Как правило, инфекционные заболевания провоцируются микроорганизмами, которые проникают в тело и начинают размножаться. Существует много типов инфекционных микроорганизмов (см. также Общие сведения об инфекционных заболеваниях).
Ниже приведены некоторые примеры того, как микроорганизмы могут проникать в организм человека:
через рот, глаза или нос;
во время полового акта;
через раны или укусы;
из зараженных медицинских приборов.
Люди могут проглатывать микроорганизмы, глотая зараженную воду или употребляя зараженные продукты. Они могут вдыхать споры, пыль или зараженные капельки во время кашля или чихания другого человека. Люди могут прикасаться к загрязненным предметам (например, дверной ручке) или непосредственно контактировать с зараженным человеком и даже касаться его глаз, носа или рта.
Некоторые микроорганизмы распространяются через физиологические жидкости, такие как кровь, семенная жидкость и кал. Таким образом, они могут проникнуть в организм во время полового акта с инфицированным партнером. Они также могут проникнуть в организм при неполовых контактах с жидкостями организма, например, при оказании персонального ухода или медицинских услуг.
Укусы человека и животных, а также другие раны, которые разрывают кожу, позволяют микроорганизмам проникнуть в организм человека. Инфицированные насекомые и клещи могут передавать заболевания во время укуса.
Микроорганизмы могут также попасть на медицинские приборы (например, катетеры, искусственные суставы, а также искусственные клапаны сердца), размещенные в теле человека. Микроорганизмы могут присутствовать на приборе при его вводе в том случае, если прибор был случайно заражен. Или же инфекция с другого участка может распространиться через кровоток и попасть на уже имплантированный прибор. Поскольку имплантированный материал не обладает естественными защитными механизмами, микробы могут легко расти и размножаться, приводя к заболеванию.
Чтобы вызвать инфекцию, после проникновения в тело микроорганизмы должны начать размножаться. После начала размножения возможен 1 из 3 вариантов развития событий:
Микроорганизмы продолжают размножаться и поражают защитные механизмы организма человека.
Достигается состояние баланса, приводящее к хронической инфекции.
Организм человека (сам или с помощью лечения) уничтожает и устраняет проникший микроорганизм.
Проникновение микроорганизмов начинается с момента, когда они попадают на клетки организма человека. Адгезия — это особенный процесс, который предполагает связи по типу «замок и ключ» между микроорганизмом и клеткой тела человека. Способность прикрепляться к поверхности клетки позволяет микроорганизмам создавать базу, с которой начинается проникновение в ткани.
Скопление микроорганизмов возле участка проникновения, распространение на другие участки и степень тяжести инфекции зависят от следующих факторов:
вырабатывает ли микроорганизм токсины, ферменты или другие вещества;
имеет ли он устойчивость к противомикробным препаратам;
блокирует ли защитные механизмы тела;
насколько хорошо работает иммунная система человека.
Множество болезнетворных микроорганизмов обладает свойствами, которые усиливают тяжесть вызванных ими заболеваний (вирулентность) и способствуют их сопротивлению защитным механизмам организма. Эти свойства включают следующие:
Токсины
ферменты;
способность блокирования защитных механизмов организма.
Выработка токсинов и ферментов
Некоторые микроорганизмы, которые проникают в тело человека, вырабатывают токсины. Токсины — это химические вещества, которые могут наносить вред живым существам. Токсины могут быть искусственными, например, некоторые инсектициды, или естественными, например, вырабатываемыми определенными микроорганизмами. Например, бактерии Clostridium tetani в зараженной ране вырабатывают токсин, который вызывает столбняк. Некоторые заболевания вызваны токсинами, которые вырабатываются микроорганизмами вне тела человека. Например, бактерия стафилококка, находящаяся в еде, может вырабатывать токсин, который приводит к пищевому отравлению при употреблении такой пищи, даже если сам стафилококк был убит. Большинство токсинов содержит компоненты, которые связываются с молекулами конкретных клеток (клеток-мишеней). Токсины играют центральную роль в таких заболеваниях, как столбняк, синдром токсического шока, ботулизм, сибирская язва и холера.
Некоторые бактерии вырабатывают ферменты, которые разрушают ткани, позволяя инфекции распространяться еще быстрее. Другие бактерии вырабатывают ферменты, которые позволяют им проникать и/или проходить через клетки.
