Медицинская микробиология

1. Бактериофаги (фаги) -- это вирусы, поражающие бактериальные клетки (в качестве клетки-хозяина). Вирионы фагов состоят из головки, содержащей нуклеиновую кислоту вируса, и более или менее выраженного отростка. Нуклеокапсид головки фага имеет кубический тип симметрии, а отросток -- спиральный тип, т. е. бактериофаги имеют смешанный тип симметрии нук-леокапсида.

Большинство фагов содержат кольцевую двунитчатую ДНК, и лишь некоторые -- РНК или однонитчатую ДНК. Фаги, как и другие вирусы, обладают антигенными свойствами и содержат группоспецифические (по ним делятся на серотипы) и типо-специфические антигены. Взаимодействие бактериофага с клеткой происходит в соответствии с основными типами взаимодействия, характерными для всех вирусов, -- продуктивная (литическая), абортивная вирусная и латентная (лизогения, вирогения) инфекция, а также вирус-индуцированная трансформация.

По характеру взаимодействия фага с клеткой все бактериофаги делятся:

* на вирулентные (литические), вызывающие продуктивную инфекцию и лизис бактериальной клетки;

* умеренные, вызывающие латентную инфекцию и ассоциацию генома вируса с бактериальной хромосомой. Умеренные фаги, в отличие от вирулентности, не вызывают гибели бактериальных клеток и при взаимодействии с ней переходят в неинфекционную форму фага, называемую профагом. Профаг -- геном фага, ассоциированный с бактериальной хромосомой. Профаг, ставший частью хромосомы клетки, при ее размножении реплицируется синхронно с геномом бактерии, не вызывая ее лизиса, и передается по наследству от клетки к клетке в неограниченном числе поколений. Бактериальные клетки, содержащие в своей хромосоме профаг, называются лизогенными.

2.Типирование Специфичность фагов послужила основанием для их наименования по видовым и родовым названиям чувствительных к ним бактерий. Так, например, фаги, лизирующие стрептококки, называются стрептококковыми, лизирующие холерные вибрионы -холерные, стафилококки -- стафилококковыми. По признаку специфичности выделяют поливалентные бактериофаги, лизирующие культуры одного семейства или рода бактерий, моновалентные (монофаги) -- лизирующие культуры только одного вида бактерий, а также отличающиеся наиболее высокой специфичностью -- типовые бактериофаги, способные вызывать лизис только определенных типов (вариантов) бактериальной культуры внутри вида бактерий.Наборы таких типоспецифических фагов используются для дифференцировки бактерий внутри вида -- это метод фаготи-пирования бактерий. С помощью этого метода можно установить источник и пути передачи инфекционного заболевания, т. е. провести его эпидемиологический анализ, поскольку он позволяет сравнивать фаготипы (фаговары) чистых культур бактерий, выделенных в ходе бактериологического исследования от больного и от окружающих его лиц -- возможных бактерионосителей.

Получение Фаги получают индукцией из лизогенных культур или из объектов, содержащих соответствующие бактерии, при культивировании на жидкой питательной среде с последующим выделением из культуральной жидкости путем фильтрования через бактериальные фильтры. Каждая фаговая частица, размножаясь на бактериальном газоне, образует на поверхности выросшей культуры стерильное пятно («бляшка», или негативная колония фага). Таким образом, по количеству стерильных пятен можно подсчитать количество фаговых частиц в единице среды (титр фага).

3. Фаги могут применяться в качестве диагностических препаратов для установления рода и вида бактерий, выделенных в ходе бактериологических исследования. Однако чаще всего их используют для лечения и профилактики некоторых инфекционных заболеваний (перорально или местно). Активность фага выражают числом частиц фага, содержащихся в 1 мл или 1 таблетке. Лечебное и профилактическое действие фагов основано на их литической активности.

Отличительной чертой бактериофагов как терапевтических средств является почти полное отсутствие у них побочного действия, что позволяет назначать эти препараты различным возрастным группам без каких-либо ограничений, и возможность назначения поливалентных бактериофагов до получения результатов бактериологического исследования. Препараты диагностических бактериофагов вводить категорически запрещается. В настоящее время в России для фаготерапии и фагопрофилактики производятся и используются:

* поливалентный сальмонеллезный бактериофаг;

* моновалентные бактериофаги -- брюшнотифозный, дизентерийный, протейный, синегнойный, холерный, стафилококковый, стрептококковый, коли-фаг (кишечной палочки);

* комбинированные препараты поливалентных бактериофагов -- колипротейный, пиобактериофаг (включающий стафилококковые, стрептококковые, клебсиеллезные, эшерихиозные, протейные и синегнойные бактериофаги) и др.

29.Основы медицинской биотехнологии

Биотехнология использует эту продукцию клеток как сырье, которое в результате технологической обработки превращается в конечный продукт. С помощью биотехнологии получают множество продуктов, используемых в различных отраслях:

* медицине (антибиотики, витамины, ферменты, аминокислоты, гормоны, вакцины, антитела, компоненты крови, диагностические препараты, иммуномодуляторы, алкалоиды, пищевые белки, нуклеиновые кислоты, нуклеозиды, нуклеотиды, липиды, антиметаболиты, антиоксиданты, противоглистные и противоопухолевые препараты);

* ветеринарии и сельском хозяйстве (кормовой белок: кормовые антибиотики, витамины, гормоны, вакцины, биологические средства защиты растений, инсектициды);

* пищевой промышленности (аминокислоты, органические кислоты, пищевые белки, ферменты, липиды, сахара, спирты, дрожжи);

* химической промышленности (ацетон, этилен, бутанол);

* энергетике (биогаз, этанол).

Следовательно, биотехнология направлена на создание диагностических, профилактических и лечебных медицинских и ветеринарных препаратов, на решение продовольственных вопросов (повышение урожайности, продуктивности животноводства, улучшение качества пищевых продуктов -- молочных, кондитерских, хлебобулочных, мясных, рыбных); на обеспечение многих технологических процессов в легкой, химической и других отраслях промышленности. Необходимо отметить также все возрастающую роль биотехнологии в экологии, так как очистка сточных вод, переработка отходов и побочных продуктов, их деградация (фенол, нефтепродукты и другие вредные для окружающей среды вещества) осуществляются с помощью микроорганизмов.

