, моноцитоз, увеличивают проницаемость капилляров, оказывают разрушающее действие на клетки. Микробные липополисахариды разрушают лейкоциты крови, вызывают дегрануляцию тучных клеток с выделением вазодилататоров, активируют фактор Хагемана, что приводит к лейкопении, гипертермии, гипотонии, ацидозу, дессиминированной внутрисосудистой коагуляции (ДВК). Эндотоксины стимулируют синтез интерферонов, активируют систему комплемента по классическому пути, обладают аллергическими свойствами. При введении небольших доз эндотоксина повышается резистентность организма, усиливается фагоцитоз, стимулируются В-лимфоциты. Сыворотка животного иммунизированного эндотоксином обладает слабой антитоксической активностью и не нейтрализует эндотоксин. Патогенность бактерий контролируется тремя типами генов: гены – собственной хромосомами, гены привнесенные плазмидами умеренными фагами.

Генетические детерминанты токсигенности (tox + – гены)

Синтез белковых токсинов кодируется генами, локализованными в хромосоме и сцепленными с генами, участвующими в спорообразовании или входящими в состав профага, а также генами, локализованными в плазмидах. Это tox+ гены, ответственные за токсиген-ность. Активность tox+ генов контролируется белками-репрессорами микробной клетки. Первоначальной функцией этих генов у сапрофитов был синтез структурных белков фага, компонентов оболочек спор или синтез ферментов, необходимых для усвоения аминокислот. По мере закрепления паразитического образа жизни эти специализированные адаптивные ферменты превратились в яды — белковые токсины.

Способность микроорганизмов образовывать белковые токсины необходимо учитывать также при проведении микробиологической диагностики. При этом необходимо помнить, что все патогенные штаммы данного вида могут продуцировать только один тип токсина по антигенной структуре и механизму действия(С. diphtheriae, С. tetani), разные по антигенной структуре, но одинаковые по механизму действия токсины (С. botulinum). С другой стороны, один и тот же вид микроба может образовывать разные типы белковых токсинов, а также эндотоксины, например диареегенные Е. coli, шигеллы и сальмонеллы, возбудитель холеры.

ПАТОГЕННОСТЬ И ВИРУЛЕНТНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ

Патогенность — это потенциальная способность микроорганизмов вызывать инфекционный процесс. Патогенность является видовым признаком болезнетворных микробов и характеризуется выраженной специфичностью, т.е. способностью данного вида микробов вызывать определенные патологические изменения в организме конкретного животного.

Патогенность как видовой признак микроба генетически детерминирована и кодируется многими генами. В то же время степень выраженности патогенных, как и других биологических свойств микробов, проявляется в фенотипе по-разному. Отдельные штаммы микробов одного вида могут значительно различаться по степени патогенности. Для количественного выражения патогенности применяется термин «вирулентность». Следовательно, вирулентность — степень патогенности, штаммовый признак патогенного микроба. Среди представителей некоторых видов патогенных микроорганизмов могут встречаться высоковирулентные штаммы, способные вызывать гибель животных при заражении несколькими микробными клетками, и штаммы с пониженной вирулентностью, смертельные дозы которых выражаются сотнями тысяч и миллионами особей.

Вирулентность микробов определяют экспериментальным путем на восприимчивых животных. Единицей измерения вирулентности является условно принятая единица, так называемая минимальная смертельная доза — Dirn (Dosis letalis minima). Это то наименьшее количество живых микробов, которое при определенном способе заражения вызывает за определенное время смертельное заболевание восприимчивого животного стандартной массы и возраста.

Поскольку животные обладают индивидуальной чувствительностью к патогенному микробу, для более точной характеристики вирулентности микроба устанавливают безусловно смертельную дозу — Del (Dosis certa letalis) или среднюю смертельную дозу — LD50 (Dosis letalis 50%). Del — это то наименьшее количество микробов, которое вызывает гибель 100% взятых в опыт животных, a LD50 — доза, вызывающая гибель половины зараженных животных. Последняя единица является наиболее объективным критерием вирулентности патогенных микробов, так как обеспечивает наименьшую ошибку в оценке этого свойства.

