Задачи медицинской микробиологии в изучении этиологии инфекционных заболеваний

Часть 1. общая микробиология

Пятигорск, 2008

КРАТКИЙ КУРС ЛЕКЦИЙ ПО МИКРОБИОЛОГИИ

Е.Г. ДОРКИНА

Предмет и задачи медицинской микробиологии. Систематика и номенклатура микроорганизмов. Основные морфологические группы бактерий. Микроскопические методы исследования. Устройство микроскопа.

Микробиология – это наука о микроорганизмах. Микроорганизмы – это организмы (живые существа), которые имеют мельчайшие (микроскопические) размеры и не видны невооруженным глазом. К микроорганизмам относятся бактерии, вирусы, грибы, животные и растения.

Микроорганизмы играют огромную роль в природе и жизни человека. Они участвуют в круговороте веществ, в поддержании плодородия почвы и газового состава атмосферы.

Большинство микроорганизмов безвредно для человека, а многие из них полезны. Микроорганизмы, которые не оказывают неблагоприятного влияния на организм человека и не вызывают заболеваний, называются непатогенными или сапрофитами. Но имеется группа микроорганизмов, которые вызывают различные заболевания (патологии). Они называются патогенными. Существуют также микроорганизмы, которые вызывают заболевания при определенных условиях – снижении сопротивляемости (резистентности) организма. Они называются условно-патогенными.

Медицинская микробиологияизучаетпатогенные и условно-патогенные микроорганизмы, которые вызывают инфекционные заболевания. К ним относятся бактерии, вирусы, грибы и простейшие. Медицинская микробиология подразделяется на бактериологию, вирусологию, микологию и протозоологию. Каждый раздел изучает морфологию, физиологию, размножение и генетические особенности патогенных микроорганизмов, их роль в этиологии и патогенезе заболеваний, клинические проявления заболеваний, их диагностику, профилактику и лечение.

Систематика микроорганизмов – это наука, изучающая их разнообразие и занимающаяся систематизацией микроорганизмов по сходству, различиям и взаимоотношениям друг с другом. Раздел систематики, изучающий принципы классификации, называется таксономией. Классификация – это распределение организмов в родственные группы – таксоны. Более крупные группы разделяются на более мелкие, а мелкие объединяются в более крупные. Самый крупный таксон – царство. Самый мелкий (элементарный) таксон – вид.

Существует следующая классификация живых организмов, живущих на Земле.

Патогенные микроорганизмы относятся к царствам Вирусы, Бактерии, Животные (подцарство Простейшие) и Грибы.

Самой обширной и разнообразной группой возбудителей заболеваний являются бактерии. Бактерии– это одноклеточные микроорганизмы, т.е. одна клетка – это целый организм. Размеры клеток измеряются в микрометрах; 1 мкм= 10 -3 мм.

Основой классификации бактерий является вид. Виды объединяются в роды, роды всемейства, семейства в порядки, порядки в классы, классы в отделы, а отделы в царство.

К царству Бактерии относятся 4 отдела:

отд. Gracilicutes – Грациликуты; грамотрицательные бактерии с тонкой клеточной стенкой;

отд. Firmicutes – Фирмикуты; грамположительные бактерии с толстой клеточной стенкой;

отд. Tenericutes – Тенерикуты; бактерии без клеточной стенки;

отд. Mendosicutes – Мендозикуты; бактерии с дефектной клеточной стенкой.

Для названия видов бактерий используется бинарнаяилидвойная номенклатура. Первое слово обозначает род, а второе слово – вид.

Bacillus anthracis – возбудитель сибирской язвы;

Shigella dysenteria – возбудитель дизентерии;

Salmonella typhi – возбудитель брюшного тифа;

Escherichia coli - кишечная палочка;

Staphylococcus aureus – золотистый стафилококк;

Bacillus anthracoides – сибиреязвенноподобная палочка.

Бактериальные клетки внешне отличаются друг от друга по размеру, форме и расположению клеток. Эти признаки называются морфологическими свойствамибактерий.. Морфологические признаки имеют большое значение для определения вида (идентификации).

По морфологическим свойствам различают 4 группыбактерий: кокки, палочки, извитые и нитевидные формы.

1. Кокки имеют шаровидную (округлую) форму и размеры 0,5-1,5 мкм.

По расположению клеток различают:

а) микрококки (р. Micrococcus) – клетки располагаются одиночно;

б) диплококки (р. Diplococcus) – располагаются по две клетки, к патогенным диплококкам относятся пневмококки – возбудители пневмонии; гонококки – возбудители гонореи; менингококки – возбудители менингита; пневмококки имеют овальную форму, а гонококки и менингококки – бобовидную форму;

в) стрептококки (р. Streptococcus) – располагаются в виде цепочек;

г) тетракокки (р. Tetracoccus) – располагаются по 4 клетки;

д) сарцины (р. Sarcina) – располагаются в виде пакетов (кубиков) клеток;

е) стафилококки (р. Staphylococcus) – образуют беспорядочные скопления в виде виноградной грозди.

2.Палочки имеют цилиндрическую форму и размеры 1-8 х 0,5-2 мкм. Это самая многочисленная и разнообразная группа бактерий. Палочки могут быть правильной и неправильной формы, прямыми или слегка изогнутыми в виде запятой – вибрионы (например, холерный вибрион). Концы палочек могут быть обрезанными, закругленными, заостренными или в виде утолщения.

Те палочки, которые не образуют спор, называются бактериями. Аэробные палочки, образующие споры, называются бациллами. Анаэробные палочки, образующие споры, называются клостридиями. .

Большинство палочек располагается беспорядочно, поодиночке.