В настоящее время в биотехнологии выделяют медико-фармацевтическое, продовольственное, сельскохозяйственное и экологическое направления. В соответствии с этим биотехнологию можно разделить на медицинскую, сельскохозяйственную, промышленную и экологическую. Медицинская в свою очередь подразделяется на фармацевтическую и иммунобиологическую, сельскохозяйственная -- на ветеринарную и биотехнологию растений, а промышленная -- на соответствующие отраслевые направления (пищевая, легкая промышленность, энергетика и т. д.)

Биотехнологическая революция в здравоохранении и медицине началась с освоения технологии рекомбинантной ДНК (генетическая инженерия). Произошло это в начале 70-ых годов прошлого века и позволило ученым переносить генетический материал от одного организма к другому, минуя процесс полового размножения. Успех технологии рекомбинантных ДНК (рДНК) принесло использование бактериальных ферментов, таких как, например, рестрикционных эндонуклеаз (рестриктаз), которые разрезают молекулы ДНК в определенных местах; ДНК-лигаз, которые соединяют концы молекул ДНК; ДНК-полимераз, которые участвуют в репликации ДНК. Каким бы не было применение этой технологии, конечным итогом процедуры всегда является стабильная и наследуемая экспрессия какого-либо нового признака. Применяется рДНК для модификации различных организмов, но основные этапы работы схожи. Помимо плазмид также используются другие типы векторов -- бактериофаги, ретровирусы и космиды.

Использование биотехнологических решений и приемов для получения информации

Профилактика заболеваний; получение собственно лекарственных средств

Отличие медицинских биотехнологий от медицинских технологий. Понятие о биообъекте. Классификация биообъектов. Биообъекты в фармации, гигиене и санитарии. Перспективы биотехнологии в медицине.

Условия работы биообъектов в биотехнологических системах

Генетический контроль за функционированием биообъектов.

30.Бактериологический метод диагностики, его задачи и возможности

Бактериологический метод - основной метод диагностики инфекционных заболеваний. Включает в себя посев исследуемого материала на питательные среды, выделении чистой культуры и ее идентификацию( посев на плотные питатательные среды, на жидкие питательные среды, определение морфологических, тинкториальных, культуральных, биохимических, антигенных, свойств, чувствительности к антибиотикам, количества микроорганизмов в исследуемом материале - определение вида и штамма микроорганизма.)

Исследуемый материал

v

I этап (нативный материал)

Микроскопия

Посев на среды обогащения или на плотные питательные среды

v

II этап (изолированные колонии)

Изучение культуральных, тинкториальных и морфологических свойств

Посев на скошенный питательный агар для выделение чистой культуры

v

III этап (чистая культура)

Идентификация выделенной культуры.

v

Заключение о выделенной культуре

Выделение чистой культуры основа бактериологической работы, т. к. в процессе деятельности приходится иметь дело с материалом, содержащим смесь микроорганизмов, а идентификация вида возможна тогда, когда бактерии получены в чистом, изолированном виде.

Для получения чистой культуры необходимо отделить клетки разных видов друг от друга.

Схема описания культуральных свойств микроорганизмов:

1.Форма колонии

2.Размер колонии

3.Цвет

4.Характер края

5.Характер поверхности

6. Консистенция

31.Вирусы как своеобразная форма жизни. Принципы классификации вирусов. Структура и химический состав вирусов. Особенности биологии вирусов. Репликация вирусных нуклеиновых кислот

Вирусы -- мельчайшие микробы, не имеющие клеточного строения, белоксинтезирующей системы, содержащие только ДНК или РНК. Относятся к царству Vira. Являясь облигатными внутриклеточными паразитами, вирусы размножаются в цитоплазме или ядре клетки. Они -- автономные генетические структуры. Отличаются особым -- разобщенным (дизъюнктивным) способом размножения (репродукции): в клетке отдельно синтезируются нуклеиновые кислоты вирусов и их белки, затем происходит их сборка в вирусные частицы. Сформированная вирусная частица называется вирионом.

Форма вирионов может быть различной: палочковидной (вирус табачной мозаики), пулевидной (вирус бешенства), сферической (вирусы полиомиелита, ВИЧ), в виде сперматозоида (многие бактериофаги). Различают просто устроенные и сложно устроенные вирусы.

Простые, или безоболочечные, вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, называемой капсидом. Капсид состоит из повторяющихся морфологических субъединиц -- капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсид взаимодействуют друг с другом, образуя нуклеокапсид.

Сложные, или оболочечные, вирусы снаружи капсида окружены липопротеиновой оболочкой (суперкапсидом, или пеплосом). Эта оболочка является производной структурой от мембран вирус-инфицированной клетки. На оболочке вируса расположены гликопротеиновые шипы, или шипики (пепломеры). Под оболочкой некоторых вирусов находится матриксный М-белок.

Капсид и суперкапсид защищают вирионы от влияния окружающей среды, обусловливают избирательное взаимодействие (адсорбцию) с клетками, определяют антигенные и иммуногенные свойства вирионов. Внутренние структуры вирусов называются сердцевиной.

Тип симметрии. Капсид или нуклеокапсид могут иметь спиральный, икосаэдрический (кубический) или сложный тип симметрии. Икосаэдрический тип симметрии обусловлен образованием изометрически полого тела из капсида, содержащего вирусную нуклеиновую кислоту (например, у вирусов гепатита А, герпеса, полиомиелита). Спиральный тип симметрии обусловлен винтообразной структурой нуклеокапсида (например, у вируса гриппа).

Включения -- скопление вирионов или отдельных их компонентов в цитоплазме или ядре клеток, выявляемые под микроскопом при специальном окрашивании. Вирус натуральной оспы образует цитоплазматические включения -- тельца Гварниери; вирусы герпеса и аденовирусы -- внутриядерные включения.

Химический состав вирусов отличается от других форм жизни необычайной простотой. Кроме геномной ДНК или РНК вирусы позвоночных содержат белки, масса которых составляет 57--90% массы вириона. Количество вирионных белков может колебаться в широких пределах в зависимости от сложности строения вируса. Среди белков, кодируемых вирусным геномом, различают структурные и неструктурные вирусспецифические белки. Первые входят в структуру вириона, вторые не входят. Структурными белками являются капсидные белки, белки оболочки и в некоторых случаях белки тегумента и ферменты. У многих вирусов некоторые структурные вирусные белки не являются первичными продуктами генов, а образуются в результате посттрансляционного расщепления полипептида-предшественника вирусспецифическими и клеточными протеазами.

