ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЗАВИСИМАЯ ПАТОЛОГИЯ
Факторы риска развития экологического заболевания.
В течение всего периода существования человеческой цивилизации существовали попытки ответить на вопрос почему возникают болезни. В 1907 году И.И.Мечников высказал предположение, что в основе многих заболеваний лежит совокупный эффект на клетки и ткани человека разнообразных токсинов и других веществ, продуцируемых микроорганизмами, присутствующими в его пищеварительном тракте. В 30-80 годы ХХ столетия первопричину многих патологических процессов стали связывать со срывами и нарушениями в центральной нервной системе, балансе электролитов и стероидных гормонов, дефектами в иммунной системе, антиоксидантной защите, наследственном аппарате. Позднее увеличение числа и нозологического спектра болезней человека стали объяснять ухудшением состояния окружающей среды, высокой степенью урбанизации, гиподинамией, химизацией сельскохозяйственного и промышленного производства, широким внедрением в быт и здравоохранение новых химических соединений синтетической природы и т.д.
Ранее господствовал взгляд на эндогенные факторы как основу возникновения заболеваний. В последнее же время все более весомой становится точка зрения об определяющей роли экзогенных факторов при формировании здоровья.
Экологическая медицина рассматривает взаимодействия факторов риска и здоровья человека. Факторы риска не являются непосредственно причиной заболевания, но увеличивают вероятность её возникновения.
При этом существует широкий спектр факторов риска, множество различных экологически обусловленных заболеваний, а также большое разнообразие генетической предрасположенности к этим заболеваниям. Это связано с тем, что развитие большинства болезней связано не только с факторами риска окружающей среды, но и с наследственностью в той или иной степени.
Последствия загрязненья биосферы и внутренней среды организма сказывается на структуре заболеваемости и смертности. Хорошо известно, что за последние десятилетия существенно изменилась структура заболеваемости. Так, до начала XIX века преобладали острые инфекционные заболевания, травмы и несчастные случаи. Затем в структуре заболеваемости начала возрастать доля хронических заболеваний, которые и преобладают в настоящий момент. Рост числа хронических заболеваний обуславливается во многом факторами окружающей среды.
Вода, воздух и почва загрязнены нейротоксинами и канцерогенами. Современная пища обеднена жизненно необходимыми питательными веществами. При этом она часто содержит пестициды и эффекторы эндокринной системы. Всё это является причиной или триггерами практически всех хронических заболеваний, имеющих в настоящее время эпидемиологическое распространение. К хроническим заболеваниям относятся: онкологические и аутоиммунные заболевания, болезни соединительной ткани, сердечно-сосудистой и респираторной системы, иммунной и т.д. Сегодня каждый четвёртый житель Земли страдает аллергией и аутоиммунными заболеваниями.
В настоящее время множество хронических состояний и заболеваний, как и современных экологически – зависимых синдромов и болезней являются результатом деятельности людей.
Существуют экологические синдромы и заболевания, которые индуцируются обществом в целом в результате:
· загрязнения окружающей среды, в том числе микросреды жилья и рабочего места;
· истощения почвы,
· применения современных технологий переработки растительной пищи,
Истощение почвы совместно с современными технологиями переработки растительного сырья для приготовления пищи приводит к недостаточности нутриентов в продуктах питания у множества людей.
В то же время ряд заболеваний вызваны действием факторов риска на индивидуальном уровне:
· неправильный образ жизни, в том числе вредные привычки,
· неправильные пищевые привычки,
· использование синтетических гормонов, антибиотиков и других фармацевтических препаратов.
Влияние факторов риска на уровне отдельной личности ведёт к нарушению метаболизма и естественных саногенетических механизмов.
Считается, что развитие экологических болезней может быть запущено рядом факторов:
· биологических
· химических
· физических
· психосоциальных
Для людей с повышенной чувствительностью к экологическим факторам хроническое воздействие этих факторов даже в небольших дозах может послужить причиной развития экологических болезней.
Развитие экологически зависимого заболевания индуцируется:
1. Длительным воздействием какого-либо фактора – химического, физического, биологического, психосоциального (либо их комплекса).
2. Их действием на подпороговом уровне.
Воздействие патогенного фактора может вызывать развитие патологических состояний или болезней различными путями:
· вызывать непосредственное повреждение структуры (от органеллы до организма),
· повреждение структуры и функций через индукцию СРО,
· нарушать регуляцию функции через вмешательство в регуляторные механизмы (разобщители окислительного фосфорилирования, эффекторы эндокринной системы, разобщители межклеточного взаимодействия и т.д.),
· через истощение адаптационных механизмов,
· через нарушение микробиоты.
Развитие заболевания происходит в результате воздействия патогенного фактора на организм при соответствующем состоянии иммунной системы. При этом часто патология развивается в отдельных частях организма на фоне ослабление местного иммунитета.
