Человек в своей жизни постоянно сталкивается с окружающими предметами, на которых находятся микробы — будь то одежда, мебель, продукты питания, вода, почва или растения.
На коже человека обнаруживаются самые различные микроорганизмы, среди них и такие, которые являются причиной нагноения — образования всевозможных гнойников, абсцессов, фурункулов.
Если кожа грязная, микробы могут на пей не только сохраняться, но и размножаться, питаясь выделениями потовых и сальных желез кожи. Во время мытья с кожи смывается до миллиона различных микробов. Так, свежевымытая кожа часто оказывается почти свободной от микроорганизмов. Если мы побываем в хирургической клинике и понаблюдаем подготовку хирурга к операции, то увидим, как тщательно готовится врач: он долго моет руки щеткой с мылом теплой водой, что способствует механическому удалению микроорганизмов с поверхности кожи рук хирурга.
Пока ребенок находится во чреве матери, все полости его тела свободны от микробов. Как только он появляется на свет, тут же микробы начинают населять его организм. Попадая в дыхательные пути, пищеварительный тракт, они сопровождают человека на протяжении всей его жизни. Интересно, что в кишечнике грудного ребенка постоянно находится особая молочнокислая палочка «бифидус», она препятствует развитию посторонних микробов, которые могут вызвать кишечные заболевания. При переходе ребенка на смешанное питание, количество этих бактерий резко уменьшается, а затем они совсем исчезают, уступая место обычной микрофлоре кишечника, характерной для взрослого человека. Каждой матери известно: если грудной ребенок заболевает, то врачи рекомендуют перейти только на материнское молоко и исключить другую пищу. Этим удивительным защитным приспособлением организм обязан «мельчайшим невидимкам» — они оберегают новорожденного от болезнетворных кишечных микробов. Мы знаем, что во многих местах нашего тела круглосуточно идет напряженная жизнь миллионов микробов — они размножаются, погибают, борются за свое существование.
Особенно много микробов в полости рта у людей с больными зубами, в дуплах которых развиваются зубные спирохеты, они постоянно находятся в движении, изменяя форму своих завитков. Во рту микробы чувствуют себя отлично: там есть все условия для их жизни и размножения; обилие остатков пищи, тепло (температура тела человека 36,6°С — очень подходящая для микробов), темно, а наличие слюны создает достаточную влажность. Есть микробы, которые постоянно живут в ротовой полости и не вызывают у человека никаких заболеваний, но одновременно там могут находиться и болезнетворные микробы, при ослаблении организма в условиях охлаждения они могут стать причиной ангин и других воспалительных процессов.
Если человек систематически чистит зубы, то в значительной мере освобождает свой рот от микробов, остатков пищи и частиц слущенного эпителия слизистой оболочки, он не только сберегает от порчи зубы, но и предохраняет весь организм от проглатывания со слюной микробов. Вместе с пищей микробы попадают из полости рта в пищевод и желудок. В полости желудка они в большинстве своем погибают, так как желудочный сок имеет кислую реакцию, неблагоприятную для развития микроорганизмов, а пищеварительные соки переваривают не только проглатываемую пищу, но и микробов. Микробное население тонких кишок также бедно, но толстый кишечник, где отсутствует пищеварение и формируются каловые массы, всегда содержит огромное количество микробов. Подсчитано, что в 1 г кала содержится 1010—1011 микробов; кишечные палочки преобладают, их количество достигает 108.
При различных заболеваниях пищеварительного тракта в кишечнике помимо обычных кишечных микробов — сапрофитов — встречаются гнилостные и гноеродные, а также возбудители острых желудочных инфекций — тифа, дизентерии, холеры и т. д.
Кишечная палочка может считаться типичным «человеческим микробом». Там, где нет человека и не остается каловых масс, нет и кишечной палочки. В полярных безлюдных районах, среди девственной природы этой бактерии нет ни в почве, ни в воде. Присутствие кишечной палочки в воде указывает на загрязнение ее калом и непригодность для питья. Вот почему при санитарно-гигиенических исследованиях пищевых продуктов и воды санитарные врачи обращают внимание на присутствие кишечной палочки, которая является важным показателем доброкачественности продуктов, особенно воды.
Микробы, населяющие наш пищеварительный тракт (в том числе и кишечная палочка), для человека крайне необходимы. Выделяя ряд ферментов, способствующих полному разложению пищи в кишечнике, одновременно снабжают организм очень важным витамином К, без которого нарушается образование протромбина, необходимого для свертывания крови. Безмикробное существование живых организмов невозможно. Опыты показали, что животные в этом случае развиваются очень медленно и являются нежизнеспособными. Данным вопросом занимается отрасль экспериментальной биологии гнотобиология (от греч. «гнотос» — «известный», «очевидный»).
В сутки через нос и легкие человека проходит около 14 000 л воздуха. Вместе с воздухом мы вдыхаем огромное количество пылевых частиц и микроорганизмов. Они задерживаются в полости носа, глотки и в бронхах. На слизистой оболочке этих органов встречаются десятки видов различных невредных (сапрофитных) и вредных (патогенных, или болезнетворных) микробов. Легкие свободны от микробов, как и глубокие разветвления бронхов. Установлено, если в 1 м3 вдыхаемого воздуха содержится 20700 микробов, то в таком же объеме выдыхаемого воздуха — всего 40 микробов, т. е. в 517 раз меньше.
Где же прячутся микробы? Основная масса их задерживается в полости носа, оседая на ворсинках слизистой оболочки, часть — в дыхательном горле и только небольшое количество проникает в бронхи. Считают, что в течение 5 мин на слизистой носа погибает 95% попавших туда микробов. Защитные свойства дыхательных путей связаны не только с ресничками слизистой оболочки носа, гортань, бронхи тоже густо покрыты мерцательными ресничками. Эти мельчайшие микроскопические волоски, сидящие на клетках слизистой оболочки, находятся в постоянном волнообразном движении по направлению к полости носа. Вместе со слизью реснички гонят изнутри всякие посторонние частички, осевшие на поверхности слизистой оболочки, не позволяя им проникнуть вглубь. Мерцательные клетки играют огромную роль в очищении дыхательных путей от всевозможной пыли. В самих легких человека мерцательного эпителия нет и нормально туда проникает только совершенно очищенный воздух. При попадании в легкое пылевых частиц, в случае если мерцательный эпителий очень загружен и в воздухе много пыли, частицы пыли захватываются фагоцитами легочной ткани.
