Инфекция – это совокупность биологических реакций, которыми макроорганизм отвечает на внедрение возбудителя.
Диапазон проявлений инфекций может быть различным. Крайними формами проявления инфекций являются:
1) бактерионосительство, персистенция, живая вакцинация;
2) инфекционная болезнь; имеются клинические проявления инфекции, эти реакции могут привести к летальному исходу.
Инфекционный процесс – ответная реакция коллектива популяции на внедрение и циркуляцию в ней микробных агентов.
Инфекционные болезни имеют ряд характерных особенностей, отличающих их от других болезней:
1) инфекционные болезни имеют своего возбудителя – микроорганизм;
2) инфекционные болезни контагиозны, т. е. способны передаваться от больного к здоровому;
3) инфекционные болезни оставляют после себя более или менее выраженную невосприимчивость или повышенную чувствительность к данному заболеванию;
4) для инфекционных болезней характерен ряд общих признаков: лихорадка, симптомы общей интоксикации, вялость, адинамия;
5) инфекционные болезни имеют четко выраженную стадийность, этапность.
Для возникновения инфекционного заболевания необходимо сочетание следующих факторов:
1) наличия микробного агента;
2) восприимчивости макроорганизма;
3) наличия среды, в которой происходит это взаимодействие.
Микробный агент – это патогенные и условно-патогенные микроорганизмы.
Существенное значение для возникновения инфекционного заболевания имеет инфицирующая доза возбудителя – минимальное количество микробных клеток, способных вызвать инфекционный процесс. Инфицирующие дозы зависят от видовой принадлежности возбудителя, его вирулентности и состояния неспецифической и иммунной защиты.
Ткани, лишенные физиологической защиты против конкретного вида микроорганизма, служат местом его проникновения в макроорганизм, или входными воротами инфекции. Входные ворота определяют локализацию возбудителя в организме, патогенетические и клинические особенности заболевания.
Внешняя среда может оказывать влияние как на макроорганизм, так и на микробов-возбудителей. Это природно-климатические, социально-экономические, культурно-бытовые условия.
Для ряда инфекций характерны эпидемии и пандемии.
Эпидемия – это широкое распространение инфекции в популяции с охватом больших территорий, характеризующееся массовостью заболеваний.
Пандемия – распространение инфекции практически на всю территорию земного шара с очень высоким процентом случаев заболеваний.
Эндемичные заболевания (с природной очаговостью) – это заболевания, для которых отмечены территориальные ареалы с повышенной заболеваемостью данной инфекцией.
2. Формы инфекции и периоды инфекционных болезней
Классификация инфекций
1. По этиологии:
1) бактериальные;
2) вирусные;
3) протозойные;
4) микозы;
5) микст-инфекции.
2. По количеству возбудителей:
1) моноинфекции;
2) полиинфекции.
3. По тяжести течения:
1) легкие;
2) тяжелые;
3) средней тяжести.
4. По длительности:
1) острые;
2) подострые;
3) хронические;
4) латентные.
5. По путям передачи:
1) горизонтальные:
а) воздушно-капельный путь;
б) фекально-оральный;
в) контактный;
г) трансмиссивный;
д) половой;
2) вертикальные:
а) от матери к плоду (трансплацентарный);
б) от матери к новорожденному в родовом акте;
3) артифициальные (искусственные) – при инъекциях, обследованиях, операциях и т. д.
В зависимости от локализации возбудителя различают:
1) очаговую инфекцию, при которой микроорганизмы локализуются в местном очаге и не распространяются по всему организму;
2) генерализованную инфекцию, при которой возбудитель распространяется по организму лимфогенным и гематогенным путем. При этом развивается бактериемия или вирусемия. Наиболее тяжелая форма – сепсис.
Выделяют также:
1) экзогенные инфекции; возникают в результате заражения человека патогенными микроорганизмами, поступающими из окружающей среды с пищей, водой, воздухом, почвой, выделениями больного человека, реконвалесцента и микробоносителя;
2) эндогенные инфекции; вызываются представителями нормальной микрофлоры – условно-патогенными микроорганизмами самого индивидуума.
Разновидность эндогенных инфекций – аутоинфекции, они возникают в результате самозаражения путем переноса возбудителя из одного биотопа в другой.
Выделяют следующие периоды инфекционных болезней:
1) инкубационный; от момента проникновения возбудителя в организм до появления первых признаков заболевания. Продолжительность – от нескольких часов до нескольких недель. Больной не заразен;
2) продромальный; характеризуется появлением первых неясных общих симптомов. Возбудитель интенсивно размножается, колонизирует ткань, начинает продуцировать ферменты и токсины. Продолжительность – от нескольких часов до нескольких дней;
3) разгар болезни; характеризуется появлением специфических симптомов. Возбудитель продолжает интенсивно размножаться, накапливаться, выделяет в кровь токсины и ферменты. Происходит выделение возбудителя из организма, поэтому больной представляет опасность для окружающих. В начале данного периода в крови обнаруживаются специфические антитела;
4) исход. Могут быть разные варианты:
а) летальный исход;
б) выздоровление (клиническое и микробиологическое). Клиническое выздоровление: симптомы заболевания угасли, но возбудитель еще находится в организме. Этот вариант опасен формированием носительства и рецидивом заболевания. Микробиологическое – полное выздоровление; в) хроническое носительство.
Реинфекцией называют заболевание, возникающее после перенесенной инфекции в случае повторного заражения тем же возбудителем.
Суперинфекция возникает, когда на фоне течения одного инфекционного заболевания происходит заражение еще одним возбудителем.
3. Возбудители инфекций и их свойства
Среди бактерий по способности вызывать заболевание выделяют:
1) патогенные;
2) условно-патогенные;
Патогенные виды потенциально способны вызывать инфекционное заболевание.
Патогенность – это способность микроорганизмов, попадая в организм, вызывать в его тканях и органах патологические изменения. Это качественный видовой признак, детерминированный генами патогенности – вирулонами. Они могут локализоваться в хромосомах, плазмидах, транспозонах.
Условно-патогенные бактерии могут вызывать инфекционное заболевание при снижении защитных сил организма.
Сапрофитные бактерии никогда не вызывают заболевания, так как они не способны размножаться в тканях макроорганизма.
Реализация патогенности идет через вирулентность – это способность микроорганизма проникать в макроорганизм, размножаться в нем и подавлять его защитные свойства.
Это штаммовый признак, он поддается количественной характеристике. Вирулентность – фенотипическое проявление патогенности.
Количественными характеристиками вирулентности являются:
1) DLM (минимальная летальная доза) – это количество бактерий, при введении которых соответствующим путем в организм лабораторных животных получают 95–98 % гибели животных в эксперименте;
2) LD 50 – это количество бактерий, вызывающее гибель 50 % животных в эксперименте;
3) DCL (смертельная доза) вызывает 100 %-ную гибель животных в эксперименте.
К факторам вирулентности относят:
1) адгезию – способность бактерий прикрепляться к эпителиальным клеткам. Факторами адгезии являются реснички адгезии, адгезивные белки, липополисахариды у грамотрицательных бактерий, тейхоевые кислоты у грамположительных бактерий, у вирусов – специфические структуры белковой или полисахаридной природы;
2) колонизацию – способность размножаться на поверхности клеток, что ведет к накоплению бактерий;
3) пенетрацию – способность проникать в клетки;
4) инвазию – способность проникать в подлежащие ткани. Эта способность связана с продукцией таких ферментов, как гиалуронидаза и нейраминидаза;
5) агрессию – способность противостоять факторам неспецифической и иммунной защиты организма.
К факторам агрессии относят:
1) вещества разной природы, входящие в состав поверхностных структур клетки: капсулы, поверхностные белки и т. д. Многие из них подавляют миграцию лейкоцитов, препятствуя фагоцитозу;
2) ферменты – протеазы, коагулазу, фибринолизин, лецитиназу;
3) токсины, которые делят на экзо– и эндотоксины.
Экзотоксины – высокоядовитые белки. Они термолабильны, являются сильными антигенами, на которые в организме вырабатываются антитела, вступающие в реакции токсинонейтрализации. Этот признак кодируется плазмидами или генами профагов.
Эндотоксины – сложные комплексы липополисахаридной природы. Они термостабильны, являются слабыми антигенами, обладают общетоксическим действием. Кодируются хромосомными генами.
Учение об инфекции – это учение о свойствах микроорганизмов, позволяющих им существовать в макроорганизме и оказывать на него патогенное воздействие и о защитно-приспособительных реакциях макроорганизма, препятствующих этому воздействию.
Инфекция (от лат. inficio) – вношу что-либо вредное, заражаю и позднелатинского «infectio» - заражаю.
Инфекция – совокупность процессов возникающих при взаимодействии между микро- и макроорганизмом.
Инфекционный процесс – совокупность патологических, физиологических, репарационных и других реакций макроорганизма в ответ на внедрение патогенного микроорганизма.