Вирулентность не является стабильным признаком микроба. Она может изменяться в зависимости от возраста культуры, условий ее выращивания, состава питательной среды. Причем вирулентность микроба определяется резистентностью макроорганизма, следовательно может изменяться в зависимости от вида и возраста животного, условий его содержания. Так, к возбудителю пневмонии из лабораторных животных чувствительность проявляют белые мыши, морские свинки и кролики. Однако если для гибели мышей достаточно 1—2 клеток пневмококка, то смертельное заболевание у морских свинок и кроликов развивается лишь при заражении большой дозой этих бактерий.

Вирулентность микроба проявляется также в зависимости от пути поступления его в организм. Например, у морских свинок — лабораторных животных, наиболее чувствительных к микобактериям туберкулеза, смертельное заболевание развивается при введении через дыхательный тракт 1—2 клеток возбудителя (Mycobacterium tuberculosis), а при заражении через кишечник смертельная доза увеличивается до нескольких тысяч клеток. При подкожном введении микобактерий туберкулеза у животных развивается форма заболевания с локализацией процесса в лимфатических узлах, отличающегося сравнительно легким течением и заканчивающегося, как правило, выздоровлением, в то время как при внутривенном заражении той же дозой возникает остро протекающая генерализованная форма инфекции (диссеминированный милиарный туберкулез) почти всегда со смертельным исходом.

Возможность изменения вирулентных свойств микроорганизмов указывает на необходимость соблюдения стандартных условий постановки опыта при определении их вирулентности.

Стабильные изменения вирулентности как в сторону повышения, так и в сторону снижения могут возникать спонтанно или индуцироваться целенаправленно. Искусственное повышение вирулентности микробов достигается последовательными пассажами через организм восприимчивых животных, воздействием мутагенов. Снижения вирулентности можно добиться, пассируя микробы через организм невосприимчивых животных, длительно культивируя их на синтетических питательных средах, а также путем воздействия различных факторов: иммунных сывороток, специфических бактериофагов, антимикробных препаратов, дезинфицирующих веществ, повышенной температуры.

ВИРУЛЕНТНОСТЬ

ВИРУЛЕНТНОСТЬ (лат. virulentus ядовитый) — степень патогенности данного штамма инфекционного агента в отношении животных определенного вида при стандартных условиях естественного или искусственного заражения. Поскольку В. является мерой патогенности, то полностью вирулентный штамм должен обладать всеми атрибутами болезнетворности (инфективностью, инвазивностью, токсигенностью или токсичностью), характеризующими вид, к к-рому он принадлежит. В связи с этим В. часто рассматривается как синоним патогенности применительно к определенному штамму возбудителя. Тем не менее в некоторых случаях под термином «вирулентность» понимают инвазивность, противопоставляя его токсичности или токсигенности (Л. А. Зильбер, 1958; В. Г. Петровская, 1967).

О В. патогенных микроорганизмов в естественных условиях судят по тяжести и исходу вызываемого ими заболевания. Так как В. детерминируется микробом и хозяином, ее определение в лабораторной практике строго стандартизуется (вид, пол, вес животных, условия содержания, полноценность питания и др.)- Важное значение имеет способ заражения (пероральный, интраназальный, внутривенный, внутрибрюшинный, интрацеребральный и др.). Для снижения степени влияния индивидуальных колебаний резистентности определение В. проводят на значительном количестве животных; более однородные результаты получаются при использовании инбредных линий животных (см. Инбридинг). Показатель В. выражают величиной летальных доз, т. е. наименьшими дозами возбудителя, вызывающими гибель 95% (dosis letalis minima), 100% (dosis certe letalis) или 50% (LD50) экспериментальных животных. Принято считать наиболее точным определение 50% летальной (LD50) или 50% инфицирующей (LD50) доз.