а) диплобактерии и диплобациллы – палочки, расположенные по две;

б) стрептобактерии и стрептобациллы – палочки, расположенные вцепочки;

в) палочки могут располагаться под углом друг к другу в виде V или Х (возбудители дифтерии).

3. Извитые формы имеют изгибы в виде одного или нескольких оборотов спирали. Клетки отличаются по длине и толщине, по количеству и характеру завитков. Длина клеток варьирует от 5 до 30 мкм при толщине 0,25-1 мкм.

К извитым формам относятся спириллы, которые имеют изгибы, напоминающие спираль. Представители рода Campylobacter имеют изгибы как у крыла летящей чайки.

К этой группе бактерий можно отнести и спирохеты, которые имеют ряд отличительных особенностей.

|	следующая лекция ==>
Основные виды контроля	|	Нитевидные формы бактерий имеют клетки в виде нитей. К ним относятся серо- и железобактерии – обитатели водоемов. К нитевидным формам относятся актиномицеты

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

[youtube.player]

1.Введение

Микробиология( от греч. micros- малый, bios- жизнь, logos- учение, т.е. учение о малых формах жизни) - наука, изучающая организмы, неразличимые (невидимые) невооруженным какой- либо оптикой глазом, которые за свои микроскопические размеры называют микроорганизмы(микробы).

Предметом изучения микробиологии является их морфология, физиология, генетика, систематика, экология и взаимоотношения с другими формами жизни.

В таксономическом отношении микроорганизмы очень разнообразны. Они включают прионы, вирусы, бактерии, водоросли, грибы, простейшиеи даже микроскопические многоклеточные животные.

По наличию и строению клеток вся живая природа может быть разделена на прокариоты (не имеющие истинного ядра), эукариоты (имеющие ядро) и не имеющие клеточного строения формы жизни. Последние для своего существования нуждаются в клетках, т.е. являются внутриклеточными формами жизни (рис.1).

По уровню организации геномов, наличию и составу белоксинтезирующих систем и клеточной стенки все живое делят на 4 царства жизни: эукариоты, эубактерии, архебактерии, вирусы и плазмиды.

К прокариотам, объединяющим эубактерии и архебактерии, относят бактерии, низшие (сине- зеленые) водоросли, спирохеты, актиномицеты, архебактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы. Простейшие, дрожжи и нитчатые грибы- эукариоты.

Микроорганизмы- это невидимые простым глазом представители всех царств жизни. Они занимают низшие (наиболее древние) ступени эволюции, но играют важнейшую роль в экономике, круговороте веществ в природе, в нормальном существовании и патологии растений, животных, человека.

Микроорганизмы заселяли Землю еще 3- 4 млрд. лет назад, задолго до появления высших растений и животных. Микробы представляют самую многочисленную и разнообразную группу живых существ. Микроорганизмы чрезвычайно широко распространены в природе и являются единственными формами живой материи, заселяющими любые, самые разнообразные субстраты (среды обитания), включая и более высокоорганизованные организмы животного и растительного мира.

Можно сказать, что без микроорганизмов жизнь в ее современных формах была бы просто невозможна.

файл живая природа.док.

Микроорганизмы создали атмосферу, осуществляют кругоборот веществ и энергии в природе, расщепление органических соединений и синтез белка, способствуют плодородию почв, образованию нефти и каменного угля, выветриванию горных пород, многим другим природным явлениям.

С помощью микроорганизмов осуществляются важные производственные процессы - хлебопечение, виноделие и пивоварение, производство органических кислот, ферментов, пищевых белков, гормонов, антибиотиков и других лекарственных препаратов.

Микроорганизмы как никакая другая форма жизни испытывает воздействие разнообразных природных и антропических (связанных с деятельностю людей) факторов, что, с учетом их короткого срока жизни и высокой скорости размножения, способствует их быстрому эволюционированию.

Наибольшую печальную известность имеют патогенные микроорганизмы (микробы- патогены)- возбудители заболеваний человека, животных, растений, насекомых. Микроорганизмы, приобретающие в процессе эволюции патогенность для человека (способность вызывать заболевания), вызывают эпидемии, уносящие миллионы жизней. До настоящего времени вызываемые микроорганизмами инфекционные заболевания остаются одной из основных причин смертности, причиняют существенный ущерб экономике.

Изменчивость патогенных микроорганизмов составляет основную движущую силу в развитии и совершенствовании систем защиты высших животных и человека от всего чужеродного (чужеродной генетической информации). Более того, микроорганизмы являлись до недавнего времени важным фактором естественного отбора в человеческой популяции ( пример- чума и современное распространение групп крови). В настоящее время вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) посягнул на святое святых человека- его иммунную систему.

2. Основные этапы развития микробиологии, вирусологии и иммунологии

К ним можно отнести следующие:

1.Эмпирических знаний ( до изобретения микроскопов и их применения для изучения микромира).

Дж.Фракасторо (1546г.) предположил живую природу агентов инфекционных заболеваний- contagium vivum.

2.Морфологический период занял около двухсот лет.

Антони ван Левенгук в 1675г. впервые описал простейших, в 1683г.- основные формы бактерий. Несовершенство приборов ( максимальное увеличение микроскопов X300) и методов изучения микромира не способствовало быстрому накоплению научных знаний о микроорганизмах.

3.Физиологический период (с 1875г.)- эпоха Л.Пастера и Р.Коха.

Л.Пастер- изучение микробиологических основ процессов брожения и гниения, развитие промышленной микробиологии, выяснение роли микроорганизмов в кругообороте веществ в природе, открытие анаэробныхмикроорганизмов, разработка принципов асептики,методов стерилизации,ослабления (аттенуации) вирулентности и получения вакцин (вакцинных штаммов).

