Иммунология

Микрофлора кишечника оказывает значительное влияние на формирование и поддержание иммунитета. В кишечнике содержится около 1,5 кг микроорганизмов, антигены которых стимулируют иммунную систему. Естественным неспецифическим стимулятором иммуногенеза является мурамилдипептид, образующийся из пептидогликана микрофлоры под влиянием лизоци-ма и других литических ферментов, которые находятся в кишечнике.
Важнейшей функцией нормальной микрофлоры является ее участие в колонизационной резистентности, под которой понимают совокупность защитных факторов организма и конкурентных, антагонистических и других свойств анаэробов кишечника, придающих стабильность микрофлоре и предотвращающих колонизацию слизистых оболочек посторонними микроорганизмами. При снижении колонизационной резистентности увеличиваются количество и спектр аэробных условно-патогенных микробов. Их транслокация через слизистые оболочки может привести к развитию эндогенного гнойно-воспалительного процесса.

В тонкой кишке микроорганизмов больше, чем в желудке. Здесь обнаруживаются бифидобактерии, клостридии, эубактерии, лактобактерии, анаэробные кокки. Наибольшее количество микроорганизмов накапливается в толстой кишке. В 1 г фекалий содержится до 250 млрд микробных клеток. Около 95 % всех видов микроорганизмов составляют анаэробы. Основными представителями микрофлоры толстой кишки являются: грамполо-жительные анаэробные палочки (бифидобактерии, лактобактерии, эубактерии); грамположительные спорообразующие анаэробные палочки (клостридии перфрингенс и др.); энтерококки; грамотрицательные анаэробные палочки (бактероиды); грам-отрицательные факультативно-анаэробные палочки (кишечные палочки и сходные с ними бактерии сем. Enterobacteriaceae — цитробактер, энтеробактер, клебсиеллы, протей и др.). В меньших количествах обнаруживаются фузобактерии, пропионибак-терии, вейлонеллы, пептококки, стафилококки, синегнойная палочка, дрожжеподобные грибы, а также простейшие, вирусы, включая фаги. На эпителии хорошо развиваются спирохеты.
Нормальная микрофлора влагалища включает бактероиды, лактобактерии, пептострептококки, бифидобактерии и др.
Микрофлора организма человека служит своеобразным «экстракорпоральным органом», играющим важную роль в жизнедеятельности человека. Она является антагонистом гнилостной микрофлоры, так как продуцирует молочную и уксусную кислоты, антибиотики и др. Известна ее роль в водно-солевом обмене, регуляции газового состава кишечника, обмене белков, углеводов, жирных кислот, холестерина и нуклеиновых кислот, а также в продукции биологически активных соединений — антибиотиков, витаминов, токсинов и др.
Микрофлора выполняет морфокинетическую роль в развитии различных органов и систем организма; она участвует в физиологическом воспалении слизистой оболочки и смене эпителия; переваривании, детоксикации экзогенных субстратов и метаболитов, что сравнимо с функцией печени. Нормальная микрофлора выполняет также антимутагенную роль, разрушая канцерогенные вещества в кишечнике. В то же время некоторые бактерии могут продуцировать сильные мутагены. Пристеночная микрофлора кишечника колонизирует слизистую оболочку, образуя своеобразную биологическую пленку, состоящую из микробных тел и экзополисахаридного матрикса. Экзополисахариды микроорганизмов, называемые гликокаликсом, защищают микробные клетки от разнообразных физико-химических и биологических воздействий. Слизистая оболочка кишечника также находится под защитой биологической пленки.

В полости рта анаэробов больше, чем аэробов, в 10 раз и более. Здесь обитают бактероиды, бифидобактерии, эубактерии, фузобактерии, лактобактерии, актиномицеты, гемофильные палочки, лептотрихии, нейссерии, спирохеты, стрептококки, стафилококки, вейлонеллы и др. Обнаруживаются также грибы рода Candida и простейшие. Ассоцианты нормальной микрофлоры и продукты их жизнедеятельности образуют зубной налет.
Микрофлора желудка представлена лактобактериями и дрожжами, единичными грамотрицательными бактериями. Здесь микрофлора несколько беднее, чем, например, в кишечнике, так как желудочный сок имеет низкое значение рН, неблагоприятное для жизни многих микроорганизмов. При гастритах и язвенной болезни желудка обнаруживаются изогнутые формы бактерий, относящихся к роду Helicobacter, которые являются этиологическими факторами многих патологических процессов.

В верхние дыхательные пути попадают пылевые частицы, «нагруженные» микроорганизмами, большая часть которых задерживается в носо- и ротоглотке. Здесь обитают бактероиды, коринеформные бактерии, гемофильные палочки, пептококки, лак-тобактерии, стафилококки, стрептококки, непатогенные нейс-серии и др. Трахея и бронхи обычно стерильны.
Микрофлора пищеварительного тракта является наиболее представительной по качественному и количественному составу. Микроорганизмы свободно обитают в полости пищеварительного тракта, а также колонизируют слизистые оболочки в виде биологической пленки.

