Здатність деяких організмів (бактерій, вірусів, мікроскопічних грибів, а іноді і багатоклітинних паразитичних рослин) викликати захворювання називають патогенністю. Це поняття не має кількісної характеристики і лише позначає факт небезпеки конкретного виду по відношенню до певного макроорганизму, а для оцінки рівня патогенності використовується інший термін – вірулентність (від лат. virulentus – отрута).
Визначення поняття
Вірулентність – це кількісна міра патогенності, визначає, наскільки ефективно конкретне мікроорганізм здатний викликати захворювання. Даний термін часто застосовується при характеристиці різних бактеріальних штамів в межах одного виду.
Патогенність і вірулентність – це практично ідентичні поняття, які можуть замінювати один одного, якщо йдеться про опис властивостей або процесів, що викликають розвиток захворювання (наприклад, фактори патогенності і вірулентності означають одне і те ж).
В той же час по відношенню до патогенності не можна сказати “підвищити” або “зменшити”, так як ця характеристика є якісної, а не кількісної.
Методи кількісного вираження вірулентності
Вірулентність – це ступінь патогенності, яка може мати чисельне вираження. У медичній мікробіології її значення визначають трьома методами:
- Dlm – мінімальна смертельна доза мікроорганізму (або його токсину), що обумовлює смерть лабораторного тварини за певний проміжок часу.
- Dcl – безумовно смертельна доза, що викликає загибель будь-якої тварини.
- Dcl50 – статистично найбільш достовірний метод визначення вірулентності. Характеризує дозу, що вбиває 50% заражених тварин.
Для фітопатогенів розроблені інші способи кількісного вираження вірулентності, визначення якої пов’язано зі ступенем ураження рослинних тканин (наприклад, розміру плям), відсотком заражених примірників, якістю росту вегетативних частин, розміром насіння і іншими морфофизиологическими ознаками. Для кожної пари господар-патоген розроблена своя система обчислення і класифікації вірулентності.
Вірулентність в медицині і фітопатології
У медичній мікробіології термін “вірулентність” є частиною вчення про інфекцію і застосовується до мікроорганізмів (в основному-бактерій), які здатні викликати захворювання людини. Розроблена класифікація властивостей, які надають на організм патогенний вплив. Їх називають факторами вірулентності і використовують в описі різних груп хвороботворних мікроорганізмів.
Дослідження цих властивостей дозволило зрозуміти механізм впливу на людину різних патогенів та розробити правильні способи лікування. Вивчення факторів патогенності також дало можливість у лабораторних умовах змінювати вірулентність деяких видів бактерій.
У фітопатології вірулентність характеризує ступінь вражаючої дії різних патогенів на культурні рослини.
Фактори патогенності
Фактори патогенності (або вірулентності) – це механізми, за допомогою яких мікроорганізм проникає у тіло хазяїна і викликає в ньому захворювання. За призначенням вірулентні властивості ділять на 3 категорії:
- инфекциозные (або инфективные) – сприяють проникненню в організм господаря та передачі захворювання;
- інвазивні (інакше – агресивні) – забезпечують подолання захисних механізмів організму-господаря, а також розмноження і поширення в ньому;
- токсигенні та токсичні – характеризують патогенний вплив на організм за рахунок наявності ендо – або екзотоксинів.
Ці групи факторів слабо пов’язані між собою і мають різний ступінь вияву залежно від виду мікроорганізму. Токсигенність і токсичність характерні тільки для патогенів бактеріальної природи.
У медичній мікробіології існує детальна класифікація бактеріальних факторів вірулентності, серед яких виділяють 8 функціональних груп.
| Функціональна група | Характеристика |
| Хемотаксис і рухливість (зустрічаються тільки у джгутикових бактерій) | Хемотаксис допомагає мікроорганізму визначати розташування клітин-мішеней, а активна рухливість прискорює наближення до них |
| Ферменти, що руйнують слизові субстрати | Руйнування структури слизу, що покриває слизові оболонки, звільняє бактеріям доступ до клітинних рецепторів. До ферментів цієї групи відносять протеази, лецитиназы, нейрамінідази та ін. |
|
Фактори адгезії і колонізації |
Відповідальні за початкові (пускові) стадії розвитку захворювання. Фактори адгезії (ЛПС, білки зовнішньої мембрани, пили та інші поверхневі структури і механізми) забезпечують взаємодію з клітинами або їх рецепторами, що сприяє проникненню або всередину, або колонізації поверхні |
| Фактори інвазії | Забезпечують проникнення в клітину і подальше розмноження в ній |
| Фактори, що заважають фагоцитозу | Захищають бактерії від поглинання імунними клітинами господаря. При цьому патоген або маскується за допомогою спеціалізованих поверхневих утворень (наприклад, гіалуронової капсули), які роблять його невидимим для імунної системи, або пригнічує фагоцитоз (білки А і М, FraI-антиген) |
| Фактори пригнічення фагоцитозу | Надають фагоцитозу незавершений характер, частіше всього за рахунок придушення “окисного вибуху” всередині фагоцитів. Роль таких факторів виконують різні антигени |
| Ферменти “захисту-агресії” | Мають різні механізми дії, що сприяють руйнуванню клітинних субстратів або знешкодження захисних механізмів |
| Бактеріальні токсини | Надають патогенний вплив на організм. Характер клініки залежить від типу токсину |
Бактеріальні токсини
У патогенних бактерій розрізняють 2 типу токсинів:
- Екзотоксини (зустрічаються як у грампозитивних, так і грамнегативних мікроорганізмів) – секретуються назовні, володіють специфічною дією, проявляють ефект через зв’язування з клітинними рецепторами.
- Ендотоксини (характерні тільки для грамнегативних бактерій) – є складовим компонентом клітинної стінки, звільняються тільки після руйнування клітини патогена. Не володіють специфічною дією, викликають викид пірогенних речовин з лейкоцитів.
Варто відзначити, що якщо головним патогенним фактором конкретного збудника є ендотоксин, то для лікування застосовують антибіотики тільки з бактеріостатичну дію (припиняє ріст), а не з бактерицидним. Це пов’язано з тим, що різка масова загибель таких бактерій призводить до вивільнення величезної кількості ендотоксину.
Способи зниження вірулентності
Регуляція вірулентності хвороботворних мікроорганізмів має величезне значення як в медицині, так і в фітопатології. Так, шляхом зменшення патогенних властивостей деяких збудників вдалося створити багато вакцини.
Для зменшення вірулентності бактерій використовують методику численних пересівань на поживні середовища, вплив фізичних або хімічних агентів на клітини або технології генетичного контролю.
Зниження вірулентності фітопатогенів досягається шляхом збільшення стійкості рослини-господаря, а також за рахунок правильної стратегії вибору сортів для посіву. Доповненням до цих методів служать різні агротехнічні заходи, що погіршують розвиток паразитичних мікроорганізмів.
