Вирусы и бактерии. Проблемы СПИДа

Загрузить архив:
Файл: 240-1110.zip (23kb [zip], Скачиваний: 101) скачать

                                  - 1 -

                               1._Вирусы.

     Вирусы (лат.- яд) - мельчайшие возбудители многочисленных инфекци-

   онных заболеваний человека,животных, растений и бактерий. Являются

   внутриклеточными паразитами,не способные к жизнедеятельности живых

   клеток. Это неклеточная форма жизни.

     Первооткрыватель вирусов Д.  И.Ивановский выявил два их основных

   свойства - они столь малы, что проходят через фильтры, задерживающие

   бактерии,и их невозможно,в отличие от клеток,выращивать на ис-

   кусственных питательных средах.Лишь с помощью электронного микрос-

   копа удалось увидеть эти мельчайшие из живых существ и оценитьмно-

   гообразие их форм.

     Ни один из известных вирусов не способенксамостоятельномусу-

   ществованию. Вирусы могут существовать в двух формах: внеклеточной и

   внутриклеточной.Вне клеток вирионы (вирусные частицы) не обнаружи-

   вают признаков жизни. Попав в организм, они проникают в чувствитель-

   ные к ним клетки и переходят из покоящейся формывразмножающуюся.

   Начинаетсясложное и многообразное взаимодействие вирусов и клетки,

   заканчивающееся образованием и выходом в окружающую  средудочерних

   вирионов.

     В зависимости от длительности пребывания вируса в клетке и  харак-

   тераизменения  её функционирования различают три типа вирусной ин-

   фекции.

     Если образующиеся вирусы одновременно покидают клетку, то она раз-

   рывается и гибнет. Вышедшие из неё вирусы поражают новые клетки. Так

   развивается2 литическая0 (разрушение, растворение) инфекция.

     При вируснойинфекциидругого  типа,называемой2   персистентной

   2(0стойкой2)0,  новые вирусы покидают клетку-хозяина постепенно.Клетка

   продолжает жить и делится,производя новые вирусы, хотя её функцио-

   нирование может измениться.

     Третий тип инфекции называется2 латентным0  (скрытым).Генетический

   материалвируса  встраиваетсявхромосомы клетки и при её делении

   воспроизводится и передаётся дочернимиклетками.При  определённых

   условияхв некоторых из заражённых клеток латентный вирус активиру-

   ется, размножается, и его потомки покидают клетки. Инфекция развива-

   ется по литическому или персистентному типу.

     Болезни, которые вызываются вирусами,легко передаются от больных

   здоровым и быстро распространяются. Долгое время полагали, что виру-

   сы вызывают острые массовые заболевания. К настоящему времени накоп-

   леномного доказательств того,что вирусы являются причиной и раз-

   личных хронических болезней длящихся годами и даже десятилетиями.

     Разработка методовизучения вирусов,открытие вирусов (теперь их

   известно около полутора тысяч),определение диапазона ихболезнет-

   ворныхпроявлений и попытки борьбы с ними были основным содержанием

   вирусологиипервый  половинынашегостолетия.  Именнонегативные

   свойствавирусов,  точнееспособность вызывать болезни,послужили

   вначале главным стимулом к их изучению.Но в процессеэтойработы

   были обнаружены многие положительные свойства вирусов ,благодаря ко-

   торым во второй половине 20 в.они стали замечательной модельюдля

   исследованияфундаментальныхпроблем  биологии.С их помощью были

   сделаны такие выдающиеся открытия, как расшифровка генетического ко-

   даи строение генетических нуклеиновых кислот,установлены законо-

   мерности синтеза белков.Вирусы оказались основным инструментом ге-

   нетическойинженерии.  Теперьмызнаем  чтопо своему строению и

   свойствам вирусы занимают промежуточное место между сложнейшими  хи-

   мическими веществами (полимерами, макромолекулами) и простейшими ор-

   ганизмами (бактериями).


                                  - 2 -

                 1.1_Строение и2 0химический состав вирионов.

     Самые крупные вирусы (вирусы оспы) приближаются по размерам к  не-

   большим размерам бактерий, самые мелкие (возбудители энцефалита, по-

   лиомиелита,ящура) - к крупным белковым молекулам,направленных  к

   молекулам гемоглобина крови.Иными словами, среди вирусов есть свои

   великаны и карлики.Для измерения вирусов используют условную вели-

   чину, называемую нанометром (1нм0). Один 1нм 0составляет миллионную долю

   миллиметра. Размеры разных вирусов варьируют от 20 до нескольких со-

   тен1 нм0.

     Простые вирусы состоят из белка инуклеиновыйкислоты.  Наиболее

   важная часть вирусной частицы - нуклеиновая кислота - является носи-

   телем генетической информации.Если клетки человека, животных, рас-

   тенийи бактерий всегда содержат два типа нуклеиновых кислот дезок-

   сирибонуклиновую кислоту - ДНК и рибонуклеиновую - РНК,  то у разных

   вирусов обнаружен лишь один тип - или ДНК,или РНК,что положено в

   основу их классификации.Второй обязательныйкомпонент  вириона-

   белкиотличаются у разных вирусов,что позволяет распознавать их с

   помощью иммунологических реакций.

     Более сложные по структуре вирусы, кроме белков и нуклеиновых кис-

   лот, содержат углеводы, липиды. Для каждой группы вирусов характерен

   свой набор белков,жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Некоторые

   вирусы содержат в своём составе ферменты.

     Каждый компонентвирионовимеет  определённые функции:белковая

   оболочка защищает ихотнеблагоприятныхвоздействий,  нуклеиновая

   кислотаотвечает за наследственные и инфекционные свойства и играет

   ведущую роль в изменчивости вирусов, а ферменты участвуют в их разм-

   ножении. Обычно нуклеиновая кислота находится в центре вириона и ок-

   ружена белковой оболочкой (капсидом),как бы одета в неё (рис.1).

   Капсид состоит из определённым образом уложенных однотипных белковых

   молекул (капсомеров),которые образуют симметричныегеометрические

   формы в месте с нуклеиновой кислотой вирусы (нуклеокапсид). В случае

   кубической симметрии нуклеокапсида нить нуклеиновой кислоты свёрнута

   в клубок, а капсомеры плотно уложены вокруг неё. Так устроены вирусы

   полиомиелита, ящура и др.

