Советская микробиология: на страже здоровья народа. История советской микробиологической науки в биографиях некоторых её представителей Додонов Игорь

Народное здравие есть высший закон.

Н.Ф. Гамалея

За последние десятилетия советская

микробиология достигла небывалого расцвета.

Какую бы отрасль микробиологии мы ни взяли

(общую, техническую, сельскохозяйственную, меди-

цинскую), всюду отмечаются значительные успехи.

[…]

Достигнутые советской микробиологией успехи

являются ярким доказательством того, что наши

микробиологи будут и впредь развивать передовую

советскую науку.

Н.Л. Утевский

«Микробиология» (1965г.)

ОТ АВТОРА

Книга эта предназначена для массового читателя. Вряд ли что-то почерпнёт в ней учёный-микробиолог, учёный-биолог или даже простой врач (если он, конечно, как следует учился на медицинском факультете). Хотя, впрочем, некоторые исторические нюансы, моменты биографий учёных, о которых будет здесь рассказано, окажутся интересны и профессионалам, их не знавшим или попросту их подзабывшим.

События последних месяцев, без преувеличения, имеющие планетарный масштаб, делают тематику книги чрезвычайно актуальной. Собственно, пандемия коронавируса COVID-19, потрясшая человечество, и подвигла автора к написанию этой работы.

Автор по роду своей деятельности и образованию не имеет отношение ни к микробиологии, ни к медицине. Он – историк, всегда интересовавшийся историей науки (и, в частности, биологической). Но история – это не только изучение событий и процессов, происходивших в человеческих обществах, но и внимание к людям, бывших их участниками. Как говорят историки, субъективный (личностный) фактор играет в историческом процессе большую роль. Что верно, то верно. А сверх того, в биографиях отдельных людей зачастую очень ярко отражаются те масштабные события, которые происходят в обществе.

Словом, показать, как в Советской стране боролись с такой угрозой, как эпидемии, рассказав о жизни некоторых советских учёных-микробиологов, кажется автору весьма уместным.

Жизнь, которую эти учёные посвятили служению науке, служению людям, своей стране, не может не вызывать восхищения. И рассказать о них сейчас, в такое непростое время, – не только отдать им долг памяти, но и дать людям дополнительную надежду. Ибо положительный пример всегда даёт надежду.

ГЛАВА I

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ АЗБУКА

Поскольку книга носит научно-популярный характер, то представляется совсем не лишним рассказать немного о микробиологии как науке и истории её становления и развития.

Микробиология – это отрасль биологии, изучающая жизнедеятельность особой группы живых организмов, которые, по своим размерам, находятся за пределами видимости невооружённого глаза и доступны исследованию только при помощи микроскопа. Эти организмы получили общее наименование микробов, от которого и происходит название науки – микробиология (от греческих слов «микрос» – малый, «биос» – жизнь и «логос» – наука, учение).

Микробиология изучает форму и строение микробов, их физиологию, роль в природе и патологии человеческого, животного и растительного организмов.

Медицинская микробиология занимается изучением тех видов микробов, которые в процессе своей эволюции приспособились к человеческому организму и, паразитируя на нём, вызывают инфекционные (т.е. заразные) заболевания. Подобные виды микробов называют патогенными (болезнетворными).

Сразу надо оговориться, что в окружающей человека и животных природе, в их организмах широко распространены и непатогенные микробы, так называемые сапрофиты.

Фактически медицинская микробиология стала самостоятельной дисциплиной, находящейся на стыке двух наук, – биологии и медицины. Недаром представители первого поколения микробиологов в большинстве своём были врачами (как бы сказали сейчас – врачами общей практики).

Микробы – это обобщённое наименование нескольких групп микроорганизмов. Наука различает бактерии, грибки, спирохеты, риккетсии, простейших и вирусы.

Бактерии представляют собой микроскопические организмы растительной природы. Их размеры исчисляются микронами (микрон – тысячная часть (0,001) миллиметра). Величина бактерий колеблется от 0,5 до 6 микрон. В отличие от обычных растений, бактерии лишены хлорофилла. Размножаются при помощи простого поперечного деления, в чём проявляют сходство с одним из видов размножения грибков (отчего бактерии получили своё второе название грибков-дробянок).

По своей форме (морфологии) бактерии делятся на три основные группы.

1) Кокки. Это наиболее простая форма. В процессе деления новые молодые клетки могут сохранять связь между собой, образуя различные сочетания. По взаимному расположению особей кокки подразделяются на следующие морфологические группы:

а) Микрококки – кокки, располагающиеся по одной особи.

б) Диплококки (парные кокки) – кокки, располагающиеся попарно. Такое расположение обусловлено делением клеток в одной плоскости, причём, образующиеся в результате деления две новые клетки не утрачивают связи между собой. К патогенным диплококкам относятся: пневмококк – возбудитель крупозной пневмонии, менингококк – возбудитель менингита, гонококк – возбудитель гонореи.

в) Стрептококки – кокки, располагающиеся цепочкой. Как и диплококки, стрептококки делятся в одной плоскости. Среди стрептококков имеются виды, вызывающие заболевание человека (ангина, рожа и ряд других).

г) Тетракокки – кокки, располагающиеся четвёрками. Эта форма присуща коккам, которые делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

д) Сарцины – пакетообразные кокки. Деление сарцина происходит в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях.

е) Стафилококки (гроздевидные кокки) – скопление кокков, напоминающее виноградные грозди. Стафилококки образуются в тех случаях, когда кокки делятся в самых разнообразных плоскостях. Среди стафилококков встречаются виды, вызывающие различные гнойные заболевания кожи, слизистой оболочки и внутренних органов.

Однако надо иметь в виду, что название «кокк» (с греческого – «шар») в определённой степени условно. Шарами эти морфологические виды бактерий бывают не всегда. Скажем, гонококк и менингококк бобовидной формы, а менингококк – ланцевидной. Но при таком «отклонении» от «шарообразности» длина таких бактерий незначительно превосходит их ширину.