Ткань чрезвычайно загрязненного легкого теряет свою эластичность и не может функционировать нормально, в результате возникают болезненные явления — кашель, одышка и т. д. Чем чище воздух, тем лучше работают легкие, тем здоровее человек. Вспомним, что в легких происходит важнейший процесс поглощения кислорода и выделения из крови углекислоты. Бактерии «нормальной флоры» не вызывают заболеваний, но если наступают изменения в организме человека, например, резкая перемена питания или вирусная инфекция, то непатогенные микробы становятся патогенными и вызывают заболевания. В современной клинической практике наблюдается много серьезных инфекций, вызываемых бактериями, которые в норме безвредны для организма-хозяина. В значительной степени источником заражения служит содержимое кишечника, который насыщен микробами, при ослаблении организма они могут проникнуть в кровоток. К числу болезней, повреждающих защитные механизмы хозяина, относятся лейкозы, вызывающие резкое снижение в крови белых кровяных шариков — лейкоцитов. Некоторые лекарственные вещества (кортизон) также могут способствовать проникновению микробов из кишечника в кровь.
Человеку с начала его происхождения постоянно угрожали серьезные враги — эпидемические болезни. Внезапное начало эпидемий, массовое распространение их, большая смертность вызывали у населения страх, как и другие грозные явления природы. Эти «враги» нападали неожиданно, коварно, поражали целые поселения и часто сеяли смерть. Первобытное человечество объясняло болезни сверхъестественными причинами — гневом богов, злых духов, демонов. Жрецы, духовенство внушали населению, что эпидемические болезни посылают боги в наказание за грехи людей.
Великий врач древности Гиппократ, живший в 475—380 гг. до н. э., считал, что болезни следует искать в свойствах воздуха, который мы вдыхаем. Когда в 429 г. до н. э. в Греции вспыхнула чума и улицы были забиты гниющими трупами, он высказал мысль, что с трупа болезнь переходит на здоровых людей: все массовые болезни переносятся воздухом. Воздух дает нам жизнь, но он же приносит и болезнь. По мнению Гиппократа, во время эпидемий воздух выделяет особые болезнетворные испарения, названные им «миазмами», последние и загрязняют окружающую среду, а чередование времен года, дожди, ветры приводят к выделению миазмов и вызывают у людей насморк, кашель, температуру, охриплость. Эта теория эпидемических болезней господствовала в течение многих времен, пока ужасная эпидемия чумы в 1347—1350 гг. под названием «черная смерть» не охватила всю Европу.
Стали распространяться сведения о заразности чумы, и впервые в Венеции во избежание заноса чумы был издан указ изолировать подозрительные суда, людей, товары. Слово «карантин» произошло от итальянского «каранта» (сорок) — это количество дней изоляции больных и лиц, соприкасавшихся с ними. В Европе стали распространяться эпидемии новых, до того не известных болезней (сифилис и сыпной тиф), контактное происхождение которых бросалось в глаза. Впервые учение о контагии выдвинул известный итальянский врач и поэт Джироламо Фракастро (1483—1553). Он писал, что контагий представляет собой заражение, которое переходит с одного индивидуума на другой. Причем неважно, будут ли это две различные личности или две соседние части тела одного и того же человека. В своей книге о контагии, контагиозных болезнях и лечении он доказал, что причиной болезни является некое живое начало (Контагиум вивум), которое обладает способностью делиться, размножаться, распространяться по воздуху через различные предметы и прикосновения. В 1762 г. венский врач Марк Антоний Пленчиц утверждал, что возбудителями болезней человека являются «мельчайшие зверушки», открытые А. Левенгуком.
В начале развития русской истории понятия о заразных болезнях еще не существовало. Нередко в летописных сообщениях о развитии эпидемических болезней мы встречаем указания на необычные явления в природе, с которыми связывалось возникновение эпидемий.
Резкий перелом в познании причин инфекционных заболеваний произошел во второй половине XIX в., когда Л. Пастер и Р. Кох доказали, что возбудителями заразных болезней действительно являются специфические микроорганизмы. Какими же особенностями и свойствами обладают микробы, вызывающие тяжелые заболевания человека, животных, насекомых и растений?
Как мы уже знаем, в человеческом организме могут находиться самые разнообразные микроорганизмы, среди них есть полезные (они безвредны) и болезнетворные (патогенные), вызывающие различные заболевания. Патогенность — свойство определенного вида, но среди этого вида могут быть микробы с различной степенью патогенности, т. е. вирулентными. Так, возбудитель дифтерии — дифтерийная палочка, она патогенна, но среди этого вида встречаются отдельные культуры (штаммы) с различной степенью патогенности и даже не вызывающие инфекцию.
Вирулентность определяется двумя свойствами: способностью проникать в организм человека и размножаться в нем; образовывать токсины — ядовитые вещества, повреждающие ткани хозяина. Различают токсины двух типов: экзотоксины, которые выделяются в окружающую среду и являются белками, и эндотоксины, связанные со структурой клетки микроба и выходящие из нее лишь после ее гибели.
Микробы могут выделять токсины и вне тела человека, в этом случае заражение токсинами происходит через пищу. Действие экзотоксинов проявляется значительно сильнее и специфичнее, чем эндотоксинов, они вызывают воспалительные реакции, которые увеличивают проницаемость капилляров, и разрушают ткани клеток. Различные бактерии образуют свойственные им экзотоксины, которые действуют специфически: одни — на нервно-мышечную ткань, другие — на центральную нервную систему (головной мозг), третьи — на эпителий кишечника и т. д. Например, токсин возбудителя столбняка поражает двигательные нервные клетки спинного мозга, дифтерийный — образует очаги некроза, повреждает мышцы сердца и надпочечников, токсин сибиреязвенной палочки вызывает смерть, чумного микроба тормозит дыхательную активность митохондрий и т. д. Очень важное свойство экзотоксинов — способность разрушаться при нагревании и действии химических веществ.