   При спиральной(палочковидной)симметрии нуклеокапсида нить вируса

   закручена в виде спирали,каждый её виток покрыт капсомерами, темно

   прилегающими друг к другу. Структуру капсомеров и внешний вид вирио-

   нов можно наблюдать с помощью электронной микроскопии.

     Большая часть вирусов,вызывающих инфекции у человека и животных,

   имеет кубический тип симметрии. Капсид почти всегда имеет форму ико-

   саэдра-  правильногодвадцатигранника с двенадцатью вершинами и с

   гранями из равносторонних треугольников.

     Многие вирусыпомимобелкового капсида  имеют внешнюю оболочку.

   Кроме вирусных белков и гликопротеинов она содержит  ещёилипиды,

   позаимствованныеуплазматическоймембраны клетки-хозяина.Вирус

   гриппа - пример спирального вириона в оболочкескубическим  типом


                                  - 3 -

   симметрии.

     Современная классификация вирусов основана на виде и формы их нук-

   леиновойкислоты,  типесимметрии и наличии или отсутствие внешней

   оболочки.

                         1.2_Размножение вирусов.

     Размножение вирусов происходит особым,ни с чем не сравнимым спо-

   собом.Сначала вирионы проникают внутрь клетки, и освобождаются ви-

   русныенуклеиновые кислоты.Затем "заготавливаются" детали будущих

   вирионов. Размножение заканчивается сборкой новых вирионов и выходом

   их в окружающую среду.

     Рассмотрим простейший способ размножения вирусов (рис.  2). Предс-

   тавимсебе некий обобщённый вариант вирусной частицы,состоящей из

   двух основных компонентов - нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК),зак-

   лючённой в белковой чехол (оболочку). Встреча вирусов с клетками на-

   чинается с его адсорбций,то есть прикрепления к клеточнойстенки,

   плазматической мембране клетки.Причём каждый вирион способен прик-

   репляться лишь к определённым клеткам,имеющие специальные рецепто-

   ры. На одной клетке могут адсорбироваться десятки и даже сотни вири-

   онов. Затем начинается внедрение или проникновение вириона в клетку,

   которое осуществляет она сама. Этот процесс называется виропексисом.

   Клетка как бы "втягивает" прикрепившихся вирионов внутрь.

   Более просто устроены бактерии не способны сами захватывать  вирионы

   из окружающей среды.Этим,по-видимому,и можно объяснить наличие у

   поражающих их вирусовсложногои  совершенногоаппарата,подобно

   шприцу, впрыскивающего нуклеиновые кислоты.

     В зараженной клетке бактериальные ферменты репликации  синтезируют

   комплементарную ей цепь, которая служит матрицей для образования фа-

   говых ДНК. Они соединяются с фаговыми белками, также синтезированные

   бактериальными ферментами, и новые фаги покидают клетку-хозяина.

     Разнообразие видов и форм вирусов нуклеиновых кислот определяети

   разнообразие способов их репликации. Бактериофаг (вирус, который по-

   селяется в клетках бактерий) Т4 имеет одну  двухцепочечнуюлинейную

   молекулу, состоящую из 160 x 10530 пар нуклеотидов. В ней закодировано

   более 150 различных белков, в том числе более 30 белков, участвующих

   в репликации фаговой ДНК.Обезьяний вирус SV40 имеет двухцепочечную

   кольцевую ДНК.Репликация у вирусов с двухцепочечной ДНКпринципи-

   альноне отличается от репликации бактериальной и или эукариотичес-

   кой ДНК.

     Многие вирусы растений содержат одну линейную молекулу РНК, напри-

   мер первый из описанных вирус табачной мазаики (ВТМ).  МолекулаРНК

   ВТМ заключена в белковый капсид,состоящий из 2130 идентичных поли-

   пептидных субъединиц.


                                  - 4 -

     Репликация РНКвирусатабачной мозаики осуществляется ферментом,

   называемым1 РНК-зависимой РНК-полимеразой0,закодированнойв  геноме

   вируса.Сначала этот фермент строит комплементарную РНК, а затем по

   ней, как по матрице, синтезирует множество вирусных РНК.

     Поразительно, как вирусы, которые в десятки и даже сотни раз мень-

   ше клеток,умело и уверенно распоряжаются клеточным хозяйством. Для

   построениясебе подобных они используют клеточные материалы и энер-

   гию.Размножаясь,  они истощают клеточные ресурсы и глубоко,часто

   необратимо,нарушают  обмен веществ,что в конечном счёте является

   причиной гибели клеток.

                 1.3_Болезнетворные свойства вирусов.

     Диапазон патологических процессов,вызываемых вирусами, очень ши-

   рок (таб.).  Здесьитак  называемыегенерализованныеинфекции

   (грипп,корь,  бешенство,свинка, оспа и др.), и местные поражения

   кожи и слизистых оболочек (герпес,бородавки),и болезни отдельных

   органов и тканей (миокардиты, гепатиты, лейкозы), и, наконец, злока-

   чественные образования (рак,саркома у животных).Распространёными

   заболеваниямиостаютсягрипп  иострые респираторные заболевания,

   корь,вирусный гепатит,тропические лихорадки, герпес и другие ви-

   русныеболезни.  В природе существует мало чисто человеческих виру-

   сов; все они близки и аналогичны соответствующим вирусам животным.

     Какова вероятность встречи с вирусами? С возбудителями гриппа, ко-

   ри,свинки,  герпеса,цитомегалии,гастроэнтерита и различных ОРЗ

   контакты практически неизбежны (90-100%); с вирусами вызывающими ге-

   патит, краснуху, бешенство, везикулярный стоматит, полиомиелит, мио-

   кардиты,встреч можно избежать. Так или иначе, но человек на протя-

   жении всей жизни подвергается опасности заразитьсяизаболеть  ка-

   кой-либо вирусной инфекцией, хотя существует определённая возрастная

   чувствительность к вирусам.

     Ещё неродившемуся  плоду человека грозят два вируса - краснухи и

   цитомегалии,которые передаются внутриутробно и очень опасны. Ново-

   рождённыеи грудные младенцы ещё более уязвимы:им угрожают вирусы

   герпеса 1-го и 2-го типа и вирус гепатита. Также подстерегают их но-

   вые опасности - грипп,различные ОРЗ, полиомиелит, острые гастроэн-

   териты.