2) Палочки. К этой группе относятся микробы, имеющие форму цилиндрических клеток. Длина таких клеток значительно превосходит ширину (отсюда и само название – палочки). Палочки, образующие споры, называются бациллами, не образующие – просто бактериями.

Палочки, подобно коккам, могут давать различные сочетания: палочки, соединённые по две, носят название диплобацилл, или диплобактерий; палочки, соединённые в цепочку, называются стрептобациллами, или стрептобактериями. Но большинство болезнетворных палочек располагается одиночно.

У одних палочек концы закругленные, у других – прямые (обрубленные), у третьих – заострённые.

Эти отличия в морфологии палочек иногда играют важную роль в процессе идентификации патологического материала в ходе визуального наблюдения, т.е. под микроскопом. Скажем, бактерии чумы имеют скруглённую (овоидную) форму, а бациллы сибирской язвы – прямоугольную, с резко обрубленными концами (при этом они располагаются преимущественно не одиночно, а виде дипло- и стрептобацилл).

3) Спирально-извитые формы. К этой группе относятся бактерии, имеющие извитую форму в один или несколько витков. Среди них различают микробов слегка изогнутых (в виде запятой) – вибрионов и микробов, имеющих несколько изгибов, – спирилл.

При этом надо учитывать, что бактериям свойственен полиморфизм – их форма и величина могут меняться в зависимости от условий питания, культивирования и воздействия различных физических и биохимических факторов. Так, например, холерный вибрион в старых культурах может принимать форму шаров, гигантских спирилл и т.д. Туберкулёзная бактерия обладает склонностью давать ветвистые формы, а дифтерийной палочке свойственно ветвление и образование на концах булавидных вздутий.

Тело бактерий (чаще всего одноклеточное) построено по типу растительных клеток и состоит из оболочки и внутреннего содержимого – цитоплазмы.

Оболочка клеток тонка и бесцветна. Она обусловливает сохранение бактериями относительного постоянства форм.

В клеточной оболочке обнаруживается три слоя: 1) внутренний – цитоплазматическая мембрана; 2) средний – клеточная стенка и 3) наружный – слизистый. Они защищают бактериальную клетку от вредных факторов окружающей среды и в то же время не препятствуют проникновению веществ из внешней среды в клетку и обратно, т.е. «вписаны» в обмен веществ бактериальной клетки.

Наружный слой большинства бактерий (как болезнетворных, так и сапрофитов) способен образовывать капсулы. Так называют значительно утолщившийся слизистый слой клеточной оболочки, достигший определённой концентрации и приобретший определённую форму.

Для некоторых микробов образование капсул – постоянный признак (т.н. группа капсульных микроорганизмов). Но и некапсульные бактерии иногда образуют капсулы (например, кишечная палочка, гонококки, пневмококки, бациллы сибирской язвы и др.). В любом случае капсулы для бактерий – полезное образование, защищающее их от вредного воздействия макроорганизма или внешней среды. Так, сибиреязвенные бациллы и пневмококки образуют капсулы в больном организме, а, попадая во внешнюю среду, их утрачивают; бактерии кишечно-тифозной группы, наоборот, – образуют капсулы во внешней среде при низкой температуре (10 – 20 градусов Цельсия) или при наличии сбраживаемых углеводов.

Химический состав капсулы разных бактерий неодинаков: у одних микробов слизистый слой состоит из полисахаридов, у других – из глюкопротеинов.

Цитоплазма бактерий представляет собой смесь коллоидов и имеет жидкую консистенцию. В ней также содержатся гранулы (100 – 200 ангстрем в диаметре), состоящие из различных органических соединений (дегидразы, рибонуклеиновой кислоты, волютина и др.). Нередко в цитоплазме содержатся разнообразные включения – сера, жир, гликоген, зёрна пигмента, гранулёза.

Как говорилось ранее, часть палочек (бациллы) способна образовывать споры. В отличие от грибков (о чём ниже), споры у бацилл служат не для размножения клеток, а для защиты от неблагоприятных воздействий внешней среды, т.е. содействуют сохранению вида.

Одна бактериальная клетка способна образовывать только одну спору.

Процесс спорообразования происходит у бактерий в относительно короткий срок (примерно в течение 24 часов). Сущность процесса заключается в том, что содержимое микробной клетки постепенно сгущается и, концентрируясь в одном месте, покрывается плотной оболочкой. Постепенно тело бактериальной клетки отмирает.

Оболочка споры состоит из двух слоёв: наружного и внутреннего. Наружный слой трудно проницаем для воды и различных веществ, т.е. выполняет защитную функцию. Из внутреннего слоя при прорастании споры образуется новая клеточная оболочка бактерии.

Химический состав споры характеризуется малым количеством свободной воды и большим содержанием липоидов (т.е. жиров), что в значительной степени обусловливает устойчивость спор к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды. Например, температура 100 градусов Цельсия не убивает споры. Для их уничтожения необходимо воздействие более высоких температур: перегретого пара (120 – 134 градуса Цельсия в течение 20 минут) или сухого жара (160 – 170 градусов Цельсия в течение 1 – 2 часов).

Попав в условия благоприятные для развития (наличие необходимой питательной среды, влажности, температуры), споры быстро прорастают (за 4 – 5 часов), превращаясь в «обычные» бактерии (говоря по-научному, в вегетативные формы). При прорастании оболочка споры сначала разбухает, а потом растворяется или разрывается, и из неё выходит бактерийный проросток, одетый в тонкую оболочку.

Долгое время оставался спорным вопрос о ядре у бактерий. Одни учёные отрицали его существование, другие полагали, что всё внутреннее содержимое бактериальной клетки является её ядром. Сейчас большинство исследователей признают наличие ядра у бактерий. При этом считается, что оно находится в диффузном состоянии и не вполне дифференцировано от цитоплазмы. Наличие ядерной хромативной субстанции у бактерий доказано опытным путём: с помощью микрохимической нуклеальной реакции на тимонуклеиновую кислоту, являющуюся обязательной составной частью хроматина (вещества, заключённого в ядрах животных и растительных клеток). Сверх того, в ходе ряда исследований наблюдался процесс обособления ядра у бактериальных клеток.