Некоторые болезнетворные микробы выделяют ферменты, разлагающие ткани, мышцы, слизистые оболочки, элементы крови и т. д. Так, гнойный стрептококк выделяет фермент, растворяющий эритроциты, возбудитель малярии — плазмодий, — размножаясь в эритроцитах, вызывает их распад. В слизистой капсуле или в клеточной стенке бактерий находятся вещества, называемые агрессинами, обладающие ядовитыми свойствами. Агрессины не только способствуют интенсивному проникновению микробов внутрь организмов и тканей, но и создают условия для размножения в них, а также противостоят защитным силам организма. Нередко агрессины выделяет и цитоплазма клеток микробов, она же образует и многие ферменты, которые повреждают ткани, и таким образом открывается доступ бактериям в организм человека. Агрессины — это совокупное название веществ, препятствующих фагоцитозу, проявлению защитных свойств живого организма в поглощении и растворении микробов. Фагоцитами являются определенные белые кровяные шарики, так называемые лейкоциты, о них мы подробно поговорим позднее.
Инфекция (от лат. «инфицере» — «заражать») — это сложное биологическое явление, которое возникает при внедрении и размножении патогенных микробов в организме животного или растения, в результате чего наступает заболевание.
Специальная наука — эпидемиология — изучает источники инфекций, пути и способы заражения человека и животных и разрабатывает меры борьбы с эпидемиями. Болезнетворные микробы могут проникнуть в организм человека через пищеварительный тракт. К болезням этой группы относятся брюшной тиф, паратифы А и В, дизентерия, холера, пищевые бактериальные отравления (пищевые токсикоинфекции), бруцеллез, инфекционный гепатит и некоторые другие. Это примерно 20% всех инфекций человека.
Кишечник человека, животного, насекомого содержит большое количество микробов, и среди них есть патогенные, вызывающие повреждение тканей, оставаясь в кишечнике. Выделяясь с калом, микробы попадают через пищу или воду в организм другого человека. Все эти заболевания относятся к кишечным инфекциям, поскольку заражение происходит через пищу или воду, загрязненные фекалиями (калом).
Переносчиком кишечных заболеваний часто бывает муха, она распространяет дизентерию, брюшной тиф, холеру и некоторые другие болезни. Питаясь на навозе, испражнениях, разлагающихся трупах, мухи на своих мохнатых лапках переносят множество микробов. В распространении кишечных инфекций зачастую повинны и здоровые и люди-бациллоносители. Иногда болезнетворные микробы продолжают оставаться в организме выздоровевшего человека, не нанося ему вреда и не вызывая повторного заболевания. Выделяемые бациллоносителем микробы при недостаточной личной гигиене могут с водой или пищей проникнуть в кишечник другого человека и вызвать у него заболевание. Бациллоносители находятся под постоянным наблюдением врачей и контролем санэпидстанций. В целях предупреждения разноса инфекции в нашей стране предусмотрено законодательством регулярное обследование людей, работающих в общественных столовых, продуктовых магазинах, детских учреждениях.
Эпидемии, связанные с употреблением недоброкачественной воды, обычно охватывают очень большое количество людей, поскольку болезнетворные микробы сохраняют жизнеспособность в воде довольно долго.
Кишечные заболевания на протяжении столетий были стихийными бедствиями многих городов и сел. В годы войн от этих болезней (до XX в.) погибало солдат больше, чем на полях сражений.
В настоящее время угроза эпидемий почти исключена, так как водоснабжение городов и больших населенных пунктов централизовано и вода подвергается очистке на специальных водопроводных станциях, фильтрации, дезинфекции.
Заражение может передаваться по воздуху, его называют «капельной инфекцией». В мельчайших содержащихся в воздухе капельках влаги имеются микробы. При кашле, чихании и разговоре из носоглотки и дыхательных путей больных людей микробы попадают в воздух, смешиваясь с пылью, они разносятся на значительные расстояния. Инфекция дыхательных путей и капельный способ ее передачи лежит в основе многих серьезных заболеваний: дифтерия, туберкулёз, легочная форма чумы, корь, коклюш, ветряная оспа, натуральная оспа, грипп, менингит и другие инфекции.
Такое заболевание, как грипп, в больших городах может за 6—8 недель охватить несколько миллионов человек. Единственный способ предупредить распространение инфекции — это профилактические противогриппозные прививки и меры общеизвестной личной гигиены. Некоторые заболевания передаются исключительно при непосредственном контакте больного человека со здоровым — это чаще всего те инфекции, когда «входными воротами» в организм служит кожа или слизистая оболочка. К этой группе относятся возбудители венерических болезней.
В результате прямого контакта человек может заразиться и болезнями животных (сибирская язва, бруцеллез). Но эти инфекции передаются и другими путями — через употребление мяса, молока больных животных. Сибирской язвой человек заражается не только при контакте, но и от укуса кровососущих насекомых, вдыхания зараженной пыли, содержащей споры бактерий, при употреблении мяса больных животных, а также через зараженные предметы (например, кожу больного животного). Бруцеллезом болеют домашние животные (козы, крупный рогатый скот, свиньи), микробы выделяются с мочой, молоком, находятся в мясе убитых больных животных. Это заболевание очень опасно, поскольку микробы проникают в организм человека через неповрежденную кожу и слизистые оболочки. Обычно люди, работающие с животными или имеющие с ними контакт (ветеринары, рабочие мясной и молочной промышленности), страдают от этой инфекции.
Туляремия — заболевание грызунов, ведущее к летальному исходу. Заразиться ею человек может через загрязненную воду при купании или при обработке тушки больной водяной крысы, кролика или зайца. Но болезнь может передаваться насекомыми, а также при вдыхании пыли от зараженной грызунами соломы, при проглатывании пищи или воды, зараженной калом и мочой больных грызунов. Как видим, одно и то же заболевание может возникнуть при различных способах передачи инфекционного начала.
Очень много опасных заболеваний передается через укус кровососущих животных — комаров, вшей, клещей, блох, слепней и др.