Р.Кох- метод выделения чистых культур на твердых питательных средах, способы окраски бактерий анилиновыми красителями, открытие возбудителей сибирской язвы, холеры (запятой Коха), туберкулеза(палочки Коха),совершенствованиетехники микроскопии. Экспериментальное обоснование критериев Хенле, известные как постулаты (триада) Хенле- Коха.

И.И.Мечников- “поэт микробиологии” по образному определению Эмиля Ру. Он создал новую эпоху в микробиологии - учение о невосприимчивости (иммунитете), разработав теорию фагоцитоза и обосновав клеточную теорию иммунитета.

Одновременно накапливались данные о выработке в организме антител против бактерий и их токсинов,позволившие П.Эрлиху разработать гуморальную теорию иммунитета. В последующей многолетней и плодотворной дискуссии между сторонниками фагоцитарной и гуморальной теорий были раскрыты многие механизмы иммунитета и родилась наука иммунология.

В дальнейшем было установлено, что наследственный и приобретенный иммунитет зависит от согласованной деятельности пяти основных систем : макрофагов, комплемента, Т- и В- лимфоцитов, интерферонов, главной системы гистосовместимости, обеспечивающих различные формы иммунного ответа. И.И.Мечникову и П.Эрлиху в 1908г. была присуждена Нобелевская премия.

12 февраля 1892г. на заседании Российской академии наук Д.И.Ивановский сообщил, что возбудителем мозаичной болезни табака является фильтрующийся вирус. Эту дату можно считать днем рождения вирусологии, а Д.И.Ивановского- ее основоположником. Впоследствии оказалось, что вирусы вызывают заболевания не только растений, но и человека, животных и даже бактерий. Однако только после установления природы гена и генетического кода вирусы были отнесены к живой природе.

5. Следующим важным этапом в развитии микробиологии стало открытие антибиотиков. В 1929г. А.Флеминг открыл пенициллин и началась эра антибиотикотерапии, приведшая к революционному прогрессу медицины. В дальнейшем выяснилось, что микробы приспосабливаются к антибиотикам, а изучение механизмов лекарственной устойчивости привело к открытию второго- внехромосомного (плазмидного) генома бактерий.

Изучение плазмид показало, что они представляют собой еще более просто устроенные организмы, чем вирусы, и в отличии от бактериофагов не вредят бактериям, а наделяют их дополнительными биологическими свойствами. Открытие плазмид существенно дополнило представления о формах существования жизни и возможных путях ее эволюции.

6. Современный молекулярно- генетический этап развития микробиологии, вирусологии и иммунологии начался во второй половине 20 века в связи с достижениями генетики и молекулярной биологии, созданием электронного микроскопа.

В опытах на бактериях была доказана роль ДНК в передаче наследственных признаков. Использование бактерий, вирусов, а затем и плазмид в качестве объектов молекулярно- биологических и генетических исследований привело к более глубокому пониманию фундаментальных процессов, лежащих в основе жизни. Выяснение принципов кодирования генетической информации в ДНК бактерий и установление универсальности генетического кода позволило лучше понимать молекулярно- генетические закономерности, свойственные более высоко организованным организмам.

Расшифровка генома кишечной палочки сделало возможным конструирование и пересадку генов. К настоящему времени генная инженерия создала новые направления биотехнологии.

Расшифрованы молекулярно- генетическая организация многих вирусов и механизмы их взаимодействия с клетками, установлены способность вирусной ДНК встраиваться в геном чувствительной клетки и основные механизмы вирусного канцерогенеза.

Подлинную революцию претерпела иммунология, далеко вышедшая за рамки инфекционной иммунологии и ставшая одной из наиболее важных фундаментальных медико- биологических дисциплин. К настоящему времени иммунология- это наука, изучающая не только защиту от инфекций. В современном понимании иммунология- это наука, изучающая механизмы самозащиты организма от всего генетически чужеродного, поддержании структурной и функциональной целостности организма.

Иммунология в настоящее время включает ряд специализированных направлений, среди которых, наряду с инфекционной иммунологией, к наиболее значимым относятся иммуногенетика, иммуноморфология, трансплантационная иммунология, иммунопатология, иммуногематология, онкоиммунология, иммунология онтогенеза, вакцинология и прикладная иммунодиагностика.

Микробиология и вирусология как фундаментальные биологические науки также включают ряд самостоятельных научных дисциплин со своими целями и задачами: общую, техническую (промышленную), сельскохозяйственную, ветеринарную и имеющую наибольшее значение для человечества медицинскую микробиологию и вирусологию.

Медицинская микробиология и вирусология изучает возбудителей инфекционных болезней человека (их морфологию, физиологию, экологию, биологические и генетические характеристики), разрабатывает методы их культивирования и идентификации, специфические методы их диагностики, лечения и профилактики.

К отдельным наиболее важным разделам медицинской микробиологии и вирусологии можно отнести клиническую микробиологию, санитарную микробиологию, медицинскую микологию и протозоологию, медицинскую паразитологию, учение о сапронозах.

На пороге 21 века микробиология, вирусология и иммунология представляют одно из ведущих направлений биологии и медицины, интенсивно развивающееся и расширяющее границы человеческих знаний.

Иммунология вплотную подошла к регулированию механизмов самозащиты организма, коррекции иммунодефицитов, решению проблемы СПИДа, борьбе с онкозаболеваниями.

Создаются новые генно- инженерные вакцины, появляются новые данные об открытии инфекционных агентов - возбудителей “соматических” заболеваний (язвенная болезнь желудка, гастриты, гепатиты, инфаркт миокарда, склероз, отдельные формы бронхиальной астмы, шизофрения и др.).

