Классификация микроорганизмов

Простейшие (protozoa)
Среди паразитирующих микроорганизмов самыми сложными по строению и возможностям приспосабливать-
ся являются простейшие, представляющие собой полноценные клеточные организмы (эукариоты). Они крупны по размеру, сравнимы с клетками человека (20-50 мкм), имеют клеточное ядро, в котором содержатся хромосомы, которые видны при делении клеток. У них имеются все органеллы, присутствующие в клетках: митохондрии, в которых осуществляется кислородный обмен; аппарат Гольджи - выводящая система; у многих имеются сложные органы движения – жгутики или реснички. Некоторые могут в неблагоприятных условиях превращаться в устойчивые к вредным воздействиям споры. Но главное то, что они могут хорошо защищаться от антител иммунной системы благодаря тому, что способны изменять состав антигенов своей оболочки. Кроме того, для лечения этих инфекций необходимо применять препараты, которые часто оказываются токсичными для человека, поскольку свойства человеческих клеток и клеток простейших сходны.
Наиболее типичные представители простейших, вызывающих инфекции у человека приведены в таблице 1.1.

Грибы
Грибы также относятся к классу эукариот. Клетки грибов содержат все органеллы, характерные для нормальных кле-
ток: ядро (ядра), митохондрии, аппарат Гольджи. Клетки делятся, образуя длинные нити - гифы, которые ветвятся, переплетаются, образуя сеть, называемую мицелий. Мицелий образует пленки на жидких средах и колонии на твердых поверхностях и тканей. Размножаются грибы спорами, которые попадают в организм различным путем.

Спирохеты
Входящие в отдел бактерий царства доклеточных (прокариот) спирохеты - одноклеточные организмы - отличаются
от собственно бактерий значительно большей величиной и более сложным строением. Спирохеты, получившие свое название от латинских spira (виток) и chaite (волосы), представляют собой спирально изогнутые вокруг центральной оси тонкие нити, которые могут совершать достаточно сложные движения - поступательные, вращательные и сгибательные. Спирохеты, как и простейшие, обладают способностью многократно изменять антигенную структуру своей оболочки, что делает их устойчивыми против воздействия антител. Спирохеты, вызывающие у человека инфекции, принадлежат к трем родам (табл. 1.4).

Бактерии

Собственно бактерии принадлежат к числу классических протокариат. По своему размеру они на 1-2 порядка меньше простейших и спирохет (от 0,5 до 5 мкм). В их цитоплазме отсутствуют
митохондрии, оформленное ядро. ДНК представлена замкнутой петлей, прикрепленной к оболочке клетки. Передвижение осуществляется с помощью жгутиков или ресничек. В неблагоприятных условиях некоторые виды могут образовывать устойчивые к вредным воздействиям споры.
Среди болезнетворных бактерий часть имеют круглую форму (кокки), к которым относится большинство бактерий, вызывающих линейные инфекции.

Большинство болезнетворных бактерий имеют палочковидную или изогнутую форму.