Заболевания, передаваемые при укусе животного
|
Заболевание |
Источник и распространитель |
Переносчик |
Природный резервуар |
|
Чума |
Грызуны |
Блохи |
Крысы и другие грызуны |
|
Туляремия |
Грызуны |
Клещи |
Дикие грызуны, клещи |
|
Бешенство |
Собака, волк, лисица, летучие мыши и т. п. |
Собака, волк, лисица |
Те же животные, что и переносчики |
|
Эпидемический сыпной тиф |
Человек |
Вши |
Человек |
|
Пятнистая лихорадка скалистых гор |
Дикие грызуны |
Клещи |
Дикие грызуны |
|
Африканская сонная болезнь |
Человек, дикие животные |
Муха цеце |
Человек, дикие животные |
|
Возвратный тиф |
Человек, клещи, грызуны |
Вши, клещи |
Человек, клещи, грызуны |
|
Малярия |
Человек |
Комар |
Человек |
|
Клещевой таежный энцефалит |
Грызуны |
Клещи |
Различные животные: белки, зайцы, дикие грызуны |
|
Лихорадка Денге |
Человек |
Комар |
Человек |
К этой группе относятся малярия, сыпной и возвратный тиф, клещевой энцефалит, чума, бешенство, африканская сонная болезнь, желтая лихорадка. Каждое заболевание передается специфическим живым переносчиком. Поэтому они называются трансмиссивными («трансмиссия» — «передача»).
Наиболее опасны для человека кусающие насекомые. Они переносят свыше 20% инфекционных заболеваний. Замечательный русский ученый Г. Н. Минх в 1878 г. указывал на причинную связь между эпидемиями сыпного и возвратного тифа и членистоногими (вши, клопы, блохи) паразитами человека. Велика заслуга академика Е. Н. Павловского, установившего природную очаговость заразных болезней. Многие возбудители инфекций (клещевого возвратного тифа, таежного энцефалита, кожного лейшманиоза, желтой лихорадки и др.) постоянно сохраняются и циркулируют в организме диких животных, насекомых и птиц, коренных обитателей данного природного очага. Так, в дальневосточной тайге есть очаги клещевого энцефалита, получившего название таежного, открытого и изученного советскими учеными Е. Н. Павловским, А. А. Смородинцевым, Л. А. Зильбером, А. К. Шубладзе. Это тяжелое заболевание вызывается особым вирусом, который находится в организме грызунов, обитателей тайги, и через укус клещей-кровососов передаются от животных людям.
В районах Средней Азии обнаружены природные очаги клещевого возвратного тифа и кожного лейшманиоза, передающегося от диких грызунов (лесные полевки, песчанки и др.) человеку посредством укуса насекомых: клещами, москитами.
Уничтожая переносчика или природный резервуар инфекции, ученым-медикам удалось искоренить болезни в различных районах земного шара. Так, осушение болот, уничтожение комаров — переносчиков малярии — привело к тому, что малярия стала очень редким заболеванием. Соблюдение личной гигиены помогает человеку избежать встречи с блохами и вшами, а поэтому сыпной тиф в большинстве развитых стран не встречается.
Природная очаговость свойственна, разумеется, далеко не всем инфекционным болезням человека. В процессе хозяйственного освоения, обживания новых районов, мы все теснее соприкасаемся с новой для нас дикой природой. Знание особенностей природных очагов болезни облегчает освоение этих районов и спасает много жизней. Постройка Байкало-Амурской магистрали проходит через огромные пространства сибирской тайги и знание мер предосторожности, а также профилактические прививки в значительной мере предохраняют строителей от тяжелой болезни таежного энцефалита. Особое место занимают заболевания, возникающие при попадании в организм с пищей токсинов, вырабатываемых микробами — это отравление ядом ботулизма и стафилококка. Больной не распространяет болезнь, но если загрязнено большое количество пищи, вспышка может вызвать отравление и смерть значительного количества людей. Нужно всегда помнить, что консервированные продукты должны соответствующим образом обрабатываться и храниться, а при наличии воздуха в банке («бомбажа») ни в коем случае не употребляться, поскольку есть опасность отравления микробными токсинами. Резервуары возбудителей пищевых токсикоинфекций, вызываемых особыми микробами сальмонеллами, — различные виды животных, в том числе птицы, среди которых это заболевание протекает в хронической форме. Заражение людей связано с употреблением мяса крупного рогатого скота. Мясо и пищевые продукты могут заражаться микробами в момент убоя животных или в процессе хранения.
Различают еще раневые инфекции, когда микробы проникают в глубокую рану, где есть омертвевшие ткани, нет доступа воздуха и нарушено кровообращение. Обычно во время травмы вместе с одеждой или почвой в рану попадают споры клостридиев, многие из которых выделяют сильный токсин, разрушающий ткани хозяина, а при внедрении столбнячной палочки поражается нервная ткань, что может привести к смерти от столбняка. Часто в рану проникает палочка газовой гангрены, которая разрушает ткани и приводит к омертвлению мышцы, а выделяемый ею токсин вызывает смерть больного, в случае если своевременно не ампутировать больную конечность.
Особую группу заболеваний человека и животных составляют лептоспирозы. Возбудитель — лептоспира — паразитирует в организме свиней, собак и грызунов, выделяется с мочой животных. Человек может заразиться только через небольшие поражения или ссадины на коже. Обычно люди заражаются, когда купаются в грязной воде и работают в условиях повышенной влажности, в тяжелых случаях смертность может достигать 10—20%.
Как видим, много вредных микробов подстерегает человека на его жизненном пути.
Какими же защитными силами обладает живой организм? Люди, выжившие после тяжелых болезней, становились еще более вооруженными против микробов; возбудители болезней отступали. Издавна замечали, что человек, переболевший, например, оспой, больше ею не заражался, а если и заболевал, то в очень легкой форме. Недаром уже в отдаленные эпохи переболевшие острыми заразными болезнями в первую очередь использовались для ухода за больными. Микроорганизмы, попадая на кожу, встречают труднопреодолимую преграду — неповрежденную кожу. Чистая кожа обладает защитными свойствами и лишь в исключительных случаях (при наличии ранок, царапин) микробы проникают в поврежденную кожу и могут вызвать нагноительный процесс или общее заболевание. Кожа представляет собой не только механический барьер, она обладает также бактерицидными свойствами — способностью убивать микробов. Предполагают, что это свойство присуще молочной и жирным кислотам, а также различным ферментам, выделяемым потовыми и сальными железами. Слизистая оболочка ротовой полости и носа содержит лизоцим. Как уже упоминалось, это вещество было открыто А. Флемингом, оно растворяет («лизирует») клеточные стенки некоторых бактерий. Лизоцим найден в тканях животных и растений. У человека он обнаружен не только в слезах, но и в мокроте, слюне, плазме и сыворотке крови, в лейкоцитах, материнском молоке и других жидкостях.
