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