                                Таблица

  ┌────────────────────┬────────────┬─────────────────────────────────┐

│Основные семейства, │ Вероятность│   Болезни, вызываемые вирусами  │

│роды вирусов,       │ встречи с│                                 │

│отдельные вирусы    │ вирусами(%)││

  └────────────────────┴────────────┴─────────────────────────────────┘

                       2ДНК - содержащие вирусы

   2Семейство вирусов0   │ неизвестно │ оспа человека и животных

         2оспы0          ││

   2Семейство вирусов0   │   90-100   │

       2герпеса0         ││

   Вирус герпеса       │   50-70    │ болезни глаз, слизистых оболочек,

      тип 1│            │ кожи: иногда опухоли и энцефалиты

   Вирус герпеса       │   10-70    │

      тип 2││

   Вирус ветрянной     │   100      │ ветрянная оспа

       оспы││

   Цитомегаловирус     │    90      │ цитомегалия

   Вирус Эпстайна-     ││

   Барра               │ неизвестно │ опухали гортани

   Гепадновирусы       │   10-15    │ гепатит В (сывороточной гепатит)

                       ││


                                  - 5 -

   2Семейство адено-0    ││

   2вирусов0             │    90      │ острые респираторные заболевания,

                       ││ болезни глаз

   2Род папиллома-0      ││

   2вирусов0             │    50      │ бородавки

2Род полиома-0        ││

   2вирусов0             │   10-30    │ энцефалопатии, возможно опухали

                       2РНК - содержащие вирусы

   2Семейство рабдо-0    ││

   2вирусов0             │   10-30    │ бешенство, везикулярный стоматит

   2Семейство корона-0   ││

   2вирусов0             │   50-70    │ острые респираторные заболевания

   2Семейство парамиксо-0│            │

   2вирусов0             │    100     │ острые респираторные заболевания

   Вирус паротита      │    100     │ эпидемический паротит (свинка)

   Вирус кори          │    100     │ корь

   2Семейство ортомиксо-0│            │

   2вирусов0             │    100     │ грипп A, B, C

   2Семейство бунья-0    ││

2вирусов0             │неизвестно│ энцефалиты, москитные лихорадки

   2Семейство ретро-0    ││

   2вирусов0             │неизвестно│ предполагаемые возбудители рака

                       ││ саркомы, лейкозов

   2Семейство рео-0      ││

   2вирусов0             │   20-50    │ острые респираторные заболевания

   2Род ротавирусов0     │    100     │ острые гастроэнтериты

   2Семейство тога-0     ││

   2вирусов0             │неизвестно│ энцефалиты, геморрагические

                       ││ лихорадки

   2Род вирусов краснухи0│     85     │

   2Семейство пикорна-0││ краснуха

   2вирусов0             │   40-70    │

   Энтеровирусы        │     40     │ полиомиелит

   Вирусы Коксаки А и B│     40     │ миокардиты

   Риновирусы          │     70     │ острые респираторные заболевания

   Вирусы гепатита А   │     40     │ гепатит А (инфекционный)

                       ││

   ────────────────────┴────────────┴──────────────────────────────────

     Итак, вирусыявляются постоянными спутниками человека от рождения

   вплоть до глубокой старости.Считается,что при среднейпродолжи-

   тельностижизни 70 лет около 7 лет человек болеет вирусными заболе-

   ваниями. Подсчитано, что в среднем человек ежегодно сталкивается с 2

   иболее  вируснымиинфекциями,а всего за жизнь вирусы до 200 раз

   проникают в его организм.К счастью, далеко не все встречи заканчи-

   ваются болезнями,так как в процессе эволюции человеческий организм

   научился успешно справляться со многими вирусами.

                          1.4_Полезные вирусы.

     Существуют и полезные вирусы. Сначала были выделены и испытаны ви-

   русы - пожиратели бактерий (бактериофаги). Однако последовали неуда-

   чи.Это  было связано с тем,что в организме человека бактериофаги

   действовали на бактерии не так активно,как в пробирке. Кроме того,

   бактерииочень  быстро приспосабливались к бактериофагам и станови-

   лись не чувствительными к их действию.После открытияантибиотиков

   бактериофаги как лекарство отступили на задний план.

     Полезными оказались вирусы поражающие позвоночных животных и насе-

   комых.В 50-х годах 20 века в Австралии остро встала проблема с ди-


                                  - 6 -

   кими кроликами, которые быстрей саранчи уничтожали посевы сельскохо-

   зяйственныхкультур  и приносили огромный экономический ущерб.Для

   борьбы с ними использовали вирусмиксоматоза.Вирус  полиэдроза и

   гранулезауничтожает  гусеницижуков,  которыепоедают полезные

   листья.

                     1.5_Лечение вирусных инфекций.

     Существуют три основных способа борьбы с вирусными заболеваниями -

   вакцинация,применение  интерферонаи химиотерапия.Каждый из них

   действует по-своему: вакцины включают систему иммунитета, интерферон

   подавляет размножение вирусов,проникших внутрь клеток, а химиопре-

   параты вступают с вирусами в единоборство и приостанавливают  начав-

   шееся заболевание.

     Первый способ -2 вакцинация0.Суть его сводится кпростойформуле

   "Бей врага его же оружием". Вирус здесь вступает против вируса.

     В 1796 году английский врач Э. Дженнер попробовал привить оспу ко-

   ров (вакцину) здоровым людям, после этой процедуры они не заболевали

   оспой.Тогда от оспы ежегодно умирали миллионылюдей,  иоткрытие

   Дженнера было чрезвычайно важным.

     В 1885 году французский учёный Л.Пастер изобрёлвакцинупротив

   бешенства.После открытия вирусов вакцины из убитых или ослабленных

   вирусов стали в промышленном масштабе. При введении в организм такие

   вирусы не вызывают заболевания, но создают активный иммунитет к дан-

   ному вирусу.

     Второй способ -2 химиотерапия0. В отличие от вакцинации, её конечной

   целью является не предупреждение,а лечение.Основная трудность, с

   которойсталкиваются при разработке химиотерапии вирусных инфекций,

   заключается в том,что вирусы размножаются внутри клеток, используя

   их системы, в силу чего любое воздействие на синтез вирусов приводит

   к нарушению обмена веществ клеток. В связи с этим большинство препа-

   ратов,подавляющих размножение вирусов, параллельно угнетают жизне-

   деятельность клетки-хозяина.Поэтому широко известные антибиотики и

   антиметаболиты,обладающие выраженной способностью подавлять разви-

   тие вирусов в пробирке, малоэффективны в условиях организма.