Появилось понятие о новых и возвращающийся инфекциях (emerging and reemerging infections). Примеры реставрации старых патогенов- микобактерии туберкулеза, риккетсии группы клещевой пятнистой лихорадки и ряд других возбудителей природноочаговых инфекций. Среди новых патогенов- вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), легионеллы, бартонеллы, эрлихии, хеликобактер, хламидии (Chlamydia pneumoniae). Наконец, открыты вироиды и прионы- новые классы инфекционных агентов.

Вироиды - инфекционные агенты, вызывающие у растений поражения, сходные с вирусными, однако эти возбудители отличаются от вирусов рядом признаков: отсутствием белковой оболочки (голая инфекционная РНК), антигенных свойств, одноцепочечной кольцевой структурой РНК ( из вирусов - только у вируса гепатита D), малыми размерами РНК.

Прионы (proteinaceous infectious particle- белкоподобная инфекционная частица) представляют лишенные РНК белковые структуры, являющиеся возбудителями некоторых медленных инфекций человека и животных, характеризующихся летальными поражениями центральной нервной системы по типу губкообразных энцефалопатий- куру, болезнь Крейтцфельдта- Якоба, синдром Герстманна- Страусслера- Шайнкера, амниотрофический лейкоспонгиоз, губкообразная энцефалопатия коров (коровье “бешенство”), скрепи у овец, энцефалопатия норок, хроническая изнуряющая болезнь оленей и лосей. Предполагается, что прионы могут иметь значение в этиологии шизофрении, миопатий. Существенные отличия от вирусов, прежде всего отсутствие собственного генома, не позволяют пока рассматривать прионы в качестве представителей живой природы.

3. Задачи медицинской микробиологии.

К ним можно отнести следующие:

1.Установление этиологической (причинной) роли микроорганизмов в норме и патологии.

2.Разработка методов диагностики, специфической профилактики и лечения инфекционных заболеваний, индикации (выявления) и идентификации (определения) возбудителей.

3. Бактериологический и вирусологический контроль окружающей среды, продуктов питания, соблюдения режима стерилизации и надзор за источниками инфекции в лечебных и детских учреждениях.

4.Контроль за чувствительностью микроорганизмов к антибиотикам и другим лечебным препаратам, состоянием микробиоценозов (микрофлорой) повехностей и полостей тела человека.

4.Методы микробиологической диагностики.

Методы лабораторной диагностики инфекционных агентов многочисленны, к основным можно отнести следующие.

1. Микроскопический- с использованием приборов для микроскопии. Определяют форму, размеры, взаиморасположение микроорганизмов, их структуру, способность окрашиваться определенными красителями.

К основным способам микроскопии можно отнести световую микроскопию (с разновидностями- иммерсионная, темнопольная, фазово - контрастная, люминесцентная и др.) и электронную микроскопию. К этим методам можно также отнести авторадиографию (изотопный метод выявления).

2.Микробиологический (бактериологический и вирусологический) - выделение чистой культуры и ее идентификация.

3.Биологический - заражение лабораторных животных с воспроизведением инфекционного процесса на чувствительных моделях (биопроба).

4.Иммунологический ( варианты - серологический, аллергологический) - используется для выявления антигенов возбудителя или антител к ним.

5.Молекулярно- генетический - ДНК- и РНК- зонды, полимеразная цепная реакция (ПЦР) и многие другие.

Заключая изложенный материал, необходимо отметить теоретическое значение современной микробиологии, вирусологии и иммунологии. Достижения этих наук позволили изучить фундаментальные процессы жизнедеятельности на молекулярно- генетическом уровне. Они обусловливают современное понимание сущности механизмов развития многих заболеваний и направления их более эффективного предупреждения и лечения.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

[youtube.player]

Мордовский государственный университет

РЕФЕРАТ

Выполнил: студент биологического

факультета 301 гр. Хохлов Н.А.

Проверил: Аношкина Г.Б.

1. Предмет и задачи микробиологии.

2. История развития микробиологии.

3. Методы исследования микробиологии.

Предмет и задачи микробиологии.

После открытия микроорганизмов прошло три столетия, и наука занимающиеся их изучением - МИКРОБИОЛОГИЯ - заняла достойное место среди других биологических и медицинских наук. Микроорганизмы широко распространены в природе. Они находятся в воздухе , почве , пище , на окружающих нас предметах , на поверхности и внутри нашего организма . Такое широкое распространение микробов свидетельствует об их значительной роли в природе и жизни человека. Микроорганизмы обуславливают круговорот веществ в природе, осуществляют расщепление органических соединений и синтез белка. С помощью микроорганизмов происходят важные производственные процессы : хлебопечение , производство ферментов , гормонов , антибиотиков и других в-вв.

Наряду с полезными микроорганизмами существует группа патогенных микробов - возбудители различных заболеваний человека , животных , растений . Микроорганизмы были открыты в конце 18 века, но микробиология как наука сформировалась только в начале 19 века , после гениальных открытий французского ученого Луи Пастера .

В связи с огромной ролью и задачами микробиологи не может справится со всеми вопросами в пределах одной дисциплины и в следствие этого происходит ее дифференцировка в различные дисциплины .

Общая микробиология - изучает морфологию , физиологию , биохимию микроорганизмов , их роль в круговороте в-в и распространение в природе.

Техническая микробиология - входит изучение микробов участвующих в производстве антибиотиков , спиртов , витаминов , также разработка методов защиты материалов от воздействия микроорганизмов .

Сельскохозяйственная микробиология - изучает роль и значение микробов в формирование структуры почвы , ее плодородия , минерализация и питание растений .

Ветеринарная микробиология - изучает возбудители заболеваний у животных , разрабатывает методы специфической профилактики и терапии инфекционных заболеваний .