Болезнетворные (патогенные) бактерии оказывают свое вредное воздействие посредством нескольких факторов. Большинство бактерий способны прикрепляться к клеточной оболочке имеющимися на их оболочке адгезинами, которые подходят к расположенным на клеточной оболочке рецепторам, как ключ к замку, причем обеспечивается прикрепление к определенным клеткам, так что одни бактерии преимущественно поражают клетки дыхательных, а другие – клетки мочеполовых путей. Многие бактерии проникают только в клетки, ослабленные вирусной инфекцией. Некоторые из них, например кишечные шигеллы, обладают способностью проникать внутри эпителиальных клеток и размножаться внутри клеток, приводя их к гибели и последующему нарушению целостности слизистых. Ряд бактерий, такие, как дифтерийная палочка, обладают способностью растворять межклеточные связи и внедряться в межклеточное пространство. Многие бактерии вырабатывают вещества, которые подавляют неспецифическую и иммунную защиту организма. К числу таких веществ относятся ферменты (протеазы, гиалуронидаза), разрушающие антитела или сами клетки, а также вызывающие образование токсических веществ.
Имеется ряд бактерий, которые образуют токсины, оказывающие токсическое воздействие на организм. Таковы бактерии столбняка, ботулизма, дифтерии. По своей природе вырабатываемые токсины относятся к белкам или липополисахаридам. Известно более 80 бактериальных токсинов. Одни из них выделяются здоровой бактериальной клеткой. Другие образуются при гибели бактерий, в числе продуктов ее распада. Механизмы действия токсинов различны. Например, токсин дифтерийной палочки блокирует синтез белка, токсины стрептококков повреждают клеточные мембраны, токсины кишечных инфекций (холеры, сальмонеллеза) изменяют проницаемость клеток кишечника, вызывая поносы, нейротоксины (столбняк, ботулизм), блокируют передачу нервных импульсов и т.д.
Большинство бактериальных бактерий успешно лечатся антибиотиками. Одни из них нарушают синтез бактериальной клеточной стенки (пенициллин), другие блокируют синтез белка (стрептомицин, тетрациклин), третьи нарушают синтез РНК (рифамицины). Однако у бактерий имеются многочисленные механизмы противодействия лечебному противомикробному действию, и при длительной терапии одним препаратом в популяции накапливаются устойчивые формы. Частично они образуются вследствие возникновения мутаций устойчивых линий, которые заменяют собой неустойчивые, а частично путем получения генов устойчивости из других популяций. Практически каждые несколько лет возникает необходимость заменять используемые препараты на новые.

Риккетсии

Риккетсии – одноклеточные (прокариотические) организмы, чаще отличающиеся более мелким размером по
сравнению с классическими бактериями (от 0,3х0,4 до 0,6х2 мкм), хотя могут встречаться длинные нитевидные до 40 мкм, а также сравнимые по величине с вирусами, проходящими сквозь бактериальные фильтры. Риккетсии не способны размножаться вне клеток организма хозяина, в которых они паразитируют.

В России наибольшее значение из числа заболеваний, вызываемых риккетсиями, имел сыпной тиф, передающийся платяной или головной вошью. Заболевание это нередко приобретало эпидемический характер. Наиболее тяжелые эпидемии были отмечены в России во время Гражданской войны. В годы Великой Отечественной войны и послевоенные годы успешная эпидемиологическая работа предотвратила перерастание вспышек заболевания в эпидемии. Главный фактор профилактики - санитарная обработка мигрантов и дезинфекция их одежды. На Дальнем Востоке и в Сибири встречается североазиатский клещевой риккетсиоз; в Приморье, на Черноморском и Каспийском побережьях - марсельская лихорадка, более распространенная на Средиземном море.
Вследствие того, что риккетсии размножаются и находятся внутри клетки, они оказываются плохо доступными для действия противобактериальных препаратов.

Хламидии

Хламидии - прокариотные (безъядерные), чрезвычайно примитивно организованные микроорганизмы, значительно
более мелкие, чем бактерии и даже риккетсии, кокки, размером не превышающие 0,5 мкм, имеющие клеточную оболочку, собственные ДНК и РНК, рибосомы, механизм биосинтеза белка. Размер их генома (ДНК) почти в три раза меньше, чем у классических бактерий.
Они не способны самостоятельно вырабатывать АТФ, являющийся главным источником энергии, вследствие чего их размножение возможно только в клетках организма хозяина. АТФ они получают из клеток хозяина и, находясь в его клетке, постепенно переводят весь обмен веществ в его клетке на синтез паразитирующих хламидий. Вне клетки хозяина они представлены "элементарными тельцами" размером около 0,3 мкм, а после проникновения в клетку хозяина они превращаются в "ретикулярные или инициальные тельца" размером 0,8 - 1,2 мкм, способные к размножению. Через 7-10 часов после заражения клетки элементарные тельца превращаются в ретикулярные и затем каждые 2-3 часа делятся. Спустя 10-15 часов вновь образованные ретикулярные тельца превращаются в элементарные, и через 36-48 часов после начала заражения клетка, заполненная вновь образованными тельцами, разрушается.
Хламидии в ряде случаев вызывают воспаления легких (пневмонии), иногда - половые инфекции. Они же вызывают тяжелое заболевание глаз - трахому, нередко приводившее к слепоте. Диагностика и лечение хламидиозов всегда представляли сложную проблему.