При вдыхании через легкие за минуту проходит около 10 л воздуха. В процессе эволюции сформировался сложный комплекс защитных механизмов, обусловливающих выведение из дыхательных путей попавших туда микробов и инородных частиц. Мы помним, что слизистая оболочка носа, трахеи, бронхов выстлана мерцательным эпителием. Клетки его снабжены ресничками, которые все время колеблются со скоростью 160—200 движений в минуту. С помощью этих движений и участием бронхиального секрета инородные частицы склеиваются и передвигаются к глотке.
Устойчивость организма человека к различным заболеваниям во многом определяется нормальной «работой» мерцательного эпителия. Но если инфекция все же проникает в легочную ткань, то вступают в действие макрофаги-фагоциты. Они обволакивают, пожирают микробов и инородные частицы. В очищении легких участвует лимфатическая система, с помощью которой микробы уносятся из легочных альвеол. В слизистых оболочках много белых кровяных шариков — лейкоцитов, основная роль которых — защищать наш организм от возбудителей различных болезней. Попав в желудок, микробы подвергаются разрушительному действию соляной кислоты, убивающей большую часть микробов. Внутри организма их подстерегают большие неприятности: они сталкиваются с хорошо укрепленной крепостью, подготовленной к отражению неприятеля. Состояние невосприимчивости к возбудителям инфекционных болезней стали обозначать словом «иммунитет» (от лат. «иммунитас» — «освобождение от чего-либо»).
Учение об иммунитете в наше время стало самостоятельной научной дисциплиной — иммунологией, которая располагает специальными, присущими ей очень тонкими и чувствительными методами исследования. Кто же солдаты непобедимой армии иммунитета? Это, конечно, клетки. Ибо любое проявление жизни связано так или иначе с клеткой — основой жизни. Человек состоит приблизительно из 1013 разных клеток. Во всех клетках содержатся вещества, способные убивать или задерживать размножение микробов. Химическая природа и названия этих веществ различны.
Защищают организм от микробов и чужих веществ белковой природы клетки с общим названием фагоциты. Они находятся повсюду — в крови, стенках кровеносных сосудов, легких, печени, селезенке, в подкожной соединительной ткани. В любом уголке тела среди других клеток фагоциты стоят на страже неприкосновенности организма. Честь открытия этого необыкновенного механизма защиты от проникновения в ткани микробов и создание фагоцитарной теории иммунитета принадлежит крупнейшему русскому микробиологу И. И. Мечникову, который в 1883 г. показал, что белые кровяные тельца способны активно захватывать и поглощать инородные частицы и микробов. Это поглощение бактерий он назвал фагоцитозом (от греч. «фагос» — «пожирающий», «кутос» — «клетка»).
Фагоциты бывают свободными и фиксированными, к первым относятся белые кровяные шарики (лейкоциты) и некоторые клетки соединительной ткани, двигающиеся в направлении чужеродного раздражителя — это так называемые макрофаги. Не все макрофаги способны двигаться, есть и неподвижно расположенные во всех органах. Особенно много фагоцитов в селезенке, печени, лимфатических узлах, костном мозге, стенках сосудов. И если подвижные клетки сами нападают на проникающего врага, то вторые ждут, когда этот враг будет «проплывать» мимо в токе крови или лимфы.
Фагоциты образуются в так называемой ретикуло-эндотелиальной системе — это все клеточные образования некоторых внутренних органов, а также родственных им клеток соединительной ткани. Картина заглатывания микробов фагоцитами и переваривания очень наглядна. Переваривание микробов происходит с помощью особых ферментов и среди них основную роль играет миелопероксидаза. Ретикуло-эндотелиальная система представляет собой главную линию обороны живого организма, активно отсеивающую микроорганизмы, «прорвавшие» внешние барьеры.
Но защищают организм от инфекции не только фагоцитарные клетки. В обеспечении невосприимчивости огромная роль принадлежит и самой крови — ее жидкой части. В сыворотке крови содержатся вещества, обезвреживающие бактерии. Микробы могут склеиваться. Это явление названо агглютинацией, затем они осаждаются (преципитация). Те вещества, которые входят в реакцию с бактериями или их ядами, белковыми частицами, и т. п., получили название антител, или, в буквальном переводе, противотел. Вещества, вызывающие появления антител, называются антигенами (от греч. «анти» — «против», «генос» — «род»). Так вот микробы, а также сложные органические вещества, белки, полисахариды являются антигенами, они обладают способностью вызывать образование антител и вступать в специфическую с ними реакцию.
Антитело, соединяясь с антигеном, нейтрализует его ядовитое действие. Отдельные органы и ткани также обладают защитными функциями против микробов. Удивительная способность живого организма — то, что эти реакции между антигеном микробов и антителом защитных веществ сыворотки строго специфичны. Специфичность антител поразительна, они действуют только на те антигены, которые вызвали их образование. Так, если человек заболел брюшным тифом, то у него в организме образуются антитела только к брюшнотифозной палочке; если он заболел дизентерией, они образуются к дизентерийному микробу. Организм позвоночного способен вырабатывать антитела против многих различных антигенов. Где же образуются антитела, циркулирующие в плазме крови человека или животного?
Установлено, что основные органы, где рождаются антитела, — селезенка, лимфоидная ткань, ретикуло-эндотелиальная система. Иммунитет бывает разным: естественным — врожденным — или наследственным. Это невосприимчивость одного вида организма к патогенным микробам, вызывающим заболевание у другого вида. Человек невосприимчив к чуме рогатого скота, собак и некоторым другим заболеваниям животных. В свою очередь, животные невосприимчивы к возбудителю гонореи, менингита, кори и брюшного тифа. Естественный иммунитет обусловливается генотипическими и физиологическими особенностями организма. Но видовой иммунитет не является абсолютным, и при определенных условиях он может быть утрачен. Так, в опытах Л. Пастера показано, что куры могут заболеть сибирской язвой при охлаждении их тела.
