В развитии инфекции и формах ее проявления играют роль три основных взаимодействующих фактора: патогенные микроорганизмы, восприимчивый макроорганизм и внешняя среда, где происходит их взаимодействие. Чтобы вызвать заболевание, микроорганизмы должны обладать патогенностью и вирулентностью, т. е. признаками, которые характеризуют их как возбудителей заболевания.
Патогенность, или способность вызывать заболевание, является видовым, генетически обусловленным признаком микроорганизмов, возникшим в процессе эволюции. Патогенность контролируется многими генами, каждый из которых отвечает за синтез определенных ферментов и структур, обеспечивающих микроорганизму возможность существования в макроорганизме. Существует также группа условно-патогенных микроорганизмов, которые могут вызывать заболевания лишь при ослаблении сопротивляемости организма, когда защитные факторы недостаточны для борьбы с ними. Условно-патогенные микроорганизмы живут на коже, слизистых оболочках и в полостях организма человека и при плохом питании, утомлении, тяжелой работе, неправильном использовании лекарственных препаратов, нарушениях температурного режима могут вызвать заболевания. Патогенностью обладают и некоторые сапрофиты, не ведущие паразитического образа жизни, но выделяющие во внешнюю среду ядовитые продукты — токсины или другие продукты жизнедеятельности, способные вызвать заболевание у человека. Например, возбудитель ботулизма живет во внешней среде как сапрофит, но, попадая в пищевые продукты, особенно консервы, он начинает размножаться и выделяет настолько ядовитый токсин, что даже самые ничтожные дозы его вызывают тяжелейшее отравление, часто со смертельным исходом. Возбудитель газовой гангрены обитает в кишечнике человека, но при загрязнении раневых поверхностей, особенно размозженных мышц, может вызвать смертельное заболевание.
Признак патогенности характеризует взаимоотношения только определенного микроорганизма и хозяина, так как каждый вид патогенного микроба приспособился существовать только в одном или крайне ограниченном числе видов хозяина. Например, вирус кори и холерный вибрион патогенны для человека и непатогенны для животных. Возбудитель чумы крупного рогатого скота непатогенен для человека, а бруцеллы могут поражать как человека, так и животных. Понятие патогенности более широкое, чем понятие паразитарности. Все патогенные микроорганизмы — паразиты, но признаками патогенности могут обладать при определенных условиях и условно-патогенные микроорганизмы, и даже сапрофиты.
Вирулентность — мера патогенности микроорганизма для конкретного вида хозяина. Вирулентность — индивидуальный, варьирующий признак внутри данного вида микроорганизма, когда отдельные штаммы могут обладать различным по силе болезнетворным действием. Патогенность и вирулентность микроорганизмов связаны с выделением ими различных продуктов жизнедеятельности (метаболиты), ферментов, ядовитых веществ — токсинов, способных нарушать проницаемость клеток и тканей хозяина и разрушать его клеточные структуры. Вирулентность микроорганизмов связана также с наличием на их поверхностях различных структур, например капсулы и микрокапсулы, и определенных белков и липидов, наличие которых облегчает микробу проникновение в организм или препятствует проявлению фагоцитоза.
Вирулентность микроорганизма определяют на чувствительных животных: белых мышах, морских свинках, кроликах — путем введения им патогенных культур микробов, определяя минимальную смертельную дозу его.
Минимальная смертельная, или минимальная летальная, доза — dosis letalis minima (Dim) — то количество микробов, которое способно вызвать гибель 95—100% зараженных животных. Вирулентные микробы, обладающие высокой степенью патогенносте, могут вызвать гибель чувствительного животного при введении ему всего нескольких клеток. Маловирулентные микроорганизмы вызывают гибель животных только при введении им сотен миллионов клеток. Чаще летальную дозу (LD50) определяют по тому количеству микробных клеток, которое способно вызвать гибель 50% животных, чувствительных к данному виду микроорганизмов. LD50 позволяет сопоставлять вирулентность различных возбудителей путем определения гибели 50% животных, зараженных в опыте одинаковой минимальной дозой.
Вирулентность патогенных микробов может значительно колебаться. Только что выделенные из организма возбудители более вирулентны, чем сохраняющиеся на искусственных питательных средах в условиях лаборатории. Изменить вирулентность микроорганизмов можно действием повышенных температур, антисептиков, пассажами через организм невосприимчивого или маловосприимчивого животного, путем трансформации, выращивая их на питательных средах, содержащих нуклеопротеиды (ДНК) родственных микробов. Ослабление вирулентности у некоторых штаммов может быть настолько стойким, что становится возможным использование таких ослабленных, аттенуированных, штаммов в качестве вакцин.
Колебания вирулентности микроба могут отражаться на тяжести инфекционного процесса у человека, длительности инкубационного периода, продолжительности болезни.
Характерными признаками патогенных микроорганизмов являются также их специфичность и органотропность.
Специфичность — способность каждого вида патогенных микробов в случае проникновения в организм и размножения в нем вызывать определенную, имеющую характерную клиническую картину, инфекционную болезнь. Это обусловлено наличием у патогенных микроорганизмов определенных, характерных только для данного вида продуктов жизнедеятельности, ферментов, токсинов, поражающих избирательно разные органы и ткани организма. Антигенные свойства микроорганизма, его химическая структура определяют специфическую перестройку защитных свойств макроорганизма только в отношении этого возбудителя.
Органотропность характерна для большинства микроорганизмов — возбудителей инфекционных заболеваний. Предпочтительное поражение определенных органов и тканей характерно для кишечных микробов: холерные вибрионы, возбудители дизентерии и брюшного тифа поражают слизистую оболочку кишечника, малярийный плазмодий — клетки печени и эритроциты, вирус гриппа — слизистые оболочки дыхательных путей, вирус оспы — эпителий кожи и слизистых, вирус полиомиелита — нервные клетки спинного и продолговатого мозга, вирусы гепатита — клетки печени, вирусы энцефалитов — нервные клетки головного мозга. Преимущественное поражение того или иного органа находит отражение в клинической картине инфекционного заболевания.