Микоплазмы

Микоплазмы (PPLO) - самые мелкие по размеру (0,2 мкм) и наиболее примитивно устроенные прокариотные орга-
низмы. Они не имеют цитоплазматической оболочки, неподвижны, не образуют спор. Они не могут жить во внешней среде, и вся их жизнедеятельность проходит внутри клеток человека и животных. Из известных 69 видов микоплазм лишь 5 патогенны. Заражение воздушно-капельным или половым путем происходит при длительном и тесном контакте. Микоплазма попадает внутрь клетки при фагоцитозе, причем внутри клетки микоплазма успешно размножается, оказывая умеренно вредное воздействие на клетки продуктами своего обмена.

Вирусы

Вирусы являются одними из наиболее распространенных причин инфекционных заболеваний. Они характеризу-
ются двумя основными особенностями - чрезвычайно мелкими размерами и отсутствием самостоятельной системы биосинтеза белка, вследствие чего могут размножаться только внутри клеток клеточных организмов, используя для построения своих белков ферментные системы клеток, в которых они паразитируют.
Вирусы содержат в качестве генетического материала РНК или ДНК, которые окружены небольшим числом белковых молекул, обеспечивающих им защиту от факторов окружающей среды, способность к проникновению внутрь клетки и возможность начать процесс размножения внутри клетки. Вирус существует в двух разных формах: внеклеточной, именуемой "вирион", и внутриклеточной - "вирус".
По своим размерам вирусы значительно меньше всех прокариотов, варьируя от 0,015 до 0,4 мкм, и могут иметь различную форму: сферическую, палочковидную, нитевидную или напоминающую по форме сперматозоид. Нуклеиновая кислота вируса защищена белковыми молекулами - капсидами, которые расположены по спирали вокруг молекулы ДНК или РНК и затем определенным образом упакованы. Все образование может быть покрыто дополнительной белковой оболочкой. В составе вируса имеется несколько ферментов, необходимых для осуществления репликации и транскрипции, а также для проникновения внутрь клетки и выхода из нее.
В клетке происходит синтез новых молекул ДНК или РНК с использованием ферментов клетки хозяина. С вирусной и-РНК на рибосомах клетки хозяина синтезируются белки вируса. Они соединяются с образовавшимися в этих клетках вирусной ДНК или РНК. Образовавшиеся таким образом новые вирусы выходят из клетки в окружающую среду. Сами клетки хозяина при одних инфекциях остаются жизнеспособными, иногда ослабленными, при других погибают.

После проникновения внутрь клетки вирус представлен почти исключительно нуклеиновой кислотой (ДНК или РНК), которая практически ничем не отличается от нуклеиновых кислот клетки, вследствие чего антитела не способны распознать проникший вирус и уничтожить его. Антитела могут обезвреживать вирус только на слизистых, в крови или других тканевых жидкостях до заражения или после распада клеток. Вторым средством защиты клеток от вирусной инфекции является гамма-интерферон, молекулы которого начинают вырабатываться после появления вируса, фиксируются на поверхности клеток, препятствуя проникновению вируса внутрь клеток и воспроизведению его внутри клеток. И, наконец, последней линией обороны является распознавание зараженных вирусом клеток Т-лимфоцитами киллерами и уничтожение этих клеток.
РНКсодержащие вирусы. Патогенные РНК вирусы разделены на 13 семейств (табл. 1.11). Они разделяются по типу используемой для их размножения РНК.
В одних имеется одна цепочка РНК –(+) РНК, представляющая готовую для синтеза белка информационную вирусную РНК. Такая РНК, проникнув в клетку, начинает синтезировать на рибосомах этой клетки необходимые ей ферменты, после чего с их помощью на тех же рибосомах синтезирует все остальные составляющие вируса (РНК и остальные белки).
Так размножаются вирусы полиомиелита и клещевого энцефалита.