Микроорганизмы, составляющие нормальную микрофлору, заключены в высокогидратированный экзополисахаридно-муци-новый матрикс, образуя биологическую пленку, устойчивую к различным воздействиям. На коже в ее более глубоких слоях (волосяных мешочках, просветах сальных и потовых желез) анаэробов в 2—10 раз больше, чем аэробов. Кожу колонизируют пропионибактерии, коринеформные бактерии, стафилококки, стрептококки, дрожжи, дрожжеподобные грибы Malassezia, редко микрококки, Мус. fortuitum. В норме на 1 см2 кожи приходится менее 80 000 микроорганизмов, и это количество не увеличивается в результате действия бактерицидных стерилизующих факторов (в поте кожи обнаружены иммуноглобулины классов А и G, трансферрин, лизоцим, органические кислоты и другие противомикробные вещества). Процесс самоочищения кожи усиливается на чисто вымытой коже. Усиленный рост микроорганизмов происходит при загрязнении кожи; при снижении сопротивляемости организма размножающиеся там микроорганизмы определяют запах тела. Через грязные руки происходит контаминация (загрязнение) лекарственных средств микроорганизмами, что приводит к порче препаратов.
Микрофлора кожи имеет большое значение в распространении микроорганизмов в воздухе. В результате десквамации (шелушения) кожи несколько миллионов чешуек, несущих каждая по несколько микроорганизмов, загрязняют окружающую среду.

Организм человека заселен (колонизирован) примерно 500 видами микроорганизмов, составляющими его нормальную микрофлору, в виде сообщества микроорганизмов {микробиоценоз). Они находятся в состоянии равновесия (эубиоз) друг с другом и организмом человека. Микрофлора колонизирует поверхность тела и полости, сообщающиеся с окружающей средой. В норме микроорганизмы отсутствуют в легких, матке и во всех внутренних органах. Различают нормальную микрофлору различных биотопов — кожи, слизистых оболочек рта, верхних дыхательных путей, пищеварительного тракта и мочеполовой системы.
В организме человека выделяют резидентную и транзиторную микрофлору. Резидентная (постоянная, облигатная) микрофлора представлена микробами, постоянно присутствующими в организме. Транзиторная (непостоянная) микрофлора не способна к длительному существованию в организме. Организм человека и его нормальная микрофлора составляют единую экологическую систему.
Формирование микрофлоры новорожденных начинается с попадания микроорганизмов в процессе родов на кожу и слизистые оболочки. Дальнейшее формирование микрофлоры определяется санитарным состоянием среды, в которой проходили роды, типом вскармливания и др. Нормальная микрофлора становится устойчивой к 1—3 мес жизни и сходной с микрофлорой взрослого. Количество микроорганизмов у взрослого человека составляет около 1014, причем значительно преобладают облигатные анаэробы.

Атмосферный азот связывают клубеньковые бактерии и свободноживующие микроорганизмы почвы. Органические соединения растительных, животных и микробных остатков в почве подвергаются минерализации микроорганизмами, превращаясь в соединения аммония. Образование аммиака при разрушении белка микроорганизмами называется аммонификацией, или минерализацией азота.
Белок разрушают псевдомонады, протей, бациллы и клост-ридии. При аэробном распаде белков образуются аммиак, сульфаты, диоксид углерода и вода; при анаэробном — аммиак, амины, диоксид углерода, органические кислоты, индол, скатол, сероводород. Разложение мочевины, выделяющейся с мочой, осуществляют уробактерии, которые расщепляют ее до аммиака, диоксида углерода и воды. Образующиеся аммонийные соли в результате ферментации бактериями органических соединений могут использоваться высшими зелеными растениями.
Наиболее усвояемыми для растений являются нитраты — азотнокислые соли. Эти соли образуются при распаде органических веществ в процессе окисления аммиака до азотистой, а затем азотной кислоты. Данный процесс назьшается нитрификацией, а микроорганизмы, его вызывающие, — нитрифицирующими. Нитрифицирующие бактерии выделил и описал русский ученый С.Н.Виноградский (1890—1892). Нитрификация проходит в две фазы: первую фазу осуществляют бактерии рода Nitrosomonas и др., при этом аммиак окисляется до азотистой кислоты, образуются нитриты; во второй фазе участвуют бактерии рода Nitrobacter и др., при этом азотистая кислота окисляется до азотной и превращается в нитраты.
Нитраты повышают плодородие почвы, однако существует и обратный процесс: нитраты могут восстанавливаться в результате процесса денитрификации до выделения свободного азота, что обедняет запас азота в виде солей в почве, приводя к снижению ее плодородия.