Медицинская микробиология - рассматривает свойства патогенных и условно - патогенных микробов , их роль в развитие инфекционного процесса и иммунного ответа , разрабатывает методы лабораторной диагностики и специфической профилактики и терапии инфекционных заболеваний .

Вирусология - изучает неклеточные микробы - вирусы , их природу ,химический состав , взаимоотношение с клеткой хозяина , механизмы внутриклеточного паразитизма и т.д.

Важнейшими задачами медицинской микробиологии , вирусологии , иммунологии является дальнейшие изучение роли отдельных видов патогенных агентов в этиологии и патогенезе различных заболеваний людей , в том числе в возникновение опухолей , а также механизмов формирования наследственного и приобретенного иммунитета , разработка методов лечения и профилактики инфекционных заболеваний при помощи иммунологических и химиотерапевтических средств и методов специфической диагностики , в том числе экспресс-методов.

История развития микробиологии

Еще в 6 веке до н. э. Гипократ высказывал что пртчиной заразных болезней являются невидимые живые существа. Первым микробов увидел голландский натуралист Антонио Левенгук ( 1632 - 1723 ) с помо

изобретенного им микроскопа он описал их как * живых зверьков * живущих в дождевой воде , зубном налете и других материалах . Открытие А . Левенгука привлекло к себе внимание других натуралистов и послужило началом морфологического периода в истории микробиологии длившегося около двух столетий . Изучение биохимической деятельности микроорганизмов , положило начало бурному развитию общей , а затем и медицинской микробиологии , что неразрывно связанно с работами выдающегося ученого Луи Пастера (1822-1895) .

открытия Пастера составили целую эпоху в развитие микробиологии и привели к коренным изменениям в биологии и медицине . О значение работ Пастера можно судить по их названию Брожение (1857) . Само

зарождение (1860) . Зара

и вакцина (1881) . Пред

от бешенства (1885)- пос

вершиной деятельности ученого.

Бурный прогресс микробиологии и особенно ее раздела медицинская микробиология - в конце 19 века неразрывно связанно с работами немецкого ученого Роберта Коха (1843-1910). Откр

туберкулеза *палочка Коха *, также ему принадлежит открытие возбудителя холеры * вибриона Коха* .

выделили возбудитель дифтерии , Т . Эшерих - кишечную полочку и т.д .. Таким образом понадобилось всего несколько десятилетий от первых работ Р.Коха до открытия всех основных возбудителей различных заболеваний . Великое значение в развитие микробиологии вложили и наши русские ученые такие как И.И Мечников (1845-1916) -откр

фагоцитоз, основоположник иммунологии . С.Н. Виноградский (1858-1953) , В.Л. Омля

(1867-1928) и мног

В настоящие дни широко ведутся исследования в области микробиологии.

Основные методы исследования.

Все методы клинической микробиологии и иммунологии можно разделить на четыре группы :

1. микроскопические ( бактериоскопический , вирусоскопические ).

2 . (бактериологические , микологические , вирусологические ) .

4. иммунологические ( серодиагностика , кожно - аллергические пробы ).

Микроскопический метод - основан на применение микроскопа различной модификации . Преимущество перед другими методами быстрота (30-60 мин.).

Микрометод - основан на выделение чистой культуры возбудителя и ее последующей идентификации на основании морфологических, культурных, биохимических, антигенных (серологических) и других признаков.

Микробиологические исследования осуществляются реже, чем бактериологические, поскольку микроскопическая диагностика микозов достаточно надежна.

Вирусологический метод - является наиболее достоверным в диагностике вирусных инфекций. Однако он трудоемок, что связано с приготовлением клеточных культур.

Все микробиологические исследования наиболее информативны и достоверны, особенно если они подтверждены дополнительными серологическими данными (выявление антител к выявленному возбудителю или возбудителям).

Биопробы. Основаны на неодинаковой чувствительности разных лабораторных животных к определенным микроорганизмам. Данный метод заключается в выражении животных определенного вида, возраста и массы тела чистым культурам микробов или исследуемым материалам.

Иммунологические методы. Включают серодиагностику, кожно-аллергические пробы, методы оценки клеточного (Т-системы) и гуморального (В-системы) иммунитета.

Серодиагностика основана на обнаружении специфических антител в сыворотке крови больного человека и определении накопления их в процессе заболевания. В последнем случае сроки исследования значительно удлиняются и ответ может быть получен из серологической лаборатории в период реконвалесценции, что придает данному методу ретроспективный характер.

Кожно-аллергические пробы применяются для выявления гиперчувствительности к различного рода антигенам (аллергенам) при диагностике ряда инфекционных заболеваний (туберкулез, бруцеллез, туляремия и др.), а также атопий и других неинфекционных аллергических состояний.

Методы оценки иммунологического состояния организма человека включают ряд тестов, по которым судят о количестве и функциональной активности Т- и В - лимфоцитов.

Борисов Л.б. Практикум по микробиологии. / М. Изд. Медицина. 1984 г.

[youtube.player]

1.1. Предмет медицинская микробиология

Медицинскую микробиологию (от греч. micros - малый, bios - жизнь, logos - учение) можно определить как науку, которая изучает микробы во всем многообразии их отношений с организмом человека.

Микробы - это микроскопически малые живые существа, как правило, одноклеточные. Увидеть их можно только при помощи специальных приборов - микроскопов.