Иммунитет бывает и приобретенным в результате перенесенного инфекционного заболевания — так называемый постинфекционный, а также приобретенный в результате введения профилактических прививок. Постинфекционный иммунитет действует очень долго, иногда в течение всей жизни, например, после кори, дифтерии, брюшного и сыпного тифа. Иммунитет после прививок сохраняется меньший срок, максимум 10 лет при прививках против оспы и дифтерии, а при других заболеваниях — в течение 1—2 лет.
Невосприимчивость можно вызвать введением специфической сыворотки, полученной от искусственно иммунизированного животного, содержащего готовые антитела. Этот иммунитет называют пассивным, так как сам организм не вырабатывает антител, а получает их готовыми. Если у переболевшего корью взять кровь и ввести ее здоровому ребенку, он может стать невосприимчивым к кори. Пассивный иммунитет иногда передается плоду с кровью через плаценту матери или ребенку с ее молоком. Этот иммунитет возникает быстро, но он очень непродолжительный, в среднем сохраняется 15—20 дней. О каком бы виде иммунитета — врожденном или приобретенном — мы не говорили, всегда следует помнить, что он относителен. Справедливо считают, что сыпной тиф у человека бывает лишь раз в жизни. Однако иногда наблюдаются и повторные заболевания.
Для диагностики многих инфекционных заболеваний пользуются реакциями иммунитета, которые, как мы говорили ранее, весьма специфичны. В практике широко применяется реакция Грубер—Видаля на брюшной тиф, основанная на том, что в крови больного брюшным тифом появляются антитела (агглютинины), склеивающие брюшнотифозные бактерии. Во всем мире созданы центры по получению лечебных сывороток, содержащих антитела против тяжелейших заболеваний человека. Лошадям или другим животным вводят дифтерийный, столбнячный, гангренозный токсин, через определенный срок, когда образуются антитоксины, у животных берут кровь, выделяют кровяную сыворотку, где эти антитела содержатся. Такие сыворотки успешно применяют при лечении различных заболеваний.
Кто же является главным дирижером всей сложной и многообразной иммунной системы? В грудной клетке, почти над сердцем, находится небольшая железа, напоминающая по форме вилку (отсюда и ее название — вилочковая). Еще два десятка лет назад ученые не знали, какова ее роль в организме. Но вот экспериментально установлено, что удаление этой железы (тимуса) приводит к полному исчезновению из крови лимфоцитов, клеток, играющих защитную роль от инфекций и уничтожающих микробов. В настоящее время установлено, что именно тимус — дирижер клеточной системы иммунитета. В тимусе проходят тренировку Т-лимфоциты, образующиеся из стволовых клеток костного мозга. Стволовыми они называются потому, что дают начало всем клеткам крови: красным — эритроцитам, белым — лейкоцитам, в том числе и лимфоцитам, и кровяным пластинкам — тромбоцитам, способствующим свертыванию крови. Стволовые клетки постоянно поступают в кровь и попадают в тимус неспособными защитить организм, различить, где свои, а где чужие микроорганизмы. Покидают вилочковую железу они уже Т-лимфоцитами, опытными бойцами, умеющими распознать врага и дать ему отпор.
В организме есть еще В-лимфоциты, которые подготовку в тимусе не проходят, а потому не могут распознавать чужеродные антигены. Среди Т-лимфоцитов есть клетки-помощники, они помогают В-лимфоцитам вырабатывать специфические антитела против микробов, вирусов и токсинов. Чтобы возникла полноценная иммунная защита, Т- и В-лимфоциты должны войти в контакт друг с другом. Обнаружена и еще одна разновидность Т-лимфоцитов — это клетки-регуляторы, они оказывают влияние на кроветворение. Именно они диктуют путь, по которому пойдет развитие стволовой клетки, будет она белой или красной клеткой крови, а потому, если в крови мало лимфоцитов-регуляторов, наступает заболевание крови.
Ученые обнаружили, что тимус вырабатывает гормон тимозин, который участвует в образовании Т-лимфоцитов и осуществляет не только защитные реакции, но и принимает участие в контроле за нервной системой и обменом веществ организма. В настоящее время этот гормон получают от животных и используют для лечения ряда опухолей, заболеваний крови и других болезней.
Забота об охране здоровья людей требует от науки расширения средств для борьбы с болезнями, в том числе инфекционными, а потому среди множества методов лечения и профилактики особое место принадлежит вакцинации. С помощью вакцин медицина достигла огромных успехов в наступлении на инфекции. Сейчас уже нет сомнений, что прививки — это единственное эффективное средство массовой защиты людей от инфекций. Слово «вакцина» происходит от лат. «вакка» — «корова». Такое название было связано с тем, что содержимое оспенных пузырьков, получаемое от коров, применяли для предохранительных прививок человеку от оспы. В настоящее время вакцинами называют все прививочные препараты, изготовляемые из микробов и их токсинов — ядов. Еще тысячи лет назад врачи из Юго-Восточной Азии прививали оспу посредством высушенных оспенных корочек, втирая их в кожу или слизистую носа. В Индии, Иране и ряде местностей Африки использовали различные методы прививки, но очень часто они не предохраняли, а вызывали заболевание натуральной оспой со смертельным исходом. В 1796 г., задолго до того времени, когда сформировалось учение об иммунитете, английский врач Э. Дженнер предложил метод предохранительной прививки против оспы. Работая сельским врачом, он узнал факты, наталкивающие на простую и вместе с тем гениальную мысль: в случае заражения доильщиц от коров коровьей оспой или вакциной они становились невосприимчивыми к натуральной оспе. Он попытался искусственно привить людям коровью оспу таким же образом, как прививали настоящую человеческую оспу, и получил хорошие результаты. Двадцать лет упорной работы — наблюдений, опытов — привели, наконец, Э. Дженнера к убеждению в целесообразности таких прививок.