Основные признаки, на которых базируется классификация вирусов:

1) характеристика нуклеиновой кислоты; тип (ДНК,РНК), число нитей в ней (одно- или двунитчатая), процентное содержание ее в вирионе, молекулярная масса, содержание гуанина и цитозина;

2) морфология вириона, тип симметрии, наличие внешних липопротеидных.оболочек, форма и размер вириона;

3) биофизические свойства вирусов и их химический состав (белки, липиды);

4) особенности репликации вирусов.

Существенное отличие механизма синтеза вирусных РНК от механизма синтеза клеточных РНК состоит в том, что в качестве матрицы в первом случае используется РНК, а во втором -- ДНК. Для транскрипции РНК на РНК-матрице необходима вирионная РНК-зависимая РНК-полимераза. Репликация вирусной РНК требует, прежде всего, синтеза комплементарной РНК, которая затем служит матрицей для производства большого количества вирусной РНК.

Интеграция -- внедрение вирусной (или другой) последовательности ДНК в геном клетки хозяина, приводящее к ковалентному соединению с хозяйской последовательностью. В таком случае репликация вирусного генома и его транскрипция осуществляются по общим клеточным механизмам.

32.Процессы взаимодействия вирусов с чувствительными клетками и факторы, способные их нарушить. Методы культивирования вирусов

Взаимодействие восприимчивых клеток с вирусами человека укладывается в три основных варианта. Первый приводит к гибели (цитолизу) зараженных клеток. Второй, характерный для вирусов цитомегалии, аденовирусов 1-го и 2-го типа отличается развитием сбалансированной, хронической, обычно мало токсичной инфекции персистирующего типа. Третий связан с интеграцией нуклеиновой кислоты вируса с клеточной ДНК или РНК, что характерно для онкогенных вирусов, а возможно, и для вирусных инфекций с хроническим течением.

При первой (цитоцидной) форме, характерной для взаимодействия вирусов гриппа с эпителием дыхательных путей, во внеклеточную жидкость выбрасываются значительные количества жизнеспособных вирионов, быстро инфицирующих новые группы чувствительных клеток. Основную роль в подавлении активности внеклеточного вируса играют вируснейтрализующие антитела и интерферон. Генерализация вируса при персистирующих инфекциях часто осуществляется как путем непосредственного выхода возбудителя во внеклеточные жидкости, так и одновременного продвижения от клетки к клетке через контактирующие клеточные мембраны. Благодаря межклеточному способу распространения такие возбудители, как вирусы герпеса, цитомегалии, легко уходят от воздействия вируснейтрализующих антител.

При интегрированной форме вирусной инфекции, характерной для онкогенных вирусов, вирусная ДНК или РНК интегрирует с ДНК клетки-хозяина по механизму, аналогичному с лизогенией бактериальной клетки. У РНК-содержащих онкогенных вирусов интеграция обеспечивается участием обратной транскриптазы (ревертазы).

Неспецифические и специфические защитные факторы противогриппозного иммунитета направлены не столько на разрушение вирионов в различных секретах и межклеточных жидкостях, как это происходит при антибактериальном иммунитете, сколько на предупреждение опасности репродукции возбудителя в различных группах чувствительных клеток. При участии вируснейтрализующих антител или сходных с ними по механизму действия термолабильных вируснейтрализующих в-ингибиторов успешно блокируются начальные этапы репродукции вирусов гриппа, связанные с прикреплением вируса к оболочке восприимчивой клетки и его внедрением в цитоплазму. В случае внедрения вируса в цитоплазму клетки она быстро реагирует на это нарушение продукцией интерферона, задерживающего репликацию вирусных нуклеиновых кислот. Лихорадочная реакция, сопровождающая заболевания гриппом, способствует усилению продукции интерферона, подавлению синтеза белков и термическому повреждению зрелых вирионов

33.Методы культивирования вирусов

Для культивирования вирусов используют культуры клеток, куриные эмбрионы и чувствительных лабораторных животных.

Культуры клеток. Культуры клеток готовят из тканей животных или человека. Культуры подразделяют на первичные (неперевиваемые), полуперевиваемые и перевиваемые.

Приготовление первичной культуры клеток складывается из нескольких последовательных этапов: измельчения ткани, разъединения клеток путем трипсинизации, отмывания полученной однородной суспензии изолированных клеток от трипсина с последующим суспендированием клеток в питательной среде Перевиваемые однослойные культуры клеток приготовляют из злокачественных и нормальных линий клеток, обладающих способностью длительно размножаться invitro в определенных условиях. К ним относятся злокачественные клетки HeLa, первоначально выделенные из карциномы шейки матки, Нер-3 (из лимфоидной карциномы), а также нормальные клетки амниона человека, почек обезьяны и др.К полуперевиваемым культурам относятся диплоидные клетки человека. Они представляют собой клеточную систему, сохраняющую в процессе 50 пассажей (до года) диплоидный набор хромосом, типичный для соматических клеток используемой ткани. Диплоидные клетки человека не претерпевают злокачественного перерождения и этим выгодно отличаются от опухолевых.

Куриные эмбрионы. Куриные эмбрионы по сравнению с культурами клеток значительно реже бывают контаминированы вирусами и микоплазмами, а также обладают сравнительно высокой жизнеспособностью и устойчивостью к различным воздей­ствиям.

К недостаткам данного метода относятся невозможность обнаружения исследуемого микроорганизма без предварительного вскрытия эмбриона, а также наличие в нем большого количества белков и других соединений, затрудняющих последующую очистку риккетсий или вирусов при изготовлении различных препаратов.

Лабораторные животные. Видовая чувствительность животных к определенному вирусу и их возраст определяют репродуктивную способность вирусов. Во многих случаях только новорожденные животные чувствительны к тому или иному вирусу (например, мыши-сосунки -- к вирусам Коксаки).

Преимущество данного метода перед другими состоит в возможности выделения тех вирусов, которые плохо репродуцируются в культуре или эмбрионе. К его недостаткам относятся контаминация организма подопытных животных посторонними ви­русами и микоплазмами, а также необходимость последующего заражения культуры клеток для получения чистой линии данного вируса, что удлиняет сроки исследования.