В. является полидетерминантным признаком и определяется комплексом свойств микробов, обусловливающих в совокупности их способность размножаться в организме хозяина и вызывать патологический процесс [Дюбо (R. Dubos), 1948; В. Г. Петровская, 1967].

Ранее носителями вирулентности считали некие гипотетические субстанции [«агрессины» Байля (О. Bail), «вирулины» Розенау (E. Rosenow), «антифагины» Н. Я. Чистовича, «предиспозины» Н. Ф. Гамалеи и др.], продуцируемые микроорганизмами (см. Агрессины).

Установлено, что факторами вирулентности являются биологически активные вещества, представленные определенными хим. комплексными соединениями [Смит (Н. Smith), 1968]. В зависимости от функции, они могут быть подразделены на три категории: 1) вещества с антифагоцитарной активностью, к к-рым относятся компоненты бактериальной клетки, подавляющие защитные механизмы хозяина (капсульные полисахариды пневмококков, капсульный полипептид глутаминовой к-ты сибиреязвенных бацилл, М-протеин гемолитических стрептококков группы А, А-протеин стафилококков, корд-фактор (димиколат трегалозы) туберкулезных палочек, слизистое вещество Pseudomonas aeruginosa, VW-антигены и капсульное вещество (фракция F-1) чумных бактерий, К-, О- и Vi-антигены энтеробактерий и др.; 2) биологически активные вещества с инвазивной активностью, расщепляющие высокомолекулярные соединения, входящие в состав тканей и способствующие распространению возбудителя в организме (гиалуронидаза, дезоксирибонуклеаза, фибринолизин, коллагеназа и, по недавно полученным данным, нейраминидаза); 3) вещества с токсической активностью, к к-рым относят специфические экзотоксины, определяющие основные патогенные свойства микробов (экзотоксины возбудителей дифтерии, дизентерийных бактерий Григорьева — Шиги, ботулизма, столбняка, альфа-токсин Cl. perfringens, энтеротоксин холерного вибриона) и некоторые ферменты, вызывающие образование продуктов, усиливающих интоксикацию макроорганизма (уреазы, декарбоксилазы и др.).

В. микробов не является постоянной. Изменение В. может быть фенотипическим и генотипическим. Так, В. фенотипически может изменяться в зависимости от возраста культуры, температуры выращивания, что связано с индуктивным характером биосинтеза некоторых биологически активных веществ (температурозависимый синтез ряда антигенов чумных палочек, Vi-антигена брюшнотифозных бактерий, некоторых ферментов).

Стабильная утрата патогенных свойств определяется понятием «авирулентность». Снижение (аттенуация) или полная потеря В. наблюдается при пересевах культур в лабораторных условиях и при воздействии различных физ.-хим. и биол, факторов. Аттенуация (см.), как и полная утрата В., связана с изменением генотипа штамма: мутанты Вас. anthracis, потерявшие способность к капсулообразованию,— вакцинный штамм СТИ H. Н. Гинсбурга; Р- -мутант — вакцинный штамм EV Жирара и Робика (G. Girard, J. Robie) чумных бактерий, утративший способность к пигментообразованию на геминовой среде; стрептомицинзависимые мутанты бруцелл Элберга (S. Elberg), сальмонелл, шигелл Мела (D. Mel) и В. В. Сергеева и энтеропатогенных кишечных палочек Линде (К. Linde) и др.

Генетические факторы, детерминирующие В., изучены пока лишь у некоторых патогенных микроорганизмов. Хромосомное картирование таких факторов и знание маркеров, коррелирующих с В., позволит в будущем в короткие сроки получать штаммы с нужными для микробиологов характеристиками.