     Третий способ -2 интерферон0. В отличие от вакцинации и от химиопре-

   паратов,интерферон обладает универсально широким спектром действия

   и активен практически против всех вирусов,он действует по принципу

   стоп-сигнала и подавляет размножение вирусов,уже проникшихвнутрь

   клеток. Ряд факторов показывает, что, если интерферон вырабатывается

организмом плохо,вирусные заболевания протекают тяжелее. Клиничес-

   кие испытания интерферона показали, что он активен при острых респи-

   раторных заболеваниях, особенно вызываемых риновирусами, то есть как

   разв тех случаях,когда вакцинация мало перспективна.Применение

   интерферона оказалось эффективным и при герпетических поражениях ко-

   жи, глаз и слизистых оболочек.


                                  - 7 -

                              2._Бактерии.

     Бактерии -широко распространённая в природе группа одноклеточных

   микроорганизмов с примитивной формой клеточной организации.

     Интенсивное изучениебиологическихсвойств  бактерий и их рали в

   биосфере началось в середине 19 в., когда появились работы французс-

   когоучёного Л.  Пастера,немецкого учёного Р.Коха и английского

   учёного Д. Листера.

     Большинство бактерий не имеют хлорофилла, то есть они не использу-

   ют солнечную энергию в процессе обмена веществ, а получают энергию в

   результатехимических  превращенийнеорганических или органических

   соединений, имеющихся в среде их обитания. Бактерии широко распрост-

   ранены в природе:их находят в почве,в воде, в растениях, в орга-

   низме человека и животных. Они могут существовать в самых разных ус-

   ловиях,часто неблагоприятных для жизни других организмов. Бактерии

   играют огромную роль в формировании биосферы, в поддержании жизни на

   нашей планеты, участвуя в круговороте энергии и веществ в природе.

     Среди бактерий имеется относительно небольшое видов, способных вы-

   зывать болезни человека,животных и растений. Потенциальная способ-

   ность бактерий вызывать инфекционные заболевания  называетсяболез-

   нетворностью, или патогенностью. Некоторые бактерии являются условно

   патогенными,так как их болезнетворность зависит от ряда условий, в

   первую очередь от сопротивляемости организма, в котором эти бактерии

   находятся.

                        2.1_Строение бактерий.

     По форме бактерии делятся на три группы (рис. 3): шаровидные (кок-

   ки), палочковидные (бактерии и бациллы) и извитые (вибрионы, спирил-

   лы).

     Размеры палочковидных бактерий могут быть от 1  до8микрометров

   (мкм) в длину и от 0,5 до 2 мкм в ширину; средний диаметр шаровидных

   0,5-1 мкм (1 мкм равен тысячной доле миллиметра).

     Основные структурные элементы бактериальной клетки:  оболочка, ци-

   топлазма,нуклеоид (рис.4).  Содержимое её тела -протоплазма-

   представляет собой желеобразный, вязкий раствор, в котором растворе-

   ны различные органические и неорганические  соединенияинаходится


                                  - 8 -

   множество мелких гранул.

     Протоплазма, окруженная тонкой эластичной мембраной, образует про-

   топласт. Толщина мембраны 7-10 нанометров (1 нм равен миллионной до-

   ли миллиметра).Её основной компонент - сложные вещества, состоящие

   из белков и жиров. Цитоплазматическая мембрана выполняет функцию мо-

   лекулярного "сита":пропуская воду и небольшиемолекулынекоторых

   жирорастворимых веществ,она не пропускает другие низкомолекулярные

   соединения,что поддерживает стабильность химического составапро-

   топлазмыи защищает бактериальную клетку от попадания в неё вредных

   веществ.

     Снаружи цитоплазматическаямембранаокружена  клеточной стенкой,

   обеспечивающей постоянство форы бактерии.Эта стенка толще мембраны

   (10-25 нм) и значительно прочнее её.Она имеет эластичные поры диа-

   метром 1 нм,через которые свободно протекают относительнокрупные

   молекулы.Целостность клеточной стенки обеспечивает нормальную жиз-

   недеятельность бактерии.Её ослабление илиразрушение  приводитк

   проникновениювбактериальную клетку воды из окружающей среды,её

   набуханию, а затем к разрыву цитоплазматической мембраны и вытеканию

   содержимого протоплазмы. Этот процесс разрушения бактерии называется

   лизисом.Основной компонент стенки - сложное соединение пептидогли-

   кан, молекулы которого связаны друг с другом с помощью белковых мос-

   тиков и образуют полимерную структуру.

      Кроме цитоплазматической мембраны и клеточной стенки, многие бак-

   терии окружены капсулой толщиной 0,2 мкм, представляющей собой отно-

   сительно плотный,желатинообразный материал, непосредственно приле-

   гающей к клеточной стенки.Главный химический компоненткапсулы-

   полисахарид.Есть основание считать, что капсула защищает клетку от

   действия антибактериальных агентов, способных повредить её стенку. У

   некоторыхпатогенных  бактерий (возбудителей сибирской язвы и чумы)

   капсула содержит вещества,защищающие бактериальную клетку от фаго-

   цитоза. Следовательно, капсулу у некоторых бактерий можно рассматри-

   вать как один из факторов, определяющих их болезнетворность.

     В отличиеот  клеток высших организмов в бактериальной клетке от-

   сутствует дифференцируемое ядро,отделённое отцитоплазмыядерной


                                  - 9 -

   мембраной. Его функции осуществляет находящийся в протоплазме нукле-

   оид, представляющий собой замкнутую в кольцо двунитчатую спираль мо-

   лекулу дезоксирибонуклеиновой кислоты - ДНК,  свёрнутую в виде клуб-

   ка.Функция молекулы ДНК бактерий аналогична функции хромосомы кле-

   ток высших организмов,то есть в ней сосредоточена генетическая ин-

   формация данной бактерии.Ядерное вещество легко обнаруживается при

   электронной микроскопии ультратонких срезов бактерий.

     В цитоплазме бактерии находится до 10 тысяч рибосом,  представляю-

   щих собой мелкие гранулы диаметром около 20 нм,с помощью которых в

   бактериальной клетке осуществляется синтез белка.В нейсодержатся

   также различные включения (жиры,крахмал,гликоген,  сера) - запас

   питательных веществ, используемых бактерией.