Бактерии способны передвигаться. Движение они совершают при помощи жгутиков – тончайших извитых нитей, которые начинаются от базальных гранул в цитоплазме и выходят наружу через клеточную оболочку. Число и расположение жгутиков у различных бактерий неодинаковы: жгутик может быть один и располагаться на одном из полюсов (такие бактерии называются монотрихами); жгутики могут располагаться пучками на одном или двух полюсах (лофотрихи); жгутики могут идти вокруг всего тела бактерии (перетрихи).

Наиболее быстрые и прямолинейные движения совершают монотрихи и лофотрихи. Например, холерный вибрион (монотрих), имея размер 1,5 – 3 микрона, передвигается со скоростью 30 микрон в секунду, что, как нетрудно подсчитать, превосходит его размер в 10 – 20 раз. Перетрихам присущи менее энергичные и в то же время более беспорядочные движения.

Характер движения микробов зависит также от их возраста (молодые клетки двигаются более энергично), температуры внешней среды (оптимальная для микроорганизмов температура способствует движению), наличия химических веществ и других факторов.

Грибки составляют очень широко распространённую в природе группу микроорганизмов растительного происхождения. От бактерий они отличаются более сложным строением и более совершенными способами размножения.

Грибки делятся на три большие группы: 1) плесени; 2) дрожжи; 3) несовершенные грибки.

1) Плесени. Различают два вида плесеней: мукоровые и аспергилловые.

Грибки семейства мукоровых имеют ветвящийся мицелий (грибницу) без перегородок (несептированный). Т.е. вся грибница их представляет собой одноклеточный организм. От мицелия отходят спороносные нити, оканчивающиеся шаровидными спорангиями, в которых содержатся многочисленные споры (эндоспоры). После созревания спорангии лопаются, а выпавшие споры, прорастая, дают начало развитию нового мицелия. Разросшиеся колонии мукорового грибка читатель мог видеть на старом хлебе (эти колонии имеют вид чёрного сплошного пушка, покрывающего поверхность несвежего хлебо-булочного изделия).

Аспергилловые грибки имеют более сложное строение – мицелий этих грибков многоклеточный: он разделён межклеточными перегородками. Размножаются аспергилловые грибки также посредством спор (экзоспор или конидий).

Аспергилловые грибки разделяются на два подсемейства: собственно аспергиллусы и пенициллиумы. Спороносные нити первых (конидиеносцы) одноклеточные и заканчиваются головчатым утолщением, на котором имеются стеблеобразные выросты – стеригмы. От них и отшнуровываются экзоспоры (органы плодоношения напоминают лейку, поэтому такие грибки ещё называют леечными). Конидиеносцы вторых – многоклеточные, без головчатого утолщения. Стеригмы и отшнуровывающиеся от них экзоспоры напоминают кисточки (отсюда и второе название пенициллиумов – кистевики).

Аспергилловые плесени читатель может видеть весьма часто: на несвежих продуктах, влажных и сырых поверхностях (при недостаточном поступлении света и свежего воздуха).

Грибки семейства аспергилловых имеют большое практическое применение в медицине (в производстве антибиотиков), в особенности грибки рода пенициллиумов.

2) Дрожжи. Дрожжевые грибки – это крупные круглые, овальные, а иногда удлинённые клетки с двуконтурной оболочкой. В них отчётливо заметно ядро, иногда вакуоли (небольшие шаровидные полости). Диаметр дрожжей 7 – 10 микрон. Размножаются они как посредством почкования, так и с помощью спор (эндоспор, образующихся прямо внутри дрожжевых клеток).

Семейство дрожжевых грибков очень многочисленно. Характерной физиологической особенностью большинства дрожжей является способность производить спиртовое брожение сахаров, в результате которого происходит разложение сахара на этиловый спирт и углекислый газ. Эта особенность дрожжей ста стала известна человеку с глубокой древности и нашла широкое применение: при производстве спиртных напитков (пива, вина), для подъёма и разрыхления теста (посредством выделяющегося при брожении углекислого газа), при изготовлении заквасок, использующихся в производстве кисломолочных продуктов (кефира, ряженки, кумыса и др.). С развитием биологической и химической наук стало известно, что многие дрожжевые грибки богаты белками, жирами и витаминами. В связи с этим было налажено дрожжевание кормов для скота. Богатство дрожжей витаминами (тиамином, рибофлавином, никотиновой, фолиевой, пантотеновой кислотами и др.) обусловило их применение при изготовлении лекарств для лечения различных заболеваний (авитаминоза, фурункулёза, диспепсии и ряда других).

В общем, наверное, без преувеличения дрожжевые грибки можно назвать «чемпионом» среди микроорганизмов по сферам их полезного использования в жизни человека.

3) Несовершенные грибки. К этой группе грибков относятся: а) дерматофиты; б) дрожжеподобные организмы и в) лучистые грибки (или актиномицеты).

Вегетативное тело дерматофитов состоит из септированного мицелия. Размножаются они почкованием и экзоспорами.

Дрожжеподобные грибки (Саndida) морфологически сходны с истинными дрожжами, но, в отличие от последних, не образуют эндоспор, т.е. размножаются только почкованием.

Лучистые грибки (актиномицеты) по строению мицелия близки, с одной стороны, к низшим одноклеточным плесеням (мукоровым грибкам), а с другой – к бактериям. Ветвящийся мицелий их представляет собой одну клетку. Нити актиномицетов в поперечнике имеют 1 микрон. Размножаются актиномицеты при помощи оидий –члеников, образующихся в результате распада концевых нитей на отдельные сегменты. В результате эти грибки выглядят, как расходящиеся в разные стороны лучи (отсюда и их название – лучистые грибки). Актиномицеты, подобно плесеням, нашли применение в медицине для изготовления антибиотиков (из различных актиномицетов получены такие антибиотики как стрептомицин, ауреомицин, хлормицетин (его синтетический аналог – левомицетин), тетрациклин).