Экологическое заболевание развивается не сразу. У взрослых людей на это чаще всего уходят годы и десятилетия. У детей наблюдается более быстрое развитие. Формирование болезни связано с истощением адаптационных систем организма. Кроме того, происходят изменения в микробиоте людей с развитием дисбиоза (дисбактериоза). Микробиота человека - биологический маркер, отражающий воздействие различных факторов среды обитания на состояние организма.
Существует несколько факторов и условий, играющих важную роль в развитии экологических заболеваний:
1. Наследственность.
2. Пищевой статус:
· особенности рациона питания (избыток или недостаток отдельных компонентов),
· нарушение пищеварения (всасывания, ассимиляции и т.д.)
3. Токсическое воздействие.
4. Действие аллергенов.
5. Действие физических факторов.
6. Действие психосоциальных факторов.
7. Изменением микробиоценоза (изменение микробиоценоза может быть причиной заболевания или его следствием). Вторичные изменения биоценоза могут удерживать патологическое состояние при исчезновении причины заболевания.
Стрессовые нагрузки, нерациональный образ жизни, техногенные факторы и многие другие могут приводить к нарушению микробиоценозов и развитию патологии. К аналогичному или противоположному эффекту могут приводить возрастные изменения в организме.
Важную роль в развитии многих видов экопатологии сыграло длительное злоупотребление антибактериальными средствами. Это привело к постепенному изменению у людей их биологического и иммунологического статуса. Возникновение многих тяжелых заболеваний человека, таких как онкологические, медленные вирусные инфекции и др., связывают в настоящее время с нарушением основных биологических условий функционирования организма на фоне утраты необходимой, симбионтной бактериальной микрофлоры. Утрата нормального бактериального микробиоценоза сопровождается утратой естественных иммуностимуляторов, синтезируемых нормальной микрофлорой: полисахаридов, липополисахаридов и белков эндосимбионтных бактерий. Это ведёт к неполноценности иммунной системы, что проявляется состоянием иммунодепрессии и повышенной чувствительность организма человека к привычным антигенам окружающей среды, возникновением тяжелых аллергических реакций.
Воздействие неблагоприятных экологических факторов может наблюдаться:
· дома,
· на улице,
· на работе.
Выделена и признана самостоятельным разделом медицины экологическая патология (экопатология). Она рассматривает механизмы и особенности поражения организма, обусловленные влиянием комплекса антропогенных факторов среды.
Предметом изучения экопатологии являются в первую очередь «болезни цивилизации»: болезни, возникшие на фоне и вследствие психо-эмоциональных стрессов, гиподинамии, нарушения биоритмов, неправильного питания, избыточных информационных нагрузок и т.п.
В настоящее время к экологически зависимой патологии относятся следующие заболевания:
· Хронические токсические воздействия (хроническая ксеногенная интоксикация).
· Синдром экологической дезадаптации.
· Множественная химическая гиперчувствительность,
· Хронические аллергические и аутоиммунные заболевания (экзема, бронхиальная астма и др.),
· Синдром хронической усталости,
· Все хронические неврологические заболевания, в том числе рассеянный склероз и болезнь Альцгеймера,
· Предменструальный синдром,
· головные боли всех типов, депрессия, панические атаки, аутизм, хроническая бессонница, синдром нарушенного внимания и гиперактивности и т.д.
· дисбактериоз, болезнь Крона, язвенный колит, синдром раздражённой кишки,
· хроническая рецидивирующая инфекция любой локализации, включая ЛОР-патологию.,
· Хронические артриты,
· Вагиноз
Микробные биоплёнки.
В настоящее время большинством микробиологов признано, что большая часть микроорганизмов в естественных и искусственно созданных окружающих средах существует в виде структурированных, прикрепленных к поверхности сообществ – биопленок. Эти естественные сообщества бактерий, окруженные полисахаридным матриксом, функционируют как скоординированный консорциум. Основную часть времени развития и размножения бактерии находятся в матриксе биопленки, прикрепленной к поверхностям богатых питательными веществами экосистем. Эти прикрепленные клетки физиологически отличны от клеток того же штамма, взвешенных в среде. Планктонную стадию можно рассматривать лишь как способ перемещения микробной клетки от одной поверхности к другой, то есть кратковременное состояние в жизни бактерий.
Биопленка - микробное сообщество, характеризующееся клетками, которые прикреплены к поверхности или друг к другу, заключены в матрикс синтезированных ими внеклеточных полимерных веществ.
Матрикс состоит из смеси полисахаридов выделяемых в окружающую среду (экзополисахариды), белков, нуклеиновых кислот и других веществ. Бактериальные экзополисахариды - главный компонент матрикса биопленки (некоторые авторы называют его гликокаликсом или слизистым чехлом). Основным его компонентом является связанная вода. Матрикс является трехмерной структурой, которая окружает, закрепляет и защищает прикрепленные к различным поверхностям микроколонии бактерий.