Органические соединения растительного и животного происхождения минерализуются микробами до углерода, азота, серы, фосфора, железа и других элементов.
Круговорот углерода. В круговороте углерода активно участвуют растения, водоросли и цианобактерии, фиксирующие С02 в процессе фотосинтеза, а также микробы, разлагающие органические вещества отмерших растений и животных с выделением СОг При аэробном разложении органических веществ образуются С02 и вода, а при анаэробном брожении — кислоты, спирты, С02. Так, при спиртовом брожении микробы (дрожжи и др.) расщепляют углеводы до этилового спирта и диоксида углерода. Молочнокислое брожение, вызываемое лак-тобактериями, характеризуется выделением молочной и уксусной кислот, диоксида углерода. Процессы пропионовокислого (вызываемого пропионибактериями), маслянокислого, ацетоно-бутилового (вызываемых клостридиями) и других видов брожения сопровождаются образованием различных кислот и диоксида углерода.

Мясные блюда (студни, салаты из мяса, блюда из мясного фарша) могут послужить причиной заболеваний, связанных с размножившимися в пище сальмонеллами, шигеллами, энтеро-патогенными кишечными палочками, протеем, энтеротоксиген-ными штаммами стафилококков, энтерококками, Clostridium perfringens и Bacillus cereus.
Молоко и молочные продукты могут быть фактором передачи возбудителей бруцеллеза, туберкулеза и шигеллеза. Возможно также развитие пищевых отравлений в результате размножения в молочных продуктах сальмонелл, шигелл и стафилококков.
Яйца, яичный порошок и меланж при эндогенном первичном инфицировании сальмонеллами яиц, особенно утиных, являются причиной сальмонеллезной токсикоинфекции.
Рыба и рыбные продукты чаще оказываются загрязненными бактериями Clostridium botidinum и Vibrio parahaemolyticus — возбудителями пищевых токсикоинфекции. Эти заболевания наблюдаются и при употреблении рыбных продуктов, загрязненных большим количеством сальмонелл, протея, Bacillus cereus, Clostridium perfringens.
Овощи и фрукты обычно загрязняются и обсеменяются шигеллами, энтеропатогенными кишечными палочками, протеем, энтеропатогенными штаммами стафилококков. Соленые огурцы могут быть причиной токсикоинфекции, вызванной Vibrio parahaemolyticus.
Злаковые культуры, орехи в условиях повышенной влажности могут загрязняться грибами (аспергиллами, пенициллами, фузариум и др.), что служит причиной развития пищевых микотоксикозов.

В случае вторичного обсеменения микробами пищевых продуктов источником загрязнения являются окружающая среда и люди — больные и бактерионосители. При низкой температуре хранения туш и в замороженном мясе преобладают микробы, способные к размножению в психрофильных условиях (псевдомонады, протей, аспергиллы, пенициллы и др.). Микробы, обитающие в мясе, вызывают его ослизнение (протей и др.). В мясе развиваются процессы брожения и гниения, вызванные клостридиями, протеем, псевдомонадами и грибами.
Пищевые продукты, загрязненные микробами, могут вызвать самые разнообразные пищевые токсикоинфекции и интоксикации.

Пищевые продукты могут обсеменяться различными микробами. В случае продуктов животного происхождения различают первичное прижизненное загрязнение собственной микрофлорой животного и вторичное — в результате попадания микробов при забое животных, доении коров, отлове рыбы, при переработке и хранении продуктов.
Прижизненное обсеменение органов и тканей животного собственной микрофлорой и патогенными микробами происходит при заболевании животного, при травмах или неблагоприятных условиях их содержания, что способствует нарушению защитных барьеров организма и транслокации (переносу) микробов в норме стерильные ткани и органы. В результате на свежезабитых тушах животных выявляются стафилококки, энтерококки, кишечные палочки, протей, клостридии, сальмонеллы и др. Таким образом, например, происходят обсеменение мяса сальмонеллами и клостридиями и другими бактериями, попадание при маститах в молоко стафилококков и стрептококков.

С микрофлорой почвы и воды взаимосвязана микрофлора воздуха. В воздух также попадают микроорганизмы из дыхательных путей и с каплями слюны человека и животных. Здесь обнаруживаются кокко- и палочковидные бактерии, бациллы, клостридии, актиномицеты, грибы и вирусы. Солнечные лучи и другие факторы способствуют гибели микрофлоры воздуха. Большее количество микроорганизмов присутствует в воздухе крупных городов, их меньше в воздухе сельской местности. Особенно мало микробов в воздухе над лесами, горами и морями. Много микробов содержится в воздухе закрытых помещений, микробная обсемененность которых зависит от условий уборки помещения, уровня освещенности, количества людей в помещении, частоты проветривания и др.
Для снижения микробной обсемененности воздуха проводят влажную уборку помещения в сочетании с вентиляцией и очисткой (фильтрацией) поступающего воздуха; применяют лампы ультрафиолетового излучения.
Санитарно-гигиеническое состояние воздуха (особенно в больничных и детских учреждениях) отражается в количестве микроорганизмов в 1 м3 воздуха (так называемое микробное число, или обсемененность воздуха). Косвенно о выделении патогенных микроорганизмов (возбудителей туберкулеза, дифтерии, коклюша, скарлатины, кори, гриппа и др.) при разговоре, кашле, чиханье больных и носителей можно судить по наличию санитарно-показательных бактерий (золотистого стафилококка и стрептококков), так как последние являются представителями микрофлоры верхних дыхательных путей и имеют общий путь выделения с патогенными микробами, передающимися воздушно-капельным путем.