Мы много сказали о полезной роли грибковых микроорганизмов в жизни человека. Но грибки являются также и причиной многих заболеваний человека (эти заболевания имеют обобщённое наименование микозов). Так, плесневые грибки могут вызывать глубокие микозы – поражение лёгких, селезёнки; дерматофиты поражают кожу и волосы (дерматомикозы); грибки рода Саndida вызывают кандидамикозы мочеполовых путей; лучистые грибки – актиномикозы (очень тяжёлые заболевания, характеризующиеся глубокими нагноениями на шее, затылке, рёбрах и позвонках больного, а также в ряде случаев и поражением внутренних органов – лёгких, печени, кишечника и др., могущие привести к смертельному исходу).

Спирохеты имеют строение тонких нитей со многими завитками.

Тело спирохет состоит из цитоплазмы и центральной эластичной осевой нити. Некоторые виды спирохет имеют длинные тонкие жгутики, располагающиеся по концам тела, другие жгутиков не имеют. Тем не менее подвижными являются все спирохеты. Дело в том, что их подвижность обусловливается сократимостью их цитоплазмы и эластичностью осевой нити. Таким образом, спирохеты могут совершать вращательные и сгибательные движения. Жгутики же, в случае их наличия, играют в передвижениях этих микроорганизмов вспомогательную роль.

Размножаются спирохеты так же, как и бактерии, путём простого поперечного деления.

Эти микробы являются возбудителями ряда инфекционных заболеваний человека. Например, бледная спирохета – возбудитель сифилиса; спирохетами вызываются также возвратный тиф (как вшивый, так и клещевой) и лептоспирозы.

Простейшие (Protozoa) представляют собой одноклеточные животные организмы. По строению они более сложны, чем бактерии. Тело их состоит из протоплазмы, одного или нескольких ядер, вакуоли и ряда включений.

Движение простейшие совершают при помощи протоплазмы, образующей псевдоподии (например, амёбы), либо при помощи жгутиков и ресничек (например, инфузории).

Размножаются простейшие несколькими способами: а) путём простого деления; б) множественным делением сначала ядра, а затем всей клетки на ряд молодых особей (такое деление называется шизогонией); в) половым путём. У некоторых простейших может встречаться сочетание указанных способов размножения. Так, например, у плазмодия малярии происходят смены бесполового и полового циклов размножения.

Некоторые простейшие могут образовывать так называемые цисты (например, дизентерийная амёба). Это – неактивное состояние данных микроорганизмов подобное спорам у бактерий. Как и споры у последних, цисты простейших не служат целям размножения, а являются защитой от неблагоприятных условий внешней среды. Они окружены плотной оболочкой и содержат по несколько ядер. Попав в благоприятные условия, цисты превращаются в вегетативные клетки.

Простейшие являются возбудителями ряда опасных инфекционных заболеваний человека: трипаносома – сонной болезни, плазмодии – малярии, амёбы – дизентерии и амёбных нарывов печени и др.

Риккетсии (существует и форма написания этого слова с двумя буквами «т» – «риккеттсии») – своеобразная группа микроорганизмов. Своё название получили по имени американского медика и учёного Х.Т. Риккетса, впервые описавшего возбудителя лихорадки Скалистых гор, который как раз и является риккетсией1. Риккетс погиб при изучении эпидемии сыпного тифа в Мексике. «Сыпняк» также вызывается риккетсиями. Ещё одна причина, по которой микроорганизм был назван в честь американского исследователя.

Риккетсиям свойственен полиморфизм.

Различают четыре морфологических типа риккетсий (по П.Ф. Здродовскому):

1) Тип А, или кокковидные риккетсии, в виде очень мелких овоидов или эллипсоидов диаметром 0,3 – 0,5 микрон.

2) Тип В, или палочковидные риккетсии, в виде нежных коротких палочек диаметром от 1 до 1,5 микрон.

3) Тип С, или бациллярные (длинные палочковидные) риккетсии, в виде удлинённых и обычно изогнутых тонких палочек размером 3 – 4 микрона.

4) Тип D, или нитевидные риккетсии, в виде длинных, нередко гигантских причудливо изогнутых нитей, напоминающих крупные бактерии-спириллы. Их размер 10 – 40 микрон. Встречатся формы и превышающие 40 микрон.

Риккетсии неподвижны.

Эти микроорганизмы вызывают у человека и животных группу заболеваний, имеющих общее название риккетсиозов. У человека наиболее известным из таких заболеваний, носящим эпидемический характер, является сыпной тиф (причём в трёх «вариациях» – вшивый, крысиный (блошиный) и клещевой). Кроме того, риккетсиозами являются ряд эндемических лихорадок (например, лихорадка цуцугамуши (Япония), марсельская лихорадка, пятнистая лихорадка Скалистых гор Америки и ряд других).

Вирусы. Ряд инфекционных заболеваний человека, животных и растений вызывается такими микроорганизмами, размеры которых исчисляются в миллимикронах (т.е. в тысячных долях микрона и, следовательно, миллионных долях миллиметра). Эти микробы получили название вирусов (от латинского слова «virus» – яд). Поскольку они обладают способностью проникать через мелкопористые бактериальные фильтры, задерживающие все другие микроорганизмы, то их стали называть также фильтрующимися вирусами 2.

Вирусы не имеют клеточного строения и характеризуются относительной простотой химического состава, как правило, включающего только гидратированный белок и специфическую нуклеиновую кислоту (РНК или ДНК). Возможно наличие липидной (т.е. жировой) оболочки, которая выполняет защитные функции. Такой оболочкой располагает, например, вирус COVID – 19 (он же – SARS COV.– 2).

Вирусы имеют разнообразную форму: шаровидную, кубовидную, коротких и длинных палочек, иногда изогнутых.

Вирусы настолько малы, что разглядеть их можно, как правило, только в электронный микроскоп. Размеры большинства из них колеблются в пределах от 30 до 100 миллимикрон. Однако есть и более мелкие: величиной 10 – 15 миллимикрон. Размеры таких вирусов приближаются к размерам крупных белковых молекул (таковы, например, вирусы ящура, полиомиелита). В то же время наиболее крупные вирусы, так называемые элементарные тельца, при определённых методах окраски становятся видимыми даже в обычный микроскоп. К элементарным тельцам относятся возбудители оспы, оспы животных и ряда других заболеваний.

