Патогенные микроорганизмы и их особенности

Среди посторонних микроорганизмов, попадающих в пищевое производство, на пищевые продукты могут встречаться и патогенные, вызывающие тяжёлые инфекционные заболевания и пищевые отравления.

Патогенными называют такие микроорганизмы, которые вызывают заболевания человека, животных и растений. Они характеризуются тремя основными свойствами: патогенностью, вирулентностью и токсинообразованием.

Патогенность - это потенциальная способность определённого вида микробов приживаться в макроорганизме, размножаться в нем и вызывать определённое заболевание (греч. pathos – страдание, болезнь; genes – рождающий). Патогенность является постоянным видовым признаком болезнетворных микроорганизмов.

Для сравнения и оценки патогенности возбудителей того или иного заболевания предложено понятие вирулентности (лат.virulentus – ядовитый), которое характеризует степень болезнетворного действия микроорганизма. Вирулентность не является видовым (постоянным) признаком данного микроорганизма. Под влиянием условий внешней среды (воздействие света, химических веществ, высушивание и т.п.) она может быть повышена, понижена и даже утеряна. Искусственное понижение вирулентности патогенных микробов широко используют при изготовлении вакцин, применяемых для профилактики ряда инфекционных заболеваний. Вирулентность микроорганизмов присуща только живым, активно функционирующим клеткам.

Почти все возбудители заболеваний по отношению к организму-хозяину (человек, животное, растение) являются паразитами. Патогенные микроорганизмы вырабатывают ядовитые вещества - токсины. Такие микроорганизмы называют токсигенными. Токсины обуславливают болезненные явления в организме человека и животных. Поступая в кровь и лимфу, они поражают внутренние органы и вызывают отравление организма различной степени тяжести. Микроорганизмы вырабатывают экзотоксины и эндотоксины.

Экзотоксины синтезируют как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии. У грамположительных бактерий они выделяются клеткой в окружающую среду. У грамотрицательных бактерий (холерный вибрион, токсигенные кишечные палочки, сальмонеллы) некоторые экзотоксины синтезируются только при определенных условиях непосредственно в инфицированном организме, освобождаясь из клетки только после ее разрушения.

Все известные экзотоксины являются белками, среди которых есть термолабильные и термостабильные. Как правило экзотоксины неустойчивы к высоким температурам - разрушаются при 60-80°С в течение 10-60 минут. Исключение составляют ботулинический, стафилококковый и некоторые другие экзотоксины, выдерживающие кипячение в течение нескольких минут.

Все они обладают высокой силой действия (токсины микробного происхождения – самые сильные в природе) высокой избирательностью и строго специфичностью действия, которое они проявляют после инкубационного периода. Так, столбнячный токсин - типичный нервный яд, поражает двигательные нервные клетки, дифтерийный токсин повреждает надпочечники и мышцу сердца.

Экзотоксины являются сильными антигенами и индуцируют образование в макроорганизме антител, т.е. антитоксинов, которые нейтрализуют их действие. Экзотоксины разрушают эритроциты, лейкоциты, тромбоциты и другие элементы формулы крови, а также культур тканей. Многие экзотоксины подавляют жизненно важные процессы в клетке: синтез белка (дифтерийный токсин), перенос электронов по цепи. Например, экзотоксин Clostridium botulinum подавляет выделение ацетилхолина в нервно-мышечном синапсе и блокирует передачу нервного импульса на мышечное волокно. Экзотоксины очень ядовиты. Например, человек погибает от 0,00025г столбнячного токсина, что в 20 раз меньше смертельной дозы яда кобры и в 150 раз меньше смертельной дозы стрихнина.

Эндотоксины прочно связаны с микробной клеткой, при жизни микроорганизма они не выделяются во внешнюю среду и освобождаются только после их гибели. Вырабатывают их только грамотрицательные бактерии, например, салмонеллы - возбудители брюшного тифа и паратифов, а также условно-патогенные микроорганизмы, в том числе некоторые разновидности кишечной палочки и протея. Эндотоксины представляют собой липополисахаридный комплекс, входящий в состав липополисахаридного слоя клеточной стенки бактерий.

Эндотоксины, образующие только грамотрицательные бактерии, представлены липополисахаридами и связанными с ними белками. В отличие от экзотоксинов, они более устойчивы к высокой температуре. Некоторые из них выдерживают кипячение и автоклавирование при 120°С в течение 30 минут. Эндотоксины являются воспалительными агентами: они увеличивают проницаемость капилляров и оказывают разрушительное действие на клетки. Они не обладают такой строгой специфичностью действия на организм, как экзотоксины и вызывают общие признаки отравления: головную боль, слабость, отдышку, повышение температуры и т.п. Воздействие эндотоксинов на макроорганизм более слабое, чем у экзотоксинов.

Роль патогенных микроорганизмов в развитии инфекционного процесса. Инфекционный процесс – это сложный биологический процесс взаимодействия макро- и микроорганизма, который проявляется совокупностью разнообразных симптомов, возникающих в результате внедрения и размножения патогенных микробов в макроорганизме. Крайней степенью этого взаимодействия являются инфекционные заболевания. Они характеризуются рядом признаков. Прежде всего, возбудители подобных заболеваний могут передаваться от больного человека здоровому, что приводит к широкому распространению инфекционных заболеваний (эпидемиям).