34.Экология микроорганизмов. Круговорот веществ в природе и участие в нем микробов. Микрофлора внешней среды (почвы, воды, воздуха)

Экология микроорганизмов изучает их взаимоотношения друг с другом и с окружающей средой.

Микрофлора почвы

Микрофлора почвы характеризуется большим разнообразием микроорганизмов, которые принимают участие в процессах почвообразования и самоочищения почвы, кругооборота в природе азота, углерода и других элементов. В почве обитают бактерии, грибы, лишайники (симбиоз грибов с цианобактериями) и простейшие. На поверхности почвы микроорганизмов относительно мало, так как на них губительно действуют УФ-лучи, высушивание и т. д.Наибольшее число микроорганизмов содержится в верхнем слое почвы толщиной до 10 см. По мере углубления в почву количество микроорганизмов уменьшается и на глубине 3--4 м они практически отсутствуют.Состав микрофлоры почвы меняется в зависимости от типа и состояния почвы, состава растительности, температуры, влажности и т.д. Большинство микроорганизмов почвы способны развиваться при нейтральном рН, высокой относительной влажности, при температуре от 25 до 45 °С. В почве живут бактерии, способные усваивать молекулярный азот (азотфиксирующие), относящиеся к родам Azotobacter, Azomonas, Mycobacterium и др. Азотфиксирующие разновидности цианобактерий, или сине-зеленых водорослей, применяют для повышения плодородия рисовых полей. Такие бактерии, как псевдомонады, активно участвуют в минерализации органических веществ, а также восстановлении нитратов до молекулярного азота. Кишечные бактерии (сем.Enterobacteriaceae) -- кишечная палочка, возбудители брюшного тифа, сальмонеллезов, дизентерии -- могут попадать в почву с фекалиями. Однако в почве отсутствуют условия для их размножения, и они постепенно отмирают. В чистых почвах кишечная палочка и протей встречаются редко; обнаружение их в значительных количествах является показателем загрязнения почвы фекалиями человека и животных и свидетельствует о ее санитарно-эпидемиологическом неблагополучии (возможность передачи возбудителей инфекционных заболеваний).

Почва служит местом обитания спорообразующих палочек родов Bacillus и Clostridium. Непатогенные бациллы (Вас. megatherium, Вас. subtilis и др.) наряду с псевдомонадами, протеем и некоторыми другими бактериями являются аммонифицирующими, составляя группу гнилостных бактерий, осуществляющих минерализацию белков. Патогенные палочки (возбудитель сибирской язвы, ботулизма, столбняка, газовой гангрены) способны длительно сохраняться в почве.

В почве находятся также многочисленные представители грибов. Грибы участвуют в почвообразовательных процессах, превращениях соединений азота, выделяют биологически активные вещества, в том числе антибиотики и токсины. Токсинообразующие грибы, попадая в продукты питания человека, вызывают интоксикации -- микотоксикозы и афлатоксикозы.

Микрофауна почвы представлена простейшими, количество которых колеблется от 500 до 500000 на 1 г почвы. Питаясь бактериями и органическими остатками, простейшие вызывают изменения в составе органических веществ почвы.

Микрофлора воды

Микрофлора воды, являясь естественной средой обитания микроорганизмов, отражает микробный пейзаж почвы, так как микроорганизмы попадают в воду с частичками почвы. Вместе с тем в воде формируются определенные биоценозы с преобладанием микроорганизмов, адаптировавшихся к условиям местонахождения, т. е. физико-химическим условиям, освещенности, степени растворимости кислорода и диоксида углерода, содержания органических и минеральных веществ и т. д. В водах пресных водоемов обнаруживаются палочковидные (псевдомонады, аэромонады и др.), кокковидные (микрококки) и извитые бактерии. Загрязнение воды органическими веществами сопровождается увеличением анаэробных и аэробных бактерий, а также грибов. Особенно много анаэробов в иле, на дне водоемов. Микрофлора воды выполняет роль активного фактора в процессе самоочищения ее от органических отходов, которые утилизируются микроорганизмами. Вместе с загрязненными ливневыми, талыми и сточными водами в озера и реки попадают представители нормальной микрофлоры человека и животных (кишечная палочка, цитробактер, энтеробактер, энтерококки, клостридии) и возбудители кишечных инфекций -- брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры, лептоспироза, энтеровирусных инфекций и др. Поэтому вода является фактором передачи возбудителей многих инфекционных заболеваний. Некоторые возбудители могут даже размножаться в воде (холерный вибрион, легионеллы).

Микрофлора воздуха

Микрофлора воздуха взаимосвязана с микрофлорой почвы и воды. В воздух также попадают микроорганизмы из дыхательных путей и с каплями слюны человека и животных. Солнечные лучи и другие факторы способствуют гибели микрофлоры воздуха. Большее количество микроорганизмов присутствует в воздухе крупных городов, меньшее -- в воздухе сельской местности. Особенно мало микроорганизмов в воздухе над лесами, горами и морями. В воздухе обнаруживаются кокковидные и палочковидные бактерий, бациллы и клостридии, актиномицеты, грибы и вирусы. Косвенно о выделении патогенных микроорганизмов (возбудителей туберкулеза, дифтерии, коклюша, скарлатины, кори, гриппа и др.) при разговоре, кашле, чиханье больных и носителей можно судить по наличию санитарно-показательных бактерий (золотистого стафилококка и стрептококков), так как последние являются представителями микрофлоры верхних дыхательных путей и имеют общий путь выделения с патогенными микроорганизмами, передающимися воздушно-капельным путем.

С целью снижения микробной обсемененности воздуха проводят влажную уборку помещения в сочетании с вентиляцией и очисткой (фильтрацией) поступающего воздуха; применяют обработку помещений лампами ультрафиолетового излучения.

Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе

С помощью микроорганизмов органические соединения растительного и животного происхождения минерализуются до углерода, азота, серы, фосфора, железа и др.