* * *

Такова, вкратце, «карта» микроорганизмов. Именно их изучением и, в случае их болезнетворности (для человека, животных и растений), борьбой с ними занимается микробиология.

Однако каким образом микробам удаётся поражать макроорганизмы? Какова схема, факторы их болезнетворной деятельности? И как реагирует на их болезнетворную деятельность макроорганизм (нас в данном случае интересует, прежде всего, организм человека)?

Здесь необходимо рассказать об инфекции как таковой и о человеческом иммунитете.

Под инфекцией (от латинского слова «inficio» – заражаю) понимается совокупность явлений, которые происходят в организме вследствие проникновения, размножения и действия в нём микробов.

В инфекционном процессе играет роль взаимодействие трёх факторов: 1) микроорганизма – возбудителя заболевания; 2) макроорганизма; 3) окружающей среды, которая влияет на свойства как макроорганизма, так и микроорганизма.

Микробы, способные вызывать заболевания, должны быть патогенными и вирулентными.

Патогенность – это, собственно, и есть способность микроба оказывать на макроорганизм болезнетворное действие.

Патогенность может значительно колебаться у различных штаммов микробов одного и того же вида. Так вот, степень патогенности данного штамма микроорганизма называется вирулентностью. Т.е. чем выше вирулентность, тем более заразен микроб.

Можно дать и более развёрнутое определение вирулентности.

Вирулентность – это свойство микроба проникать в ткани макроорганизма, жить, размножаться и распространяться в них, противостоять тем неблагоприятным влияниям, которые оказывают на него биологические реакции организма, и выделять различные ядовитые вещества, которые обусловливают клиническую картину инфекционного заболевания.

Чем «ярче» выражены эти «способности» у микроба, тем более он вирулентен (болезнетворен, заразен).

Патогенные микробы приспособлены к жизни только в живых организмах. Данную особенность они приобрели в ходе длительной эволюции, образовавшись из сапрофитных форм. Однако это не значит, что патогенные микроорганизмы тут же погибают во внешней среде. Нет. Более или менее длительное время они способны в ней сохраняться. Но подобная ситуация для них экстремальна. И, только проникнув в живой организм, патогенные микробы «обретают свой рай», максимально благоприятную для их жизнедеятельности среду.

В то же время необходимо учитывать, что строгого деления микробов на патогенные и сапрофиты провести нельзя. Во-первых, многие патогенные микробы, внедрившись в макроорганизм, могут не вызывать в нём инфекционного процесса. Скажем, в человеческом организме способны «спокойно жить» даже носители таких опасных заболеваний как брюшной тиф, холера и туберкулёз (палочка брюшного тифа, холерный вибрион и туберкулёзная микобактерия). Во-вторых, казалось бы, безвредные сапрофиты при понижении сопротивляемости человеческого организма в определённых условиях нередко становятся причиной патологических изменений. Например, «наитипичнейший» сапрофит – кишечная палочка Е. соli, попав в мочевой пузырь или почки, может вызвать воспалительный процесс в них.

Отсюда вполне возможно сделать вывод, что если патогенность является видовым свойством какого-то вида микробов (т.е. такой-то микроб, в принципе, патогенен), то вирулентность – это, можно сказать, индивидуальное свойство микроба (какого-то его штамма, территориальной популяции и т.д.). Также становится ясно, что вирулентность микроорганизмов колеблется как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Всякий микроб в момент выделения из макроорганизма максимально вирулентен (оно и понятно, он «пришёл» с «пастбища», из «райского уголка»). Попав во внешнюю среду, подвергаясь высыханию, действию света, иногда – высоких температур, микроб теряет вирулентность.

К факторам вирулентности (см. развёрнутое её определение) относятся: 1) капсулы, 2) диффузионный фактор, 3) токсины, 4) агрессины.

1) Капсулы. Ранее мы говорили, что капсулы и капсулообразование можно рассматривать как приспособляемость патогенных микробов к неблагоприятным условиям жизни в организме человека или животного. Именно в макроорганизме ряд кокков и бацилл образуют капсулы и теряют их, попадая во внешнюю среду, при этом резко ослабляя свою вирулентность. Например, экспериментально доказано, что капсула сибиреязвенной палочки обеспечивает ей устойчивость против фагоцитоза.

Но капсулы образуются только у бактерий, да и то не у всех и не всегда (см. выше). В случае же с вирусами роль капсул, очевидно, выполняет липидная оболочка, имеющаяся у некоторых представителей этого вида микроорганизмов (см. выше).

2) Диффузный фактор (или фактор распространения). Некоторые микроорганизмы способны выделять литические ферменты, увеличивающие проницаемость тканей макроорганизма, что содействует облегчению распространения микроорганизмов. Так, например, ряд бактерий (скажем, дифтерийная палочка) продуцирует фермент гиалуронидазу, расщепляющий гиалуроновую кислоту, входящую в состав соединительной ткани.

Но далеко не все бактерии вырабатывают гиалуронидазу. Такой «способности» нет у менингококка, туберкулёзной микобактерии и многих других. Зато к факторам распространения подобных бактерий учёные относят полисахариды, содержащиеся в их капсулах.

У вирусов, общей чертой которых, как известно, является внутриклеточный паразитизм, литические ферменты тоже встречаются: у вирусов бактерий (бактериофагов), вирусов растений и грибов. Тем не менее многие вирусы «выработали» иные «стратегии проникновения» в клетки поражаемых ими макроорганизмов. Это и введение своего РНК сквозь клеточную оболочку без её повреждения, и обеспечение условий, при которых клетка сама захватывает вирус, «принимая» его «за своего». Безусловно, такие «умения» вирусов нужно относить к факторам их распространения. Кстати, вирусы человека и животных проникают в их клетки именно «безлизисными» способами.