Микробы поистине вездесущи. Возникнув на нашей планете 3-4 млрд лет назад, т.е. задолго до появления растений и животных, они теперь являются самой многочисленной и разнообразной группой живых существ. Микробы можно обнаружить практически везде. Незримо микробы присутствуют в почве, воздухе, воде, пище, которую мы принимаем. Они населяют все экологические ниши, начиная ото льдов Антарктиды до гейзеров Камчатки, от соленых вод Мертвого моря до африканских пустынь, выдерживая высокую концентрацию соли и инсоляцию (облучение солнечными лучами). В самых глубоких впадинах на дне Тихого океана обнаружены микробы.

Микробы обладают потрясающей устойчивостью к вредным факторам окружающей среды. Амплитуда колебаний температуры, при которой микробы жизнеспособны, находится в пределах от -270 до 400 °С. Некоторые виды микробов размножаются даже в ядерных реакторах и сохраняются в космосе.

Изучение влияния факторов космического полета и открытого космоса на состояние систем микроорганизмы - конструкционные материалы орбитальных станций явилось подтверждением способности представителей прокариот и микроскопических эу-

кариот выживать в условиях открытого космоса в течение 18 мес, что может быть соизмеримо по времени с длительностью полета на Марс и возвращения на Землю.

Микробы могут заселять наружные покровы и слизистые оболочки других живых организмов, вступая с ними в симбиоз. Сотни видов микробов способны вызывать заболевания у человека и животных, которые называются патогенными.

Для патогенных микробов характерны инфективность, включающая адгезию (прилипание к клеткам) и колонизацию экологических ниш в организме человека; инвазивность - способность микробов перемещаться из первоначально колонизируемой ниши в другие, проникать в глубь тканей и клеток; токсичность - способность нарушать процессы метаболизма или работу жизненно важных центров организма человека.

Условно-патогенные микробы вызывают болезни у человека лишь при определенных условиях. Свыше 400 видов условно-патогенных микробов могут вызвать заболевания у человека. Среди них есть микробы, обитающие в пищевых продуктах, почве, воде, отходах деятельности человека. Они способны существовать в организме человека, но это не является необходимым этапом в их развитии и размножении.

Значительная часть условно-патогенных микробов является постоянными обитателями различных экологических ниш организма человека, которые называются резидентами.

Микробы-резиденты состоят в симбиотических отношениях с организмом и приносят ему большую пользу, когда находятся под контролем иммунной системы и механизмов неспецифической резистентности. Однако при определенных условиях они выходят из-под контроля иммунной системы и причиняют вред организму. Заболевания, вызываемые резидентами, называются оппортунистическими.

Медицинская микробиология - это прежде всего наука о микробах, способных заселить (колонизировать) организм человека и/или вступить во взаимодействие с ним, а также о методах диагностики, профилактики и лечения инфекционных болезней, вы-

зываемых бактериями и доклеточными инфекционными агентами - вирусами, вироидами, прионами.

Предметом изучения медицинской микробиологии являются патогенные (болезнетворные) и условно-патогенные (в том числе резидентные виды, населяющие организм здорового человека) микробы.

Каждый раздел медицинской микробиологии позволяет проанализировать изучаемый объект - микроб.

Морфология микробов - это раздел микробиологии, изучающий форму, структуру и строение микробных клеток. Физиология микробов изучает биологические функции: метаболизм, транспорт питательных веществ, питание, дыхание, рост и размножение (репродукцию). Генетика бактерий изучает строение бактериального генома, механизмы наследственности и изменчивости. Таксономия бактерий изучает систематику многообразного микробного мира, деление бактерий на типы, классы, порядки и другие таксономические группы.

1.2. Задачи и методы медицинской микробиологии

Важнейшей задачей медицинской микробиологии является выявление микробов-возбудителей инфекционных болезней. Поэтому методы микробиологии направлены на изучение свойств микробов, обусловливающих их патогенное действие, и процессы, которые возникают под их влиянием в организме человека и животных.

К основным методам микробиологии относятся:

• микроскопический - изучение морфологии микробов с использованием специальной микроскопической техники;

• бактериологический (культуральный) - получение чистых культур микробов и изучение их биологических свойств, позволяющие провести идентификацию, т.е. определение, вида микроба;

• серологический - выявление антител к возбудителям в биологических жидкостях организма больного (чаще в сыворотке крови; от лат. serum - сыворотка);

• аллергологический - оценка аллергических феноменов, возникающих в организме человека (на коже, слизистых оболоч-

ках или в крови) под действием компонентов или цельных клеток микроба-возбудителя;

• биологический - моделирование инфекционных процессов на лабораторных животных или куриных эмбрионах;

• хемотаксономический - изучение микробов по продуктам их жизнедеятельности непосредственно в организме (без предварительного культивирования на питательных средах). Для этого применяют газовую и газожидкостную хроматографию;

• молекулярно-биологический - изучение состава микробных нуклеиновых кислот с помощью полимеразной цепной реакции, сиквенирования и гибридизации ДНК.

Помимо диагностики инфекционных заболеваний, медицинская микробиология разрабатывает методы создания специфических средств профилактики (получение вакцин) и терапии (иммунные сыворотки) инфекционных болезней. Современная медицинская биотехнология как наука, отделившаяся от микробиологии в ХХ веке, позволяет создать принципиально новые генно-инженерные вакцины, синтетические иммуномодуляторы, диагностикумы и вакцинные препараты.

Это особенно важно в связи с обнаружением возбудителей новых инфекционных болезней. За последние 30-40 лет появилось свыше 50 новых микробов - возбудителей опасных инфекционных болезней: болезни легионеров, геморрагической лихорадки Марбург, Эбол, инфекционного Т-клеточного лейкоза, ВИЧ-инфекции, гепатитов С, D, E, TTV, атипичной пневмонии (ТОРС - тяжелый острый респираторный синдром; англ. SARS - sev. acuto resp. sindr.), губчатой энцефалопатии (коровье бешенство), птичьего гриппа и т.д.