     Многие бактерииспособныактивно  двигатьсяс помощью жгутиков,

   своеобразных органов движения.Число жгутиков на поверхности клетки

   колеблетсяот 1 до нескольких десятков.Способность бактерий к ак-

   тивному движению, вероятно, помогает им быстрее поглощать вещества в

   жидкой среде обитания. Есть доказательства, что многие бактерии дви-

   гаются в сторону тех участков среды,где имеются наиболее благопри-

   ятные условия для их существования, и удаляются от участков, в кото-

   рых находятся вещества,вредно действующие на них. Подвижные бакте-

   риинуждаются  в кислороде ,двигаются к поверхности среды - месту

   наивысшей концентрации растворимого кислорода.  Можнопредположить,

   чтоактивное движение помогает патогенным бактериям проникать через

   вязкие,слизистые секреты, эпителиальные барьеры и распространяться

   в жидкостях и тканях организма.

                        2.2_Размножение бактерий.

     Большинство бактерий размножаются путём  деления,которомупред-

   шествует рост бактерии,то есть увеличение массы её клетки.Обычно

   палочковидные бактерии в длину увеличиваются в двое,и после дости-

   жения ими определённого размера посередине клетки возникает попереч-

   ная перегородка,состоящая из цитоплазматической мембраны и клеточ-

   ной стенки. Такой способ деления называется поперечным. Образовавши-

   еся дочерние клетки по своим свойствам полностью подобны материнской

   клетке, из которой они возникли.

     Для того чтобы бактерии могли расти и размножатся, среда их обита-

   ния должна содержать необходимые источники углерода, азота, энергии,

   определённой солевой набор, иметь оптимальную температуру. Для боль-

   шинства патогенных бактерий она равна 375о0.

     В лабораторных условиях для выращиваниябактерийиспользуют  ис-

   кусственныесубстраты,  так называемые питательные среды.  Скорость

   размножения бактерий в этих средах очень велика.  Примерно каждые 20

   минут бактерия делится, давая две дочерние клетки. Следовательно, из

   одной клетки,культивируемой в хорошей питательной среде,через 10

   часов образуется 1 млд.потомков. Если бы процесс размножения в пи-

   тательной среде не был ограничен,то через 24 часачисло  потомков

   однойбактерии равнялось 105210 клеток,а их масса составила бы при-

   мерно 4000 тонн.В действительности же в питательной средевысокая

   скоростьделения клеток наблюдается лишь небольшой период времени с

   момента внесения в неё бактерии.Это происходит потому,чтоочень

   быстроистощаются  питательные вещества среды и в ней накапливаются

   продукты обмена,неблагоприятно действующие набактерии.Скорость

   размножения патогенных бактерий в организме значительно меньше,чем

   в искусственной питательной среде.

                        2.3_Физиология бактерий.

     По химическому составу бактерии не отличаются от клеток других ор-

   ганизмов. Бактериальная клетка содержит 70-85% воды. Около 90% сухо-

   гоостатка  составляютвысокомолекулярные соединения:нуклеиновые


                                  - 10 -

   кислоты (10%),белки (40%), полисахариды (15%), пептидогликан (10%)

   и липиды (15%);остальные 10% приходятся на моносахара, аминокисло-

   ты,азотистые основания,неорганические соли и другие низкомолеку-

   лярные соединения. Во всех процессах жизнедеятельность бактерий, как

   и других организмов,участвуют многочисленные ферменты. Одни из них

   (эндоферменты) функционируют только внутри клетки,  обеспечивая про-

   цессы синтеза,дыхания и тому подобное. Другие (экзоферменты) выде-

   ляются бактериями в окружающую среду.  Необходимые бактериям высоко-

   молекулярные соединения синтезируются из небольших молекул, проника-

   ющих в клетку через цитоплазматическую.мембрану Белки, полисахари-

   ды,липиды могут быть использованы бактерией какисточникпитания

   лишь после их расщепления экзоферментами - до аминокислот, моносаха-

   ров и др.

     Для нормальной жизнедеятельности бактерия должна  бытьобеспечена

   источниками углерода и азота. Одни виды бактерий (афтотрофы) исполь-

   зуют неорганический углерод,другие (гетеротрофы),в число которых

   входяти  патогенные бактерии,используют органические соединения.

   Гетеротрофные бактерии в свою очередь разделяются на сапрофитов, пи-

   тающихся органическими соединениями внешней среды,  и паразитов, жи-

   вущих за счёт другого организма.

     Различные бактериинеодинаково относятся к наличию или отсутствию

   свободного кислорода.По этому признаку они делятся на тригруппы:

   аэробы, анаэробы и факультативные анаэробы. Строгие аэробы, например

   синегнойная палочка,могут развиваться лишь при наличиисвободного

   кислорода. Анаэробы, например возбудители газовой гангрены, столбня-

   ка,развиваются без доступа свободного кислорода, присутствие кото-

   рого угнетает их жизнедеятельность.Наконец, факультативные анаэро-

   бы, например возбудители кишечных инфекций, развиваются как в кисло-

   родной, так и в бескислородной среде.

     Аэробность или анаэробность бактерий обусловливается способом  по-

   лучения ими энергии, необходимой для обеспечения процессов жизнедея-

   тельности.Некоторые бактерии (фотосинтезирующие) способны, подобно

   растениям,использовать  непосредственноэнергию солнечного света.

   остальные (хемосинтезирующие) получают энергию в ходе различныххи-

   мическихреакций.  Существуют бактерии (хемоафтотрофы),  окисляющие

   неорганические вещества (аммиак, соединения серы и железа и др.). Но

   для большинства бактерий источником энергии служат превращения орга-

   нических соединений: углеводов, белков, жиров и др. Аэробы использу-

   ютреакции биологического окисления с участием свободного кислорода

   (дыхание),в результате которых органические соединенияокисляются

   до углекислого газа и воды.Анаэробные получают энергию при расщеп-

   лении органических соединений без участия свободного кислорода.Та-

   койпроцесс называется брожением.При брожении,  кроме углекислого

   газа, образуются различные соединения, например спирты, ацетон и др.

     В процессе жизнедеятельности бактерии образуют биологически актив-

   ные вещества - ферменты,антибиотики, пигменты, летучие ароматичес-

   кие соединения, токсины и др.