3) Микробные токсины. Патогенные микробы обладают способностью выделять особые ядовитые продукты – токсины, значение которых в патогенезе инфекционных заболеваний чрезвычайно велико.

Если вести речь о бактериях, простейших, риккетсиях, грибках и спирохетах, т.е. микроорганизмах, имеющих клеточную структуру, то их токсины бывают экзотоксинами и эндотоксинами.

Экзотоксины – ядовитые вещества, выделяемые микробной клеткой в окружающую среду (эти токсины легко диффундируют через клеточную оболочку).

Эндотоксины – ядовитые вещества, которые остаются в цитоплазме (протоплазме) микробной клетки. Они попадают во внешнюю среду после отмирания и разрушения клетки.

Экзотоксины более токсичны, чем эндотоксины.

При этом экзотоксины ещё и специфичны, т.е. вызывают в макроорганизме определённые, характерные лишь для этого токсина явления. Так, столбнячный яд обусловливает спазматические сокращения двигательных мышц, а дифтерийный токсин оказывает некротизирующее и парализующее действие и т.д.

Эндотоксины не обладают специфическим действием на макроорганизм. Их действие выражается в явлениях общего отравления.

Экзотоксинам свойственна антигенность, т.е. их попадание в макроорганизм приводит к образованию специфических антител – антитоксинов, нейтрализующих токсин.

Эндотоксины появления антитоксинов в макроорганизме не вызывают – антитела вырабатываются против самих микробов, а не против их ядов.

Экзотоксины менее устойчивы, чем эндотоксины. Они быстро разрушаются под воздействием температуры, света, химических веществ (свойство лабильности). Скажем, нагревание до 80 градусов Цельсия разрушает экзотоксины почти моментально, а уже при 50 градусах они значительно ослабевают.

Эндотоксины выдерживают нагревание до 80 – 100 градусов Цельсия.

Надо иметь в виду, что далеко не всегда микробная клетка вырабатывает и экзо- и эндотоксины. Как раз наоборот – чаще идёт выработка токсинов одного из типов. Но и «дуплеты» также имеют место. Например, дизентерийная палочка Григорьева – Шига или стрептококки отравляют макроорганизм как экзотоксинами, так и эндотоксинами.

Вырабатываются токсины и вирусами. Скажем, токсины гриппа оказывают токсическое воздействие на сердечно-сосудистую, нервную и другие системы человеческого организма.

4) Агрессины. Вещества, выделяемые капсулами ряда бактерий. Имеют белковую или полисахаридную природу. Их назначение – угнетающе действовать на защитные функции организма. Установлено, что агрессины снижают эффективность захвата и переваривания микроорганизмов фагоцитами. Таким образом, агрессины резко усиливают вирулентность микробов.

Выработка агрессинов установлена у многих бактерий: возбудителей брюшного тифа, паратифов, холеры, сибирской язвы, чумы, туберкулёза, дифтерии и др.

В развитии инфекционного процесса играет роль не только вирулентность микробов, но и их количество, попавшее в организм в момент заражения (инфицирующая доза). С увеличением инфицирующей дозы инкубационный период уменьшается, течение и исход болезни становятся более тяжёлыми.

Таким образом, общая схема деятельности микробов в ходе возникновения и протекания инфекции такова: посредством диффузных факторов и агрессинов, угнетающих защитные силы макроорганизма, микроб проникает в организм и в какой-то степени распространяется в нём. Процесс жизнедеятельности микроорганизма в поражённом макроорганизме, включающий его питание, дыхание, размножение (или репликацию, как говорят учёные в случае с вирусами) протекает, естественно, за счёт материала тканей и клеток поражённого организма, что уже само по себе вызывает сбои в его функционировании. Сверх того, результатом жизнедеятельности микроорганизма являются разнообразные токсины, отравляющие макроорганизм, что ещё более усугубляет сбои в его функционировании.

Конечно, говоря об инфекциях, необходимо, хотя бы коротко, сказать о путях и способах заражения, видах инфекций и стадиях их протекания.

Увы, первоисточником инфекционных болезней преимущественно является сам человек. Причём, это может быть больной человек, выздоравливающий человек (реконвалесцент), а также бактерио- и вирусоноситель. Бактерионосители и вирусоносители – это люди, которые не больны, но носят в своём организме тот или иной патогенный микроб, систематически так или иначе выделяют его во внешнюю среду, а следовательно, способны заражать им других людей.

Из организма людей патогенные микробы выделяются различными путями: с мокротой, мочой, гноем, испражнениями и пр. Пути выделения зависят от локализации патологического очага в организме (скажем, туберкулёз или грипп поражают органы дыхания и выделяются из человеческого организма преимущественно через дыхательные пути).

Выделения больного человека способны заражать почву, воду, продукты питания, бытовые предметы, животных, и инфицирование другого человека может происходить через них.

Такие инфекции, первоисточником которых является сам человек, получили название антропонозов (полиомиелит, грипп, вирусный гепатит, дизентерия, менингококковая инфекция и мн. др.).

Существует значительная группа заболеваний, первоисточником которых выступают животные. Такие инфекции называются зоонозами (чума, бешенство, туляремия, ящур, бруцеллёз и мн. др.).

Патогенные микробы могут передаваться от больного человека здоровому следующими путями:

1) Прямым контактом в результате соприкосновения с больным (поцелуи, половой путь).

2) Непрямым контактом, т.е. посредством предметов, заражённых патогенными микробами (предметы домашнего обихода, игрушки, продукты питания и т.п.).

3) Через воздух – воздушно-капельным или воздушно-пылевым путём (грипп, ОРВИ, туберкулёз, скарлатина, дифтерия).

4) Через воду (холера, дизентерия, брюшной тиф).

5) Перенесением от больного к здоровому с участием кровососущих насекомых (сыпной и возвратный тифы – преимущественно через вшей, малярия и жёлтая лихорадка – через комаров).