При заражении вирусами кори, гриппа, бешенства внутрь клетки проникает не (+)РНК, а дополнительная к ней одноцепочечная копия – (-)РНК. На ней сначала строится необходимая информационная (+)РНК, а затем последняя на рибосомах клетки строит вирусные частицы.
Третий вариант размножения вирусов представляют ретровирусы, вызывающие пищевые расстройства, при заражении которыми в клетку приникают две цепочки РНК, включающие и (+)РНК, и (-)РНК, каждая из которых копируется как описанные выше варианты.
И, наконец, к РНК-вирусам относятся ретровирусы, в том числе вирус ВИЧ-инфекциию.
ДНКсодержащие вирусы. ДНКсодержащие вирусы, вызывающие заболевания у человека, внедряют свою ДНК в состав ДНК зараженных клеток. Они чаще обусловливают хронические инфекции с длительным пребыванием вирусов в клетках.
Часть ДНК-вирусов содержит однонитевую ДНК. У большинства она двухнитевая. Размножение ДНКвирусов происходит в клеточном ядре клетки хозяина, куда проникает однонитевая (у парвовирусов) или двухнитевая ДНК (у всех остальных). ДНК вируса встраивается в ДНК хозяина, и на ней образуется и-РНК, на которой транслируется (образуется) молекула вирусного белка, а также образуются новые молекулы вирусной ДНК. После воссоединения вирусных белков и ДНК вновь образованные вирусы выходят из клетки или клетка, переполненная вирусными частицами, распадается.

Рис 1.2. Цикл вируса герпеса в клетке
Вирус проникает в клетку (1,2,3), его ДНК выходит в цитоплазму (4), на вирусной ДНК образуется РНК, частично в цитоплазме (5), частично в ядре (6), на рибосомах (13) клетки хозяина строятся белки вируса (7)и из них строятся новые тела вируса (8), которые затем выходят за пределы этой клетки (9, 10), после чего они могут заражать новые клетки.
Известны не менее 5 семейств патогенных ДНК-вирусов.

Прионы

Прионы являются последним открытым в недавнее время инфекционным агентом, природа которого остается не до
1.2. конца изученной. Они не являются организмами, а представляют собой определенным образом измененные белковые молекулы (изменение касается способа упаковки их молекул), которые приобретают способность вызывать перерождение клеток, ведущее к их гибели. У них нет своей ДНК или РНК. Первоначально они были обнаружены как основа развивающейся у папуасов-каннибалов, поедавших мозг своих соплеменников и приобретавших болезнь "куру", проявляющуюся в развитии губчатой энцефалопатии мозга. В наши дни это заболевание было обнаружено в Европе в форме болезни "бешенства коров", возникшего в Англии и проявляющегося также аналогичным перерождением мозга, известным как болезнь Кройцфельда-Якоба.
За открытие природы прионов в 1997 году была присуждена Нобелевская премия по медицине Стенли Прюзинеру. Он предложил этому агенту название "прион" (prion) от английского "proteinaceous infectious particle" (белковая инфекционная частица).
Прионы существуют в норме как безобидные клеточные белки, которые обладают присущей им особенностью преобразовывать свою структуру в опасные структуры, которые приводят к смертельным мозговым заболеваниям человека и животных (у человека это слабоумие). Болезни, вызванные прионами, могут возникать спонтанно, вследствие заражения или быть врожденными. В пораженных участках мозга обнаруживается гибель клеток, возникают пустоты (порозность) и неврологические явления в виде мышечных расстройств, потери памяти и бессонницы.
Проявления болезни зависят от того, какой участок мозга поражен: при поражении коры нарушается память, при поражении таламуса - сон, при поражении мозжечка и ствола – двигательные расстройства.