Микрофлора воды океанов и морей также представлена различными микроорганизмами, в том числе светящимися и галофильными (солелюбивые). Например, галофильные вибрионы поражают моллюсков и рыб некоторых видов, при употреблении которых в пищу развивается пищевая токсикоинфек-ция.
Вода артезианских скважин практически не содержит микроорганизмов, так как последние обычно задерживаются верхними слоями почвы.

Микрофлора воды отражает микробный пейзаж почвы, так как микроорганизмы в основном попадают в воду с частичками почвы. Вместе с тем в воде формируются определенные биоценозы с преобладанием микробов, адаптировавшихся к условиям местонахождения, т.е. к физико-химическим условиям, освещенности, степени растворимости кислорода и диоксида углерода, содержанию органических и минеральных веществ и т.д.
В водах пресных водоемов обнаруживаются различные бактерии: палочковидные (псевдомонады, аэромонады и др.), кок-ковидные (микрококки) и извитые. Загрязнение воды органическими веществами сопровождается увеличением числа анаэробных и аэробных бактерий, а также грибов. Особенно много анаэробов в иле, на дне водоемов.
Микрофлора воды выполняет роль активного фактора в процессе самоочищения от органических отходов, которые утилизируются микроорганизмами. Вместе с загрязненными ливневыми, талыми и сточными водами в озера и реки попадают представители нормальной микрофлоры человека и животных (кишечная палочка, цитробактер, энтеробактер, энтерококки, клостридии) и возбудители кишечных инфекций (брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры, лептоспироза, энтерови-русных инфекций и др.). Таким образом, вода является фактором передачи возбудителей многих инфекционных заболеваний. Некоторые возбудители могут даже размножаться в воде (холерный вибрион, легионеллы).

Кишечные бактерии (сем. Enterobacteriaceae) — кишечная палочка, возбудители брюшного тифа, сальмонеллезов, дизентерии — могут попадать в почву с фекалиями. Однако здесь отсутствуют условия для их размножения и они постепенно отмирают. В чистых почвах кишечная палочка и протей встречаются редко; обнаружение их в значительных количествах является показателем загрязнения почвы фекалиями человека и животных и свидетельствует об ее санитарно-эпидемиологическом неблагополучии в плане передачи возбудителей кишечных инфекций.
В почве находятся также многочисленные грибы. Они участвуют в почвообразовательных процессах, превращениях соединений азота, выделяют биологически активные вещества, в том числе антибиотики и токсины. Токсинообразуюшие грибы, попадая в продукты питания человека, вызывают интоксикации — мико- и афлатоксикозы.
Количество простейших в почве колеблется от 500 до 500 000 на 1 г. Питаясь бактериями и органическими остатками, простейшие вызывают изменения в составе органических веществ почвы.

Почва заселена разнообразными микробами, которые участвуют в процессах почвообразования и самоочищения почвы, кругооборота в природе азота, углерода и других элементов. В почве обитают бактерии, грибы, лишайники (симбиоз грибов с ци-анобактериями) и простейшие. Численность бактерий в почве достигает 10 млрд клеток в 1 г.
На поверхности почвы микробов относительно мало, так как на них губительно действуют ультрафиолетовые лучи, высушивание и т.д. Наибольшее их число содержится в верхнем слое почвы толщиной до 10 см. По мере углубления в почву количество микробов уменьшается, и на глубине 3—4 м они практически отсутствуют. Состав микрофлоры почвы зависит от ее типа и состояния, состава растительности, температуры, влажности и т.д. Большинство почвенных микробов способны развиваться при нейтральном значении рН, высокой относительной влажности, при температуре от 25—45 °С.
В почве живут азотфиксирующие бактерии, способные усваивать молекулярный азот (Azotobacter, Azomonas, Mycobacterium и др.). Азотфиксирующие разновидности цианобактерий, или сине-зеленых водорослей, применяют для повышения плодородия рисовых полей.
Почва является местом обитания спорообразующих палочек родов Bacillus и Clostridium. Непатогенные бациллы {Вас. megaterium, Bac.subtilis и др.) наряду с псевдомонадами, протеем и некоторыми другими бактериями являются аммонифицирующими, составляя группу гнилостных бактерий, которые осуществляют минерализацию органических веществ. Патогенные спорообразующие палочки (возбудители сибирской язвы, ботулизма, столбняка, газовой гангрены) способны длительно сохраняться, а некоторые даже размножаться в почве.