Заболевание проявляется не сразу после проникновения в макроорганизм возбудителя заболевания. Время от внедрения его в организм до проявления первых признаков болезни называется инкубационным (скрытым) периодом.

Инфекционный процесс может быть острым (длится несколько дней или недель) или хроническим (длится месяцами и даже годами).

Попадание патогенных микроорганизмов в макроорганизм далеко не всегда приводит к возникновению инфекционного заболевания. Для развития инфекционного процесса необходимо: внедрение в организм достаточного количества микробов, обладающих определенной степенью патогенности (при малом их количестве болезнь может не развиться), и наличие восприимчивости к инфекции со стороны макроорганизма. Так, недостаточное питание, охлаждение, чрезмерное физическое или психическое напряжение, возраст и т.д. повышают восприимчивость к инфекции, поскольку снижаются защитные силы организма, нарушается процесс образования антител.

Источники и пути передачи инфекции. Источниками инфекции могут быть больной человек и животные, а также бактерио- и вирусоносители. Даже после выздоровления иногда люди и животные остаются носителями патогенных микробов на более или менее длительный срок и выделяют их в окружающую среду через слюну, слизь при чихании, мочу, кал, тем самым, способствуя их распространению без проявления явных признаков болезни. Такое носительство возникает после кишечных инфекций (брюшного тифа, дизентерии, паратифа, холеры), а также после ангины, полиомиелита, менингита и др.

Пути передачи инфекции от больного человека здоровому различны. Это может быть либо путь прямого контакта, либо косвенными путями. К косвенным путям передачи относятся фекально-оральный (через воздух, воду, почву, пищевые продукты, загрязненные руки, предметы обихода и т.п.) и воздушно-капельный или воздушно-пылевой. Фекально-оральным путем передается инфекция, локализованная в кишечнике и попадающая в фекалии (брюшной тиф, холера, дизентерия и др.). Возбудители инфекции, локализованные на слизистых оболочках верхних дыхательных путей (коклюш, грипп, туберкулез легких, ангина и т.д.), передаются воздушно-капельным и воздушно-пылевым способом. В первом случае патогенные микроорганизмы передаются через воздух, в котором они находятся в виде аэрозолей (в капельках, попадающих при чихании, кашле). Во втором – с пылью (при высыхании капелек слизи). К косвенным путям относится также трансмиссионный, когда переносчиками инфекции являются некоторые насекомые (клещи, блохи, вши, комары, мухи) и грызуны.

Место, через которое происходит заражение патогенными микроорганизмами, называют входными воротами. Так, при кишечных инфекциях входными воротами является пищеварительный тракт, при вирусном гриппе – верхние дыхательные пути. Но есть микроорганизмы, которые могут проникать через любые ворота (например, стафилококк, возбудитель чумы).

Иммунитет. Обычно люди, перенесшие какие-либо инфекционные заболевания, вторично ими не заболевают. Невосприимчивость макроорганизма к инфекции называется иммунитетом. Он бывает врожденным и приобретенным.

Врожденный (видовой, наследственный) иммунитет представляет собой невосприимчивость некоторых видов животных к возбудителям болезней, поражающих другие виды. Он передается наследственным путем от одного поколения другому, как и другие наследственные признаки. Например, люди невосприимчивы к возбудителям чумы рогатого скота и собак, куриной холере, а животные устойчивы к ряду инфекционных болезней человека (брюшному тифу, скарлатине, ветряной оспе и др.).

Приобретенный иммунитет по наследству не передается. Он подразделяется на активный и пассивный. Активный иммунитет возникает либо в результате перенесенного заболевания (постинфекционный), либо в результате введения вакцин (поствакциональный). В обоих случаях макроорганизм сам активно участвует в выработке защитный веществ (антител) против возбудителя и его токсинов. Активный иммунитет, полученный после перенесенного заболевания, сохраняется длительное время, а иногда и всю жизнь (после оспы, кори). Вакцина – это медицинский препарат, состоящий из ослабленных или убитых возбудителей инфекционных болезней, а также их обезвреженных токсинов (антитоксинов). После вакцинации организм через 2-10 сут вырабатывает активный иммунитет, сохраняющийся от нескольких месяцев до года и более. К пассивному иммунитету относится естественный иммунитет новорожденных, когда, когда иммунитет передается им с кровью матери через плаценту или молоко (он сохраняется 6-7 мес), и искусственный иммунитет (постсывороточный), который создается при введении иммунных сывороток – лечебных препаратов, содержащих готовые антитела.

Механизм возникновения иммунитета к инфекционным заболеваниям чрезвычайно сложен. И.И.Мечников установил, что в макроорганизме в ответ на проникновение патогенных микробов возникает местный воспалительный очаг, куда устремляются различные подвижные клетки из крови (микро- и макрофаги), которые в конечном счете захватывают и переваривают патогенные микроорганизмы, тем самым спасая макроорганизм. Эти клетки ин назвал фагоцитами, а явление – фагоцитозом. Учение И.И.Мечникова о фагоцитозе легло в основу фагоцитарной теории иммунитета.