Библиография: Гинсбург H. Н. Живые вакцины, М., 1969; Дюбо Р. Ж. Бактериальная клетка в связи с проблемами вирулентности, иммунитета и химиотерапии, пер. с англ., М., 1948; 3 и л ь б e р Л. А. Основы иммунологии, М., 1958; Кальметт А. Предохранительная вакцинация против туберкулеза при помощи BCG, пер. с франц., М.—Л., 1929; Петровская В. Г. Проблема вирулентности бактерий, Л., 1967; Сергеев В. В. и д р. Иммуногенные свойства живой лио-филизированной вакцины в опыте на обезьянах, Журн, микр., эпид, и иммун., №11, с. 26, 1968, библиогр.; В a i 1 О. Das Problem der bakteriellen Infektion, Lpz., 1911; Elberg S. S. a. o. Immunization against brucella infection, J. Bact., v. 69, p. 643, 1955; Girard G. et Robic J. La vaccination de l’homme contre la peste au moyen de bacilles vivants (virus vaccin E. V.), son application k Madagascar, Bull, off. Hyg. publ., t. 28, p. 1078, 1936; L i n-d e К. a. о. Investigation of oral immunization with streptomycin-dependent Escherichia coli, Folia microbioi. (Praha), v. 17, p. 153, 1972; Mel D. M., T e r z i n A. L. а. V u k § i c L. Studies on vaccination against bacillary dysentery, Bull. Wld Hlth Org., v. 32, p. 633, 1965; Smith H. Biochemical challenge of microbial pathogenicity, Bact. Rev., v. 32, ю. 164, 1968.

Определение вирулентности микробов

Вирулентность — биологическое свойство микроба, харак­теризующее степень его патогенности в момент исследования. В отличие от патогенности вирулентность является не видо­вым, а индивидуальным признаком микроба, который может усиливаться или ослабляться вплоть до полного исчезнове­ния под влиянием различных факторов внешней среды.

Для характеристики вирулентности пользуются количест­венными показателями, определяющими способность иссле­дуемой микробной культуры вызывать гибель искусственно зараженных ею подопытных животных. Изучение вирулент­ности бывает сопряжено с рядом трудностей, так как она оп­ределяется не только комплексом культурно-морфологиче­ских, токсигенных и биологических свойств микроба, но и резистентностью микроорганизма, подверженной большим колебаниям в связи с видом, возрастом животных, режимом их питания, температурой внешней среды, а также способом заражения, принятым в опыте. Поэтому при установлении ви­рулентности микроба очень важно вести исследование, точно соблюдая стандартность всех условий опыта.

Для определения вирулентности микробных культур чаще всего используют белых мышей. В том случае, когда белые мыши невосприимчивы к исследуемому возбудителю заболева­ния, пользуются другими видами животных: крысами, морс­кими свинками или кроликами.

Для определения вирулентности применяют молодую культуру микроба, так как старые культуры содержат боль­шое количество мертвых клеток.

Культуру микроба для заражения выращивают на мясо-пептонном агаре или другой плотной питательной среде, так как бульон, представляя собой сложный белковый субстрат, небезразличен для животного организма и может извращать результаты опыта. Исследуемую культуру микроба, выра­щенную на скошенном мясо-пептонном агаре, смывают изото­ническим раствором хлорида натрия и стандартизуют по оптическому стандарту так, чтобы в 1 мл этого раствора содер­жалось определенное количество микробных тел. В зависимо­сти от вида культуры, патогенности ее для животных, взятых в опыт, а также от цели и задач исследования количест­во микробных тел, содержащееся в 1 мл взвеси, может коле­баться от единиц до миллиардов. В тех случаях, когда по ка­ким-либо причинам получить агаровую культуру невозможно, пользуются суточной бульонной культурой. Для определения минимальной летальной дозы из бульонной культуры готовят ряд последовательных десятикратных разведений: 1:10, 1:100, 1:1000, 1:10000, 1:100000 и т.д.

Исследуемую взвесь бактерий вводят различными спосо­бами: внутривенно, внутрибрюшинно, внутримышечно, под­кожно, интраназально—в зависимости от целей и задач ис­следования.

Отстандартизованную взвесь микробов в изотоническом растворе хлорида натрия, а также разведения бульонной культуры готовят с таким расчетом, чтобы различные дозы микроба, используемые в опыте, содержались в одинаковых объемах жидкости.