Инфекционная болезнь – совокупность клинических и лабораторных симптомов возникающих в результате реакций на внедрение микроорганизма.
Довольно долго в микробиологии господствовала триада Генле-Коха и ведущая роль в возникновении инфекции отводилась микроорганизму. Соответственно триаде Генле-Коха, микроорганизм, чтобы считаться возбудителем данного инфекционного процесса:
должен всегда встречаться при данном инфекционном процессе и не встречаться у здоровых людей и у больных другими болезнями;
должен быть выделен от больного в чистой культуре;
чистая культура микроорганизма должна вызывать то же самое заболевание у экспериментальных животных.
Но со временем стало очевидно, что развитие инфекции зависит не только от свойств возбудителя, но и во многом определяется состоянием макроорганизма. Микроорганизм, вызывающий инфекцию, может присутствовать и в здоровом макроорганизме. Поэтому в настоящее время инфекционный процесс, его возникновение, развитие и исход рассматривается с точки зрения сложного процесса взаимодействия между микро- и макроорганизмом в определенных условиях внешней среды, в которых оно происходит.
Взаимодействие микро- и макроорганизма может строиться различным образом:
I . Нейтрализм – объекты не влияют друг на друга.
II . Симбиоз – объекты взаимодействуют в различной степени:
А) Комменсализм – выгоду извлекает только один партнер
Б) Мутуализм – взаимовыгодные отношения
Условно-патогеные микроорганизмы обнаруживаются как в окружающей среде, так и в составе нормальной микрофлоры – для здоровых индивидуумов они безвредны, но при массивном инфицировании и нарушении сопротивляемости макроорганизма могут вызывать инфекционный процесс.
Возникновение, течение и исход инфекционного процесса определяется тремя группами факторов:
количественные и качественные характеристики микроба - возбудителя инфекционного процесса;
состояние макроорганизма, степень его восприимчивости к микробу;
действие физических, химических, биологических факторов окружающей микроорганизм и макроорганизм среды.
Качественные и количественные характеристики микроорганизма – возбудителя инфекции.
Патогенный микроорганизм, чтобы вызвать инфекционный процесс должен обладать следующими свойствами:
1) патогенность (вирулентность);
2) нозологическая специфичность и органотропность;
нозологическая специфичность – каждый вид патогенных микробов способен вызывать характерный только для него инфекционный процесс, а так же симптомокомплекс патологических реакций, в какой бы восприимчивый макроорганизм он не попал. У условно-патогенных микробов такой специфичности нет.
органотропность – это поражение клеток, тканей и органов, наиболее подходящих по своим биохимическим свойствам для жизнедеятельности данных микробов.
3) инфицирующая доза – патогенный микроорганизм должен проникать в том количестве, которое способно вызвать инфекцию. Инфицирующая доза индивидуальна для каждого вида.
© В. А. МАРКИН, 2012
УДК 616.98:578.828.6]-092:612.017.1.064]-022.3-07
В. А. Маркин
Оценка минимальных инфицирующих доз ВИЧ при распространении инфекции
Филиал ФГУ 48-й Центральный НИИ Министерства обороны Российской Федерации - Вирусологический центр, Сергиев Посад
При прогнозировании распространения ВИЧ-инфекции, в том числе при биотерроризме, существенное значение имеет определение минимальных инфицирующих доз для человека. исходными данными для теоретического определения ориентировочной величины заражающей дозы ВиЧ могут послужить сведения по эпидемиологии и патогенезу ВиЧ-инфекции, а также биологическим свойствам возбудителя. Наиболее распространенный путь передачи вируса - парентеральное инъекционное заражение. Вероятность передачи ВиЧ с кровью зависит от частоты трансфузий, стадии ВиЧ-инфекции у донора и объема введенной реципиенту крови. Проведен анализ данных литературы по эпидемиологии, патогенезу инфекции и свойствах возбудителя, о рисках заражения ВИЧ в разных группах, а также обобщены сведения по заражениям среди инъекционных наркоманов, что позволило ориентировочно оценить уровень чувствительности человека как биологического вида к данному вирусу.
Ключевые слова: ВИЧ, патогенез, инфицирующая доза, распространение, прогноз
Estimation of the minimum infective doses of HIV in the prevalence of its infection
Branch, Central Research Institute Forty-Eight, Ministry of Defense of the Russian Federation - Virology Center,
Sergiyev Posad, Moscow Region
Estimation of the minimum human infective doses of HIV is essential to the prediction of its infection prevalence, including in bioterrorism. Information on the epidemiology and pathogenesis of HIV infection and on the biological properties of the pathogen may serve as reference data for the theoretical determination of a rough infective dose of HIV. The most common route of virus infection is parenteral transmission. The likelihood of HIV transmission through blood depends on the frequency of transfusions, the stage of HIV infection in a donor and the amount of blood given to a recipient. The author has analyzed the data available in the literature on the epidemiology and pathogenesis of the infection, on the properties of the pathogen, and on the risks of HIV infection in different groups and summarized information on the infection among injecting drug users, which could roughly estimate the level of sensitivity in man as a biological species to this virus.
Key words: HIV, pathogenesis, infective doseprevalence, prognosis
ВИЧ-инфекция - необычное антропонозное социально значимое заболевание, угрожающее существованию человека как биологического вида. Вероятно, все человеческие расы генетически восприимчивы к этому возбудителю, т. е. можно утверждать, что вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) абсолютно патогенен для человека, а выявленный ген устойчивости CCR5 обеспечивает защиту около 1% людей . Достаточно отметить, что лишь в 2006 г. в Субсахарской зоне Африки от синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД - заключительная стадия ВИЧ-инфекции) погибло 2,1 млн человек, а всего в мире заразилось ВИЧ около 42 млн человек, из которых пандемия унесла жизни 24 млн . Ежегодно пандемия охватывает от 2,7 до 3 млн человек . Реальная пораженность ВИЧ-инфекцией составляет от 0,5 до 1% взрослого населения России; создавшаяся эпидситуация может быть квалифицирована как критическая, ведущая к значительным людским и экономическим потерям, что, несомненно, делает данное заболевание важнейшей мировой медицинской и социальной проблемой . Процесс глобализации резко усиливает распространение ВИЧ . До настоящего времени заболевание является неизлечимым, приводящим к гибели всех зараженных;
специфические средства профилактики отсутствуют, этиотропные препараты заболевание не излечивают, но продлевают жизнь больных.
Одним из мощнейших факторов распространения ВИЧ является употребление наркотиков - более 90% случаев с установленным механизмом заражения связаны с внутривенным введением психоактивных препаратов , при этом по потреблению наиболее массовых наркотиков -опия и кокаина - Россия занимает соответственно первое и второе места в мире . Реальна опасность распространения ВИЧ с контаминированными наркотиками, в том числе для преднамеренной интродукции возбудителя . Важно отметить, что некоторые наркотики усиливают репликацию ВИЧ и родственных вирусов .
При прогнозировании распространения ВИЧ-инфекции для градации степени опасности контаминированных возбудителем материалов (в том числе распространяемых подпольно наркотиков) важна вероятностная оценка минимальных инфицирующих доз для человека при разных способах заражения. По понятным причинам эти параметры не могут быть определены экспериментальным путем. В отношении подавляющей части вирусных заболеваний реальная величина средневзвешенных (нормированных)
Контактная информация:
Маркин Владимир Александрович, д-р мед. наук, ст. науч. сотр.; e-mail: [email protected]
инфицирующих доз для человека (ИД50Ч) до настоящего времени неизвестна и оценивается, как правило, не количественно, а описательно как «большие» или «малые» дозы.
В литературе известно несколько подходов к косвенной оценке минимальных и средневзвешенных инфицирующих человека доз особо опасных возбудителей вирусных инфекций . Среди них относительно наиболее точным является моделирование на животных нескольких видов (в том числе обезьянах) описанных внутрилабораторных случаев заражения людей. Другой подход - интерполяция на человека (как биологического вида) величин, доз, вызывающих инфекцию у лабораторных животных; при этом сложность интерпретации полученных данных заключается в неопределенности соотношения чувствительности к возбудителям у человека и животных разных видов. Известен подход, основанный на определении соотношения между иммунизирующими дозами живых вакцин и летальных доз вирулентных штаммов одноименных возбудителей для животных и иммунизирующими дозами вакцин для человека. Наконец, еще один из методов связан с количественной оценкой чувствительности к тем или иным вирусам культур клеток человека. Данный подход, на наш взгляд, наименее прогностичен, поскольку не учитывает ни барьерные функции тканей и органов, ни защитное действие иммунной системы организма, ни патогенез инфекции в целом. Необходимо отметить, что все указанные методы количественной оценки чувствительности человека к вирусам малоприемлемы в случае ВИЧ, поскольку отсутствуют соответствующие вакцины, неизвестны виды животных (за исключением шимпанзе), адекватно воспроизводящих инфекцию человека, существуют особенности патогенеза инфекции.