Многочисленные микробы окружающей среды участвуют в процессах круговорота веществ в природе, уничтожают остатки погибших животных и растений, повышают плодородие почвы, поддерживают устойчивое равновесие в биосфере. В качестве нормальной микрофлоры они выполняют ряд функций, полезных для организма человека.

Экология (от греч. oikos — дом, место обитания) микробов изучает взаимоотношения микробов друг с другом и с окружающей средой. Микробы обнаруживаются в почве, воде, воздухе, на растениях, в организме человека и животных.
Микробы — составная часть биоценоза, т.е. совокупности животных, растений и микроорганизмов, заселяющих участок суши или водоема. Сообщество микробов, обитающих на определенных участках среды, называется микробиоценозом.

Интегративный тип взаимодействия характерен для умеренных ДНК-содержащих бактериофагов, онко-генных вирусов и некоторых инфекционных вирусов (вирусов гепатита В, аденовирусов, ВИЧ и др.). Для интеграции с геномом клетки необходимо возникновение кольцевой формы двунитевой ДНК вируса. Встроенная в состав хромосомы клетки ДНК вируса называется провирусом (ДНК-провирус). Про-вирус реплицируется в составе хромосомы и переходит в геном дочерних клеток, т.е. состояние вирогении наследуется. Однако под влиянием некоторых физических или химических факторов провирус может исключаться из хромосомы клетки и переходить в автономное состояние с развитием продуктивного типа взаимодействия с клеткой. Дополнительная генетическая информация провируса при вирогении сообщает клетке новые свойства, что может быть причиной развития опухолей, аутоиммунных и хронических заболеваний. На способности вирусов к интеграции с геномом клетки основаны персистен-ция вирусов в организме и развитие персистентных вирусных инфекций.

Кроме описанного выше продуктивного типа взаимодействия, возможно взаимное сосуществование (вирогения) вируса и клетки в виде интегративного типа взаимодействия. Вирогения характеризуется интеграцией (встраиванием) нуклеиновой кислоты вируса в геном клетки, а также репликацией и функционированием вирусного генома как составной части генома клетки.

Процесс репродукции вирусов заканчивается высвобождением их из клетки. Это обязательный этап продуктивной вирусной инфекции, который реализуется двумя основными типами выхода вирионов из клетки. Первый тип — взрывной: из погибающей клетки одновременно выходит большое количество вирионов. По взрывному типу выходят из клетки просто устроенные вирусы, не имеющие суперкапсида. Второй тип — почкование. Он присущ вирусам, имеющим суперкапсид — оболочку, которая является производной от клеточных мембран. Сначала образовавшийся нуклеокапсид или сердцевина транспортируется к клеточным мембранам, в которые уже встроены вирусспецифические белки. Затем начинается выпячивание этих участков. Сформировавшаяся почка отделяется от клетки в виде сложно устроенного вируса. При этом клетка способна длительно сохранять жизнеспособность и продуцировать вирусное потомство.
Полный цикл репродукции вирусов завершается через 5—6 ч (вирус гриппа и др.) или через несколько суток (вирус кори и др.).

Вирионы формируются путем самосборки: составные части вириона транспортируются в места сборки вируса — участки ядра или цитоплазмы клетки. Соединение компонентов вириона обусловлено наличием гидрофобных, ионных, водородных связей и стерического соответствия. В результате самосборки капсомеров, образовавшихся из полипептидов вируса, и взаимодействия их с нуклеиновыми кислотами вируса образуются нуклеокапсиды (нуклеопротеиды) просто устроенных вирусов.
Сложно устроенные вирусы содержат нуклеокапсид, или сердцевину, которые окружаются видоизмененными мембранами клетки (суперкапсидом). Таким образом, сложноорганизо-ванный вирион включает в свой состав суперкапсидную оболочку, содержащую, кроме вирусспецифических белков, компоненты мембран клетки.

Одновременно в клетке происходит и репликация (от лат. replicatio — повторение), т.е. синтез вирусных нуклеиновых кислот, являющихся копией исходных вирусных геномов. Способ репликации генома зависит от способности вирусов индуцировать образование полимераз в клетке или от наличия полимераз в составе вириона.

Нуклеиновая кислота вируса кодирует синтез неструктурных и структурных белков. Неструктурные белки являются ферментами, обеспечивающими репродукцию вируса. Структурные белки входят в состав вириона: геномные (связанные с геномом вируса), капсидные и суперкапсидные белки.

