Czynniki warunkujące powstawanie i rozprzestrzenianie się chorób zakaźnych

Ultradźwięki

Ultradźwięki to fale akustyczne o częstotliwości wyższej niż 16 kHz (tj. przekraczającej górny próg słyszalności dla człowieka) i niższej od 100 MHz (hiperdźwięk). Są z powodzeniem używane do dezynfekcji. Stosuje się je również do homogenizacji materiałów biologicznych (nadawania im jednolitej konsystencji). Jednak najważniejszą ich cechą jest to, że mogą selektywnie rozbijać określone substancje, np. kamienie nerkowe i żółciowe. Te właściwości ultradźwięków sprawiają, że można je wykorzystać do selektywnego niszczenia drobnoustrojów. Znalezienie odpowiedniej częstotliwości i mocy pozwalającej rozrywać wyłącznie DNA i RNA może stać się niezwykle bezpiecznym i skutecznym środkiem w walce z drobnoustrojami. Należy zaznaczyć, że patogeny znajdujące się w zawiesinie tkankowej są bardziej odporne na mechaniczne uszkadzanie ze względu na gorszy dostęp tych czynników do drobnoustroju (11, 13).

Promieniowanie jonizujące

Promieniowanie jonizujące jest to promieniowanie korpuskularne lub elektromagnetyczne, które, oddziałując z materią, powoduje powstanie w niej jonów. Najczęściej spotykanymi rodzajami promieniowania jonizującego elektromagnetycznego są promieniowanie X i promieniowanie gamma. Promieniowanie korpuskularne to elektrony – promieniowanie beta, protony, neutrony, cząstki alfa.

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z żywą tkanką można podzielić na 4 stadia:

• stadium fizyczne – na skutek jonizacji lub wzbudzenia zmieniają się właściwości molekuł tkanki i zachodzą pierwotne procesy chemiczne w „gniazdach”, gdzie cząstki promieniowania pozostawiły porcje energii;
• stadum fizykochemiczne – powstałe wcześniej produkty ulegają dalszym rekombinacjom i reakcjom, tworząc wolne rodniki lub rodnikojony;
• stadium chemiczne – wolne rodniki powstałe w obszarach pochłonięcia energii dyfundują (m.in. zostają odprowadzone z krwią) i reagują z coraz dalszymi (od toru cząsteczki promieniowania jonizującego) obszarami tkanki; największe uszkodzenia w tkankach może wywołać rodnik wodorotlenowy OH*; jako silny utleniacz może on przekształcić normalne DNA w rodnik DNA – bardzo aktywną substancję zdolną do zainicjowania poważnych zmian funkcjonalnych właściwości komórek, łącznie z uniemożliwieniem ich funkcjonowania, aż do śmierci komórki;
• stadium biologiczne – żywy organizm reaguje na zmianę właściwości składników komórki (tkanki), następują zaburzenia funkcjonalne (niekiedy bardzo opóźnione w czasie), które mogą ujawnić się w postaci zmian klinicznych (ryc. 1); należy pamiętać, że o ile czas trwania trzech pierwszych stadiów działania promieniowania jonizującego jest rzędu 10^-8 sekundy, to czas trwania stadium biologicznego jest w ogromnym stopniu uzależniony od wszystkich czynników określających wrażliwość organizmu na promieniowanie jonizujące oraz od ilości zaabsorbowanej energii (11).

Inaktywujące działanie promieniowania jonizującego w stosunku do drobnoustrojów ma związek ze zmianami genetycznymi, jakie jest w stanie wywołać ten czynnik fizyczny. Na przykład w obrębie cząstek wirusów poddanych działaniu promieniowania UV o długości fali 260 nm dochodzi do uszkodzenia wiązań kowalencyjnych białek i kwasów nukleinowych, powstawania dimerów między zasadami nici DNA, krzyżowych wiązań między dwoma łańcuchami spirali kwasu oraz hydratacji wiązań pomiędzy zasadami pirymidynowymi. Niewątpliwie wirusy zawierające jednoniciowy kwas nukleinowy są bardziej podatne na uszkadzające działanie promieniowania jonizującego. Niemniej jednak następstwa działania tych czynników są jednakowe zarówno dla wirusów o jedno-, jak i dwuniciowych kwasach nukleinowych i przejawiają się zaburzeniami w replikacji oraz powstawaniem mutacji (11, 14).

Do czynników chemicznych należy pH – to ujemny dziesiętny logarytm stężenia jonów wodorowych w roztworze. pH = -log(H+), (H+) = 10-pH gdzie: (H+) – stężenie molowe jonów wodorowych. Znajomość wrażliwości poszczególnych patogenów na pH pozwala w zależności od potrzeb na stworzenie środowiska, w warunkach którego dojdzie do szybkiej ich inaktywacji, co jest wykorzystywane w dezynfekcji, np. laboratoriów, lub też na stworzenie warunków, w których przetrzymywany patogen zachowywałby stosunkowo długo swoją aktywność, np. w czasie transportu materiału biologicznego. Przykładem takiej sytuacji może być transport materiału pobranego od zwierząt z podejrzeniem pryszczycy. Od chorych osobników pobiera się w sposób jałowy płyn z pęcherzy, a następnie transportuje się do laboratorium w PBS o pH 7,2-7,6 (11, 15, 16).

Do pozostałych czynników chemicznych mających wpływ na stabilność drobnoustrojów w środowisku należy zaliczyć przede wszystkim enzymy i liczne związki chemiczne (alkohole, aldehydy, fenol, nadtlenek wodoru, związki czynne powierzchniowo). Wrażliwość na te dwie grupy czynników wynika z chemicznej budowy mikroorganizmów. Białka kapsydu lub otoczki wirusów mogą być rozkładane przez znajdujące się w środowisku proteazy (pepsyna, trypsyna). W wyniku tego dochodzi do uwolnienia kwasu nukleinowego. Wirusy z otoczką zawierającą w swym składzie fosfolipidy są wrażliwe zarówno na działanie lipaz, uszkadzających struktury powierzchniowe, jak i rozpuszczalników tłuszczowych, takich jak chloroform i eter, powodujących fragmentację otoczki oraz etanolu i detergentów (siarczan dodecylu sodu – SDS). Inaktywująco w stosunku do wirusów działają także liczne środki utleniające (chloramina), alkilujące (β-propiolakton) oraz formaldehyd wykorzystywany w produkcji szczepionek, który inaktywuje wirusy, lecz nie zmienia ich właściwości antygenowych (3, 11, 17, 18).