Александр Шувалов – Микроб гениальности глазами микробиолога и психиатра. Междисциплинарное путешествие (страница 5)

Рис. 1.6. Ключевые проблемы есть и у микробов

Самым первым и важным этапом в развитии любой инфекции является прикрепление микроорганизма к клеткам тканей хозяина. Если не удастся прикрепиться, то и никакого инфекционного заболевания не разовьется. Поэтому очень важно, чтобы «ключ» точно соответствовал «замку», от этого зависит прочность прикрепления паразита на поверхности клеток хозяина.

Когда заветная дверь обнаружена и открыта, возникает следующая задача – закрепиться и устоять, а то не ровен час хозяин вознамерится попросить незваных гостей на выход. У него для этого много различных способов имеется. Например, особые белки – антитела, которые защищают «замочки», вещество – лизоцим, разрушающее оболочку бактерий, кислая среда желудочного сока и прочее. Чтобы не погибнуть, нужно уметь выживать в агрессивной среде организма хозяина. Как только болезнетворный микроб оказывается там, он «понимает», что окружающие условия резко изменились и жизненно необходимо адаптироваться к этим новым условиям, т.е. перейти в другой режим функционирования6. Конечно, у бактерий нет глаз, ушей, и даже зачатков нервной системы, они вообще считаются «просто» организованными. Тем не менее, они способны распознавать сигналы (электромагнитные волны светового, инфракрасного и ультрафиолетового диапазона, изменение температуры, кислотность среды, концентрации определенных веществ и др.) и таким образом получать данные о своем окружении. Получение своевременной информации о состоянии окружающей среды – одно из непреложных условий выживания. Сигналы из окружающей среды передаются в бактериальную клетку и там преобразуются в другие, которые «включают» или «выключают» определенные гены. В результате бактерии начинают синтезировать вещества, способные защитить их от воздействия агрессивных факторов организма хозяина. Эти вещества (назовем их факторами болезнетворности), синтезированные бактериями-паразитами, наносят вред, повреждая ткани хозяина. А повреждение тканей приводит в конечном итоге к развитию заболевания. Некоторые возбудители вызывают повреждение тканей хозяина, проникая внутрь клеток, их относят к категории «внутриклеточные паразиты».

Но не все так просто. Размеры бактерий несоизмеримо малы по сравнению с организмом хозяина или макроорганизмом (от греч. «μάκρος» – большой). Было бы наивно полагать, что факторы болезнетворности, продуцируемые небольшим количеством бактерий способны обеспечить им выживаемость в организме хозяина. Чтобы подавить сопротивляемость макроорганизма требуются значительные количества факторов болезнетворности, а это значит, что требуется большое количество бактерий, которые смогут их продуцировать. Поэтому после закрепления на поверхности клеток хозяина бактерии начинают активно размножаться и вырабатывать так называемые факторы болезнетворности.

В развитии инфекционных заболеваний выделяют четыре периода: 1) инкубационный; 2) продромальный; 3) разгара; 4) реконвалесценции.

Время от момента проникновения микроба в организм хозяина и до развития первых признаков заболевания называется инкубационным периодом.

Микроорганизму для достижения великой цели необходимо не только закрепиться, но и размножиться на поверхности клеток/в клетках хозяина. В тех местах, где микроорганизмы находят возможность для прикрепления и проникновении (входные ворота инфекции) происходит их первичное размножение. Микробы увеличивают свою численность и адаптируются к новым условиям существования. Процесс этот очень похож на освоение новых земель переселенцами и даже называется «колонизацией». Человек еще пока ни о чем не догадывается, но механизм инфекционного заболевания уже запущен, интервенты уже высадились, осмотрелись и даже готовятся к обороне. Боевые барабаны уже отбивают зловещий ритм.

Когда количество микроорганизмов достигает определенных значений, они начинают действовать сообща. Вместе, как по команде, они приступают к продуцированию веществ, которые обеспечат им выживание в организме хозяина. А кто же отдает команды? Как микроорганизмы узнают, что их количества уже достаточно для того, чтобы усилия, предпринимаемые ими, не пропали даром?