Круговорот углерода. В круговороте углерода активное участие принимают растения, водоросли и цианобактерии, фиксирующие СО2 в процессе фотосинтеза, а также микроорганизмы, разлагающие органические вещества отмерших растений и животных с выделением СО2. При аэробном разложении органических веществ образуются СО2 и вода, а при анаэробном брожении -- кислоты, спирты, СО2. Так, при спиртовом брожении микроорганизмы (дрожжи и др.) расщепляют углеводы до этилового спирта и диоксида углерода. Молочнокислое брожение, вызываемое молочнокислыми бактериями, характеризуется выделением молочной и уксусной кислот и диоксида углерода. Процессы пропионовокислого (вызываемого пропионибактериями), маслянокислого, ацетонобутилового (вызываемых клостридиями) и других видов брожения сопровождаются образованием различных кислот и диоксида углерода.

Круговорот азота. Атмосферный азот связывают только клубеньковые бактерии и свободноживущие микроорганизмы почвы. Органические соединения растительных, животных и микробных остатков подвергаются в почве минерализации микроорганизмами, превращаясь в соединения аммония. Процесс образования аммиака при разрушении белка микроорганизмами получил название аммонификации, или минерализации азота. Активно разрушают белок такие бактерии, как псевдомонады, протей, бациллы, клостридии. При аэробном распаде белков образуются диоксид углерода, аммиак, сульфаты и вода; при анаэробном -- аммиак, амины, диоксид углерода, органические кислоты, индол, скатол, сероводород. Разложение мочевины, выделяющейся с мочой, осуществляют уробактерии, расщепляющие ее до аммиака, диоксида углерода и воды. Образующиеся аммонийные соли в результате ферментации бактериями органических соединений могут использоваться высшими зелеными растениями. Но наиболее усвояемыми для растений являются нитраты -- азотнокислые соли. Эти соли появляются при распаде органических веществ в процессе окисления аммиака до азотистой, а затем азотной кислоты. Данный процесс называется нитрификацией, а микроорганизмы, его вызывающие, -- нитрифицирующими. Нитрифицирующие бактерии выделил и описал русский ученый С. Н. Виноградский (1890--1892). Нитрификация проходит в две фазы: первую фазу осуществляют бактерии рода нитрозомонас и др., при этом аммиак окисляется до азотистой кислоты, образуются нитриты; во второй фазе участвуют бактерии рода нитробактер и др., при этом азотистая кислота окисляется до азотной и превращается в нитраты. Две фазы нитрификации являются примером метабиоза -- взаимоотношений микроорганизмов, при которых один микроорганизм размножается, используя продукты жизнедеятельности другого микроорганизма.

Нитраты повышают плодородие почвы, однако существует и обратный процесс: нитраты могут восстанавливаться в результате процесса денитрификации до выделения свободного азота, что обедняет его запас в виде солей в почве, приводя к снижению ее плодородия.

35.Нормальная микрофлора организма человека и её функции. Дисбактериозы

В норме микроорганизмы отсутствуют в легких и матке. Различают нормальную микрофлору кожи, слизистых оболочек рта, верхних дыхательных путей, пищеварительного тракта и мочеполовой системы. Среди нормальной микрофлоры выделяют резидентную и транзиторную микрофлору. Резидентная (постоянная) облигатная микрофлора представлена микроорганизмами, постоянно присутствующими в организме. Транзиторная (непостоянная) микрофлора не способна к длительному существованию в организме.

Микрофлора кожи имеет большое значение в распространении микроорганизмов в воздухе. На коже и в ее более глубоких слоях (волосяные мешочки, просветы сальных и потовых желез) анаэробов в 3--10 раз больше, чем аэробов. Кожу колонизируют пропионибактерии, коринеформные бактерии, стафилококки, стрептококки, дрожжи Pityrosporum, дрожжеподобные грибы Candida, редко микрококки, Мус. fortuitum. На 1 см2 кожи приходится менее 80 000 микроорганизмов.

В верхние дыхательные пути попадают пылевые частицы, нагруженные микроорганизмами, большая часть которых задерживается в носо- и ротоглотке. Здесь растут бактероиды, коринеформные бактерии, гемофильные палочки, пептококки, лактобактерии, стафилококки, стрептококки, непатогенные нейссерии и др. Трахея и бронхи обычно стерильны.

Микрофлора пищеварительного тракта является наиболее представительной по своему качественному и количественному составу. При этом микроорганизмы свободно обитают в полости пищеварительного тракта, а также колонизируют слизистые оболочки.

В полости рта обитают актиномицеты, бактероиды, бифидобактерии, эубактерии, фузобактерии, лактобактерии, гемофильные палочки, лептотрихии, нейссерии, спирохеты, стрептококки, стафилококки, вейлонеллы и др. Обнаруживаются также грибы рода Candida и простейшие. Ассоцианты нормальной микрофлоры и продукты их жизнедеятельности образуют зубной налет.

Микрофлора желудка представлена лактобациллами и дрожжами, единичными грамотрицательными бактериями. Она несколько беднее, чем, например, кишечника, так как желудочный сок имеет низкое значение рН, неблагоприятное для жизни многих микроорганизмов. При гастритах, язвенной болезни желудка обнаруживаются изогнутые формы бактерий -- Helicobacterpylori, которые являются этиологическими факторами патологического процесса.

В тонкой кишке микроорганизмов больше, чем в желудке; здесь обнаруживаются бифидобактерии, клостридии, эубактерии, лактобациллы, анаэробные кокки.

Наибольшее количество микроорганизмов накапливается в толстой кишке. Основными представителями микрофлоры толстой кишки являются: грамположительные анаэробные палочки (бифидобактерии, лактобациллы, эубактерии); грамположительные спорообразующие анаэробные палочки (клостридии, перфрингенс и др.); энтерококки; грамотрицательные анаэробные палочки (бактероиды); грамотрицательные факультативно-анаэробные палочки (кишечные палочки и сходные с ними бактерии.

Микрофлора толстой кишки -- своеобразный экстракорпоральный орган. Она является антагонистом гнилостной микрофлоры, так как продуцирует молочную, уксусную кислоты, антибиотики и др. Известна ее роль в водно-солевом обмене, регуляции газового состава кишечника, обмене белков, углеводов, жирных кислот, холестерина и нуклеиновых кислот, а также продукции биологически активных соединений -- антибиотиков, витаминов, токсинов и др. Морфокинетическая роль микрофлоры заключа­ется в ее участии в развитии органов и систем организма; она принимает участие также в физиологическом воспалении слизистой оболочки и смене эпителия, переваривании и детоксикации экзогенных субстратов и метаболитов, что сравнимо с функцией печени. Нормальная микрофлора выполняет, кроме того, антимутагенную роль, разрушая канцерогенные вещества.