Цель настоящей работы - обобщение данных доступной литературы по патогенезу ВИЧ-инфекции и уровням риска заражения людей в разных эпидситуациях для вероятностной аналитической оценки минимальных инфицирующих доз возбудителя.
Исходными данными для теоретической оценки ориентировочной величины заражающей дозы ВИЧ, по-видимому, могут послужить сведения по устойчивости возбудителя, патогенезу и эпидемиологии заболевания, которые возможно выявить в доступной литературе.
Устойчивость вируса к повреждающим факторам внешней среды. Ретровирусы во внешней среде относительно устойчивы . ВИЧ быстро инактивируется многими химическими дезинфектантами, ионизирующим излучением, при термообработке, но 100% стерилизацию обеспечивает лишь автоклавирование с прогревом до 180°С в течение 1 ч. Губительны для ВИЧ ферменты слюны и пота. В то же время в некоторых субстратах, особенно в замороженных крови и ее препаратах, сперме, вирус сохраняет жизнеспособность в течение многих лет .
Результаты, полученные при оценке сохраняемости ВИЧ в водных растворах кустарно изготовленных намеренно контаминированных в лаборатории опиоидов или производных эфедрина (исходная концентрация возбудителя 107 ТЦИД50 в 1 мл), показывают, что при комнатной температуре возбудитель в опийсодержащем препарате «ханка» может сохранять инфекциозность не менее 14 сут, а в «винте» (получаемом из эфедрина) - до 30 мин . В водном растворе героина ВИЧ сохранял инфекциозность не менее 8 сут, что, по мнению авторов работы , вполне достаточно для транспортировки, расфасовки и подпольной реализации контаминированного наркотика в любой точке России.
Основные элементы этиопатогенеза. Главным естественным путем проникновения ВИЧ в организм человека является половой. Входными воротами для вируса при этом служат слизистые оболочки гениталий, прямой кишки или ротовой полости, где присутствуют основные
клетки-мишени - CD+-лимфоциты и макрофаги, в которых попавший в организм возбудитель размножается. Отсюда ВИЧ распространяется в основном лимфогенно до регионарных лимфатических узлов, в клетках которых он также может размножаться. Уровень накопления в лимфатических узлах может достигать до 106 (в среднем 103) копий РНК на 106 клеток . Далее, преодолев лимфатические узлы, ВИЧ кровотоком разносится в органы и ткани.
В отличие от естественных путей заражения ВИЧ при прямом попадании возбудителя в кровоток (с контамини-рованной кровью среди наркоманов или ятрогенно) вирус минует покровные барьерные системы организма и получает возможность прямого выхода на чувствительные к нему клетки.
До настоящего времени остается неизученным существенный, на наш взгляд, аспект заражения - в каком виде ВИЧ наиболее инфекциозен (как свободный вирион или в инфицированных клетках (сперматозоидах, лимфоцитах, макрофагах и т. д.), содержащих незрелые вирионы или даже провирус). Физическое состояние инфекта - зрелая частица ВИЧ или находящийся в геноме клетки-хозяина провирус - несомненно определяет величину минимальной заражающей дозы, поскольку интактные вирионы гораздо более уязвимы при воздействии ферментов и других барьерных гуморальных факторов макроорганизма, по сути инактивирующих часть попадающей в организм популяции возбудителя. С учетом особенностей механизма заражения ВИЧ представляется, что более опасно попадание в макроорганизм даже единичных жизнеспособных клеток, несущих в себе или провирус, или уже созревшие и готовые к выходу вирионы.
По некоторым данным, при половом и вертикальном пути распространения заражение чаще происходит непосредственно инфицированными клетками, в которых вирус недосягаем для антител . Имеются сведения, что в материнском молоке возбудитель находится в свободном виде .
После проникновения ВИЧ в клетку образуется двойная цепь ДНК, способная интегрироваться в геном инфицированной клетки с образованием провируса. В процессе обратной вирусной транскрипции происходит в 100 тыс. раз больше ошибок, чем при обычной вирусной репликации, т. е. она генерирует чрезвычайно высокую частоту изменчивости возбудителя, приводя к образованию большого количества геновариантов исходного штамма или квазивидов, в том числе рекомбинантных, чему способствует отсутствие закодированных в ВИЧ специальных механизмов коррекции генетических ошибок. В результате в организме возникает множество вариантов возбудителя. Количественно доминирующий вариант обладает преимуществом в репликации в соответствующей стадии патогенеза .
В процессе онтогенеза ВИЧ захватывает множество клеточных поверхностных протеинов, в том числе белки гистосовместимости первого и второго классов , что обеспечивает возбудителю антигенную мимикрию -маскировку вируса от атак иммунной системы хозяина, в частности уход от нейтрализации антителами.
В неактивированной клетке ВИЧ может находиться в стадии провируса неопределенно долго. Полный жизненный цикл вируса проходит за 1-2 сут; в период разгара инфекции в сутки в организме может образовываться до 109 вирусных частиц . При этом концентрация вирусных нуклеиновых кислот в плазме крови может достигать 103-105 копий РНК в 1 мл .
Таким образом, в макроорганизме ВИЧ может присутствовать в нескольких видах - как свободный вирион, так и внутри инфицированных CD4+-клеток - от провируса до готовых к выходу зрелых вирусных частиц.
У инфицированных людей в первые недели после за-
ражения при отсутствии антительного ответа можно выявить весьма незначительные количества внеклеточных вирионов в плазме крови; при этом не более 1% циркулирующих СD4+-лимфоцитов оказываются носителями провируса или экспрессируют тРНК . В дальнейшем, до периода клинических проявлений, количество пораженных лимфоцитов уменьшается до 0,001-0,0001% (1 на 10 000-100 000 клеток) . Однако уже через некоторое время концентрация в крови возбудителя в той или иной форме резко нарастает - до 103-104 ТЦИД50 в 1 мл и более .
В разные фазы инфекции концентрация вируса в крови может колебаться от единиц до 104 ТЦИД50 в 1 мл . В плане рассматриваемой задачи представляют интерес данные, приведенные в работе D. D. Ho и соавт. , полученные при оценке материалов от 54 серопозитивных лиц: 16 лиц с бессимптомной инфекцией, 20 -со СПИДом и 18 с пре-СПИДом. По экспериментально определенным данным, в плазме крови бессимптомного носителя концентрация внеклеточного ВИЧ составляет в среднем 30 ТЦИД50 в 1 мл, а в плазме больных - в 90 раз больше. Концентрация вируса в моноцитах у носителя составляет в среднем 20 ТЦИД50 106, а у больных - 2200-2700 ТЦИД50 106 на 1 клетку. При этом, по данным M. Harper и соавт. , все мононуклеары инфицированы, но в 99,6% из них находится латентный вирус, а в 0,4% - активный. У пациентов со СПИДом 1 из 40 СD4+-мононуклеаров и 10% других клеток с аналогичным рецептором содержат провирус или вирус . Соответственно у среднестатистического вирусоносителя, не имеющего проявлений СПИДа, инфицирован 1 из 50 000 мононуклеаров, а в более поздних стадиях заболевания (при появлении симптоматики) количество зараженных клеток резко возрастает и таковым оказывается уже 1 из 400 мононуклеаров. Исходя из того что у больных СПИДом 10% всех мононуклеаров представлены СD4+-лимфоцитами, можно предположить, что носителями ВИЧ будут соответственно 1 из 40 СD4+-лимфоцитов в крови больных.
По данным S. A. Jenison и соавт. , концентрация ВИЧ в крови инфицированных определяется относительно близкими к вышеуказанным величинами - в 1 мл крови больного СПИДом содержится от 10 до 1000 ТЦИД50 возбудителя. По данным R. W. Coombs и соавт. , в плазме крови бессимптомных носителей ВИЧ концентрация свободного возбудителя варьирует от 1 до 1043 (в среднем 1014) ТЦИД в 1 мл, у больных СПИДом - в среднем 1025 ТЦИД50 в 1 мл. В работе H. A. Perkins высказано мнение, что при ВИЧ-инфекции концентрация вируса в крови составляет от 1 до 102 ТЦИД50 в 1 мл.
При ВИЧ-инфекции почти во всех биологических жидкостях человеческого организма присутствуют вирусные частицы. По данным литературы, в поте, слюне, слезной жидкости, грудном молоке и вагинальном секрете концентрация вируса составляет около 1 ТЦИД50 в 1 мл, в семенной жидкости концентрация возбудителя достигает 10-50 ТЦИД50 в 1 мл . В работе сообщается, что в грудном молоке с помощью ПЦР РНК возбудителя выявляли у 39% зараженных матерей. Общепризнано, что слезы, слюна и пот являются весьма редкими субстратами передачи ВИЧ, а вагинальный секрет, семенная жидкость и особенно кровь - основные факторы передачи возбудителя, хотя в первых пяти из перечисленных секретов концентрация вируса низкая .