Биосинтез белков вируса различен у ДНК- и РНК-содержа-щих вирусов и проходит через следующие стадии:
• для ДНК-содержащих вирусов: ДНК вируса -> транскрипция иРНК -> трансляция белка вируса;
• для РНК-содержащих минус-нитевых вирусов (минус-геномных): РНК вируса —> транскрипция иРНК —> трансляция белка вируса;
• для РНК-содержащих плюс-нитевых вирусов (плюс-геномных): РНК вируса —> трансляция белка вируса;
• для РНК-содержащих ретровирусов: РНК вируса —> комплементарная ДНК -> транскрипция иРНК -» трансляция белка вируса.

Следующей стадией репродукции является биосинтез белков и нуклеиновых кислот вируса, который разобщен во времени и пространстве. Биосинтез осуществляется в разных частях клетки, поэтому такой способ размножения вирусов называется дисъюнктивным (от лат. disjunctus— разобщенный). Белки вируса синтезируются в результате транскрипции, т.е. «переписывания» информации с генома вируса на информационную РНК (иРНК) и последующей трансляции (считывание иРНК на рибосомах) с образованием белка вируса. Транскрипция осуществляется с помощью полимераз (транскриптаз) — ферментов вируса или клетки.

Оно происходит в процессе проникновения вириона в клетку. В результате депротеинизации удаляются поверхностные структуры вируса и высвобождается его внутренний компонент, способный вызывать инфекционный процесс. «Раздевание» вириона происходит с участием ферментов клетки. Конечными продуктами «раздевания» являются сердцевина, нуклеокапсид и нуклеиновая кислота вириона.

Вирусы проникают в клетку путем или виропексиса, или слияния оболочки вируса с клеточной мембраной, или же в результате сочетания этих двух механизмов. При виропексисе (рецепторном эндоцитозе) вирус захватывается, как бы заглатывается клеткой, происходят впячивание клеточной мембраны, поглощение вириона и образование внутриклеточной вакуоли, содержащей вирус. Вирионы, имеющие белок слияния, проникают в клетку через плазматическую мембрану в результате слияния с ней поверхностных структур вириона.

Первая стадия заражения клетки начинается с адсорбции, т.е. с прикрепления вириона к поверхности клетки. Вирусы избирательно поражают определенные клетки, проявляя так называемый тропизм (греч. tropos — поворот, направление). Например, вирусы, репродуцирующиеся (размножающиеся) преимущественно в клетках печени, называются гепатотропными, а в нервных клетках — нейротропными и т.д. Адсорбция обеспечивается взаимодействием прикрепительных белков поверхностных структур вирионов со специфическими рецепторами чувствительных клеток. Такими рецепторами для миксовирусов являются мукопротеиды клеток, а для арбовиру-сов — липидные структуры клеток.

Продуктивный тип взаимодействия вируса с клеткой осуществляется в результате размножения, т.е. репродукции вируса (от англ. reproduce — воспроизводить). Репродукция вируса проходит несколько стадий: 1) адсорбция вирионов на клетке; 2) проникновение вирусов в клетку; 3) «раздевание» и высвобождение вирусного генома (депротеинизация вирусов); 4) биосинтез компонентов вируса; 5) формирование вирусов — «сборка»; 6) выход вирионов из клетки. У различных вирусов эти стадии отличаются.

Различают три типа взаимодействия вируса с клеткой: 1) продуктивный, или цитоцидный тип, при котором в зараженных клетках образуется новое поколение вирионов; 2) абортивный тип, характеризующийся прерыванием инфекционного процесса в клетке, поэтому новые вирионы не образуются; 3) интегративный тип, или вироге-ния, заключающийся в интеграции, т.е. встраивании вирусной ДНК в виде провируса в хромосому клетки и их совместном сосуществовании.

Реакция гемадсорбции — способность культур клеток, инфицированных вирусами, адсорбировать на своей поверхности эритроциты. «Цветная» реакция оценивается по изменению цвета индикатора, находящегося в питательной среде культивирования. Если вирусы не размножаются в культуре клеток, то живые клетки в процессе своего метаболизма выделяют кислые продукты, что ведет к изменению рН среды и соответственно цвета индикатора. При продукции вирусов нормальный метаболизм клеток нарушается (клетки гибнут), и среда сохраняет свой первоначальный цвет.

Бляшки, или «негативные» колонии — ограниченные участки разрушенных вирусами клеток, культивируемых на питательной среде под агаровым покрытием, видимые невооруженным глазом как светлые пятна на фоне окрашенных живых клеток. Один вирион образует потомство в виде одной бляшки. «Негативные» колонии разных вирусов отличаются по размеру, форме, поэтому метод бляшек используют для дифференциации вирусов, а также для определения их концентрации в исследуемом материале.