               2.4_Антибактериальныехимиотерапевтические агенты.

     Химические соединения,используемые для дезинфекции, хотя и обла-

   дают высокой антибактериальной активностью,не могут из-за ихток-

   сичности применяться в лечебных целях. Для этого пригодны антибакте-

   риальные химиотерапевтические средства.Они способны убивать бакте-

   рий или угнетать их жизнедеятельность,не оказывая при определённых

   дозах токсического влияния на ткани или организм в  целом, тоесть

   действие их должно быть изобретательным,  направленным против бакте-

   рии или другого микроорганизма.

     Кроме химических соединений, мощными антибактериальными средствами

   являются1 антибиотики0 - химиотерапевтические препаратыестественного


                                  - 11 -

   происхождения, синтезируемые микроорганизмами.

     Теоретические основыхимиотерапиии вопросы её практического ис-

   пользования при лечении инфекционных заболеваний были разработаныв

   начале века немецким учёным П.Эрлихом, который открыл органические

   соединения мышьяка, активные при лечении сифилиса. Однако долгие го-

   дыне удавалось найти химиотерапевтические средства для лечения для

   лечения бактериальныхинфекций.Дальнейшее  развитиехимиотерапии

   связанос открытием сульфаниламидов.Применение сульфаниламидов не

   только обогатило медицину новыми по тому времени  химиотерапевтичес-

   кими средствами, но и вызвало к жизни новое направление поиска анти-

   бактериальных химиотерапевтических средств. Это направление возникло

   в результате изучения механизма действия сульфаниламидов на бактери-

   альную клетку. Было установлено, что по химической структуре сульфа-

   ниламид подобен парааминобензойной кислоте - одному из важных проме-

   жуточных продуктов (метаболитов),участвующих в синтезе нуклеиновых

   кислот.Из-за химического подобия сульфаниламид действует как анти-

   метаболит парааминобензойной кислоты:включаясь вместо неё в биохи-

   мические процессы,но не заменяя её,сульфаниламид нарушает синтез

   нуклеиновых кислот в бактериальной клетке.Исходя изэтих  данных,

   было сформулировано положение, что среди антиметаболитов других био-

   химических процессов окажутсялечащиеантибактериальныесредства.

   Однакопроблема получения новых лекарственных средств против бакте-

   риальных инфекций,принцип действия которых основан наконкуренции

   метаболитас  важным для клетки метаболитом,  оказалось значительно

   сложней,чем предполагалось. Это связано с тем, что синтезированные

   антиметаболитыподавали обмен веществ не только у бактерий,но и в

   тканях организма.Таким образом,проблема свелась к поиску реакций

   обменавеществ,  специфичных для бактерий и отсутствующих в клетках

организма человека или животного.

     Биохимические реакции,присущи лишь бактериям,были обнаружены в

   процессе синтеза клеточной стенки,в частности при образовании пеп-

   тидогликана.Некоторые антибиотики (пенициллин,циклосерин) эффек-

   тивные как антибактериальные средства,воздействуют на процесс фор-

   мирования клеточной стенки, нарушая синтез пептидогликана, входящего

   в его состав, что приводит к лизису бактерий. Другие бактерии - тет-

   рациклин,левомицетин,  стрептомицини другие - способны нарушать

   синтез белков в бактериальных клетках.Первым препаратом этой груп-

   пы,нашедшим применение в клинике, был стрептомицин. Оказалось, что

   он способен изобретательно объединяться с рибосомами клеток организ-

   ма-хозяина. В результате "точность" рибосом бактерии в процессе син-

   теза белка нарушается, что приводит к "порче" синтезируемых белков и

   гибели бактерии. Неомицин, канамицин, левомицетин и эритромицин так-

   же взаимодействуют с рибосомами  бактериальнойклетки.Тетрациклин

   нарушает присоединение информационной РНК к рибосомам. Лечащее дейс-

   твие упомянутых антибиотиков определяется их специфичностью, то есть

   относительно низкой способностью влиять на эти же процессы в клетках

   высших организмов.

            2.5_Устойчивость бактерий к факторам окружающей среды.

     На жизнедеятельность бактерий влияют температура,  влажность, уль-

   трафиолетовое излучение.К низким температурам бактерииустойчивы,

   некоторые выживают даже при -1905о0, а споры при -2535о0. К высоким тем-

   пературам бактерии высокочувствительные. Не спорообразующие бактерии

   погибают при температуре 60-705о0, спорообразующие - при прогреве выше

   1005о0.Разные виды бактерий по-разному переносятвысушивание:одни

   (например гонококки) очень быстро погибают, другие в этих же услови-

   ях выживают.Так,палочка дизентерии при высушивании остаётся жиз-

   неспособной 7 суток,дифтерии - 30 суток, брюшного тифа - 70 суток,


                                  - 12 -

   туберкулёза - 90 суток,споры бацилл сибирской язвы -до  10лет.

   Бактериичувствительны к ультрафиолетовому излучению и прямому сол-

   нечному свету.

                      2.6_Болезнетворность бактерий.

     Из огромного количества бактерий, обнаруженных в природе, лишь не-

   большое число видов являются патогенными.  Болезнетворность бактерий

   определяетсяих способностью преодолевать защитные барьеры организ-

   ма, внедрятся в его ткани и выделять токсические вещества.

   При ряде заболеваний (дифтерия,столбняк и др.) общее тяжёлое по-

   ражение организма не сопровождается распространением бактерий-возбу-

   дителейиз  места их первичного внедрения.  Например,при дифтерии

   возбудитель обнаруживается в носоглотке и трахее, а поражёнными ока-

   зываются сердечная мышца, нервы, надпочечники. Изучение причины это-

   го явления привело к заключению, что токсин, вырабатываемый возбуди-

   телем болезни, всасывается в кровь и транспортируется в разные орга-

   ны и ткани. В питательной среде или в организме бактерия в период её

   активногороста  выделяетсявсреду обитания токсин - экзотоксин.

   Кромедифтерийной  палочки,экзотоксиныобразуются  возбудителями

   столбняка, газовой гангрены, одним из возбудителей дизентерии и др.

     Экзотоксины представляют собой чувствительные к нагреванию белки с

   высоким молекулярным весом. Они очень ядовиты, способны отравить бо-

   лее 5 миллионов литров воды.