Различия в концентрации вирусных частиц в секретах, которые могут перейти от инфицированного человека к
здоровому при значимых для заражения контактах, предопределяют неодинаковое их эпидемическое значение как факторов передачи вируса, т. е. уровень риска заражения ими.
Таким образом, фундаментальными особенностями этиопатогенеза ВИЧ-инфекции являются: антигенная мимикрия, позволяющая возбудителю уходить от иммунного надзора макроорганизма, в том числе при преодолении барьеров; возможность проникновения возбудителя в организм внутри захвативших его СD4+-макрофагов, минуя барьеры слизистых оболочек; образование при онтогенезе большого количества квазивидов, формирующих в разных стадиях развития инфекции все новые и новые экологические ниши. В совокупности реализации всех этих и ряда других механизмов возбудителю удается переходить от одного макроорганизма к другому, видимо, при очень низких заражающих дозах и в течение чрезвычайно длительного времени, что весьма важно для распространения инфекции. В целом особенности этиопатогенеза ВИЧ-инфекции и ее неизменно летальный исход свидетельствуют об очень высокой вирулентности возбудителя для человека. Эпидемический потенциал возбудителя способен привести к тому, что развивающаяся ныне пандемия ВИЧ-инфекции может вызвать в отдаленном будущем крупномасштабные последствия катастрофического характера в отношении отдельных стран или народов.
Оценка заражающих человека доз ВИЧ. Вероятность инфицирования макроорганизма, или риск заражения, будет результирующей между исходным количеством возбудителя и элиминированными из процесса долями популяции, не прошедшими барьеры, не встретившими чувствительную клетку, не нашедшими на ней специфические рецепторы за время сохранения возбудителем своей жизнеспособности.
В экспериментальной медицине чувствительность животных как биологических видов к какому-либо возбудителю обычно выражают в виде доз, вызывающих поражение определенной доли популяции (ИД^, как правило, 50% животных из числа инфицированных (ИД50). Для прогностически значимой оценки вероятностной величины заражающей дозы для человека (Ч) при инъекционном введении ВИЧ (ИДЛИ) воспользуемся данными доступной литературы о величинах рисков заражения для инъекционных наркоманов и случайно инфицировавшегося медицинского персонала, выраженных в проценте или доле заразившихся после введения соответствующего количества инфекта.
В литературе вероятность естественного заражения ВИЧ рассматривают как высокую, умеренную или низкую в зависимости от контакта соответственно с контаминирован-ной кровью, спермой или другими жидкостями организма инфицированных людей.
Из всех возможных путей передачи вируса (половой, парентеральный и от матери - плоду или новорожденному) наибольшую опасность представляет инъекционное заражение ВИЧ, - т. е. парентеральный путь передачи. Парентерально вирус может передаваться среди наркоманов при использовании одного шприца для введения наркотиков внутривенно, в лечебных учреждениях - при гемотрансфузиях, случайных уколах медперсонала загрязненными свежей кровью использованными иглами, режущими инструментами и т. п. Вероятность заражения ВИЧ при этом зависит от дозы возбудителя, определяемой концентрацией вируса в крови (связано со стадией ВИЧ-инфекции у вирусоносителя), частоты введений и объема попавшего в организм вируссодержащего субстрата.
Заражение кровью. Оценим ориентировочное количество связанного с клетками возбудителя, которое может быть передано с кровью на загрязненной игле шприца. В 1 мл крови содержится 0,65 мл плазмы, а количество мононуклеаров в среднем составляет 2 106 клеток; с учетом это-
го, а также вышеизложенных сведений по этиопатогенезу кровь бессимптомного носителя может содержать около 60 ТЦИД в 1 мл, а больного пре-СПИДом или СПИДом -около 7000 ТЦИД в 1 мл. В лабораторных пробах, когда от пациента берут 1-10 мл крови, может содержаться от 7 103 до 7 104 ТЦИД50 возбудителя. В случае обмена шприцами между инфицированными наркоманами на игле, содержащей около 10-100 мкл крови , может содержаться соответственно от 0,6 до 6 ТЦИД50 вируса (в случае, если инфицированный человек - бессимптомный вирусоноситель). На использованной больным СПИДом игле количество возбудителя существенно больше и составляет от 70 до 700 ТЦИД50 вируса, значит и риск заражения выше. Парентеральный путь заражения ВИЧ наркоманов, вводящих наркотики в компании общими шприцами или иглами, приводит к относительно быстрому распространению инфекции. Это объясняется, как видно из изложенного выше, относительно высоким уровнем вирусемии у наркоманов в стадии разгара СПИДа и соответственно высокой контаминацией использованных ими игл от шприцев возбудителем в достаточно больших для заражения дозах, а также устойчивостью вируса в крови вне макроорганизма. Эта группа вирусоносителей представляет огромную эпидопасность для контактирующих с ними пока еще не инфицированных наркоманов.
Риск заразиться ВИЧ для наркоманов определяется прежде всего количеством партнеров, участвующих в групповом употреблении наркотиков, частотой инъекций и степенью инфицированности шприцев. Так, по данным опросов, частота заражения среди наркоманов, обычно не обменивающихся шприцами, составляет 30% среди обменивающихся редко - 56% и среди обменивающихся регулярно - 75% . Данные цифры, полученные при опросах наркоманов, указывают скорее не на реальные уровни риска, а лишь на тенденции и соответственно имеют малую прогностическую значимость для оценки заражающих доз.
Представляется, что в качестве достоверных исходных данных целесообразнее использовать зарубежные материалы расследований инфицирования медперсонала и описания случаев заражения при переливании крови. Случайное заражение медперсонала ВИЧ происходит в результате, как правило, единичного несчастного случая, связанного с инфицированным кровью больных инструментарием; все случайные повреждения кожных покровов медперсонала за рубежом регистрируют, что позволяет оценить долю заразившихся от общего количества пострадавших. По данным зарубежной литературы, доля заражения ВИЧ медперсонала при случайных уколах инфицированными иглами составляет от 0,3 до 0,5% . В исследовании 19 случаев заражения медперсонала было установлено, что количество крови на иглах могло составить в среднем 1 мкл . Отмечено, что укол иглой через силиконовую перчатку снижает первоначальный объем крови на игле на 50% . Исходя из данных этиопатогенеза о концентрации ВИЧ в крови бессимптомных носителей и больных СПИДом и учитывая возможный объем инокулюма, несложно определить, что медработники заразились дозой вируса порядка 0,001-0,01 ТЦИД50. С учетом доли заразившихся при однократных уколах (0,3-0,5%) можно предположить, что величина ИД0 5 для человека при инъекционном заражении будет составлять от 0,001 до 0,01 ТЦИД50 возбудителя.
Сведения о рисках заражения ВИЧ при гемотрансфузиях также могут быть использованы при ориентировочной оценке чувствительности человека к данному возбудителю. В США до обязательного обследования доноров на ВИЧ было выявлено свыше 10 тыс. случаев заражения вирусом после гемотрансфузии, что составляло 0,04% ре-
Эффект (заражения), N, %
Принцип графической оценки ориентировочной величины ИД50 с помощью S-образной кривой доза-эффект.
Известные величины заражающих доз (А) и соответствующих им уровней заражения (N) - точки А^ А2, N и N2 - определяют построение S-образной кривой в системе координат доза-эффект. Для определения дозы ИД50 от центральной точки прямолинейного участка кривой восстанавливают перпендикуляр на ось абсцисс.
ципиентов. В последующем в США частота заражений от переливаний крови снизилась вдвое (до 0,02%). К началу 90-х годов ХХ века количество реципиентов в мире, заразившихся при гемотрансфузиях, составляло 12 тыс. среди взрослых и втрое больше среди детей .
При длительном наблюдении за реципиентами, которым однократно случайно вводили кровь ВИЧ-серопозитивных бессимптомных доноров, было установлено, что 90% из них оказались заразившимися . Эти данные позволяют предположить, что при переливании одной дозы для гемотрансфузии (250 мл) контаминированной крови от бессимптомных доноров риск заражения составляет не менее 90%. С учетом сведений по этиопатогенезу можно подсчитать, что в 250 мл крови, взятой от бессимптомного носителя ВИЧ, содержится 1,5 104 ТЦИД50 вируса, а взятой от клинически манифестного пациента - 1,75 106 ТЦИД50. При расчете по данным R. W. Coombs и соавт. в гемотрансфузионной дозе крови от бессимптомных носителей ВИЧ будет содержаться 6,3 103 ТЦИД50 вируса. Соответственно можно предположить, что величина ИД90 при внутривенном заражении человека будет составлять в среднем 1 104 ТЦИД50 возбудителя. Данная величина является ориентировочной, поскольку неизвестны исходы при введении меньших объемов крови.