Каждую дозу культуры вводят одновременно нескольким животным. При определении минимальной смертельной до­зы учитывают и отмечают в протоколе опыта следующие дан­ные:

· количество микробов, введенных в организм животного;

· способ их введения;

· масса тела зараженного животного;

· сроки гибели после заражения.

Степень вирулентности чаще всего характеризуют тремя следующими показателями:

1. Минимальная смертельная доза Dlm (Dosis letalis mi­nima), т.e. наименьшая доза микробов, которая при опреде­ленном способе заражения, в определенных условиях опы­та вызывает гибель около 95% подопытных животных.

2. Наименьшая безусловно смертельная доза Dll (Dosis lerie letalis) — наименьшая доза микробов, являющаяся смертельной для всех 100% животных, взятых в опыт.

3. Средняя смертельная доза микробов LD50 (Dosis leta­lis 50%)—доза микробов, вызывающая гибель 50% зара­женных животных.

Показатель LD50 позволяет получить более достоверные результаты, и потому он чаще других используется в практи­ке экспериментальных исследований.

В отличие от Dlm и Dll, определявшихся непосредственно по результатам опыта, LD50 вычисляется путем довольно сложных математических расчетов. Более прост метод Кербера, в котором простота расчета удачно сочетается с доста­точно высокой точностью получаемых результатов.

Определение токсигенности микробов

В патологии человека большую роль играют токсигенные микроорганизмы, к которым относятся возбудители ботулизма, столбняка, газовой анаэробной инфекции, дифтерии, а так­же некоторые штаммы бактерий дизентерии Григорьев -Шига, стафилококка и стрептококка и некоторые другие.

Экзотоксины, вырабатываемые различными представите­лями этой группы микробов, обладают резко выраженной токсичностью, высокой избирательностью действия с пораже­нием отдельных органов и тканей и способностью при парен­теральном введении в организм вызывать образование анти­тел—антитоксинов, способных нейтрализовать соответствую­щие им экзотоксины.

Продуцируемые в процессе жизнедеятельности микроба экзотоксины легко диффундируют из клетки в окружающую их питательную среду. Бульонную культуру микроба выдер­живают в термостате в течение 2—3 недель для накопления в ней токсина, затем фильтруют через бактериальный фильтр. Получаемый при этом прозрачный фильтрат содержит неразведенный токсин.

Токсигенность микробов определяют по тому же принципу, что и вирулентность. Единицами измерения токсигенности, как и вирулентности, являются минимальная смертельная до­за (Dlm) и средняя смертельная доза (LD50).

Для определения Dlm и LD50 фильтрат бульонной культуры разводят стерильным изотоническим раствором хлорида натрия в сотни, тысячи и миллионы раз. Каж­дую дозу токсина испытывают одновременно на 6—10 жи­вотных. Для постановки проб подбирают животных, наибо­лее чувствительных к исследуемому токсину. Например, дифтерийный токсин титруют на морских свинках, столбнячный токсин—на мышах.

При учете полученных результатов в протоколе опыта от­мечают дозу введенного токсина, способ его введения, массу тела животного и время наступления его гибели после введе­ния токсина.

Литература

1. Аристовский В.М. др. Учебник медицинской микробиологии. — М: Медгиз, 1949.

2. Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования. Под ред. Биргера М.О, — М: «Медицина», 1982.

3. Лабинская А.С. Микробиология с техникой микробиологических исследований. —М.: «Медицина», 1978.

4. Методы общей бактериологии в 3-х т. — М:, «Мир», 1983.

5. Розанов Н.И. Микробиологическая диагностика заболеваний сельскохозяйственных животных. — М:, ГИСХИ. 1952.

6. Сидоров М.А., Скородумов Д.И., Федоров В.Б. Определитель зоопатогенных микроорганизмов. — М.: «Колос», 1995.

7. Тимаков В.Д., Гольдфарб Д.М. Основы экспериментальной медицинской бактериологии. — М.: Медгиз, 1958.

