Вирулентность и патогенность
#medach_микробиология
Многие учебники, кафедральные методички и курсовые лекции по микробиологии бегло освещают в общем курсе такую тему, как патогенность. Готовясь к зачетам и экзаменам, многие со стоном заучивают все эти факторы патогенности и вирулентности каждого возбудителя, пытаясь не перепутать ничего (и все равно путают). Но давайте остановимся на самих понятиях «патогенность» и «вирулентность», потому что с этими, казалось бы, элементарными терминами, на самом деле, довольно серьезная путаница как в русскоязычных учебниках, так и в зарубежных, а уж про Google лучше и вовсе умолчать. На одной и той же странице можно прочитать, что патогенность — это способность микроорганизмов вызывать инфекционный процесс, а вирулентность — это мера патогенности, и тут же будут перечислены факторы патогенности, которые ниже будут вдруг названы факторами вирулентности, несмотря на то, что выше вирулентность была названа мерой…
Итак, давайте для начала определимся, что такое патогенность, а что — вирулентность.
Патогенность можно определить, как потенциальную способность микроорганизмов вызывать инфекционное заболевание. Это генетически детерминированный признак, атрибут вида, возникший в процессе его эволюционного развития. Однако степень выраженности патогенных свойств у различных штаммов одного и того же вида может значительно колебаться. И чтобы судить, насколько различны (или, наоборот, схожи) в плане патогенности разные представители одного и того же вида, ввели понятие «вирулентность», определив его как меру патогенности, т.е. количественное отображение качественных свойств конкретного вида микроорганизмов.
Различные авторы по-разному группируют свойства, определяющие патогенность бактерий. Но в общей массе из основных атрибутов патогенности выделяют инфективность, инвазивность и токсигенность.
Инфективность – это способность индуцировать инфекционный процесс в естественных условиях. Она обусловлена как механизмом передачи возбудителя от источника к восприимчивому организму, так и способностью возбудителя сохраняться в окружающей среде.
Инвазивность – способность преодолевать защитные барьеры макроорганизма и размножаться в нем. Эта способность обусловливается целым арсеналом различных ферментов (разрушающих тканевые барьеры и служащих факторами распространения) и поверхностных структур бактерий (защищающих от фагоцитоза, обеспечивающих адгезию, т.е. выступающие как факторы сохранения).
Токсигенность – способность бактерий, тем или иным способом вмешиваться в метаболизм макроорганизма и нарушать постоянство его внутренней среды. И именно такое определение верно, а не общепринятое «способность выделять токсины», потому что не всегда патофизиологическое действие обусловлено прямым воздействием бактериальных токсинов, это может быть и избыточная секреция или накопление БАВ самого макроорганизма, нарушающее нормальное течение физиологических процессов.
При этом инфективность, инвазивность и токсигенность в большинстве случаев абсолютно не взаимосвязаны и могут изменяться не только в пределах вида, но и от условий заражения.
Например, у мышей в естественных условиях пневмококки не вызывают пневмонию. Однако в лабораторных условиях у мышей с легкостью развивается пневмококковая пневмония. Различные штаммы сальмонелл, абсолютно одинаково токсигенные и инфективные, могут иметь разную инвазивность вследствие повышенной чувствительности одного из штаммов к комплементу. Как следствие, патологический процесс вызовет только инвазивный штамм, несмотря на то, что оба токсигенны и передадутся восприимчивому организму. Токсигенность и вовсе может «возникать» ниоткуда у нетоксигенных бактерий благодаря фаговой конверсии, и яркий тому пример: дифтерия. Коринебактерии различных штаммов, в силу своей инфективности и инвазивности, могут спокойно обитать в составе микробиоты ротоглотки и вызывать лишь ангины, при снижении местных факторов защиты. Однако, как только умеренный фаг принесет мирной коринебактерии ген tox, она станет токсигенной со всеми вытекающими последствиями. Таким образом, три атрибута патогенности — инфективность, инвазивность и токсигенность — могут изменяться независимо друг от друга и являются относительно самостоятельными.
Полагаем, не нужно перечислять все факторы патогенности, которые так любят спрашивать преподаватели, потому что их общее количество ограничивается лишь фантазией конкретного автора, а наличие у того или иного вида микроорганизмов строго специфично. Стоит лишь запомнить, что вся совокупность этих пилей, капсул, ферментов и субъединиц токсинов и обусловливает клинику вызываемого возбудителем заболевания. А чтобы определить насколько эти факторы патогенности ярко выражены, используют понятие вирулентность, которую определяют очень просто: берут группу мышей и заражают их культурой микроорганизмов в различных концентрациях, определяя LD50 (т.е. какая из концентраций вызовет гибель половины мышей) или ID50 (т.е. Какая доза вызовет заболевание у половины мышей).
Казалось бы, исходя из классических определений и из вышесказанного, патогенность – таксономический признак, позволяющий разделить микроорганизмы на патогенные, условно-патогенные и сапрофиты, а вирулентность – это степень выраженности патогенности.
Но не все так просто. Безобидный сапрофит может убить иммунокопроментированный макроорганизм. Значит, патогенность – не совсем видовое свойство? Атенуированный в отношении человека штамм вируса бешенства остается высокопатогенным для кроликов, с помощью мозга которых и проводят аттенуацию. Значит, вирулентность – не свойство конкретного штамма вообще? Вакцинный штамм сибирской язвы не вызывает заболевания у морских свинок, однако при введении в селезенку или симпатические ганглии вдруг становится вирулентным. Значит, вирулентность зависит от места внедрения возбудителя? Общеизвестны факты вымирания целых народов Южной Америки во времена конкисты из-за многочисленных эпидемий, возбудителей которых привезли испанцы, прекрасно себя при этом чувствовавшие. Тут уже напрашивается совсем псевдонаучное утверждение – вирулентность зависит от расы?
Конечно, на все эти вопросы со звездочкой можно легко ответить с позиции иммунологии, но как быть при этом с самими микроорганизмами? Ведь патогенность – это их свойство, а вирулентность – мера выраженности их свойств. Вот этот момент, о котором никто не задумывается, и вызывает путаницу в различных учебниках, методичках и лекционных курсах.
Ответить же на вопрос о патогенности и вирулентности как свойств бактерий можно так: патогенность – это потенциальная способность микроорганизмов вызывать инфекционный процесс, которая зависит от его вирулентности в отношении определенного макроорганизма при определенных условиях заражения.
И, да: никаких «факторов вирулентности», договорились?
Источники:
1) Л.А. Зильбер. Основы иммунитета. 1958 г.
2) Л.Б.Борисов. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология. 2005 г.
