Структурная целостность таких поверхностных структур организма, как кожа и слизистые мембраны, образует эффективный барьер на пути к проникновению патогена внутрь хозяина.
Кожный покров. Кожа является настолько эффективным барьером для бактерий, что фактически до настоящего времени неизвестны бактерии, способные его преодолеть. Нормальная микрофлора кожи в результате метаболизма секретирует некоторые конечные продукты, например жирные кислоты, которые препятствуют колонизации кожи патогенами. Пот содержит лизоцим и другие антимикробные вещества. Однако если целостность эпидермиса нарушена (укус насекомых, укол, порез, травма и т.д.), то это создает благоприятные условия для проникновения бактерий.
Мукозные мембраны. Многие слизистые покрытия колонизированы бактериями нормальной флоры. Эти бактерии занимают фактически все места, которые могут использовать патогены. Кроме того, слизь содержит антимикробные вещества, такие как лизоцим и секреторные антитела (IgA). В некоторых случаях мукозальные поверхности патрулируют макрофаги, например в нижних отделах респираторного тракта. Тем не менее многие патогены способны преодолевать мукозный барьер за счет факторов распространения.
Респираторный тракт. Тонкие ворсинки и носовые мембраны захватывают бактерии, вовлеченные с воздухом в результате дыхания. Те же бактерии, которые проходят этот барьер, могут прикрепляться к слизистым поверхностям нижних отделов респираторного тракта или же сдвигаться вверх посредством си-лиарного эпителия. Кашель и чиханье также способствуют элиминации бактерий. Нижний респираторный тракт защищен мукозной слизью, содержащей лизоцим, секреторные антитела и фагоциты.
Рот, желудок и кишечный тракт. Микроорганизмы, поступившие перорально, больше, чем другие, вынуждены конкурировать с нормальной микрофлорой, обильно представленной в ротовой полости и кишечнике. Большинство этих бактерий разрушается кислой средой желудка.
Конъюнктива глаз обычно свободна от большинства микроорганизмов. Мигание механически удаляет бактерии. Жидкость слезных желез не только постоянно смывает бактерии, но и содержит лизоцим, способный их убивать.
Тканевые бактериоцидины. Биологические жидкости и ткани хозяина содержат различные антимикробные вещества, которые способны убивать патогенные бактерии или подавлять их рост. Эти вещества называют бактериоцидинами (табл. 15.1).
Таблица 15.1. Антимикробные вещества, присутствующие в биологических жидкостях и тканях макроорганизма
Вещество |
Источник выделения |
Химическая природа |
Биологическая активность |
Лизоцим |
Сыворотка, слюна, пот, слезы |
Белок |
Лизис бактерий |
Комплемент |
Сыворотка |
Белково-липосаха-ридный комплекс |
Лизис бактерий, участвует в воспалении |
Основные белки (гистоны, лизины, тканевые полипептиды) |
Сыворотка и организованные ткани |
Белки |
Разрушение бактериальной плазматической мембраны |
Лактоферрин и транс-феррин |
Сыворотка и организованные ткани |
Гликопротеин |
Подавление роста бактерий путем связывания ионов железа |
Пероксидаза |
Слюна, сыворотка, ткань, клетки (ней-трофилы) |
Белок |
Вызывает летальное окисление клетки |
Фибронек-тин |
Сыворотка, мукозаль-ные поверхности |
Гликопротеин |
Опсонизация |
Интерфероны |
Вирус-инфицирован-ные клетки, лимфоциты |
Белок |
Устойчивость к инфекции |
Интерлей-кины |
Макрофаги, лимфоциты |
Белок |
Вызывают лихорадку, активируют иммунный ответ |
Для преодоления этих барьеров защиты макроорганизма бактерии используют ферменты. Так, для того чтобы избежать связывания комплементом или антителами, большинство бактерий используют протеолитические ферменты с широкой субстратной специфичностью, а бактерии видов N. meningitidis, H. influenzae, S. sanguis, S. pneumoniae и P. mirabilis продуцируют IgA-протеазу, которая имеет более узкий спектр и часто является хозяинспецифичной. Имеются также примеры, когда действие продуцируемого патогеном фермента направлено специфически против конкретного защитного фактора хозяина. Например, протеаза S. pneumoniae гидролизует и инактивирует компонент С3 комплемента, в то время как стрептококки группы А и В имеют С5а-конвертазу, которая блокирует хемоаттрактивную активность. Некоторые бактерии имеют белок, нейтрализующий активность лизоцима.