Дисбактериоз кишечника - это изменение качественного состава и популяционного уровня симбиотической микрофлоры кишечника, возникающее под воздействием различных факторов, в том числе нерационального применения антибиотиков.

Нарушение состава кишечной микрофлоры характеризуется исчезновением или уменьшением числа облигатных ее представителей и увеличением популяционного уровня условно-патогенных микробов (энтеробактерий, стафилококков, грибов рода Candida и др.), в норме отсутствующих или встречающихся в ничтожных количествах.

В итоге резко ослабляются физиологические, в частности защитные, функции кишечника. Ведущая роль в формировании дисбактериоза принадлежит нарушению популяционного уровня анаэробов, в том числе бифидобактерий, лактобактерий, пропионовокислых бактерий, бактероидов и др. Дисбактериоз кишечника формируется у большинства больных острыми кишечными инфекциями в связи с воздействием патогенных микроорганизмов (механизм которого пока недостаточно ясен) на нормальную кишечную микрофлору, изменением микробной экологии кишечника, использованием различных препаратов, оказывающих ингибирующее действие не только на патогенную, но и на обычную кишечную микрофлору.

Развитию дисбактериоза способствуют иммунодефицитные состояния, эндокринные нарушения, различные хронические заболевания, нерациональная антибиотикотерапия, ионизирующая радиация, а также ухудшающаяся экологическая обстановка.

36.Санитарная микробиология как наука. Принципы санитарно-микробиологических исследований. Санитарно-микробиологическое исследование почвы, воды и воздуха

Определение коли-титра и коли-индекса воды. Коли-титр воды -- минимальное количество воды (мл), в котором обнаруживаются БГКП. Коли-индекс -- количество БГКП в 1 л воды. Эти показатели определяют титрационным (бродильным) методом или методом мембранных фильтров.

Метод мембранных фильтров. Мембранный фильтр № 3 помещают в воронку Зейтца, вмонтированную в колбу Бунзена, которая присоединяется к вакуумному насосу. Мембранные фильтры предварительно стерилизуют кипячением в дистиллированной воде. Воду из водопроводной сети и воду артезианских скважин фильтруют в объеме 333 мл. Чистую воду открытого водоема фильтруют в объеме 100, 10, 1,0 и 0,1 мл, более загрязненную перед фильтрованием разводят стерильной водой. Затем фильтры помещают на поверхность среды Эндо в чашки Петри и после инкубации при 37єС в течение 1 сут подсчитывают количество выросших колоний, типичных для БГКП. Из 2--3 колоний красного цвета готовят мазки, окрашивают по методу Грама и определяют оксидазную активность. Для этого фильтр с выросшими на нем колониями бактерий переносят пинцетом, не переворачивая, на кружок фильтровальной бумаги, смоченной диметил-п-фенилендиамином. При наличии оксидазы индикатор окрашивает колонию в синий цвет. 2--3 колонии, не изменившие первоначальную окраску, засевают в полужидкую среду с 0,5 % раствором глюкозы. Посевы инкубируют в течение суток при 37єС. При наличии газообразования подсчитывают число красных колоний на фильтре и определяют коли-индекс.

Санитарно-бактериологическое исследование воздуха

Определение микробного числа воздуха. Количественные микробиологические методы исследования воздуха основаны на принципах осаждения (седиментации), аспирации или фильтрации.

Седиментационный метод. Две чашки Петри с питательным агаром оставляют открытыми в течение 60 мин, после чего посевы инкубируют в термостате при 37 °С. Результаты оценивают по суммарному числу колоний, выросших на обеих чашках: при наличии менее 250 колоний воздух считается чистым; 250--500 колоний свидетельствует о загрязнении средней степени, при количестве колоний более 500 -- загрязненным.

Санитарно-бактериологическое исследование почвы

Определение микробного числа почвы. Почву берут на глубине 10--15 см стерильным ножом (из разных мест исследуемой территории не менее 10 проб) и помещают в стерильную банку. Из проб готовят навеску (30 г), которую вносят в колбу с водой (270 мл) и тщательно встряхивают. Из полученной суспензии готовят разведения 10~3, 10~4, 10~5. Из двух последних разведений берут по 0,1 мл и смешивают с 10 мл 0,7 % расплавленного и остуженного до 45єС питательного агара, после чего выливают вторым слоем в чашки Петри с 2 % питательным агаром. Посевы инкубируют при 37єС, затем подсчитывают количество выросших колоний и определяют микробное число.



37.Понятие об инфекции.Условия возникновения инф.процесса.Инф.болезнь.Стадии развития.Типы инф. з-ий и их отличительные черты

!)Инфекция - совокупность адаптационных реакций орагнизма, развивающихся в результате взаимодействия с патогенным или условно-патогенным МО.

!)Возникновение, течение и исход инфекционного процесса определяются тремя группами факторов:

1) количественные и качественные характеристики микроба -- возбудителя инфекционного процесса;

2) состояние макроорганизма, степень его восприимчивости к микробу;

3) действие физических, химических и биологических факторов окружающей внешней среды,

Первые два биологических фактора являются непосредственными участниками инфекционного процесса, развивающегося в макроорганизме под действием микроба. Третий, экологический, фактор оказывает на инфекционный процесс опосредованное воздействие, снижая или повышая восприимчивость макроорганизма.

!)Инфекциомнные заболевамния -- группа заболеваний, вызываемых проникновением в организм патогенных МО, вирусов и прионов. Для того чтобы патогенный микроб вызвал инфекционное заболевание, он должен обладать вирулентностью.

!)Стадии развития

1.начало взаимодействия МА и МО. Проникновение МО.

2.Нарушение гомеостаза - МО выделяет продукты метаболизма.

3.Формирование защитн р-ий о-ма в ответ на проникновение МО.

4.Восстановление гомеостаза, невосприимчивость.

1.инк период

2.продромальный период

3.острых проявлений.