Полученные оценочные величины ИД05 и ИД90 ВИЧ при инъекционном заражении человека целесообразно использовать для расчета ориентировочной величины ИД50 графическим методом. Приняв за исходное, что величины заражающих доз ВИЧ и уровни инфицирования ими людей в совокупности соответствуют нормальному распределению, можно построить результирующую кривую в координатах «величина дозы - вероятность заражения» и определить оценочную величину ИД50 (принцип оценки представлен на рисунке). В результате такого графического определения было установлено, что величина ИД50 ВИЧ для человека при инъекционном заражении ориентировочно составляет 100-5000 (среднее значение по медиане 500) ТЦИД50 возбудителя.
Половое заражение. Для оценки величины заражающей дозы ВИЧ при половых путях передачи возбудителя сопоставим некоторые данные доступной литературы, учитывая при этом низкий уровень достоверности сведений, получаемых при опросах. Риск заражения ВИЧ при одном незащищенном половом контакте с инфицированным мужчиной составляет для женщин около или менее 0,2% (ИД0 2Ч). Исходя из того что в семенной жидкости концентрация возбудителя колеблется от 10 до 50 ТЦИД50 в 1 мл , а объем эякулята составляет примерно 5 мл, можно предположить, что величина ИД0 2Ч при половом способе
заражения ВИЧ женщин от мужчин не превышает 50-250 ТЦИД50. Несмотря на то что через 1-2 года совместной жизни все половые партнеры-женщины инфицируются , величину ИД100Ч при половом способе заражения ВИЧ женщин от мужчин оценить невозможно, поскольку разовые дозы возбудителя не кумулируются, а заражение происходит в силу стечения каких-либо неблагоприятных обстоятельств (появление микротравм, эрозий и т. д.).
Таким образом, анализ данных литературы о случаях заражения ВИЧ в разных группах риска впервые позволил ориентировочно оценить уровень чувствительности человека как биологического вида к вирусу. Вероятностные величины заражающих доз ВИЧ для человека (ИДЧИ) составляют: при внутривенном заражении ИДЧИ - в пределах 0,001-0,01 ТЦИД возбудителя; ИДЧИ - в пределах 100-5000 (среднее 500) ТЦИД50 возбудителя; ИД90ЧИ - приблизительно 10 000 ТЦИД50 возбудителя; при половом заражении женщин от мужчин ИД0 2Ч не превышает 50-250 ТЦИД50 возбудителя, что в целом свидетельствует о высокой чувствительности человека к вирусу иммунодефицита человека.
Впервые выявленные оценочные заражающие дозы и соответствующие им риски инфицирования человека при внутривенном введении ВИЧ весьма существенны для эпидемиологической оценки реальной опасности распространения инфекции среди наркоманов и при случайных ятрогенных заражениях. Для уточнения восприимчивости человека как биологического вида к ВИЧ, т. е. параметра ИД50ЧИ, целесообразны продолжение подобных теоретических исследований и поиск иных методологических подходов, что в совокупности позволит повысить достоверность данного критерия и его прогностическую значимость.
ЛИТЕРАТУРА
1. Брико Н. И., Покровский В. И. Глобализация и эпидемический процесс // Эпидем. и инфекц. бол. - 2010. - № 4. - С. 4-10.
2. ВИЧ-инфекция: клиника, диагностика и лечение / Покровский В. В., Ермак Т. Н., Беляева В. В. и др.; Под ред. В. В. Покровского. - М., 2003.
3. Львов Д. К. Значение вновь возвращающихся инфекций в биобезопасности // Вопр. вирусол. - 2002. - № 5. - С. 4-7.
4. Лысенко А. Я., Турьянов М. Х., Лавдовская М. В., Подольский В. М. ВИЧ-инфекция и СПИД-ассоциируемые заболевания. - М., 1996.
5. Нетесов С. В. Инфекции: новые угрозы в XXI веке // Молекул. мед. - 2004. - № 4. - С. 41-49.
6. Онищенко Г. Г. Пандемия ВИЧ-инфекции: экспертные оценки, принимаемые меры со стороны государства // Журн. микробиол. - 2006. - № 6. - С. 25-30.
7. Онищенко Г. Г. Выполнение решений «группы восьми» по борьбе с инфекционными болезнями, принятых на саммите в Санкт Петербурге // Иммунология. - 2010. - № 4. - С. 172-176.
8. Покровский В. В. Эпидемия ВИЧ-инфекции в России - куда идешь? // Эпид. и инфекц. бол. - 2004. - № 4. - С. 4-6.
9. Походяев В. А., ГончарН. И., Пшеничнов В. А. Экспериментальное изучение контактной передачи вируса Марбург // Вопр. ви-русол. - 1991. - № 6. - С. 506-508.
10. Селимова Л. М., Ханина Т. А., КазенноваЕ. В. и др. Влияние препарата, содержащего героин, на инфекционность вируса иммунодефицита человека тип 1 in vitro // Вопр. вирусол. - 2002. - №
11. Селимова Л. М., Ханина Т. А., Зверев С. Я. и др. Влияние наркотических веществ, приготавливаемых кустарным способом, на инфекционную активность ВИЧ-1 // Вопр. вирусол. - 2003. - №
12. Чермашенцев В. М., Жуков В. А., Марьясов А. Г. и др. Некоторые теоретические подходы к оценке эффективности антивирусных препаратов // Вестн. РАМН. - 1993. - № 9. - С. 3-7.
13. Busch M. P. Risk of HIV transmission by blood transfusion before the implementation of HIV-1 antibody screening // Transfusion. -1991. - Vol. 31. - P. 4-11.
14. Chiasson M. A. HIV transmission through artificial insemination // J. AIDS. - 1990. - Vol. 3, № 1. - P. 69-71.
15. Coombs R. W., Collier A. C., Allain J.-P. et al. Plasma viremia in
human immunodeficiency virus infection // N. Engl. J. Med. - 1989.
Vol. 321, № 24. - P. 1626-1631.
16. Current and future dimensions of the HIV. AIDS pandemic. - WHO, GPA, SFI, 1990. - Vol. 2, Rev. 1.
17. DaneganE. Transfusion of HIV-I by component type and duration of shell storage before transfusion // Transfusion. - 1990. - Vol. 30. - P. 851-855.
18. Fauci A. S. The HIV: Infectivity and mechanism of pathogenesis // Science. - 1988. - Vol. 237. - P. 617-622.
19. FeinbergM., Green W. Molecular insights into HIV-1 pathogenesis // Curr. Opin. Immunol. - 1992. - Vol. 4. - P. 466-474.
20. Fortin J.-F, Cantin R., Tremblay M. J. Presence des proteins de la cellule hote sur les particules virales: Influence sur le cycle de vie du VIH-1 // Med. Sci. - 2001. - Vol.17, № 2. - P. 186-192.
21. GavrilinM. A., MathesL. E., PodellM. Methamphetamine enhances cell-associated feline immunodeficiency virus replication in astrocytes // J. Neurovirol. - 2002. - Vol. 8. - P. 240-249.
22. Geissler E. Agreed measures and proposals to strengthen the convention // Strengthening the biological weapons, convention by confidence-building measures / Ed. E. Geissler. - Oxford, 1990. - P. 43-70.
23. Harper M. E., Marselle L. M., Gallo R. C. et al. Detection of lymphocytes expressing human T-lymphotropic virus type III in lymph nodes and peripheral blood from infected individuals by in situ hybridization // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1986. - Vol. 83. -P. 772-776.
24. Ho D. D., Moudgh T., Alam M. Quantitation of HIV-1 in the blood of infected persons // N. Engl. J. Med. - 1989. - Vol. 321. - P. 16211625.
25. Hu D. J., Dondero T. J., RayfildM. A. et al. The emerging genetic diversity of HIV // J. A. M. A. - 1996. - Vol. 275, № 3. - P. 210216.
26. Jenison S. A. et al. Quantitative analysis of hepatitis B virus DNA in saliva and semen of chronically infected homosexual men // J. Infect. Dis. - 1987. - Vol. 156. - P. 299-307.
27. KalishM. L., RobbinsK. E., PieniazekD. et al. Recombinant viruses and early global HIV-1 epidemic // Emerg. Infect. Dis. - 2004. - Vol. 10, № 7. - P. 1227-1234.
28. Lafeuillade A., Chollet L., Hittinger G. et al. Residual human immunodeficiency virus type 1 RNA in lymphoid tissue of patients with sustained plasma RNA of <200 copies/mL // J. Infect. Dis. -
1998. - Vol. 177. - P. 235-238.
29. LeBreton M., Yang O., Tamoufe U. et al. Exposure to wild primates among HIV-infected persons // Emerg. Infect. Dis. - 2007. - Vol. 13, № 10. - P. 1579-1582.
30. Lewis P., Nduati R., Kreiss J. K. et al. Cell-free human immunodeficiency virus type 1 in breast milk // J. Infect. Dis. - 1998.
Vol. 177, № 1. - P. 34-39.
31. McCutchan F E. Global epidemiology of HIV // J. Med. Virol. -2006. - Vol. 78 (suppl. 1). - P. S7-S12.
32. Padian N., Wiley J., Winkelstein W. Male-to-female transmission of HIV // J. A. M. A. - 1987. - Vol. 258. - P. 788-792.
