Патогены: определение, классификация и свойства¶
Патогены — это биологические агенты (вирусы, бактерии, грибы, простейшие, прионы), способные вызывать инфекционные заболевания у растений, животных и человека. Термин происходит от греческих слов pathos («страдание, болезнь») и gignesthai («рождаться, возникать») и в буквальном переводе означает «порождающие болезнь». К патогенам не относят условно-патогенные микроорганизмы, которые вызывают заболевание только при определённых условиях (снижение иммунитета, нарушение микрофлоры).
¶Основные свойства
Для патогена характерны три ключевых свойства:
- Вирулентность — степень способности вызывать заболевание, определяемая количеством микроорганизмов, необходимым для заражения (дозой инфицирующей).
- Инвазивность — способность проникать в ткани и размножаться в них.
- Продукция токсинов — выделение веществ, повреждающих клетки хозяина.
Патогенность является видовым признаком: одни микроорганизмы патогенны всегда (например, возбудитель чумы Yersinia pestis), другие — лишь при определённых условиях. Степень патогенности может меняться под действием внешних факторов (ультрафиолет, температура, химические вещества) и при пассаже через организм восприимчивого хозяина.
¶Классификация
¶По типу возбудителя
| Тип патогена | Примеры | Вызываемые заболевания |
|---|---|---|
| Вирусы | ВИЧ, вирус гриппа, SARS-CoV-2 | СПИД, грипп, COVID-19 |
| Бактерии | Mycobacterium tuberculosis, Vibrio cholerae | Туберкулёз, холера |
| Грибы | Candida albicans, Aspergillus fumigatus | Кандидоз, аспергиллёз |
| Протисты (простейшие) | Plasmodium falciparum, Entamoeba histolytica | Малярия, амёбиаз |
| Прионы | PrPSc | Губчатая энцефалопатия |
| Гельминты | Ascaris lumbricoides, Taenia solium | Аскаридоз, тениоз |
¶По тропизму
Патогены классифицируют по органам и тканям, которые они поражают: пневмотропные (лёгкие), нейротропные (нервная система), гематотропные (кровь), гепатотропные (печень), дермотропные (кожа) и другие. Например, вирус бешенства нейротропен, а вирус гепатита B — гепатотропен.
¶По циклу развития
Выделяют облигатных патогенов, способных размножаться только внутри клеток хозяина (вирусы, хламидии, риккетсии), и факультативных, которые могут существовать и вне организма (большинство бактерий и грибов).
¶Механизмы патогенности
Заражение начинается с проникновения патогена через входные ворота — кожу, слизистые оболочки дыхательных, пищеварительных или мочеполовых путей. После этого реализуется несколько механизмов:
- Адгезия — прикрепление к клеткам хозяина с помощью адгезинов (пили, белки наружной мембраны).
- Инвазия — проникновение в ткани, часто с помощью ферментов (гиалуронидаза, коллагеназа), разрушающих межклеточный матрикс.
- Уклонение от иммунного ответа — антифагоцитарные факторы (капсула у стрептококка), изменение антигенной структуры (антигенная вариация у трипаносом), внутриклеточное паразитирование (лейшмании, туберкулёзная палочка).
- Повреждение тканей — экзотоксины (столбнячный, ботулинический), эндотоксины (липополисахарид грамотрицательных бактерий), ферменты и прямое действие возбудителя.
¶Эпидемиология и передача
Патогены распространяются несколькими основными путями:
- Воздушно-капельный (грипп, туберкулёз, корь);
- Фекально-оральный (холера, брюшной тиф);
- Контактный (чесотка, стрептококковые инфекции);
- Трансмиссивный через переносчиков — комары, клещи, мухи (малярия, клещевой энцефалит, лейшманиоз);
- Гемоконтактный (ВИЧ, вирусные гепатиты B и C);
- Трансплацентарный и при родах (краснуха, герпес).
Источником инфекции служат больные люди и животные, а также бактерионосители и заражённые объекты окружающей среды. Роль переносчиков (векторов) в циркуляции патогенов особенно велика в тропических регионах: по данным ВОЗ, малярия ежегодно уносит свыше 600 тысяч жизней, преимущественно среди детей в Африке к югу от Сахары.
¶Устойчивость во внешней среде
Факультативные патогены могут сохранять жизнеспособность вне организма от нескольких часов до многих лет. Споры бациллы сибирской язвы (Bacillus anthracis) переживают десятилетия в почве. Вирусы неустойчивы к ультрафиолету и дезинфицирующим средствам, однако некоторые (например, вирус гепатита A) стабильны во внешней среде неделями. Устойчивость к высокой температуре у большинства вегетативных форм погибает при 60–80 °C, что лежит в основе стерилизации.
¶Роль в эволюции и экологии
Патогены — важный фактор естественного отбора. Эпидемии чумы, оспы и других инфекций определяли демографическую динамику человечества на протяжении всей истории. С патогенами связано явление генетического дрейфа: учащиеся-носители мутаций, снижающих восприимчивость к инфекции (например, мутация CCR5-Δ32, защищающая от ВИЧ, или серповидноклеточная анемия, снижающая риск малярии), получают эволюционное преимущество в регионах с высокой заболеваемостью.
¶Изучение патогенов
Наука о патогенах — патогенез — изучает механизмы развития болезни. Основоположником учения о микробной природе инфекций считается Луи Пастёр, а теория фагоцитоза была разработана Ильёй Мечниковым, удостоенным Нобелевской премии в 1908 году. В современной медицине борьба с патогенами ведётся в трёх направлениях: профилактика (вакцинация, санитария), диагностика (ПЦР, серологические тесты) и лечение (антибактериальные, противовирусные и противогрибковые препараты).
Проблема антибиотикорезистентности, возникающая при мутациях бактерий и передаче генов устойчивости, признаётся ВОЗ одной из главных угроз глобальному здравоохранению: ежегодно устойчивые инфекции становятся причиной смерти более 1,2 миллиона человек.
¶Исторические эпидемии
Крупнейшие пандемии в истории человечества были вызваны патогенами: чума Yersinia pestis («Чёрная смерть», XIV век, погибло 25–50 млн человек), оспа Variola major (XVIII–XIX века), испанский грипп 1918 года (50–100 млн смертей), ВИЧ-инфекция (с 1981 года — свыше 40 млн смертей), COVID-19 (с 2019 года).