Бактериологическая лаборатория. 3

Помещение бактериологической лаборатории и оборудование рабочего места 4

Правила работы и поведения в лаборатории. 7

Уборка лабораторного помещения. 8

Мытье и обработка лабораторной посуды. 9

Подготовка и стерилизация лабораторного оборудования. 14

Виды стерилизации. 16

Микроскопические методы исследования. 21

Приготовление препаратов для микроскопирования живых микроорганизмов. 21

Приготовление мазков. 26

Окраска мазков. 28

Простые методы окраски мазков. 31

Окраска по Муромцеву. 31

Сложные (дифференциальные) методы окраски мазков. 32

Окраска по Граму. 32

Видоизменения метода окраски по Граму. 34

Окраска по Граму в модификации Хукера. 35

Окраска по Граму в модификации Берка. 36

Модификация по Синеву. 37

Модификация по Эткинсу. 38

Окраска кислотоустойчивых микробов. 39

Окраска по Циль-Нильсену. 39

Метод Труанта окрашивания на кислотоустойчивость. 41

Метод Гонзеля. 422

Метод Бунге и Траутенрота. 43

Окраска по Вейксельбауму (на спиртоустойчивость). 432

Окраска по Грам-Муху (на грамофильную зернистость). 43

Способ Нейссера. 44

Метод Пью (окраска метахроматических зерен). 44

Окраска по Романовскому-Гимза. 44

Окраска капсул. 446

Метод окраски капсул по Дюгиду. 446

Метод окраски капсул по Гиссу. 46

Метод окраски капсул по Антони. 46

Способ Михина. 46

Способ Гисса. 46

Способ Ольта. 47

Способ Ребигера. 47

Способ Гусельниковой. 48

Способ Кауфмана. 48

Окраска спор. 48

Метод окрашивания эндоспор по Дорнеру. 49

Метод окраски эндоспор по Шефферу -Фултону. 510

Метод Виртца в модификации Саватеева. 510

Способ Пешкова. 521

Способ Мюллера. 532

Способ Ауески. 532

Способ Клейна. 52

Окраска жгутиков. 53

Метод окраски жгутиков по Грэю. 54

Метод окраски жгутиков по Ляйфсону. 55

Окраска жгутиков серебрением. 56

Способ Уварова. 58

Способ Леффлера. 58

Способ Инуйе. 59

Способ Бениньетти и Джино. 59

Цитоплазматические включения. 59

Окрашивание поли-β-оксимасляной кислоты. 610

Окрашивание полифосфата. 610

Окрашивание полисахаридов с использованием реактива Шиффа. 620

Метод окраски полисахаридов альциановым синим. 61

Питательные среды. 62

Техника посева микроорганизмов. 69

Техника посевов на плотные и жидкие питательные среды. 71

Получение чистых культур. 7274

Посев штрихом. 74

Получение чистой культуры методом рассева в глубине среды (по Коху) 75

Выделение чистой культуры по способу Дригальского. 776

Анаэростат для культивирования анаэробов. 76

Методы, позволяющие изучить культуральные свойства микроорганизмов 76

Рост микробов на плотной питательной среде. 76

Особенности микробного роста на жидких питательных средах. 79

Рост на полужидкой питательной среде. 80

Методы изучения биохимических свойств микроорганизмов. 80

Сахаролитические свойства микроорганизмов. 81

Протеолитические свойства микроорганизмов. 82

Определение индола в культуре микроорганизмов. 83

Определение сероводорода. 83

Окислительно-восстановительные свойства микроорганизмов. 84

Определение редуцирующей способности. 85

Определение фермента каталазы. 85

Определение чувствительности микроорганизмов к антибиотикам. 85

Лабораторные животные. 87

Краткие сведения о содержании, разведении, кормлении и заболеваниях лабораторных животных 88