Блокирование защиты организма
Некоторые микроорганизмы обладают способностью блокирования защитных механизмов организма, например:
они мешают выработке антител либо В-клеток или Т-клеток (типы лейкоцитов), которые специально вооружены для уничтожения микроорганизмов;
они разрушают защитные антитела;
они имеют внешние защитные оболочки (капсулы), не позволяющие лейкоцитам-защитникам поглощать микроорганизмы (например, после попадания в легкие капсула грибка криптококкоза утолщается, чтобы противостоять защитным механизмам организма);
они устойчивы к расщеплению (лизису) веществами, циркулирующими в крови;
они вырабатывают вещества, которые противодействуют антибиотикам.
Некоторые бактерии могут производить слой слизи, называемый биопленкой, в которой они живут. Биопленка помогает им прикрепляться к клеткам и инородному материалу, например, к внутривенным катетерам, шовному материалу, искусственным суставам, к крепежному материалу, удерживающему сломанные кости на месте (например, к штифтам, винтам, стержням и пластинам), а также к медицинским имплантатам и устройствам. Биопленка защищает бактерии от поглощения иммуноцитами и нейтрализации антибиотиками.
Микроорганизмы, изначально не обладающие способами блокирования защитных механизмов организма, могут выработать их с течением времени. Например, после длительного контакта с пенициллином некоторые микроорганизмы вырабатывают устойчивость к этому антибиотику (которая называется устойчивость к антибиотикам).
Нарушение функции иммунной системы
При плохом функционировании иммунной системы (так называемый ослабленный иммунитет) люди более восприимчивы к инфекциям. Иммунная система может плохо работать по следующим причинам:
Люди рождаются с наследственным заболеванием (иммунодефицитное состояние), которое повреждает иммунную систему.
Приобретенное заболевание (например, ВИЧ-инфекция или рак), которое ослабляет иммунную систему.
Пациенту необходимо принимать лекарственные препараты, которые подавляют иммунную систему (иммунодепрессанты, в том числе кортикостероиды), например, препараты для предотвращения отторжения пересаженного органа или препараты, используемые для снижения воспаления.
Если бы в организме не было средств защиты от инфекции, его бы быстро погубили микроорганизмы. Для эффективной работы средств защиты требуется живой, нормально функционирующий организм. Мертвое тело начинает разлагаться почти сразу же, потому что его защитные механизмы больше не действуют.
Естественные барьеры и иммунная система защищают организм человека от чужеродных организмов, которые могут вызвать инфекцию. (См. также Линии защиты).
К естественным барьерам принадлежит кожа, слизистые оболочки, слезы, ушная сера, слизь и кислота в желудке. Кроме того, нормальный ток мочи вымывает микроорганизмы, которые попадают в мочевыводящие пути.
Иммунная система использует лейкоциты и антитела для распознавания и устранения опасных микробов, проникающих через естественные барьеры организма.
(См. также Общие сведения об инфекционных заболеваниях).
Естественные барьеры против инфекции
Как правило, кожа препятствует проникновению микроорганизмов, только если она не повреждена (например, ранением, укусом насекомого или ожогом).
Слизистая оболочка, например, выстилка полости рта, носа, влагалища и век, также является эффективным барьером. Чаще всего слизистая оболочка покрыта выделениями, которые борются с микроорганизмами. Например, слизистая оболочка глаз омывается слезами, содержащими фермент под названием лизоцим, который атакует бактерии и помогает защищать глаза от инфекции.
Дыхательные пути отфильтровывают частицы, которые присутствуют во вдыхаемом воздухе. Стенки носового канала и дыхательных путей покрыты слизью. Микроорганизмы из воздуха застревают в слизи, которая выкашливается или высмаркивается. Удаление слизи происходит благодаря слаженному колебанию мельчайших волосковидных структур (ресничек), которые выстилают дыхательные пути. Реснички выталкивают слизь вверх по дыхательным путям, отдаляя ее от легких.
Пищеварительный тракт обладает разными действенными барьерами, включая желудочную кислоту, ферменты поджелудочной железы, желчь и кишечные выделения. Эти вещества могут убивать бактерии или препятствовать их размножению. Сокращения кишечника (перистальтика) перемещают содержимое кишечника через пищеварительный тракт, а затем дефекация выводит содержимое из организма. Нормальное отслоение клеток, выстилающих кишечник, помогает удалять вредные микроорганизмы.
Мочевыводящие пути также обладают несколькими эффективными барьерами. Мочевой пузырь защищен мочеиспускательным каналом — трубкой, которая выводит мочу из организма человека. У людей мужского пола мочеиспускательный канал достаточно длинный для того, чтобы препятствовать попаданию бактерий в мочевой пузырь, за исключением случаев, когда бактерии случайно попадают через катетеры или хирургические инструменты. У людей женского пола мочеиспускательный канал короче, по причине чего внешние бактерии иногда попадают в мочевой пузырь. У обоих полов при опорожнении мочевого пузыря также вымываются все бактерии, которые могут в него попасть.