С древнейших времен человек использовал процессы, в которых принимают участие микробы, для получения пищевых продуктов: приготовления теста, квашения капусты и овощей, пивоварения, виноделия, получения молочнокислых продуктов, сыра и т.п. В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с продуктами, получаемыми при непосредственном участии микробов. Это антибиотики, витамины, ферменты, кровезаменители, различные органические кислоты. По скорости производства белка микробы не имеют себе равных среди живых существ.

Какое место занимают микробы на иерархической лестнице живых существ? До открытия микробов все живые существа от-

носили к двум царствам: растений и животных. Микробы были отнесены к третьему царству - протистов (Э. Геккель), которое разделили на высшие протисты (грибы, водоросли и простейшие) и низшие протисты (бактерии и сине-зеленые водоросли).

После того как английский физик Р. Гук с помощью примитивного микроскопа открыл клетку (1665), понадобилось еще более чем полтора столетия, пока в 1839 г. не была сформулирована клеточная теория строения органического мира Т. Шванном (1810-1882) и М. Шлейденом (1804-1881).

Оказалось, что все живое на Земле независимо от того, относится ли оно к царству животных или растений, построено из элементарных единиц - клеток. Клетка является основной структурной единицей любой живой материи, т.е. общим знаменателем в конструкции организмов.

Дальнейшее изучение морфологии и анатомии клеток выявило различие в клетках. Р. Мерей в 1968 г., основываясь на принципиальных различиях строения клеток, предложил все клеточные организмы разделить на два царства: прокариотов (от греч. про - до, карион - ядро, т.е. доядерные) и эукариотов (эу - хорошо, т.е. с настоящим, истинным ядром). Микробы есть в обоих царствах, а бактерии принадлежат только к царству прокариотов.

Принципиальное отличие прокариотов от эукариотов заключается в том, что эукариоты имеют четко дифференцированное ядро, отграниченное от цитоплазмы ядерной мембраной. Такого ядра у прокариотической клетки нет. У нее есть аналог - нуклеоид, представляющий собой двунитевую, ковалентно-замкнутую молекулу ДНК. Ее часто называют хромосомой, хотя, в отличие от хромосом эукариотов, с ней не соединены белки-гистоны.

1.3. Открытие и изучение мира микробов

Удивительный мир микробов открыл голландский коммерсант Антоний Ван Левенгук (1632-1723). Его страстным увлечением было изготовление линз-чечевиц, которые он называл микроскопиями. Эти одинарные двояковыпуклые стекла, отлично отшлифованные и оправленные в серебро или латунь, давали увеличение до 300 раз. В дальнейшем он сконструировал прибор, напоминающий современный микроскоп.

Открытый Левенгуком мир микробов был настолько фантастическим, что на протяжении почти 50 последующих лет вызывал всеобщее изумление.

Однако вначале существование микробов было воспринято научной общественностью только как интересный факт, как курьез, который не имеет существенного практического значения. И только в дальнейшем благодаря развитию микроскопической техники во второй половине XIX века и работам великого французского химика Луи Пастера (1822-1895) по изучению процессов брожения мир микроскопических существ вновь начинает привлекать к себе внимание исследователей.

В 1856 г. Л. Пастер решает очень важную проблему болезней вина и пива. Во Франции большое количество вина и пива портилось, и страна несла колоссальные убытки. Пастер установил, что в этих продуктах развивается много посторонней микрофлоры, попадающей из воздуха и используемой аппаратуры. Он предложил прогревать указанные продукты при 50-60 °С, что приводило к гибели вегетативных форм микробов. Этот метод получил название пастеризации. С целью уничтожения спор микробов Л. Па-

стер предложил стерилизацию жидкостей при 120 °С, а твердых предметов при 140 °С.

В 1868 г. Л. Пастер спас промышленность Франции, производящую шелк, показав, что болезни шелковичных червей, формирующих шелковые нити, вызываются микробами, и предложив меры профилактики.

Открыв микробную природу брожения, гниения и болезни шелковичных червей, Л. Пастер делает вывод, что причиной инфекционных заболеваний человека и животных являются живые микробы. Ученый открыл возбудителей куриной холеры, родильной горячки, остеомиелита, септицемии, абсцессов. С 1880 по 1885 г. Пастер разрабатывает и создает метод приготовления вакцин для профилактики заразных болезней. Получив вакцины против куриной холеры, сибирской язвы и бешенства, он делает очень важный вывод, что ослабленные (аттенуированные) микробы, введенные в организм, создают в нем иммунитет против последующих заражений вирулентными микробами.

Отмечая исключительный вклад Л. Пастера в создание вакцины против бешенства, станции, где проводили иммунизацию его вакциной, назвали пастеровскими. Первая в России и вторая в мире пастеровская станция была открыта в Одессе в 1886 г. И.И. Мечниковым и Н.Ф. Гамалеем.

Своими гениальными трудами Л. Пастер утвердил в микробиологии физиологический метод исследования, доказал этиологическую роль микробов, разработал научный принцип вакцинации, т.е. явился основоположником микробиологии.

Л. Пастер по праву считается отцом микробиологии и иммунологии - с его именем связаны важнейшие открытия, положившие начало этим наукам. В 1885 г. Л. Пастер создал вакцину против бешенства. Антирабическая вакцина (rabies - бешенство) была

приготовлена из фиксированного вируса бешенства (вирус - от франц. яд или токсин). Спустя более чем столетие этот термин приобрел новое, современное содержание.