4. реконвалесценции

!)Инфекционные болезни различают по степени распространенности среди населения; условно их можно разделить на пять групп:

* имеющие наибольшую распространенность (более 1000 случаев на 100 000 населения) -- грипп, ОРВИ;

* широко распространенные (более 100 случаев на 100 000 населения) -- вирусный гепатит А, шигеллезы, острые кишечные заболевания неустановленной этиологии, скарлатина, краснуха, ветряная оспа, эпидемический паротит;

* часто встречающиеся (10--100 случаев на 100 000 населения) -- сальмонеллезы без брюшного тифа, гастроэнтероколиты установленной этиологии, вирусный гепатит В, коклюш, корь;

* сравнительно малораспространенные (1--10 случаев на 100 000 населения) -- брюшной тиф, паратифы, иерсиниозы, бруцеллез, менингококковая инфекция, клещевой энцефалит, геморрагические лихорадки;

 * редко встречающиеся (менее 1 случая на 100 000 населения) -- полиомиелит, лептоспироз, дифтерия, туляремия, риккетсиозы, малярия, сибирская язва, столбняк, бешенство.

Бактериемия, сепсис, септикопиемия; моноинфекция, полиинфекция

38.Роль внешней среды в процессах инфекции и иммунитета. Роль состояния МА в возникновении инфекции и развитии ИМ. Роль условно-пат МО в возникновении ВБИ

Роль состояния макроорганизма. Определяется восприимчивостью (видовой признак) и инфекционной чувствительностью - это индивидуальная восприимчивость. Речь идет о врожденном иммунитете, который всегда стойкий. Факторы, определяющие естественный иммунитет:
Возраст, пол (у женщин выше уровень бактерицидной активности сыворотки), эндокринологический статус (окситоцин стимулирует активность фагоцитов, Т- и В-лимфоцитов, глюкокортикоиды снижают уровень естественной резистентности, а минералкортикоиды повышают его).
Иммунный статус человека определяет его индивидуальную чувствительность к отдельным инфекциям. Лица со II группой крови чаще болеют пневмонией и сепсисом, натуральной оспой, гриппом. У них ниже уровень ИФН в клетках и крови по сравнению с лицами с другой группой крови. Лица с I группой - чума и проказа. Состояние физической активности. Спортсмены высокочувствительны к инфекциям, так как у них истощены резервы организма. Но занятия физкультурой и повышение двигательного режима являются средством усиления естественной резистентности организма к инфекции. Центральная нервная система. В условиях стресса снижается естественная резистентность организма.

Входные ворота инфекции. Вирус гриппа, попав в кожу или на слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта, не в состоянии вызвать заболевание. Естественная резистентность организма включает ряд анатомофизиологических барьеров. Среди них: кожа и слизистые оболочки (наружный барьер), нормальная микрофлора; лимфоузлы, клетки ретикулоэндотелиальной системы, воспаление; кровь - клеточные и гуморальные факторы; гематоэнцефалический барьер.

Внешняя среда.

Температура. Повышение температуры тела организма приводит к усилению продукции ИФНа, усиливаются механизмы противовирусной защиты. С другой стороны, снижение в холодное время года температуры тела человека приводит к ослаблению естественной резистентности. В связи с действием разных температур существует сезонность ряда инфекционных заболеваний.

Особенности питания, наличие витаминов в пище могут влиять на естественную резистентность. Выявлена зависимость между активностью Солнца, его геомагнитной активностью, инфекционной заболеваемостью и смертностью среди людей.

Социальный фактор. Антибиотикотерапия, вакцинопрофилактика позволяют управлять инфекционным процессом. Социальные болезни - следствие пороков человеческого общества: наркомании, проституции и т.п. Техногенное загрязнение внешней среды способствует развитию инфекционных заболеваний, приводит к формированию иммунодефицитов в организме, стимулируют экспрессию факторов вирулентности патогена.

Условно-патогенные микроорганизмы -- это микроорганизмы, большинство из которых являются нормальными обитателями кожных и слизистых покровов человека и животных. Причиной болезни они становятся тогда, когда проникают во внутреннюю среду организма в больших количествах, на фоне резкого снижения общего и местного иммунитета. Они обладают слабыми агрессивными свойствами и часто проникают в организм при медицинских манипуляциях, повреждениях кожи и слизистых. Такие микроорганизмы в больничных учреждениях могут образовывать «госпитальными» штаммы и могут быть причиной возникновения внутрибольничных инфекций. Они проявляют повышенную устойчивость к антимикробным и дезинфицирующим препаратам, УФ-лучам.

39.Патогенность и вирулентность бактерий, единицы измерения

Патогенные, усл-пат и непатогенные МО.

Патогенность -- видовой признак, передающийся по наследству, закрепленный в геноме микроорганизма, в процессе эволюции паразита, т. е. это генотипический признак, отражающий потенциальную возможность микроорганизма проникать в макроорганизм (инфективность) и размножаться в нем (инвазионность), вызывать комплекс патологических процессов, возникающих при заболевании. Инф процесс

Фенотипическим признаком патогенного микроорганизма является его вирулентность, т.е. свойство штамма, которое проявляется в определенных условиях (при изменчивости микроорганизмов, изменении восприимчивости макроорганизма и т.д.). Вирулентность можно повышать, понижать, измерять, т.е. она является мерой патогенности. Количественные показатели вирулентности могут быть выражены в (минимальная летальная доза), (доза, вызывающая гибель 50 % экспериментальных животных). При этом учитывают вид животных, пол, массу тела, способ заражения, срок гибели.

К факторам патогенности относят способность микроорганизмов прикрепляться к клеткам (адгезия), размещаться на их поверхности (колонизация), проникать в клетки (инвазия) и противостоять факторам защиты организма (агрессия).

 Экзотоксины продуцируют как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии. По своей химической структуре это белки.

 Эндотоксины по своей химической структуре являются липополисахаридами, которые содержатся в клеточной стенке грамотрицательных бактерий и выделяются в окружающую среду при лизисе бактерий. При поступлении в организм больших доз эндотоксины угнетают фагоцитоз, гранулоцитоз, моноцитоз, увеличивают проницаемость капилляров, оказывают разрушающее действие на клетки.

Патогенные микроорганизмы вызывают инфекционные заболевания у здоровых лиц. Патогенные микробы активно проникают в чувствительные организмы, так как паразитирование - важная часть их жизненного цикла.