Во влагалище обычно кислая среда. Кислотность среды во влагалище предотвращает рост вредных бактерий и помогает поддерживать нужное количество защитных бактерий.
Кровь
Организм также защищается от инфекции путем увеличения количества определенных типов лейкоцитов (нейтрофилы и моноциты), которые поглощают и разрушают проникшие микроорганизмы. Рост таких лейкоцитов может произойти в считанные часы, в основном потому, что лейкоциты высвобождаются из костного мозга, где они непосредственно вырабатываются. Сначала увеличивается количество нейтрофилов. Если инфекция сохраняется, за нейтрофилами следует увеличение числа моноцитов. Кровь переносит лейкоциты к участку инфекции.
Число эозинофилов (еще одного типа лейкоцитов), увеличивается при аллергических реакциях и многих паразитарных инфекциях, но, как правило, не при бактериальных инфекциях.
Однако некоторые инфекции, такие, как брюшной тиф, вирусные и бактериальные инфекции, подавляющие иммунную систему, могут также привести к уменьшению количества лейкоцитов в крови.
Воспаление
Любое повреждение, включая проникновение микроорганизмов, приводит к воспалению пораженной области. Воспаление, как комплексная реакция, возникает при разных условиях. Поврежденные ткани выделяют вещества, которые вызывают воспаление и ориентируют действия иммунной системы следующим образом:
Отгораживание пораженной области
Атака и уничтожение внедряющихся микроорганизмов
Устранение мертвой или поврежденной ткани
Начало процесса восстановления
Воспалительный процесс может быть не в состоянии справиться с большим количеством микроорганизмов.
Во время воспаления увеличивается кровоснабжение, что способствует доставке иммунных клеток к пораженному участку. Вследствие усиленного кровообращения инфицированная область возле поверхности тела краснеет и становится горячей. Стенки кровеносных сосудов становятся более пористыми, что позволяет жидкости и лейкоцитам проникать к поврежденным тканям. Приток жидкости приводит к отеку воспаленной ткани. Лейкоциты атакуют проникшие микроорганизмы, тем временем выделяя вещества, которые поддерживают воспалительный процесс.
Другие вещества провоцируют свертывание крови в мелких сосудах (капиллярах) в области воспаления. Это задерживает распространение инфицирующих микроорганизмов и их токсинов.
Множество веществ, вырабатывающихся во время воспаления, стимулирует нервные окончания, вызывая боль. Реакции на вещества, вырабатывающиеся во время воспаления, включают озноб, повышение температуры и мышечные боли, которые часто сопутствуют инфекции.
Иммунный ответ
При развитии инфекции иммунная система также вырабатывает специальные вещества, предназначенные для атаки на микроорганизмы, вызывающие эту инфекцию (см. Приобретенный иммунитет). Например:
Т-клетки-убийцы (тип лейкоцитов), которые распознают и уничтожают проникший микроорганизм.
Антитела, которые нацеливаются на конкретные проникшие микроорганизмы.
Антитела прикрепляются к микроорганизмам и иммобилизируют их. Они убивают их или помогают нейтрофилам находить и убивать их.
То, насколько хорошо иммунная система защищает организм от каждого микроорганизма, частично зависит от генетической конституции человека.
лихорадка
Температура тела повышается как защитная реакция в ответ на инфекцию или травму. Повышенная температура тела (жар) усиливает защитные механизмы организма, хотя и может причинять дискомфорт.
Отдел мозга под названием гипоталамус контролирует температуру тела. Жар возникает из-за собственно регулировки термостата гипоталамуса. Организм поднимает температуру выше, направляя кровь с поверхности кожи к внутренним частям тела, таким образом, сокращая потерю тепла. Дрожь (озноб) может возникнуть, для повышения выработки тепла посредством мышечных сокращений. Организм прилагает усилия для сохранения и выработки тепла до тех пор, пока кровь с повышенной температурой не достигнет гипоталамуса. После этого новая повышенная температура сохраняется. Позднее, после регулирования термостата до нормального уровня, организм избавляется от излишка тепла через потоотделение и сброс крови обратно ближе к поверхности кожи.
У некоторых людей (например, у людей преклонного возраста, очень молодых людей или у людей с расстройством, связанным с употреблением алкоголя) способность к повышению температуры снижена. У таких людей может возникать падение температуры тела в ответ на сильную инфекцию.