33. Perkins H. A. Risk of AIDS for recipients of blood components from donors who subsequently developed AIDS // Blood. - 1987. - Vol. 70. - P. 1604-1610.
34. Piatac M. High levels of HIV-1 in plasma during all stages of infection determined by competitive PCR // Science. - 1993. - Vol. 259. - P. 1749-1754.
35. ReznickL., VerenK., SalahuddinS. Z. et al. Stability and inactivation of HTLV-III/LAV // J. A. M. A. - 1986. - Vol. 255. - P. 1887-1891.
36. RobbinsD. S. Production of cytotoxic factor for oligodendrocytes by stimulated astrocytes // J. Immunol. - 1989. - Vol. 139. - P. 25932597.
37. Robertson J. R. Epidemic of AIDS related virus infection among intravenous drug users. // Br. Med. J. - 1986. - Vol. 292. - P. 527529.
38. Schweitzer C., VellerF., SchmittM. P. et al. Morphine stimulates HIV replication in primary cultures of human Kupffer cells // Res. Virol. -1991. - Vol. 142. - P. 189-195.
39. Taeron C. Resistances: Faire face // J. Democr. Sanit. - 2002. - № 143. - P. 5-9.
40. Tao Binli, Fultz Patricia N. Pathogenicity and comparative evolution in vivo of the transitional quasispecies SIVsmmPBjS // Virology. -
1999. - Vol. 259, № 1. - P. 166-175.
41. Tremblay M. J. Un virus sournois qui ne cesse de se modifier // Sci. Vie. - 2002. - № 1023. - P. 114-117.
42. Virus taxonomy: The classification and nomenclature of viruses. The seventh report of the International Committee on Taxonomy of viruses / Eds M. H. V. Regenmortel et al. - San Diego, 2000.
)
наименьшее количество патогенных микроорганизмов данного штамма и определенной вирулентности, способное вызвать развитие инфекционного процесса у человека или животного, чувствительного к данному возбудителю.
1. Малая медицинская энциклопедия. - М.: Медицинская энциклопедия. 1991-96 гг. 2. Первая медицинская помощь. - М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г. 3. Энциклопедический словарь медицинских терминов. - М.: Советская энциклопедия. - 1982-1984 гг .
Смотреть что такое "Доза инфицирующая" в других словарях:
- (ID) наименьшее количество патогенных микроорганизмов данного штамма и определенной вирулентности, способное вызвать развитие инфекционного процесса у человека или животного, чувствительного к данному возбудителю … Большой медицинский словарь
- (ID50) количественный показатель вирулентности возбудителя инфекционной болезни, выражаемый значением инфицирующей дозы, которая при данном пути заражения вызывает развитие болезни у 50% экспериментальных животных … Большой медицинский словарь
Такое количество (разведение, плотность) иссл. к ры микроорганизмов, к рое вызывает клинически проявляющуюся локальную или генерализованную инфекцию у 50% особей тест системы (животные, эмбрионы, пробирки с к рами клеток). Для определения ИД 50 в … Словарь микробиологии
I см. Доза инфицирующая. II см. Доза инфицирующая средняя … Медицинская энциклопедия
См. Доза инфицирующая … Большой медицинский словарь
См. Доза инфицирующая средняя … Большой медицинский словарь
I Инфекция (позднелат. intectio заражение) сложный патофизиологический процесс взаимодействия макро и микроорганизма, имеющий широкий диапазон проявлений от бессимптомного носительства до тяжелых форм инфекционной болезни. Термин «инфекция»… … Медицинская энциклопедия
Инфекционные болезни, характеризующиеся преимущественным поражением печени, протекающие с интоксикацией и в ряде случаев с желтухой. В соответствии с рекомендацией Комитета экспертов ВОЗ по гепатиту (1976) Г. в. рассматриваются как несколько… … Медицинская энциклопедия
Учение об инфекционных болезнях уходит в глубь веков. Представление о заразности таких болезней, как чума, оспа, холера и многие другие, зародилось еще у древних народов; задолго до нашей эры уже применялись некоторые простейшие меры предосторожности в отношении заразных больных. Однако эти отрывочные наблюдения и смелые догадки были весьма далеки от подлинно научных знаний.
Уже в Древней Греции некоторые философы, например Фукидид, высказывали мысль о живых возбудителях («контагиях») инфекционных болезней, но эти ученые не имели возможности подтвердить свои предположения какими-либо достоверными фактами.
Выдающийся врач древнего мира Гиппократ (около 460- 377 гг. до н. э.) объяснял происхождение эпидемий действием «миазм» - заразных испарений, которые будто бы могут вызвать ряд болезней.
Передовые умы человечества даже в условиях средневековой схоластики справедливо отстаивали идею о живой природе возбудителей заразных болезней; например, итальянский врач Фракасторо (1478-1553) развил стройное учение о контагиях болезней и о способах их передачи в своем классическом труде «О контагиях и контагиозных болезнях» (1546).
Голландский естествоиспытатель Антоний ван Левенгук (1632-1723) сделал в конце XVII века весьма важное открытие, обнаружив под микроскопом (который был им лично изготовлен и давал увеличение до 160 раз) различные микроорганизмы в зубном налете, в застоявшейся воде и настое из растений. Свои наблюдения Левенгук описал в книге «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком». Но даже и после этого открытия идея о микробах как возбудителях инфекционных болезней долгое время не получала еще необходимого научного обоснования, хотя опустошительные эпидемии неоднократно развивались в различных странах Европы, унося тысячи человеческих жизней.
На протяжении многих десятилетий (в XVII и XVIII столетиях) наблюдения над эпидемиями инфекционных болезней, поражающими большое количество людей, убеждали в заразности этих заболеваний.
Исключительно важное практическое значение имели работы английского ученого Эдуарда Дженнера (1749-1823), разработавшего высокоэффективный метод прививок против натуральной оспы.
Выдающийся отечественный врач-эпидемиолог Д. С. Самойлович (1744-1805) доказал заразность чумы при близком соприкосновении с больным и разработал простейшие способы дезинфекции при этом заболевании.
Великие открытия французского ученого Луи Пастера (1822-1895) убедительно доказали роль микроорганизмов в процессах брожения и гниения, в развитии инфекционных болезней.
Работы Пастера объяснили действительное происхождение инфекционных болезней человека, они явились экспериментальной основой асептики и антисептики, блестяще разработанных в хирургии Н. И. Пироговым, Листером , а также их многочисленными последователями и учениками.
Огромной заслугой Пастера явилось открытие принципа получения вакцин для предохранительных прививок против инфекционных болезней: ослабление вирулентных свойств возбудителей путем особого подбора соответствующих условий для их культивирования. Пастером были получены вакцины для прививок против сибирской язвы и бешенства.
Немецкий ученый Леффлер доказал в 1897 г. принадлежность возбудителя ящура к группе фильтрующихся вирусов.
Необходимо отметить, что вплоть до середины прошлого века многие инфекционные болезни, носившие название «лихорадок» и «горячек», совершенно не дифференцировали. Лишь в 1813 г. французский врач Бретанно высказал предположение о самостоятельности заболевания брюшного тифа, а в 1829 г. Шарль Луи дал весьма детальное описание клиники этой болезни.
В 1856 г. из группы «горячечных болезней» были выделены брюшной и сыпной тифы с четкой характеристикой этих совершенно самостоятельных заболеваний. С 1865 г. стали признавать отдельной формой инфекционного заболевания и возвратный тиф.
Мировая наука по достоинству оценивает заслуги известного русского клинициста-педиатра Н. Ф. Филатова (1847- 1902), внесшего существенный вклад в изучение детских инфекционных болезней, а также
Д. К. Заболотного (1866- 1929), который провел ряд важных наблюдений в области эпидемиологии особо опасных болезней (чума, холера).
В работах нашего соотечественника Н. Ф. Гамалеи (1859- 1949) нашли отражение многие вопросы инфекции и иммунитета.
Благодаря работам И. И. Мечникова (1845-1916) и ряда других исследователей с 80-х годов прошлого века стали получать разрешение вопросы иммунитета (невосприимчивости) при инфекционных болезнях, была показана исключительно важная роль клеточной (фагоцитоз) и гуморальной (антитела) защиты организма.
Помимо чисто клинического исследования инфекционных больных, для диагностики отдельных заболеваний с конца XIX века стали широко применять лабораторные методы.
Работы ряда ученых (И. И. Мечников, В. И. Исаев, Ф. Я. Чистович, Видаль, Уленгут) позволили еще в конце прошлого столетия использовать серологические исследования (агглютинацию, лизис, преципитацию) для лабораторной диагностики инфекционных болезней.
X. И. Гельману и О. Кальнингу принадлежит честь разработки метода аллергической диагностики сапа (1892). Распознавание малярии было значительно облегчено благодаря методу дифференциальной окраски ядра и протоплазмы малярийного плазмодия в мазках крови, разработанному Д. Л. Романовским (1892).