Имя Л. Пастера носит основанный им (в 1888 г. на средства, собранные по международной подписке) институт в Париже. Пастеровский институт стал центром мировой микробиологической науки в XIX веке и удерживает эти позиции до сих пор. Последователями французской школы были работавшие в Пастеровском институте выдающиеся русские ученые И.И. Мечников, С.Н. Виноградский, Н.Ф. Гамалея, В.М. Xавкин, А.М. Безредка и др.

Параллельно со школой Л. Пастера развивалась и достигла больших успехов немецкая школа микробиологов, основоположником которой был Роберт Кох (1843-1910). Ему удалось культивировать и описать возбудителя сибирской язвы (1876), стафилококка (1878), возбудителей раневых инфекций и столбняка (1889), возбудителя туберкулеза (палочка Коха) и туберкулина, который нашел применение в диагностике этой инфекции, холерного вибриона и пути его передачи (1883-1884 гг.), открыл возбудителей возвратного тифа, трипаносомоза и других инфекций.

В 1891 г. Р. Кох возглавил основанный им Институт инфекционных болезней в Берлине. Р. Кох создал многие важнейшие методы исследования: ввел в практику анилиновые красители, предложил использовать в микроскопии иммерсионные системы и конденсор, разработал метод культивирования микроорганизмов на биологических жидкостях и плотных питательных средах, ввел в практику метод дробных посевов. В 1905 г. он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытие и выделение возбудителя туберкулеза.

Ярким представителем немецкой школы микробиологов был Пауль Эрлих (1854- 1915). Начиная с 1891 г. П. Эрлих занимался поисками путей получения химических соединений, способных подавлять жизнедеятельность возбудителей заболеваний. Ввел в практику лечение четырехдневной малярии красителем метиленовым синим, предложил использовать трипановый красный для

лечения трипаносомоза. Особое значение имели работы П. Эрлиха по лечению сифилиса органическими соединениями мышьяка. В 1907 г. П. Эрлих сообщил об открытии арсфенамина (производного арсенобензола) - эффективного средства против сифилиса, которое ученый назвал сальварсаном (от лат. salvatio - спасение). Вещество известно также под названием препарат 606, поскольку было 606-м по счету из опробованных Эрлихом соединений. Вскоре появился и неосальварсан, или препарат 914.

В 1890-1895 гг. П. Эрлих, работая у

Р. Коха в Институте инфекционных болезней в Берлине, разработал метод определения активности антитоксических сывороток и изучения взаимодействия антиген-антитело in vitro. Создал теорию боковых цепей, сыгравшую большую роль в развитии иммунологии. В 1896 г. основал и возглавил Институт по изучению и проверке сывороток (ныне носит имя П. Эрлиха). За создание теории гуморального иммунитета был удостоен Нобелевской премии в 1908 г.

Основываясь на принципах гуморальной иммунной теории, разработанной П. Эрлихом, Э. Беринг в 1890 г. получил антитоксическую сыворотку для лечения дифтерии, а в 1923 г. Рамон - дифтерийный анатоксин.

Большой вклад в развитие медицинской микробиологии внесли отечественные ученые. Своими открытиями они способствовали расцвету новых областей микробиологической науки.

С именем И.И. Мечникова связано возникновение современной иммунологии. За открытие фагоцитарной теории иммунитета в 1908 г. И.И. Мечникову была присуждена Нобелевская премия.

Нашему отечественному ученому Д.И. Ивановскому принадлежит честь открытия вирусов. В 1944 г. известный

Большой вклад в изучение инфекционного процесса и борьбу с эпидемиями внесли многие отечественные микробиологи. Н.Ф. Гамалею (1859-1949) принадлежат заслуги в области ликвидации оспы в нашей стране. Он был автором многочисленных научных исследований, в том числе посвященных бешенству, холере, чуме и другим серьезным проблемам. Чрезвычайно большую роль имели работы Л.С. Ценковского (1822-1887) по борьбе с сибирской язвой.

Благодаря самоотверженной деятельности Г.Н. Габричевского (1860-1907) в России было организовано производство противодифтерийной сыворотки, создана вакцина от скарлатины. Г.Н. Габричевский основал первый в России бактериологический институт и первую кафедру микробиологии в Московском государственном университете.

В работах С.Н. Виноградского (1856-1953) заложены основы современного понимания метаболизма прокариот и возникла новая наука - почвенная микробиология.

Большой вклад в развитие отечественной микробиологии и эпидемиологии внесли отечественные ученые-микробиологии Л.А. Тарасевич (1868-1927), Д.К. Заболотный (1866-1929), П.В. Циклинская (1859-1923).

В 1943 г. благодаря работам З.В. Ермольевой (1898-1979) и Г.Ф. Гаузе были получены первые отечественные антибиотики - пенициллин, грамицидин С, стрептомицин, создан первый в России институт получения антибиотиков.

Широкую известность за рубежом получили работы советских ученых: П.Ф. Здродовского (1890-1976) - по исследованию риккетсиозов, вирусно-генетическая теория канцерогенеза А.А. Зильбера (1894-1966), М.П. Чумакова и А.А. Смородинцева (1901-1986) - по исследованию вирусных энцефалитов и созданию отечественной вакцины против полиомиелита, П.Н. Кашкина (1902-1992) - по исследованию грибов и созданию отечественной медицинской микологии, Н.П. Елинова, А.А. Воробьева - по созданию новых микробных биотехнологий и многих других.

Задания для самоподготовки (самоконтроля)

A. Отметьте ученого, кому принадлежала честь в создании первой вакцины против бешенства:

Б. Отметьте ученого, кому принадлежала честь создать фагоцитарную теорию иммунитета, за которую он был удостоен Нобелевской премии:

B. Отметьте ученого, кому принадлежала честь первому культивировать и описать возбудителей туберкулеза и холеры:

[youtube.player]