Тот орган или ткань, через который микроб проникает в организм, называется «входными воротами» инфекции. Некоторые возбудители могут попадать в организм любым путём – через кожу, любую слизистую и любую полость (чумная палочка, стафилококк). Другим нужны строго определённые «входные ворота» (например, гонококк проникает в организм только через слизистые оболочки половых путей и конъюктивы глаз).

Инфекция может локализоваться в различных системах, тканях организма и даже в клетках. Может различными путями распространяться.

В зависимости от локализации возбудителя инфекции и путей его распространения различают:

1) Септицемию, при которой микробы длительно находятся в крови.

2) Бактериемию, при которой микробы размножаются в определённых органах и тканях, из которых периодически поступают в кровь.

3) Пиемию, при которой образуются гнойные очаги в различных тканях и органах.

4) Токсинемию, при которой возбудитель действует на организм своим токсином.

Обобщённо различают местные (локализованные) инфекции, при которых реакция на микробное раздражение и продукты жизнедеятельности микроба проявляется в форме определённого патологического процесса на месте его внедрения, и общие инфекции, при которых попавшие в кровь патогенные микробы распространяются по всему организму.

Формы взаимодействия между патогенным микробом м макроорганизмом также могут носить различный характер. Это находится в зависимости от степени вирулентности возбудителя и состояния макроорганизма.

Прежде всего, микроб может быть механически удалён из организма (скажем, посредством движения ресничек мерцательного эпителия слизистой оболочки носа при чиханье и при кашле) или погибнуть, встретив в месте своего внедрения в организм неблагоприятные условия химического или физико-химического порядка (например, кислотность содержимого желудка).

Иногда микроб, попадая в организм, длительное время существует в нём, не вызывая заболевания. Такое явление называют бактерио- или вирусоносительством. Оно наблюдается как у переболевших некоторыми инфекциями (например, брюшным тифом), так и у здоровых людей, контактировавших с больными, например, дифтерией, скарлатиной, СПИДом и др.

В ряде случаев патогенный микроб находит в организме благоприятные условия для своего существования и размножения и вступает с ним во взаимодействие, которое не приводит к заболеванию. В этом случае симбиоз макро- и микроорганизма, однако, не наступает, так как первый отвечает на внедрение второго рядом биологических реакций (морфологическими или биохимическими изменениями на месте внедрения микроба, изменением реактивности организма). Но эти биологические реакции не достигают такой степени, чтобы наступило заболевание с определёнными клиническими симптомами. Подобное явление получило название скрытой или латентной ифекции.

В ряде случаев патогенный микроб вызывает незначительные или нехарактерные для данного заболевания клинические симптомы (например, известны случаи перенесения «на ногах» такой серьёзной инфекции как брюшной тиф). Такие формы заболевания называются стёртыми или атипичными инфекциями.

Однако в значительном числе случаев взаимодействие макроорганизма с патогенным микроорганизмом приводит к типичному инфекционному заболеванию.

Исследователи выделяют ряд стадий в течении типичных инфекций:

1-я стадия – инкубационный период. Это время, протекающее от момента внедрения патогенных микробов до проявления видимых признаков болезни. В данный отрезок времени происходит, с одной стороны, размножение и накопление проникших в организм микробов, с другой – изменение в сторону повышения реактивности организма к микробам-возбудителям. Длиться инкубационный период может от нескольких часов до нескольких месяцев.

2-я стадия – так называемый продромальный период (или период предвестников). Этот период характеризуется проявлением первых признаков болезни: общим недомоганием, слабостью, головной болью, появлением температуры.

3-я стадия –период развития болезни. В его ходе наиболее ярко проявляются все признаки данного заболевания. Естественно, у каждого заболевания эти признаки свои (причём нередко надо учитывать и сочетание некоторых из них, а то и весь комплекс). Определённая температурная кривая, изменения в картине белой крови, степень и характер поражения центральной нервной системы, сердечно-сосудистого и лимфатического аппаратов, возможные изменения кожи и видимых слизистых оболочек – вот те особенности, которыми характеризуется течение той или иной инфекции.

4-я стадия – период угасания (или период разрешения) болезни. Т.е. это – её исход. Заболевание может заканчиваться выздоровлением или смертью либо может принять хронический характер.

Мы уже не раз упоминали, что инфекционный процесс – результат взаимодействия макроорганизма с возбудителем заболевания. Данное положение впервые обосновал И. И. Мечников в противовес одностороннему этиологическому направлению в микробиологии, согласно которому микробу-возбудителю заболевания придавалось основное значение в развитии инфекции. И.И. Мечников впервые доказал, что возникновение, развитие, течение и исход инфекционного процесса зависят от тех реакций макроорганизма, которые происходят в нём под влиянием патогенного микроба. Другими словами, он настаивал на ведущей роли макроорганизма в инфекционном процессе. Сейчас эта точка зрения является общепризнанной.

Индивидуальность организма, возраст и, следовательно, состояние нервной и эндокринной систем играют большую роль в возникновении и развитии инфекционного заболевания. Например, ряд особенностей детского организма делает его более восприимчивым к инфекции.

Огромное влияние на резистентность (сопротивляемость) организма оказывает фактор его питания. Недостаточность питания, голод ослабляют организм, повышая вероятность инфекционного заболевания.

Наблюдения и исследования позволили установить, что явление устойчивости к инфекциям связано с некоторыми факторами питания. Здесь, прежде всего, надо иметь в виду белковые компоненты пищи и витамины. Белковое голодание может привести к заболеваниям дыхательных путей (например, туберкулёз), другим инфекциям, обусловить их более тяжёлое течение и вызвать повышение смертности.

Авитаминозы (т.е. недостаток витаминов в пище) также снижают устойчивость организма к инфекциям.

Негативными факторами, ослабляющими резистентность организма и, следовательно, повышающими его восприимчивость к инфекции, являются утомление, нервные и психические травмы, большая стрессовая нагрузка, хронические и острые отравления.

И здесь мы вплотную подходим к третьему фактору, играющему роль в инфекционном процессе, – внешней среде. Принято считать, что она оказывает лишь косвенное влияние на инфекционный процесс посредством влияния как на микро-, так и на макроорганизм. Можно сказать, что влияние окружающей среды опосредованно: она не сама участвует в инфекционном процессе, а лишь влияет на двух его «главных» участников – патогенный микроорганизм и макроорганизм.