     Действие токсиновкак биологически активных веществ подобно дейс-

   твию ферментов, и некоторые экзотоксины в самом деле являются бакте-

   риальными ферментами,а другие могут взаимодействовать с ферментами

   клеток. Нейротоксин, синтезируемый дизентерийный бактерией, первично

   поражает мелкие сосуды головного и спинного мозга, что ведёт к нару-

   шению функций центральной нервной системы. Холерный экзотоксин вызы-

   вает повышенную секрецию жидкости в тонкой кишке.

     Важное практическое значение имеет  установлениефакта,что  под

   действием формальдегида,не влияющего на антигенность,экзотоксины

   теряют ядовитость. В результате токсин превращается токсоид, который

   применяют для иммунизации организма с целью создания в нём невоспри-

   имчивости к данному токсину.

     Ряд бактерий (кишечные палочки,большинство возбудителей дизенте-

   рии,гонококки и др.) несинтезируют  экзотоксины,иотравляющее

   действие этих бактерий на организм связано с эндотоксинами - сложны-

   ми соединениями, в молекулу которых входят фосфолипид, полисахарид и

   белок.

     Фактором болезнетворности некоторыхбактерий(палочек  сибирской

   язвы,чумы,  коклюша и др.) оказалась капсула.  Разрушение её путём

   обработками ферментов или другими соединениями, а также в результате

   соответствующихмутаций,приводящих  кнарушению синтеза капсулы,

   резко снижает болезнь.Это выражается в том, что для развития смер-

   тельногозаболевания  у подопытного животного ему необходимо ввести

   во много тысяч раз больше бескапсульных бактерий, чем бактерий, име-

   ющих капсулу.Капсула защищает бактерию от фагоцитоза,но механизм

   её защитного действия не совсем ясен.Предполагают, что электричес-

   кий заряд поверхности капсулы препятствует возникновению физического

   контакта фагоцита с бактерией.

     Кроме токсинов и капсулы, у некоторых бактерий обнаружены и другие

   факторы, определяющие их болезнетворность. К их числу относится фер-

   мент гиалуронидаза, продуцируемый гноеродным стрептококком и раство-

   ряющий основное вещество соединительной ткани - гиалуроновую  кисло-

   ту, что облегчает распространения бактерий в тканях. Патогенные ста-

   филококки синтезируют другой фермент - коагулазу, который, вероятно,

   является одним из факторов болезнетворности этих бактерий. Коагулаза


                                  - 13 -

   действует подобно тромбину вызывая образование сетки фибринавокруг

   стафилококка препятствует таким образом фагоцитозу.

                           3._Проблемы СПИДа.

      СПИД - синдром приобретенного иммунодефицита. Существуют несколь-

    ко вирусов иммунодефицита человека:ВИЧ-1,обнаруженный у людей в

    большинстве стран мира,и ВИЧ-2,обнаруженный в ЗападнойАфрике.

    СПИД вызывает вирус, идентифицированный как ВИЧ - вирус иммунодефи-

    цита чело века.

      История возникновения СПИДа говорит о том, что сегодняшняя эпиде-

    мия новая.Возможно и раньше встречались отдельные случаи СПИДа. В

    начале 80-х врачи в США, Европе и Африке стали замечать особую ком-

    бинацию симптомов и течение болезней,ранее не встречавшихся.Это

    их удивляло,потому что:- серьезные заболевания, от которых люди

    умирали,возникали раньше только у тех,у которых былаослаблена

    иммунная система, например у больных раком или страдающих хроничес-

    ким недоеданием;- симптомы обычно легко протекающихзаболеваний,

    такихкак  герпесили обычные стоматиты и молочницы,приобретали

    очень серьезный характер,поражали все тело и часто встречалисьв

    необычных комбинациях; - заболевание поражало ранее здоровых, силь-

    ных и молодых людей.

      Специалисты заметили,что на Западе такие проявления зоболеваний

    встречались преимущественно у гомосексуалистов, в Африке - и у муж-

    чин и у женщин.Затем болезнь проявлялась у тех, кому делали пере-

    ливание крови и внутривенные вливания,а также у младенцев, родив-

    шихся у матерей,заболевших СПИДом. Это навело на мысль, что забо-

    левание вызвано каким-то вирусом,циркулирующим в крови,а  также

    передающимся половым путем.

      Начались поиски этого вируса и был обнаружен ВИЧ.  ВИЧ был найден

    у зараженных людей в крови,сперме,выделениях из влагалища.Это

    белые кровяные тельца - лимфоциты и макрофаги.

       Лимфоциты ВИЧ-1разрушает,а заражённые макрофаги не погибают,

    но становятся резервуарами инфекции.Онаначинается,  кодавирус

    прилипает к белку-рецептору,расположенному на поверхности клеток-

    мишеней.

      Особенности ретровирусов(к этому классу относится ВИЧ) заключа-

    ется в том, что их гены закодированы в РНК, а не в ДНК, как обычно.

    Вирусная РНК,попадая в клетку-жертву,с помощью особого фермента

    трансформируется в ДНК (провирус). Вирусная генетическая информация

    в форме двух цепочек ДНК,то есть в той же, в какой хранят клетки-

    мишени свои гены,включается в их ДНК.Теперь каждый  раз,когда

    клетка будет делится,вирусная ДНК будет дублироваться. Так инфек-

    ция становится постоянной. Но даже если клетка не производит вирус-

    ных частиц, она всегда остаётся банком "спящих" генов ретровирусов.

      Число заболевших СПИДом стало увеличиваться с 1980 года каждые8

    месяцеввдва раза в тех странах,где был впервые обнаружен этот

    вирус. Болезнь распространилась практически во все страны мира.

      Ранние исследования говорят о том, что вирус возник в Центральной

    Африке,затем перебрался на Гаити,и через  гомосексуалистовбыл

    привезенв США.  Эта версия была зафиксирована в официальных доку-

    ментах,хотя позже было установлено,что это необоснованно. Число

    людей, впервые заболевших СПИДом в Африке, вначале было преувеличе-

    но, так как тесты на наличие вируса часто давали ложные результаты.

      Не установлено, откуда пришел ВИЧ. Предполагают, что самый ранний

    случай появления ВИЧ был зарегистрирован в 1969 году в США умаль-

    чика, умершего от иммунодефицита. Исследования его законсервирован-

    ной крови и тканей показало наличие антител к ВИЧ.