В 1796 г. 14 мая Дженнер впервые в присутствии других врачей и свидетелей гной из пустул коровьей оспы с руки доярки перенес в царапину на коже восьмилетнего мальчика. Ребенок, как и надо было ожидать, заболел коровьей оспой. Через шесть недель Дженнер привил ему гной из оспенной пустулы больного. И мальчик не заболел. В те далекие времена ни возбудителя оспы, ни сущности явлений, протекающих при вакцинации, не знали и только много позже в результате работ Л. Пастера и других крупнейших микробиологов XIX в. была доказана сущность иммунитета. Метод Э. Дженнера подвергался насмешкам и сомнениям; на карикатурах того времени был изображен врач, который делает прививку оспы, и у его «жертвы» начинают расти рога, коровьи головы, хвосты, копыта… Однако вскоре очевидность пользы вакцинации привела к массовым прививкам, и Англия стала первой страной, в которой благодаря этому человеку удалось ликвидировать оспу.
В 1980 г. Всемирная ассамблея здравоохранения утвердила отчет Глобальной комиссии ВОЗ о ликвидации на нашей планете оспы.
Открытие Э. Дженнера спасло миллионы жизней, в его честь была изготовлена медаль и он был избран почетным гражданином Лондона. Опыт его бессмертен, но потребовалось еще 85 лет, прежде чем Л. Пастер разработал метод создания препаратов, предохраняющих от бешенства и сибирской язвы. Вслед за Пастером пришли другие ученые — создатели новых вакцин. В таблице приведены болезни, побежденные благодаря созданию вакцин и сывороток. Но в истории их изготовления было много и трагических страниц.
Средства защиты против инфекций
|
Болезнь |
Вакцина |
Сыворотка |
|
Бешенство |
Антирабическая живая |
— |
|
Бруцеллез |
Бруцеллезная живая |
— |
|
Газовая гангрена |
— |
Противогангренозная |
|
Грипп |
Гриппозная убитая и живая |
Гриппозная |
|
Дизентерия |
Дизентерийно-тифо-паратифозная убитая |
— |
|
Дифтерия |
Коклюшно-дифтерийная убитая и анатоксин |
Дифтерийная |
|
Желтая лихорадка |
Против желтой лихорадки живая |
— |
|
Коклюш |
Коклюшно-дифтерийная убитая |
— |
|
Колбасное отравление (ботулизм) |
— |
Ботулинические типа А, В, С, Е |
|
Корь |
— |
Коревая и гамма-глобулин |
|
Лептоспироз |
Лептоспирозная убитая |
— |
|
Оспа |
Оспенная живая |
— |
|
Паратиф |
Дизентерийно-тифо-паратифозная убитая |
— |
|
Паротит (свинка) |
Против эпидемического паротита живая |
— |
|
Полиомиелит |
Полиомиелитная живая и убитая |
— |
|
Сибирская язва |
Сибиреязвенная (СТИ) живая |
Сибиреязвенная |
|
Скарлатина |
— |
Скарлатинозная |
|
Столбняк |
Столбнячный анатоксин |
Противостолбнячная |
|
Тиф брюшной |
Дизентерийно-тифо-паратифозная убитая |
— |
|
Тиф сыпной |
Сыпнотифозная убитая |
— |
|
Туберкулез |
Вакцина БУЖ живая |
— |
|
Туляремия |
Туляремийная живая |
— |
|
Холера |
Холерная убитая |
— |
|
Чума |
Чумная живая |
Противочумная |
|
Энцефалит клещевой |
— |
Противоклещевого энцефалита |
Французские бактериологи А. Кальмет и Ш. Герен в 30-х годах нашего столетия создали вакцину против туберкулеза (БУЖ). В немецком городе Любеке с декабря 1929 по апрель 1930 г. они вакцинировали 252 ребенка, в результате 71 из них скончался. Специальная комиссия установила, что детям по ошибке ввели не вакцину, а неослабленных возбудителей туберкулеза. Комиссия оправдала ученых, но понадобилось еще много лет для восстановления их престижа. Теперь в большинстве стран каждый ребенок тотчас после рождения получает вакцину БУЖ. В 1953 г. американский вирусолог Д. Солк создал вакцину против полиомиелита — тяжелейшего детского заболевания. Вакцина была приготовлена из убитых формалином вирусов, при подкожном их введении в 60—70% случаев происходит предохранение от паралитических форм полиомиелита. Но вот случилась трагедия — прививки стали вызывать смерть, а причина заключалась в том, что фирма, заинтересованная в прибылях, чтобы увеличить количество поставляемой на рынок вакцины, без ведома ученого сократила сроки обработки формалином возбудителя спасительной вакцины. Этот случай на несколько лет отодвинул внедрение прививок в медицинскую практику.
В настоящее время широкое применение получила вакцина из живых ослабленных вирусов полиомиелита, созданная тремя американскими учеными во главе с профессором Сэбином.
Создавая вакцину, они выделили возбудителя полиомиелита и тем подтвердили его вирусную природу. Эта вакцина дается через рот детям в возрасте от 2 месяцев до 3 лет 3 раза в год в течение 3 лет, в 7—8 лет и в 16—18 лет проводят ревакцинацию. Впервые вакцина была приготовлена в больших количествах в Советском Союзе и испытана на безвредность и эффективность М. П. Чумаковым и А. А. Смородинцевым с сотрудниками. В нашей стране благодаря систематической профилактике заболеваемость снизилась до единичных случаев. И хотя в Советском Союзе и в других странах Европы полиомиелит встречается крайне редко, вирус его продолжает находиться во внешней среде.
Создание каждой вакцины — это колоссальный, кропотливый труд людей, преданных благородному делу. Сколько надежд, разочарований, ошибок и побед пришлось пережить ученым, имеющим дело со смертельными невидимыми микробами. Прочтите из серии книг «Жизнь замечательных людей» о А. Флеминге, Л. Пастере, Р. Кохе, И. И. Мечникове, Д. К. Заболотном и др. Прочитайте книги Поля де Крайфа «Охотники за микробами», «Борьба со смертью». Вы проникнетесь бесконечной благодарностью к мужеству и героизму этих ученых.
Л. Пастер насасывал ртом с помощью простой стеклянной трубочки слюну бешеной собаки. Д. К. Заболотный и П. Г. Савченко сознательно заражали себя холерой, чтобы проверить эффективность созданной ими вакцины. Выдающийся эпидемиолог Г. Н. Минх и его друг О. О. Мочутовский ввели себе кровь больных возвратным тифом. После самозаражения они обнаружили у себя в крови возбудителей спирохеты Обермейера. И. И. Мечников подтвердил эти данные тем, что ввел себе кровь больного возвратным тифом и убедительно доказал скептикам, что прививка небольшого количества зараженной крови может вызвать болезнь, и, следовательно, эта болезнь заразна.