Тем не менее эта косвенность и опосредованность не делают фактор окружающей среды малозначительным. Роль среды, наоборот, очень велика.

Во-первых, она влияет на микроба-возбудителя (химические, физические, биологические и другие факторы среды). Например, именно холодный и в то же время влажный воздух является благоприятной средой для распространения возбудителей гриппа и ОРВИ. Или: развитие малярийных плазмодиев в теле малярийного комара происходит только при определённых температурах.

Во-вторых, внешняя среда может оказывать влияние на переносчика микроба-возбудителя. Например, температура на того же малярийного комара. Или: клещевой возвратный тиф на территории бывшего СССР встречается только в Средней Азии и на Кавказе, ибо только в этих регионах могут существовать виды клещей, передающие эту инфекцию.

В-третьих, внешняя среда (те же химические, физические и биологические её факторы) оказывает влияние на макроорганизм. Вовсе не для красоты словца говорится, например, о здоровом воздухе степей и гор и нездоровом воздухе сырых, заболоченных территорий. В самом деле, сырость снижает резистентность слизистых оболочек воздухоносных путей. Это же снижение резистентности способствует распространению поздней осенью и ранней весной гриппа и ОРВИ.

Важное замечание: состояние человеческого организма в очень большой степени обусловливается социальными факторами – условиями быта, труда, питания, уровнем развития медицины и доступностью её услуг. Если при этом мы вспомним, что антисанитария создаёт благоприятные условия для жизнедеятельности микробов-возбудителей различных заболеваний, то становится ясным огромное значение социальной гигиены в деле ограничения распространения инфекций, защиты человека от них.

В-четвёртых, эффективность терапевтических воздействий также зачастую зависит от окружающей среды. Например, лечение туберкулёза гораздо эффективнее проходит в сухом и тёплом климате и менее эффективно – во влажном и холодном.

Наконец, в-пятых, сам комплекс взаимных приспособительных реакций микро- и макроорганизма учёные склонны рассматривать как направленный, в конечном итоге, на восстановление нарушенного биологического равновесия с окружающей средой.

Словом, повторяем: хоть роль внешней среды в течение инфекционного процесса и косвенная, но она не менее важна, чем роль двух других членов «триады» факторов – микроорганизма и макроорганизма.

* * *

Когда мы говорим о роли макроорганизма в инфекционном процессе, то имеем в виду, прежде всего, такое явление как иммунитет.

Иммунитетом (от латинского слова «immunitas» – освобождение от чего-либо) называют невосприимчивость организма к инфекционному заболеванию. Эта невосприимчивость обусловливается совокупностью наследственно полученных и индивидуально приобретённых организмом приспособлений, которые препятствуют проникновению и размножению в нём микробов и других патогенных агентов.

Иммунитет многообразен по своему происхождению, проявлению и механизму.

По происхождению различают иммунитет врождённый и приобретённый.

Под врождённым иммунитетом понимают невосприимчивость, обусловленную совокупностью анатомических и физиологических признаков, присущих данному виду животных и человеку (т.н. видовой иммунитет). Эти признаки передаются по наследству подобно любому другому морфологическому или биологическому признаку вида. Например, человек невосприимчив к чуме рогатого скота, а животные невосприимчивы к гонорее.

Напряжённость врождённого (видового, естественного) иммунитета очень высока. Обычно его считают абсолютным, так как в подавляющем большинстве случаев его не удаётся нарушить заражением даже огромным количеством вполне вирулентных микробов. Однако имеются данные, всё-таки свидетельствующие об относительности врождённого иммунитета. Можно сказать, что врождённый иммунитет абсолютен только тогда, когда организм находится в обычных условиях своего функционирования. Так, например, если цыплёнка заразить палочками сибирской язвы, по отношению к которой у него имеется естественный иммунитет, а затем в течение какого-то времени искусственно снижать температуру его тела с нормальных 41 – 42 градусов Цельсия до 37 градусов Цельсия, то наступит заболевание. И наоборот, если поднимать искусственно температуру тела лягушки, поместив её в термостат при 37 градусах Цельсия, введя ей предварительно столбнячный токсин, к которому она в естественных условиях невосприимчива, то она заболеет столбняком.

Приобретённым называют такой иммунитет, который развивается у человека или животного в течение жизни.

Приобретённый иммунитет может быть естественным и искусственным, активным и пассивным.

Приобретённый естественным путём иммунитет подразделяется на: 1) активный, получаемый в результате перенесённой болезни; 2) активный после перенесения скрытой инфекции или многократных инфицирований без клинически выраженного заболевания (бытовая иммунизация); 3) пассивный иммунитет новорождённых (плацентарный, или материнский). Иммунитет новорожденных кратковременный. После 6 месяцев он исчезает, и дети становятся восприимчивыми ко многим инфекциям.

Искусственный приобретённый иммунитет также может быть активным и пассивным.

Активный искусственный приобретённый иммунитет создаётся посредством вакцинации, т.е. введением в организм убитых или ослабленных патогенных микробов (подробнее о вакцинации несколько ниже). Продолжительность такого иммунитета различна – от нескольких месяцев (при брюшном тифе) до нескольких лет (при оспе, туляремии, туберкулёзе).

Пассивный искусственный приобретённый иммунитет воспроизводится путём введения гамма-глобулина, сыворотки людей, переболевших некоторыми болезнями, или иммунных сывороток, полученных путём гипериммунизации животных (обычно лошадей) (подробнее о применении сывороток см. ниже). При пассивной иммунизации в организм поступают уже готовые иммунные вещества – антитела. Они не являются самостоятельными факторами иммунитета, так как действуют через физиологические механизмы, направленные на поддержание внутренней среды организма. Поэтому понятие «пассивный искусственный иммунитет», в общем-то, относительное.

Это мы говорили о классификации иммунитета по признаку его происхождения.