                                  - 14 -

                            3.1_Заражение ВИЧом.

      Не так-топросто заразиться ВИЧ.ВИЧ не разносится по воздуху и

    не может проникнуть в наш организм капельным путем,  каквкровь.

    Существует четыре основных пути передачи ВИЧ:

    - при половом акте с человеком, зараженным ВИЧ;

    - при переливании крови, зараженной ВИЧ;

    - внутриутробно от зараженной матери к ребёнку;

    - при наличии зараженной крови на медицинских инструментах, в шпри-

    цах и т.д.

      Наибольшее количество ВИЧ находится в крови, сперме и влагалищном

    секрете. От зараженного человека ВИЧ проникает в лейкоциты пока еще

    здоровогочеловека.  Человек может заразится ВИЧ только в том слу-

    чае, если инфицированная кровь, сперма и влагалищный секрет попада-

    ютнепосредственно в кровь или на слизистые оболочки здорового че-

    ловека.Причем заражение вирусом,попавшем на кожуислизистые,

    произойдет только в том случае, если на них есть повреждения (цара-

    пины, порезы, потёртости).

                         3.2_┌Клинические сим0п┌томы СПИДа.

      Заражение здоровогочеловека ВИЧ не всегда проявляется клиничес-

    кими симптомами и,как правило, человек долго чувствует себя прак-

    тически здоровым, оставаясь вирусоносителем.

      Примерно через три месяца у людей,зараженных ВИЧ, уже можно ла-

    бораторно определить антитела к вирусу.

      Клинические проявления СПИДа появляются после заражения  через6

    месяцевили даже несколько лет.Однако эти симптомы характерны не

    только для СПИДа,а присущи многим заболеваниям:рак,пневмония,

    диарея и т.д.

      После исключения этих заболеваний врач  можетпоставитьдиагноз

    СПИДа, если у пациента проявляется два и более основных симптомов и

    как минимум один второстепенный.

    2Основные клинические симптомы СПИДа:

    - потеря веса более, чем на 10% от прежнего веса;

     лихорадка, длящаяся более месяца;

    - понос, длящийся более месяца (с перерывами или постоянно);

    - сильная утомляемость и слабость.

    2Второстепенные клинические симптомы:

    - кашель, продолжающийся более одного месяца;

    - стоматит;

    - язвенные поражения кожи;

    - опоясывающий лишай;

    - увеличениелимфоузлов одной или нескольких групп (исключая пахо-

    вые) в течение трех месяцев.

      В конечнойстадии болезни иммунная система человека окончательно

    разрушается.Организм становится восприимчивым к различным заболе-

    ваниям, которые, как правило, имеют летальный исход.К ним относятся

    следующие заболевания:

    - легочные заболевания;

    - инфекционные заболевания головного мозга,  сопровождающиеся нару-

    шениями интеллекта и сильными головными болями;

    - кишечные инфекции, которые сопровождаются длительной диареей;

    - рак, особенно рак кожи, который называется саркомой Капоши.

      Около половины людей,у которых диагностирован СПИД, умирает че-

    рез два года после постановки клинического диагноза. По данным США,

    15% больных прожили только до 5 лет.

      Через какое время человек, зараженный ВИЧ, может заболеть СПИДом?

    Некоторые люди,зараженные ВИЧ,могут вообще никогда незаболеть

    СПИДом.С 1980 года,  когда был обнаружен СПИД,еще не установлен


                                  - 15 -

    процент людей,у которых развилась болезнь за 10 или 20 лет. Можно

    отметить,что каждый год у 12%людей, зараженных ВИЧ, проявляются

    лишь симптомы заражения,а у 2-9% развивается СПИД. Люди, заражен-

    ные ВИЧ, заболевают СПИДом в среднем через 8 лет.

                    3.3_┌Препараты для борьбы против СПИДа.

      Американские исследователи обнаружили,что ВИЧ-1 может активизи-

    роваться,если повреждается его ДНК, включённая в геноме клеткими-

    шени. Повреждающими агентами были ультрафиолет, некоторые препараты

    - то есть они могут разбудить дремлющую в организме инфекцию.

      По мнению учёных,именно способность генома ВИЧ проникать в хро-

    мосомы клетки-хозяина делает невозможным создание вакцины с исполь-

    зованием полного вируса.Скорее всего в такой вакцине должныбыть

    части вируса в определённой комбинации,но опыта создания подобных

    препаратов в мире практически нет.

      Несмотря нарегулярнопоявляющиеся сообщения,что лекарство от

    СПИДа найдено,они,как правило,  оказываются мыльнымипузырями.

    Единственноедействующее средство,позволяющее поддерживать боль-

    ных,продлевать им жизнь, это АЗТ (азидотимидин, препарат, создан-

    ный как антираковый). Потом японские учёные обнаружили, что в соче-

    тании с декстран-сульфатом действие АЗТ усиливается.

      Новые препараты для борьбы против СПИДа разработала южнокорейская

    компания "Сонген индастриз".

      На создание препаратов - химических компонентов, получивших кодо-

    вые наименования Эс-Кей-Ай 1694,1695,1703, 1723, ушло около 1,3

    млндолларов  идвагода исследований фармацевтической группы во

    главе с доктором Ким Дэ Ги. Лабораторные испытания показали способ-

    ностьпрепаратов замедлять развитие не излечимого пока заболевания

   в организме человека в большей степени, чем при применении азидоти-

    мидина - наиболее широко используемого средства против СПИДа. "Сон-

    ген индастриз" уже запатентовала полученные  еюхимикаты,которые

    могутбыть использованы в производстве лекарств в 20 странах мира,

    включая США и Японию, надеясь выбросить их на международный рынок к

    1998 году.По словам представителей компании,до того,  как будет

    налажен массовый выпуск медикаментов, на их испытаниях на инфициро-

    ванных пациентах уйдёт три года.

      В Южной Корее это уже не первая попытка найти панацею от "чумы XX

    века".Впрошлом году здешние специалисты предложили использовать

    для лечения больных СПИДом порошок из красного женьшеня - разновид-

    ности "корня жизни", произрастающего в диком виде в Центральных ра-

    йонах Корейскогополуострова.Ученые  Государственногоинститута

    здравоохраненияРеспублики Корея установили возможность замедления

    развития синдрома иммунодефицита с помощью комбинированного исполь-

    зования этого средства с азидотимидином.