Смысл слова «инфекция» различен. Под инфекцией понимают заразное начало, т.е. возбудителя в одном случае, а в другом случае это слово употребляется как синоним понятия «заражение, или заразная болезнь». Чаще всего слово «инфекция» употребляется для обозначения инфекционной болезни. Инфекционные болезни имеют следующие отличительные особенности:
1) причина - живой возбудитель;
2) наличие инкубационного периода, который зависит от вида микроба, дозы и др. Это период времени от проникновения возбудителя в организм хозяина, его размножение и накопление до предела, обуславливающего болезнетворное действие его на организм (длится от нескольких часов до нескольких месяцев);
3) заразительность, т.е. способность возбудителя передаваться от больного животного здоровому (есть и исключения - столбняк, злокачественный отек);
4) специфические реакции организма;
5) невосприимчивость после переболевания.
Инфекция (позднелатинское infektio - заражение, от латинского inficio - вношу что-либо вредное, заражаю) - состояние зараженности организма; эволюционно сложившийся комплекс биологических реакций, возникающих при взаимодействии организма животного и возбудителя инфекции. Динамика этого взаимодействия называется инфекционным процессом.
Инфекционный процесс - это комплекс взаимных приспособительных реакций на внедрение и размножение патогенного микроорганизма в макроорганизме, направленный на восстановление нарушенного гомеостаза и биологического равновесия с окружающей средой.
Современное определение инфекционного процесса включает взаимодействие трех основных факторов –
1) возбудителя,
2) макроорганизма
3) окружающей среды,
Каждый фактор может оказывать существенное влияние на результат инфекционного процесса.
Чтобы вызвать заболевание, микроорганизмы должны быть патогенными (болезнетворными).
Патогенность микроорганизмов - это генетически обусловленный признак, который передается по наследству. Для того чтобы вызвать инфекционную болезнь, патогенные микробы должны проникать в организм в определенной инфицирующей дозе (ИД). В естественных условиях для возникновения инфекции патогенные микробы должны проникать через определенные ткани и органы организма. Патогенность микробов зависит от многих факторов и подвержена большим колебаниям в различных условиях. Патогенность микроорганизмов может снижаться или, наоборот, увеличиваться. Патогенность как биологический признак бактерий реализуется через их три свойства :
· инфекциозность,
· инвазивность и
· токсигенность.
Под инфекциозностью (или инфективностью) понимают способность возбудителей проникать в организм и вызывать заболевание, а также способность микробов передаваться с помощью одного из механизмов передачи, сохраняя в этой фазе свои патогенные свойства и преодолевая поверхностные барьеры (кожу и слизистые). Она обусловлена наличием у возбудителей факторов, способствующих его прикреплению к клеткам организма и их колонизации.
Под инвазивностью понимают способность возбудителей преодолевать защитные механизмы организма, размножаться, проникать в его клетки и распространяться в нем.
Токсигенность бактерий обусловлена выработкой ими экзотоксинов. Токсичность обусловлена наличием эндотоксинов. Экзотоксины и эндотоксины обладают своеобразным действием и вызывают глубокие нарушения жизнедеятельности организма.
Инфекциозные, инвазивные (агрессивные) и токсигенные (токсические) свойства относительно не связаны друг с другом, они по-разному проявляются у разных микроорганизмов.
Инфицирующая доза - минимальное количество жизнеспособных возбудителей, необходимых для развития инфекционной болезни. От величины инфицирующей дозы микроба может зависеть тяжесть течения инфекционного процесса, а в случае условно-патогенных бактерий - возможность его развития.
Степень патогенности или болезнетворности микроорганизмов называется вирулентностью.
Величина инфицирующей дозы в большой мере зависит от вирулентных свойств возбудителя. Между этими двумя характеристиками существует обратная зависимость: чем выше вирулентность, тем ниже инфицирующая доза, и наоборот. Известно, что для такого высоковирулентного возбудителя, как чумная палочка (Yersinia pestis), инфицирующая доза может колебаться от одной до нескольких микробных клеток; для Shigella dysenteriae (палочка Григоръева-Шига) - около 100 микробных клеток.
В отличие от этого, инфицирующая доза низковирулентных штаммов может быть равна 10 5 -10 6 микробных клеток.
Количественными характеристиками вирулентности являются:
1) DLM (минимальная летальная доза) – доза, вызывающая за фиксированный период времени гибель единичных, наиболее чувствительных подопытных животных; принимается за нижний предел
2) LD 50 – это количество бактерий (доза), вызывающее за фиксированный период времени гибель 50 % животных в эксперименте;
3) DCL (смертельная доза) вызывает за фиксированный период времени
100 %-ную гибель животных в эксперименте.
По степени патогенности они делятся на:
Высокопатогенные (высоковирулентные);
Низкопатогенные (низковирулентные).
Высоковирулентные микроорганизмы вызывают заболевание в нормальном организме, низковирулентные - только в иммуносупрессированном организме (оппортунистические инфекции).
У патогенных микроорганизмов вирулентность обусловлена факторами:
1) адгезия – способность бактерий прикрепляться к эпителиальным клеткам. Факторами адгезии являются реснички адгезии, адгезивные белки, липополисахариды у грамотрицательных бактерий, тейхоевые кислоты у грамположительных бактерий, у вирусов – специфические структуры белковой или полисахаридной природы; Эти структуры, ответственные за прилипание к клеткам хозяина, называются «адгезинами». При отсутствии адгезинов инфекционный процесс не развивается;
2) колонизация – способность размножаться на поверхности клеток, что ведет к накоплению бактерий;
4) пенетрация – способность проникать в клетки;
5) инвазия – способность проникать в подлежащие ткани. Эта способность связана с продукцией таких ферментов, как
- нейраминидаза - фермент, который расщепляет биополимеры, которые входят в состав поверхностных рецепторов клеток слизистых оболочек. Это делает оболочки доступными для воздействия на них микроорганизмов;
· гиалуронидаза - действует на межклеточное и межтканевое пространство. Это способствует проникновению микробов в ткани организма;
· дезоксирибонуклеаза (ДНКаза) - фермент, который деполимеризирует ДНК, и др.
6) агрессия – способность противостоять факторам неспецифической и иммунной защиты организма.
К факторам агрессии относят:
· вещества разной природы, входящие в состав поверхностных структур клетки: капсулы, поверхностные белки и т. д. Многие из них подавляют миграцию лейкоцитов, препятствуя фагоцитозу;капсулообразование - это способность микроорганизмов образовывать на поверхности капсулу, которая защищает бактерии от клеток фагоцитов организма хозяина (пневмококки, чума, стрептококки). Если капсул нет, то образуются другие структуры: например, у стафилококка - белок А, с помощью этого белка стафилококк взаимодействует с иммуноглобулинами. Такие комплексы препятствуют фагоцитозу. Или же микроорганизмы вырабатывают определенные ферменты: например, плазмокоагулаза приводит к свертыванию белка, который окружает микроорганизм и защищает его от фагоцитоза;
· ферменты – протеазы, коагулазу, фибринолизин, лецитиназу;
· токсины, которые делят на экзо– и эндотоксины.
Экзотоксины - это вещества белковой природы, выделяемые во внешнюю среду живыми патогенными бактериями.
Экзотоксины высокотоксичны, обладают выраженной специфичностью действия и иммуногенностью (в ответ на их введение образуются специфические нейтрализующие антитела).
По типу действия экзотоксины делятся на:
А. Цитотоксины - блокируют синтез белка в клетке (дифтерия, шигеллы);
Б. Мембранотоксины - действуют на мембраны клеток (лейкоцидин стафилококка действует на мембраны клеток фагоцитов или стрептококковый гемолизин действует на мембрану эритроцитов). Наиболее сильные экзотоксины вырабатывают возбудители столбняка дифтерии, ботулизма. Характерной особенностью экзотоксинов является их способность избирательно поражать определенные органы и ткани организма. Например, экзотоксин столбняка поражает двигательные нейроны спинного мозга, а дифтерийный экзотоксин поражает сердечную мышцу и надпочечники.
Для профилактики и лечения токсинемических инфекций применяются анатоксины (обезвреженные экзотоксины микроорганизмов) и антитоксические сыворотки.
Рис. 2. Механизм действия бактериальных токсинов. А. Повреждение клеточных мембран альфа-токсином S. aureus. В. Ингибирование белкового синтеза клетки шига-токсином. С. Примеры бактериальных токсинов, активирующих пути вторичных мессенджеров (функциональные блокаторы).
Эндотоксины - токсические субстанции, входящие в структуру бактерий (обычно в клеточную стенку) и высвобождающиеся из них после лизиса бактерий.
Эндотоксины не обладают таким выраженным специфическим действием, как экзотоксины, а также менее ядовиты. Не переходят в анатоксины. Эндотоксины являются суперантигенами, они могут активизировать фагоцитоз, аллергические реакции. Эти токсины вызывают общее недомогание организма, их действие не отличается специфичностью.