Правила пополнения вивария новыми животными. 90

Правила содержания экспериментальных животных в виварии. 91

Уборка и дезинфекция вивария. 9698

Личная гигиена работников питомника (вивария). 97

Правила кормления лабораторных животных. 97

Заболевания лабораторных животных. 99

Подготовка животных к заражению. 10301

Фиксация, методы заражения и взятия крови у лабораторных животных 10705

Способы заражения. 11109

Наркоз лабораторных животных. 11209

Внутрикожный метод. 11210

Подкожный способ заражения. 11310

Внутримышечный способ заражения. 11310

Внутрибрюшинный способ заражения. 11311

Внутривенное заражение кроликов. 11411

Внутривенное заражение крыс и мышей. 11412

Заражение через пищеварительный тракт. 11412

Заражение через дыхательные пути (интраназальное заражение) 11614

Заражение в переднюю камеру глаза (интраокулярный метод). 11614

Внутримозговой метод (интрацеребральный). 11714

Внутриплевральный метод. 11815

Содержание животных под опытом. 11815

Взятие крови у лабораторных животных и ее обработка. 11815

Умерщвление и вскрытие лабораторных животных. 12219

Вскрытие животных. 12220

Определение вирулентности микробов. 12522

Определение токсигенности микробов. 12724

Дмитрий Аркадьевич Васильев
Сергей Николаевич Золотухин

Анатолий Анисимович Щербаков

Лидия Владимировна Карпунина

МЕТОДЫ ОБЩЕЙ БАКТЕРИОЛОГИИ

Ульяновск, УГСХА, 2007, 130 с.

Подписано в печать 13.03.08

Формат 60х84 1/8

Усл.п.л. 14,0. Тираж 100. Заказ

Адрес издателя: 432980, г. Ульяновск, Б. Новый Венец, 1.

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-23; Нарушение авторского права страницы

Патогенность, вирулентность и токсичность

Патогенность является полидетерминантным генотипическим признаком, контролируемым кластером генов, ответственных за образование ряда структур бактериальной клетки (капсула, клеточная стенка), ферментов, нарушающих целостность тканей, и токсинов. Патогенность характеризуется специфичностью, т.е. способностью вызывать типичные для данного вида возбудителя патоморфологические и патофизиологические изменения в определенных тканях и органах при естественных для него способах заражения. Это проявляется в соответствующем патогенетическом и клиническом типе инфекций: гнойной, респираторной, кишечной и др.

Наряду с патогенными существуют так называемые условно-патогенные микроорганизмы. Они чаще всего являются естественными обитателями разных биотопов организма человека и вызывают заболевания только при резком снижении общего и местного иммунитета. Вирулентность – количественная мера или степень патогеннос-ти, измеряемая в специальных единицах DLM и LD 50 . 1 DLM (лат. Dosis fetalis minima), – минимальная смертельная доза, равная наименьшему количеству микробных клеток, которое при определенном способе заражения вызывает гибель 95% восприимчивых животных определенного вида, веса и возраста в течение заданного времени. LD 50 , вызывающая гибель 50% зараженных животных, является более точной дозой.

Таким образом, вирулентность выявляется фенотипическим признаком, реализующимся в организме хозяина. Вирулентность следует рассматривать как комплекс разных признаков. Наряду с вирулентностью патогенность связана с токсигенностью – способностью бактерий образовывать и во многих случаях секретировать токсины. Отсюда первых назвали эндотоксинами, а вторых – экзотоксинами. Вирулентные и токсические свойства возбудителя тесно связаны между собой. Одни и те же виды микроорганизмов могут последовательно проявлять как свою вирулентность, так и токсичность. Особенно это касается многих грамотрицательных бактерий, образующих эндотоксин.

Факторы вирулентности бактерий и их характеристика

К признакам или факторам вирулентности бактерий относится комплекс признаков, с помощью которых бактерии реализуют свой патогенный генотип в организме хозяина. К данному комплексу относятся следующие признаки.