Оказывается, бактерии постоянно общаются между собой – «разговаривают» на своем языке. Функцию «слов» выполняют особые химические сигнальные молекулы, которые постоянно вырабатываются в крошечных тельцах. Такие сигнальные молекулы – аутоиндукторы могут иметь различную химическую природу. Особенность этих молекул в том, что они очень маленькие, они легко проходят через оболочки бактерий в обоих направлениях (туда и обратно). Когда количество бактерий в популяции увеличивается, то и количество сигнальных молекул становится больше. Они проникают в бактериальные тельца, накапливаются там и когда их концентрация достигает определенных значений – «включаются» гены, кодирующие синтез необходимых в данный момент веществ. Бактерии дружно начинают синтезировать токсины и другие вещества, помогающие бактериям и вредящие хозяину. Нарушается целостность тканей и запускается процесс воспаления. В это время у человека появляется головная боль, повышается температура и появляются другие симптомы, которые можно выразить одним словом – недомогание. Это слово хорошо отражает состояние человека во втором (продромальном) периоде инфекционного заболевания. Признаки характерные для данного заболевания еще отсутствуют, но уже понятно, что человек заболел.

Поврежденные клетки нашего организма подают сигналы тревоги, сообщая защитным системам об опасности. Эти сигналы тоже имеют химическую природу, они запускают процесс воспаления, который на самом деле является защитным механизмом хозяина. В случае, если речь идет о болезнетворных бактериях, сигналов тревоги выделяется значительно больше и тогда они усугубляют повреждения, наносимые микробами. Это означает переход к следующему периоду инфекционного заболевания – разгару, характеризующемуся яркими проявлениями болезни, когда предположить (а в некоторых случаях и точно поставить) диагноз можно по одним симптомам.

В течение инфекционного заболевания иммунная система человека вырабатывает защитные факторы, которые при повторной встрече с тем же возбудителем «узнают» его по «ключикам» и обезвредят. Эти факторы делят на две группы. К первой относят антитела – особые белки, которые связывают токсины бактерий или прикрепляются к бактериальным тельцам, превращая их в яркую мишень для защитников организма (фагоцитов и комплимента). Вторую группу образуют лимфоциты-убийцы, которые умеют обнаруживать и разрушать «свои» клетки, внутри которых размножаются пришельцы. Пораженную клетку уже не спасти, а вот предупредить распространение «заразы» можно, уничтожив клетки, где она гнездится.

Когда в организме появляются антитела и лимфоциты-убийцы, они начинают активную деятельность, очищая организм хозяина от болезнетворных агентов. Этот период называют – выздоровлением (реконвалесценцией).

Микроорганизмы погибают, но свершилось главное – следующее поколение, обогащенное новой генетической информацией, уже нашло нового хозяина и там, быть может, уже запущен новый цикл.

Как видите, жизнь болезнетворного микроба очень сложна и опасна. Чему только не научишься, находясь в условиях бесконечного противостояния.

Конечно, описанные нами процессы – это только упрощенная принципиальная концепция развития инфекционных заболеваний. В реальной жизни все намного сложнее. Периоды разгара могут характеризоваться разной степенью выраженности симптомов – от ярких проявлений до их полного отсутствия (манифестные, стертые, бессимптомные). Длительность инкубационного периода часто зависит от вида возбудителя. Так, например, при дифтерии и сифилисе он составляет 7 дней, при чуме 1—2 дня, при гепатите В он может растянуться до 6 месяцев, а при бешенстве – до года. Что касается периода выздоровления, то он наступает, к сожалению не всегда. Исходы инфекционного заболевания могут быть разными: от полного выздоровления до летального исхода. Это крайние варианты, между которыми есть носительство и переход в хроническую форму.

Откуда взялись инфекции?

Что такое инфекции мы разобрались. Но откуда же они берутся? Чтобы ответить на этот вопрос придется совершить небольшой экскурс в прошлое нашей планеты. Возможно, нам удастся узнать тайну происхождения инфекционных заболеваний.

Внутри планеты что-то зловеще рокотало и ее поверхность беспрестанно содрогалась. Тут и там в небо поднимались облака раскаленных газов и пепла, во все стороны растекались реки расплавленной магмы. Со свистом и грохотом, оставляя за собой огненные хвосты, к Земле устремлялись метеориты. Некоторые огромные небесные тела, падая, оставляли чудовищные «шрамы» на ее поверхности. Плотная завеса из дыма и пыли, и беспрестанный рев окружали планету… Так на протяжении нескольких миллиардов лет формировалась Земля.

Постепенно все стихло.

И вдруг Земля обнаружила, что обзавелась земной корой, морями и океанами, и даже первичной атмосферой. Только вот дышать этой атмосферой мы бы с вами не могли, потому что состояла она тогда сплошь из ядовитых газов, таких, например, как метан, сероводород, аммиак, водород, двуокись углерода. Конечно, присутствовали там и благородные газы и пары воды, вот только свободного кислорода в ней не было и никакое живое существо не имело ни малейших шансов выжить в таких условиях.