Доктор Н. И. Бещеева-Струнина для доказательства роли вшей в передаче возвратного тифа вскормила на себе тысячи вшей и произвела около 9000 опытов, чем показала, как спирохеты попадают в кровь при укусе.
Н. П. Латышев, заразив себя возвратным тифом с помощью клещей, доказал, что они также являются переносчиками болезни. После опытов с возвратным тифом О. О. Мочутковский перешел к опытам с брюшным и сыпным тифом. Но прививки ему не удавались ни на животных, ни на себе (он сделал себе семь прививок). Наконец, 10 марта 1876 г. в больницу поступила больная сыпным тифом и ученый привил себе ее кровь. Через 18 дней он заболел и тем самым доказал, что заразное начало сыпного тифа находится в крови.
Таковы были героические опыты этих двух одесских врачей. Саратовский профессор А. Л. Берлин умер от чумы, которой заразился во время работы в лаборатории. Имена героев науки можно перечислять бесконечно: среди микробиологов, инфекционистов их очень много.
В настоящее время во всех высокоразвитых странах проводятся систематические прививки, предохраняющие от инфекционных заболеваний. В Советском Союзе в обязательном порядке детям делают прививки от туберкулеза, дифтерии, коклюша, кори, полиомиелита.
Ведущими лабораториями многих стран, в том числе и Советского Союза, в 1970—1975 гг. создано 5 новых профилактических препаратов, а к 1985 г. будет разработано еще 20 новых вакцин. Советское здравоохранение может решать самые сложные проблемы производства эффективных вакцинных препаратов. Изготовленные в нашей стране вакцины против кори, полиомиелита, туберкулеза и комбинированная вакцина АКДС (против коклюша, столбняка и дифтерии) рекомендованы для массовой иммунизации детей во всех районах земного шара. Сейчас начинают применять вакцины для профилактики инфекции, вызываемой гемофильной палочкой, которая может послужить причиной глухоты и тугоухости у детей.
В скором времени будут внедрены вакцины к микробам, которые приобретают лекарственную устойчивость. Первый образец такой вакцины — против пневмококковых пневмоний — уже создан в США. В будущем предполагается создать вакцины, предупреждающие инфекционные заболевания аллергической природы.
Помимо вакцин, широко применяемых для профилактики и в некоторых случаях для лечения инфекционных заболеваний, огромная роль принадлежит так называемым иммунным сывороткам. Если выпустить кровь в сосуд, она скоро свернется, на дно сосуда опустится осадок — сгусток, состоящий из форменных элементов крови: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и нитей фибрина, а наверху будет прозрачная жидкость — сыворотка. Сыворотка сохраняет многие важнейшие свойства, присущие цельной крови. Из изучения этих свойств выросла отрасль медицины — серология (от лат. «серус» — «сыворотка», «логос» — «учение»), Серология охватывает вопросы приготовления иммунных сывороток и их практического использования для лечения инфекционных заболеваний и их диагностики. Основы серотерапии были заложены трудами французского ученого Эмиля Ру и немецкого бактериолога Эмиля Беринга. В процессе заболевания в сыворотке инфекционного больного появляются антитела, губительно действующие на микробы или их токсины. Но антитела, к сожалению, появляются в достаточных количествах не в начальных стадиях заболевания, а спустя довольно продолжительное время, когда организму причинен тяжелый непоправимый вред. При введении в организм готовых антител значительно ускоряется процесс выздоравливания, но если ввести сыворотку до начала заболевания, можно предупредить наступление болезни.
Иммунные сыворотки готовятся в специально созданных для этого институтах вакцины и сывороток, где много производственных лабораторий, оснащенных современным оборудованием. Для иммунизации берутся молодые, совершенно здоровые лошади, от которых можно получить довольно большое количество крови — 10 л. Кроме того, эти сыворотки отличаются меньшей токсичностью для человека, чем сыворотки других животных: коров, баранов, коз. Первый раз антиген (убитые или живые микробы или их токсины) вводится под кожу в небольшой дозе. При последующих инъекциях дозы постепенно увеличивают. В крови лошади будут образовываться антитела. После окончания иммунизации, через 10—12 дней, из шейной вены животного производится кровопускание до 8—10 л крови, через 1—2 дня кровопускание повторяются, а затем животное отдыхает от 1 до 3 месяцев. Количество инъекцией антигена и время иммунизации определяются индивидуально по определенной схеме. Обычно лошадей эксплуатируют в течение 2—3 лет.
По механизму действия различают антимикробные и антитоксические сыворотки. Первые воздействуют на жизнеспособность микроорганизмов, вторые обезвреживают ядовитые продукты микробов.
Сыворотки вводят для профилактики заболеваний, например, столбняка, газовой гангрены, кори, гриппа и др. Если лошади вводить токсин дифтерийной палочки, то сыворотка такой иммунизированной лошади приобретает ценнейшее свойство: она нейтрализует ядовитое действие токсина. Введенная ребенку, больному дифтерией, т. е. отравленному токсином возбудителя дифтерии, она снимает явление отравления, ребенок выздоравливает, и в его организме создается пассивный иммунитет. Это пример серотерапии. Вот еще пример серологии в медицинской практике, но уже в диагностических целях. В крови заболевшего брюшным тифом появляются в большом количестве антитела, агглютинирующие (свертывающие) тифозные бактерии. Нормальная сыворотка таким свойством не обладает. Поэтому при подозрении на брюшной тиф берут сыворотку крови больного и добавляют в нее культуру тифозных бактерий. Если бактерии агглютинируются сывороткой, у больного брюшной тиф (реакция Грубер — Видаля).
В перспективе намечаются поиски средств, которые позволяли бы управлять неспецифическими защитными реакциями организма человека, что значительно ускорит и повысит эффективность лечения ряда заболеваний. Большие надежды возлагаются на интерферон — белок, вырабатываемый клетками, зараженными вирусами.