Всю биопленку пронизывают поры и каналы. Каналы обеспечивают распространение питательных веществ и обмен продуктами метаболизма с окружающей жидкостью. Биопленки непроницаемы для достаточно крупных молекул большинства антибиотиков. Отрыв микроколоний с устойчивым к антибиотикам фенотипом биопленки представляет серьезный риск инфекционной эмболии в любом капилляре.
В биоплёнке происходит изменение фенотипа, выражающееся в изменении параметров роста и экспрессии специфичных генов. Бактерии, включенные в матриксе фрагментов, которые отрываются от биопленок (например, на колонизированном медицинском устройстве) и циркулируют в жидкостях тела, устойчиво проявляют все фенотипические характеристики исходной биопленки.
В природе более распространены многовидовые биопленки. Одновидовые биопленки вносят свой вклад в разнообразие инфекций, вызываемых персистирующими бактериями. По некоторым данным, свыше 60 % всех внутрибольничных инфекций происходит в результате деятельности микроорганизмов, находящихся в биопленках.
Экологические преимущества существования микроорганизмов в виде биопленки:
· облегчение доступа питательных веществ и метаболическая кооперация
· защита от негативных воздействий окружающей среды (включая биоциды, антибиотики, антитела, поверхностно активные вещества, бактериофаги, фагоциты, ультрафиолетовое излучение, изменение рН, высушивание)
· возможность сохранения постоянства условий существования (гомеостаза), в том числе, путем связывания катионов или токсинов
· резистентность к антибактериальным агентам (концентрации антибиотиков, требуемых для достижения бактерицидного эффекта для микроорганизмов, структурированных в биопленку, в некоторых случаях, в зависимости от природы антибиотика, может быть в 10-100 раз выше, чем для планктонных форм данной бактерии).
Микробные биопленки ответственны за этиологию и патогенез многих острых и хронических бактериальных инфекций у человека. Инфекционные заболевания, этиологическими агентами которых являются биопленки, могут быть вызваны как представителями одного вида, так и сообществом видов бактерий.
Роль микробных биопленок в возникновении и развитии заболеваний:
* инфекции, связанных с катетеризацией сосудов (Staphylococcus aureus и др. грамположительными микроорганизмы),
* инфекции сердечных клапанов и суставных протезов, вызываемые стафилококками
* пародонтит (ряд микроорганизмов полости рта),
* инфекции мочевыводящих путей (Е. coli и др.),
* инфекции среднего уха например Haemophilus influenza),
* муковисцидоз (P. aeruginos.
Механизмы развития патологических процессов в организме человека микробной биоплёнкой:
· отрыв клеток или их агрегатов от растущих на медицинских устройствах биопленок с выходом их в кровяное русло или мочевыводящие пути,
· синтез микроорганизмами биопленок особых эндотоксинов,
· повышенная резистентность биопленок к иммунной защите организма,
· появление в биопленке популяции сверх устойчивых к антимикробной терапии микроорганизмов (например, путем обмена плазмидами).
Заболевания, вызываемые биоплёнкой, трудны для лечения, имеют высокую частоту рецидивов и некоторые из них могут явиться причиной летальных исходов.
Возбудители хронических инфекций, образующие биопленки, обладают повышенной устойчивостью к воздействию антибиотиков, успешно противостоят антителам, фагоцитам и другим потенциально опасным для них факторам окружающей среды. Например, Pseudomonas spp., сегодня успешно противостоят мерам, применяемым против них современной системой здравоохранения.
Биопленки очень трудно поддаются уничтожению антибактериальными препаратами. Стандартное лечение антибиотиками способно уничтожить только планктонные клетки. Но оно не затрагивает прикрепленные формы, которые способны выживать в биопленке и размножаться, когда терапия закончена.
Факторы, ответственные за резистентность биопленок к антибиотикам:
* инактивация антибиотиков внеклеточными полимерами или ферментами,
* замедлением метаболизма и, соответственно, уменьшение скорости роста микроорганизмов в условиях лимитирования питательных веществ в биопленке, из-за чего антибактериальный препарат диффундирует из биопленки быстрее, чем успеет на них подействовать,
* экспрессия возможных генов резистентности
* возникновение в биопленке под воздействием антибиотиков микроорганизмов-персистентов
Патогенные микроорганизмы, живущие в биопленке, взаимодействуют с иммунной системой хозяина. Антигены бактерий биопленки стимулируют синтез антител, но при этом являются устойчивыми к механизмам защиты хозяина. В результате, этот иммунный ответ может вызывать аутоиммунные процессы и повреждать окружающие ткани.
В настоящее появилось убеждение, что эффективность любого антимикробного препарата следует проверять в отношении адгезированных микроорганизмов. Эффективными концентрациями антибиотиков следует считать не минимальные, подавляющие рост планктонных культур, а те, которые подавляют микроорганизмы биопленок.