Выращенные культуры клеток (главным образом однослойные) заражают вируссодержащим материалом.
Индикацию вирусов в культуре клеток проводят на основании следующих феноменов: цитопатогениого действия (ЦПД) вирусов, или цитопатического эффекта (ЦПЭ), образования внутриклеточных включений, образования бляшек, гемадсорбции или «цветной» реакции.
ЦПД, или ЦПЭ — видимые под микроскопом морфологические изменения клеток, вплоть до их отторжения от стекла, которые возникают в результате внутриклеточной репродукции вирусов. Включения — скопление вирусных частиц или отдельных компонентов вирусов в цитоплазме или ядре клеток, выявляемые под микроскопом при специальном окрашивании. Вирус натуральной оспы образует цптоплазматические включения — тельца Гварниери; вирусы герпеса и аденовирусы — внутриядерные включения.

По числу жизнеспособных генераций культуры клеток подразделяют на: 1) первичные, способные размножаться только в первых генерациях, т.е. в нескольких пассажах после выделения из тканей; 2) перевиваемые, или стабильные, способные размножаться в лабораторных условиях неопределенно длительный срок (десятки лет) посредством постоянного пассирования; 3) полуперививаемые, имеющие ограниченную продолжительность жизни (40—50 пассажей). Первичные культуры клеток получают путем разрушения протеолитическими ферментами межклеточных связей в тканях и органах до образования изолированных клеток. Многие первичные культуры (в основном опухолевые или эмбриональные) в дальнейшем сохраняют стабильную жизнеспособность при многократном пассировании в лабораторных условиях — это перевиваемые или полуперевиваемые культуры клеток.

В зависимости от техники приготовления различают следующие культуры клеток: 1) однослойные — клетки способны прикрепляться и размножаться на поверхности химически нейтрального стекла лабораторной посуды в виде монослоя; 2) суспензионные — клетки размножаются во всем объеме питательной среды при постоянном ее перемешивании; 3) органные — цельные кусочки органов и тканей, сохраняющие исходную структуру вне организма (применяются ограниченно).

Наиболее часто для культивирования вирусов применяют культуру клеток (тканей). Клетки, полученные из различных органов и тканей человека, животных, птиц и других биологических объектов, способны размножаться вне организма на искусственных питательных средах в специальной лабораторной посуде («матрасы», флаконы, пробирки и др.). Большое распространение получили культуры клеток из эмбриональных и опухолевых (злокачественно перерожденных) тканей, обладающих более активной по сравнению с нормальными клетками взрослого организма способностью к росту и размножению.

Вирусы культивируют на биологических моделях: в организме лабораторных животных, в развивающихся куриных эмбрионах и культурах клеток (тканей).
Лабораторных животных (взрослых и новорожденных белых мышей, хомяков, кроликов, обезьян и др.) заражают исследуемым вируссодержащим материалом различными способами. Индикацию, т.е. обнаружение факта размножения вирусов, устанавливают на основании развития типичных признаков заболевания, патоморфологических изменений органов и тканей животных или положительной реакции гемагглютинации (РГА). РГА основана на способности некоторых вирусов вызывать агглютинацию (склеивание) эритроцитов различных видов животных, птиц и человека за счет имеющегося на поверхности вириона особого белка гемагглютинина. Реакцию проводят вне организма — в пробирках (in vitro), по сути она не является иммунологической реакцией. Использование животных для культивирования вирусов в диагностических целях в настоящее время весьма ограничено.
Развивающиеся 5—12-дневные куриные эмбрионы заражают путем введения исследуемого материала в различные полости и ткани зародыша (рис.3.3). Индикацию вирусов осуществляют на основании специфических поражений оболочек и тела эмбриона (оспины, кровоизлияния), а также в РГА. Методику культивирования вирусов в развивающихся эмбрионах птиц широко используют при промышленном выращивании вирусов.

Вирусы — облигатные внутриклеточные паразиты. В вирусинфи-цированной клетке вирус может воспроизводиться в виде многочисленных вирионов или находиться в интегрированном состоянии с хромосомой клетки, или быть в цитоплазме в виде кольцевых нуклеиновых кислот, напоминающих плазмиды бактерий. Поэтому диапазон нарушений, которые вызывает вирус, весьма широк: от выраженной продуктивной инфекции, завершающейся гибелью клетки, до продолжительного взаимодействия вируса с клеткой, выражающегося в виде латентной инфекции или злокачественной трансформации клетки.

Простейшие имеют органы движения (жгутики, реснички, псевдоподии), питания (пищеварительные вакуоли) и выделения (сократительные вакуоли). По типу питания они могут быть гетеротрофами или аутотрофами. Размножаются бесполым и половым путем. Некоторые простейшие имеют сложный жизненный цикл, сопровождающийся сменой форм развития, полового и бесполого размножения, образуют цисты.
Многие простейшие (дизентерийная амеба, лямблии, трихо-монады, лейшмании, балантидии) могут расти на питательных средах, содержащих нативные белки и аминокислоты. Для их культивирования используются также культуры клеток, куриные эмбрионы и лабораторных животных.