Независимо от того, от какого микроба получен эндотоксин, клиническая картина однотипна: это, как правило, лихорадка и тяжелое общее состояние.
Выброс эндотоксинов в организм может привести к развитию инфекционно-токсического шока. Он выражается в потере капиллярами крови, нарушении работы центров кровообращения и, как правило, приводит к коллапсу и смерти.
Различают несколько форм инфекции :
· Выраженной формой инфекции является инфекционная болезнь с определенной клинической картиной (явная инфекция).
· При отсутствии клинических проявлений инфекции ее называют скрытой (бессимптомной, латентной, инапарантной).
· Своеобразная форма инфекции - несвязанное с предшествующим переболеванием микробоносительство.
Возникновение и развитие инфекции зависит от наличия специфического возбудителя (патогенного организма), возможности его проникновения в организм восприимчивого животного, условий внутренней и внешней среды, определяющих характер взаимодействия микро - и макроорганизма.
Каждый вид патогенных микробов вызывает определенную инфекцию (специфичность действия ). Проявление инфекции зависит от степени патогенности конкретного штамма возбудителя инфекции, т.е. от его вирулентности, которая выражается токсигенностью и инвазивностью.
В зависимости от характера возбудителя различают
· бактериальную,
· вирусную,
· грибковую
· другие инфекции.
Входные ворота инфекции – место проникновения возбудителя в организм человека через определенные ткани, лишенные физиологической защиты против конкретного вида возбудителя.
Ими могут быть кожа, конъюнктива, слизистые оболочки пищеварительного тракта, дыхательных путей, мочеполового аппарата. Некоторые микробы проявляют патогенное действие лишь при проникновении через строго определенные ворота инфекции. Например, вирус бешенства вызывает болезнь лишь при внедрении через повреждения кожи и слизистых оболочек. Многие микробы приспособились к разнообразным путям внедрения в организм.
Очаг инфекции (очаговая инфекция) – размножение возбудителя в месте внедрения
В зависимости от механизма передачи возбудителя различают
· алиментарные,
· респираторные (аэрогенные, в т.ч. пылевые и воздушно-капельные),
· раневые,
· контактные инфекции.
При распространении микробов в организме развивается генерализованная инфекция .
Состояние, при котором микробы из первичного очага проникают в кровяное русло, но не размножаются в крови, а лишь транспортируются в различные органы, называется бактериемией . При ряде болезней (сибирская язва, пастереллезы и др.) развивается септицемия : микробы размножаются в крови и проникают во все органы и ткани, вызывая там воспалительные и дистрофические процессы.
Инфекция может быть
· спонтанной (естественной) и
· экспериментальной (искусственной).
Спонтанная инфекция возникает в естественных условиях при реализации механизма передачи, свойственного данному патогенному микробу, или при активизации условно патогенных микроорганизмов, обитавших в организме животного (эндогенная инфекция или аутоинфекция ). Если специфический возбудитель проникает в организм из окружающей среды, говорят об экзогенной инфекции .
Если после перенесения инфекции и освобождения макроорганизма от ее возбудителя происходит повторное заболевание вследствие заражения тем же патогенным микробом, говорят о реинфекци и.
Отмечают и суперинфекцию -следствие нового (повторного) заражения, наступившего на фоне уже развивавшейся болезни, вызванной тем же патогенным микробом.
Возврат болезни, повторное появление ее симптомов после наступившего клинического выздоровления называется рецидивом . Он наступает при ослаблении сопротивляемости животного и активизации сохранившихся в организме возбудителей перенесенной болезни. Рецидивы свойственны болезням, при которых формируется недостаточно прочный иммунитет.
Смешанные инфекции (микстинфекции, миксты ) развиваются в результате заражения несколькими видами микроорганизмов; подобные состояния характеризует качественно иное течение (обычно более тяжёлое) по сравнению с моноинфекцией, а патогенный эффект возбудителей не имеет простого суммарного характера. Микробные взаимоотношения при смешанных (или микст-) инфекциях вариабельны:
Если микроорганизмы активизируют или отягощают течение болезни, их определяют как активаторы, или синергисты (например, вирусы гриппа и стрептококки группы Б);
Если микроорганизмы взаимно подавляют патогенное действие, их обозначают как антагонисты (например, кишечная палочка подавляет активность патогенных сальмонелл, шигелл, стрептококков и стафилококков);
Индифферентные микроорганизмы не влияют на активность других возбудителей.
Манифестные инфекции могут протекать типично, атипично или хронически.
Типичная инфекция . После попадания в организм инфекционный агент размножается и вызывает развитие характерных патологических процессов и клинических проявлений.
Атипичная инфекция . Возбудитель размножается в организме, но не вызывает развития типичных патологических процессов, а клинические проявления носят невыраженный, стёртый характер. Атипичность инфекционного процесса может быть вызвана пониженной вирулентностью возбудителя, активным противодействием защитных факторов его патогенным потенциям, влиянием проводимой антимикробной терапии и совокупностью указанных факторов.
Хроническая инфекция обычно развивается после инфицирования микроорганизмами, способными к длительному персистированию. В ряде случаев под влиянием антимикробной терапии либо под действием защитных механизмов бактерии преобразуются в L-формы. При этом они лишаются клеточной стенки, а вместе с ней и структур, распознаваемых AT и служащих мишенями для многих антибиотиков. Другие бактерии способны длительно циркулировать в организме, «уходя» от действия указанных факторов за счёт антигенной мимикрии или изменения антигенной структуры. Подобные ситуации известны также как персистирующие инфекции [от лат. persisto, persistens, выживать, выдерживать]. По окончании химиотерапии L-формы могут возвращаться к исходному (вирулентному) типу, а виды, способные к длительному персистированию, начинают размножаться, что и вызывает вторичное обострение, рецидив болезни.
Медленные инфекции . Само название отражает медленную (в течение многих месяцев и лет) динамику инфекционного заболевания. Возбудитель (обычно вирус) проникает в организм и латентно присутствует в клетках. Под влиянием различных факторов инфекционный агент начинает размножаться (при этом скорость репродукции остаётся невысокой), заболевание принимает клинически выраженную форму, тяжесть которой постепенно усиливается, приводя к гибели пациента.
В подавляющем большинстве случаев патогенные микроорганизмы попадают в неблагоприятные условия различных областей организма, где погибают либо подвергаются действию защитных механизмов или элиминируются чисто механически. В некоторых случаях возбудитель задерживается в организме, но подвергается такому «сдерживающему» давлению, что не проявляет патогенных свойств и не вызывает развития клинических проявлений (абортивные, скрытые, «дремлющие» инфекции ).
Абортивная инфекция [от лат. aborto, не вынашивать, в данном контексте - не реализовывать патогенный потенциал] - одна из наиболее распространённых форм бессимптомных поражений. Такие процессы могут возникать при видовой или внутривидовой, естественной либо искусственной невосприимчивости (поэтому человек не болеет многими болезнями животных). Механизмы невосприимчивости эффективно блокируют жизнедеятельность микроорганизмов, возбудитель не размножается в организме, инфекционный цикл возбудителя прерывается, он погибает и удаляется из макроорганизма.
Латентная, или скрытая , инфекция [от лат. latentis, спрятанный] - ограниченный процесс с длительной и циклической циркуляцией возбудителя, аналогичной наблюдаемой при явных формах инфекционного процесса. Возбудитель размножается в организме; вызывает развитие защитных реакций, выводится из организма, но никаких клинических проявлений не наблюдают. Подобные состояния также известны как инаппарантные инфекции (от англ. inapparent, неявный, неразличимый). Так, нередко в латентной форме протекают вирусные гепатиты, полиомиелит, герпетические инфекции и т.д. Лица с латентными инфекционными поражениями представляют эпидемическую опасность для окружающих.
Дремлющие инфекции могут быть разновидностью латентных инфекций или состояниями после перенесённого клинически выраженного заболевания. Обычно при этом устанавливается клинически не проявляемый баланс между патогенными потенциями возбудителя и защитными системами организма. Однако под влиянием различных факторов, понижающих резистентность (стрессы, переохлаждения, нарушения питания и т.д.), микроорганизмы приобретают возможность оказывать патогенное действие. Таким образом, лица, переносящие дремлющие инфекции, - резервуар и источник патогена.
Микробоносительство . Как следствие латентной инфекции или после перенесённого заболевания возбудитель «задерживается» в организме, но подвергается такому «сдерживающему давлению», что не проявляет патогенных свойств и не вызывает развития клинических проявлений. Такое состояние называется микробоносительство. Подобные субъекты выделяют патогенные микроорганизмы в окружающую среду и представляют большую опасность для окружающих лиц. Выделяют острое (до 3 мес), затяжное (до 6 мес) и хроническое (более б мес) микробоносительство. Носители играют большую роль в эпидемиологии многих кишечных инфекций - брюшного тифа, дизентерии, холеры и др.