Адгезия и колонизация. Первые стадии инфекционного процесса, связанные с адгезией микробных клеток на чувствительных клетках и последующей их колонизацией, являются конкретными проявления вирулентных свойств любого возбудителя. Феномен адгезии состоит из нескольких этапов, в результате которых микробные клетки прикрепляются или прилипают к поверхности эпителия. С одной стороны, в этом процессе задействованы неспецифические физико-химические механизмы, обеспечивающие контакт между клетками возбудителя и организма хозяина и связанные с гидрофобностью микробных клеток, суммой энергий отталкивания и притяжения. С другой стороны, способность к адгезии определяется специфическими химическими группировками определенного строения – лигаидами, находящимися на поверхности микроорганизмов, и рецепторами клеток, которые должны соответствовать друг другу. В противном случае адгезия не происходит.

Адгезины, отвечающие за прилипание возбудителя к клеткам микроорганизма, очень разнообразны. Их уникальное строение, свойственное определенным видам и даже штаммам, обусловливает высокую специфичность данного процесса. Этим объясняется способность одних микроорганизмов прикрепляться и колонизировать преимущественно эпителий дыхательных путей, других – кишечного тракта, третьих- мочевыделительной системы и т.д.

Адгезины многих грамотрицательных бактерий связаны с пиля-ми разных типов. Их обозначают номерами, символами пилей или колонизирующих факторов, которые они содержат. Например, пили 1-го типа обнаружены у многих бактерий, пили 4-го типа – у протея, Р-пили – у нефритогенных штаммов кишечной палочки, CFA/I, CFA/II, CFA/III (англ. colonization factor ofantigenes – колонизирующий антигенный фактор) – у ряда энтеробактерий. Последние обозначения указывают на то, что адгезия бактерий на эпителиальных клетках и их колонизация могут быть связаны с их антигенами. Адгезивную функцию грамотрицательных бактерий выполняют капсула и капсулоподобная оболочка, белки наружной мембраны клеточной стенки.

У грамположительных бактерий эта функция связана с тейхоевыми и липотейхоевыми кислотами клеточной стенки, капсулой и капсулоподобной оболочкой. Образуемые из экзополисахаридов гликаны и леваны обеспечивают способность оральных стрептококков прилипать к гладким поверхностям, например, зубной эмали и к эндопротезам. Рецепторы клеток тканей человека также неоднородны по своему составу. Их подразделяют на нативные, индуцированные и приобретенные. Нативные рецепторы располагаются на эпителиальных клетках, участвуя в адгезии соответствующих бактерий. Индуцированные рецепторы образуются только после адсорбции вирусов (например, вируса гриппа) на чувствительных клетках, после чего на них могут адгезироваться стафилококки и другие бактерии. Это объясняется тем, что рецептором для этих бактерий служит вирусный гемагглютинин, который встраивается в цитоплазматичес-кую мембрану эпителиальных клеток. Данное положение приобретает важное значение для понимания механизмов возникновения вторичных бактериальных инфекций при первичных вирусных заболеваниях, например гриппе.

Приобретенные рецепторы появляются при определенных условиях. Они представляют собой «мостики», связывающие эпителиальные и бактериальные клетки, которые состоят из иммуноглобулинов мзных классов, альбуминов, фибронектина или других соединений, способных взаимодействовать с комплементарными бактериальными адгезинами.

Колонизация представляет собой процесс размножения микробов в месте адгезии. Эта стадия обеспечивает накопление микроорганизмов до такой критической концентрации, которая способна вызвать патологическое действие.

Пенетрация. Вирулентные свойства возбудителей могут проявиться в способности некоторых из них пенетрировать (проникать) внутрь эпителиальных клеток, лейкоцитов или лимфоцитов.’В эпителиальные клетки проникают и размножаются шигеллы, некоторые пыерихии и др. Пенетрация начинается после попадания бактерий в межклеточное пространство, где они взаимодействуют с мембранными белками клетки. Связывание с этими белками приводит к изменению конформации микротрубочек и впячиванию мембраны, в результате чего бактерии оказываются внутри клетки.

Читайте также:  Что такое выпот плевральный и брюшной: как образуется выпот в суставе у детей
Ссылка на основную публикацию