Грибы культивируют в течение нескольких суток на сусле-агаре или жидком сусле, среде Сабуро, Чапека и др. Для этой цели можно использовать лабораторных животных.
Некоторые грибы обладают диморфизмом^ т.е. способностью образовывать нитчатые и дрожжевые формы в зависимости от условий роста. Дрожжеподобные формы часто образуются in v/'vo, т.е. при инфицировании человека грибами.

Грибы по типу питания — гетеротрофы, по отношению к кислороду — аэробы и факультативные анаэробы. Растут в широких диапазонах температур (оптимальная температура 25— 30 °С), имеют половой и бесполый способы размножения. Поэтому грибы широко распространены в окружающей среде, особенно в почве. Грибы вместе с сине-зелеными водорослями образуют симбиоз в виде лишайника. В этом симбиозе грибы поглощают воду и растворимые в ней вещества, а сине-зеленые водоросли поставляют грибам органические соединения. Другой вид взаимоотношений — микориза — симбиоз грибов и корней высших растений.

При выделении чистых культур анаэробов посевы исследуемого материала производят в анаэробных условиях на специальные среды с пониженным редокс-потенциалом, а также используют специальные аппараты (например, анаэростаты), исключающие доступ свободного кислорода к растущей культуре.

Существуют способы выделения чистых культур, основанные на обработке исследуемого материала с помощью физических или химических факторов, обладающих избирательным действием на определенные бактерии. Для выделения чистых культур используют также способность некоторых бактерий быстро размножаться в организме восприимчивых к ним лабораторных животных.

После описания культуральных свойств различных типов колоний (размер, цвет, форма, края и др.), выросших на чашке с плотной питательной средой, делают пересев из каждого типа колоний на скошенный агар для накопления чистой культуры. Выросшую на 3-й день чистую культуру (после проверки ее чистоты путем микроскопирования) начинают идентифицировать по различным свойствам — морфологическим, тинктори-альным, ферментативным, антигенным и др.

Для выделения чистой культуры, которое производят поэтапно в течение нескольких дней, в начале его используют механическое разобщение бактерий на плотных питательных средах (посев штрихом, шпателем на несколько чашек Петри и др.). На следующий день получают отдельные изолированные колонии. Колония — скопление бактерий, ведущее начало от одной клетки, а поэтому представляющее собой чистую культуру.

Объекты окружающей среды, включая и материал от больного (гной, мокрота, фекалии и др.), обычно содержат смесь различных микробов. С целью их обнаружения и определения видовой принадлежности (идентификация) применяют бактериологическое исследование (бактериологический метод), которое заключается в посеве проб исследуемого материала на питательные среды для получения (выделения) чистой культуры.

Риккетсии и хламидий — грамотрицательные мелкие бактерии, являющиеся, как и вирусы, облигатными внутриклеточными паразитами; размножаются в цитоплазме и ядре инфицированных клеток. Они не растут на искусственных питательных средах, используемых для культивирования обычных бактерий.
Для культивирования риккетсии и хламидий применяют куриные эмбрионы, культуры клеток с пониженным метаболизмом, а также чувствительных животных. Риккетсии можно культивировать путем инфицирования ими переносчиков возбудителей инфекций — вшей, блох, клещей.

Применяют также физические, химические и биологические методы культивирования анаэробов. Физический метод заключается в удалении из аппарата или эксикатора воздуха и замене его газовой бескислородной смесью. Химический метод основан на применении химических поглотителей кислорода. Биологический метод Фортнера предусматривает одновременный посев на одну половину чашки Петри аэробных и на другую половину — анаэробных бактерий, после чего чашку с посевом герметизируют парафином. При этом аэробы, используя при своем росте кислород, создают условия для дальнейшего роста анаэробов.
Выросшие на питательных средах бактерии идентифицируют по типу колоний на твердых питательных средах и характеру роста на жидких питательных средах. На жидких средах бактерии образуют пленку на поверхности среды, наблюдается придонный рост или равномерное помутнение среды.

Большинство патогенных и условно-патогенных бактерий растет в термостате при температуре 37 °С. Рост на питательных средах обычно учитывают через сутки после посева. Рост некоторых возбудителей (туберкулеза, бруцеллеза) становится видимым через 15—30 дней. Скорость роста бактерий зависит от их биологических свойств и условий культивирования (температура, наличие или отсутствие кислорода, углекислого газа, давление и др.). Аэрация способствует ускоренному росту аэробов. С этой целью используют шюттель-аппараты («встряхиватели»). Для культивирования анаэробов применяют специальные питательные среды (среда Китта—Тароцци, тиогликолевая среда, связывающие кислород), которые перед посевом кипятят для удаления растворенного кислорода.