Условно-патогенные микроорганизмы, как правило, лишены болезнетворных свойств и не вызывают инфекционных заболеваний у здорового человека. Важные условия их развития - массивность инфицирования и нарушения сопротивляемости организма.

Непатогенные не вызывают заболеваний.

40.Морфологические и бх аспекты вирулентности. Токсины, анатоксины - получение, титрование, применение

Вирулентность - степень болезнетворности данного инфекционного агента. В. зависит от свойств инфекционного агента, от восприимчивости инфицируемого организма. В. определяется не только способностью МО внедряться в организм восприимчивого животного, размножаться и распространяться в нём, но и тем, что микроб вырабатывает токсины. В. -- не видовой признак микроба и может колебаться у разных штаммов.

Факторы ивазивности (ферменты, жгутики), адгезии и колонизации (пили, белки наружной мембраны, клеточной стенки), агрессии (антифагоцитарные, антилизоцимные, антиопсонинные факторы), защиты (капсула, белки клеточной стенки, липополисахарид, коагулазы, протеазы), токсины.

Токсины - яды билогического происхождения, повреждающие ткани макроорганизмов, играют главную роль в патогенезе инфекционных заболеваний. Экзотоксины представлены белками, выделяются в процессе жизни м/о (чаще Гр+), термостабильны или термолабильны, очень токсичные,выражена специфичность действия, чувствительны к спирту, кислотам, щелочам. Эндоктоксины являются липополисахаридами, выделяются после гибели микроба. Термостабильны, менее ядовиты, начинают действоватьдовольно быстро, неспецифичны. Мало чувствительны к химическим веществам. По характеру воздействия среди экзотоксинов различают цитотоксины (блокируют синтез белка), мембранотоксины (повышают проницаемость мембран), функциональные блокаторы, эксфолиатины и эритрогенины (влияют на межклеточные взаимодействия).

Токсины класса А активно секретируются микробами, класса В - частично, класс С - остаются связанными с микробами.

Анатоксин - экзотоксин, обработанный формалином. Полностью лишен своих токсических свойств, но сохранены Агные и иммуногенные свойства. Получение: токсигенные бактерии выращивают на жидких средах, фильтруют с помощью бактериальных фильтров для удаления микробных тел, к фильтрату добавляют 0,4% формалина и выдерживают в термостате при 30-40t на 4 недели до полного исчезновения токсических свойств, проверяют на стерильность, токсигенность и иммуногенность. Эти препараты называются нативными анатоксинам, в настоящее время почти не используются, т. к. содержат большое количество балластных веществ, неблагоприятно влияющих на организм. Анатоксины подвергают физической и химической очистке, адсорбируют на адъювантах. Такие препараты называются адсорбированными высокоочищенными концентрированными анатоксинами.

Титрование анатоксинов в реакции флоккуляции производят по стандартной флоккулирующей антитоксической сыворотке, в которой известно количество антитоксических единиц. 1 Агная единица анатоксина обозначается Lf, это то количество анатоксина, которое вступает в реакцию фолликуляции с 1 единицей дифтерийного анатоксина.

Анатоксины применяются для профилактики и реже, для лечения токсинемических инфекций (дифтерия, газовая гангрена, ботулизм, столбняк). Так же анатоксины применяются для получения антитоксических сывороток путем гипериммунизации животных.

Примеры препаратов: АКДС, АДС, адсорбированный стафилококковый анатоксин.

41.Принципы специфической профилактики и лечения инф з-ий. Вакцины, определение, классификация, применение. Вакцинопрофилактика и вакцинотерапия

Специфическая профилактика -- это искусственное создание иммунитета у отдельных людей или популяционного иммунитета.

Различают активный и пассивный искусственный иммунитет. Первый создается с помощью вакцин, второй -- с помощью препаратов, содержащих антитела против какого-нибудь возбудителя.

В основе специфической профилактики лежит стремление искусственно более или менее полноценно воспроизвести естественные процессы, происходящие в организме при борьбе с проникшим паразитом. Она не может быть использована при сифилисе, грибковых заболеваниях, гельминтозах и при некоторых других группах или отдельных нозоформах, в патогенезе которых защитная функция иммунитета или ничтожна, или отсутствует вовсе.

Для иммунопрофилактики и иммунотерапии на современном этапе развития науки применяют следующие основные группы препаратов:

Препараты микробного происхождения для профилактики и терапии (вакцины, эубиотики, бактериофаги)

Лечебные иммунные препараты ( Ат)

Диагностические иммунные препараты, аллергены.

Иммуномодуляторы.

Вакцины - иммунобиологические препараты для создания активной специфической невосприимчивости макроорганизма.

Виды вакцин

Живые вакцины. Они содержат ослабленный живой микроорганизм. Примером могут служить вакцины против полиомиелита, кори, свинки, краснухи или туберкулеза. Живые вакцины могут быть получены путем селекции (БЦЖ, гриппозная). Они способны размножаться в организме и вызывать вакцинальный процесс, формируя невосприимчивость. Утрата вирулентности у таких штаммов закреплена генетически, однако у лиц с иммунодефицитами могут возникнуть серьезные проблемы.

Инактивированные (убитые) вакцины. Содержат убитый целый микроорганизм (например цельноклеточная вакцина против коклюша, инактивированная вакцина против бешенства, вакцина против вирусного гепатита А), их убивают физическими (температура, радиация, ультрафиолетовый свет) или химическими ( спирт, формальдегид) методами. Такие вакцины реактогенны, применяются мало (коклюшная, против гепатита А).

Химические вакцины. Содержат компоненты клеточной стенки или других частей возбудителя, как например в ацеллюлярной вакцине против коклюша, коньюгированной вакцине против гемофильной инфекции или в вакцине против менингококковой инфекции.

Анатоксины. Вакцины, содержащие инактивированный токсин (яд) продуцируемый бактериями. В результате такой обработки токсические свойства утрачиваются, но остаются иммуногенные. Примером могут служить вакцины против дифтерии и столбняка.

Векторные (рекомбинантные) вакцины. Вакцины, полученные методами генной инженерии. Суть метода: гены вирулентного микроорганизма, отвечающий за синтез протективных антигенов, встраивают в геном какого-либо безвредного микроорганизма, который при культивировании продуцирует и накапливает соответствующий антиген. Примером может служить рекомбинантная вакцина против вирусного гепатита B, вакцина против ротавирусной инфекции.