Бактериальной клетки. Основные морфологические формы бактерий и методы их изучения. Принципы классификации бактерий по Берджи
 Скачать 3.01 Mb.
|
|
часть генетической информации донора. ОТМЕЧАЮТ СЛЕДУЮЩИЕ ВИДЫ РЕКОМБИНАЦИЙ: 1.КОНЬЮГАЦИЯ: передача генетического материала от клетки-донора в клетку-реципиента путем непосредственного контакта клеток. Необходимым условием для коньюгации является наличие в клетке – донора трансмиссивной плазмиды. Трансмиссивные плазмиды кодируют половые пили, образующие коньюгационный мостик между клеткой-донором и клеткой реципиентом, по которому плазмидная ДНК передается в новую клетку. 2.ТРАНСФОРМАЦИЯ: обмен генетической информации с помощью чистой ДНК (процесс поглощения бак. клеткой молекулы ДНК из внешней среде). При этом клетки реципиента должны быть компетентными, то есть готовыми воспринимать генетическую информацию. Компетентность реципиента обусловлена наличием особого белка компетентности, который: - повышает проницаемость клеточной стенки и ЦПМ для ДНК, - активирует синтез рестриктаз. Это состояние наблюдается в процессе деления клетки. Таким образом, деление является оптимальным условием для трансформации. 3.ТРАНСДУКЦИЯ: перенос генетической информации с помощью трансдуцирующих фагов, как для донора, так и для реципиента. Трансдуцирующий фаг – это умеренный фаг, который в процессе лизогении захватывает соседние бактериальные гены и при инфицировании новых клеток встраивает эти гены в новый геном. При строгой специфичности фага захватываются и переносятся строго определенные гены. ТРАНСФЕКЦИЯ - процесс введения нуклеиновой кислоты в клетки эукариот невирусным методом. Трансфецирование клеток — один из ведущих методов генной инженерии, заключающийся в изменения фенотипа путем введения в клетку чужеродной нуклеиновой кислоты. 16. Молекулярно генетические методы диагностики инфекционных заболеваний: ПЦР,ДНК –чипа, секвенирование генома. В некоторых случаях встаёт задача не просто идентифицировать какого-либо возбудителя, а с большей долей вероятности сказать, что это именно конкретная форма возбудителя, специфичность которому придаёт один или несколько генов. Встаёт задача определить, есть ли у выделенного возбудителя эти гены. Такую задачу решает ПЦР – полимеразная цепная реакция. Сущность этой реакции, если говорить обзорно, заключается в амплификации молекул ДНК, т.е. многократном её копировании с образованием большого числа идентичных фрагментов. Принцип метода основан на естественной репликации ДНК, которая включает : -денатурацию спирали ДНК, -расхождение нитей -комплементарный синтез новых нитей ДНК. ПЦР обеспечивает амплификацию фрагментов генома и быстрое накопление определенной последовательности ДНК. В результате получают большое количество ДНК, которое достаточно для проведения анализа различными методами детекции. Для полноценной ПЦР необходимы следующие компоненты: ДНК, подвергаемая амплификации; два праймера; термостабильная ДНК-полимераза; дезоксирибонуклеозидтрифосфаты; ионы Mg2+; буферный раствор, содержащий обычно бычий альбумин и соли Для реализации реакции используют набор праймеров-фрагментов ДНК, которые являются маркерами данного возбудителя. При добавлении такого праймера к пробе исследуемого материала, содержащую денатурированную одноцепочечную ДНК возбудителя, происходит их соединение с комплементарным участком ДНК. Образовавшиеся двунитевые фрагменты ДНК служат матрицей для синтеза новых нитей в следующем цикле амплификации и так повторяется много раз, поэтому реакция носит цепной характер. За 2-3- часа происходит 30-40 циклов амплификации, что приводит к образованию большого количества соответствующих копий нуклеотидных последовательностей, которое можно зарегистрировать. Метод ДНК-чипов Одним из основных методов лабораторной диагностики инфекционных заболеваний является серологическое обследование пациентов с целью выявления антител к отдельным возбудителям. При смешанных инфекциях, когда организм поражается сразу нескол дифференциации заболеваний, имеющих сходную клиническую картину, часто бывает необходимо выполнение иммунологических тест-систем - ИММУНОЧИПОВ. Иммуночипы для многопрофильного анализа антител представляет собой плотную подложку, на поверхности которой дискретно нанесены в определенном порядке антигены различных возбудителей инфекционных заболеваний. Результаты после выполнения анализа на иммуночипах расшифровываются по наличию сигнала в определенных зонах нанесения антигенов. Молекулярно-генетическое секвинирование. Эти методы позволяют анализировать только небольшую часть хромосомы микроорганизма, которая может варьировать у разных штаммов бактерий. Такая часть анализируемой ДНК должна быть информационно значимой для типирования различных штаммов определенного вида. Нуклеотидных последовательностей, удовлетворяющих всем требованиям, немного. В связи с этим широкое использование методов секвинирования для типирования патогенных бактерий будет возможно только после того, как для каждого вида возбудителей будут идентифицированы видоспецифические генетические локусы, на основании которых можно дифференцировать штаммы. 17. Понятие о химиотерапии, основные классы химиотерапевтических веществ. Антибиотики, классификация. Химиотерапия – это лечение лекарственными препаратами, оказывающими губительное действие на патогенные микроорганизмы. Все химотерапевтические препараты подразделяются на: 1) Производные тяжелых металлов (висмут, мышьяк) 2) Сульфаниламиды - препараты бактериостатического типа действия 3) Диаминоперимедины, 4) Нитрофураны 5) Хинолоны и фторхинолоны, 6) Азоны 7) Антибиотики. Антибиотики – вещества микробного, растительного или животного происхождения, способные подавлять рост определённых микроорганизмов или вызывать их гибель. Антибиотики могут иметь природное происхождение. Если же вещества, выделенные из природных источников, химически модифицируют, то речь идёт о полусинтетических антибиотиках. Полностью синтезированные антибиотики посредством химических реакций de novo являются синтетическими веществами. Классификация: 1) По происхождению: а - плесневые грибы (получают пенициллин) б- актиномицеты (из них получают большое число антибиотиков) в-типичные бактерии г-продуценты антибиотиков живого происхождения д-антибиотики растительного происхождения. Получение антибиотиков из различных природных объектов основано на принципе антогонизма. 2) По химическому строению: бета-лактамные антибиотики;аминогликозиды;тетрациклины;макролиды;линкозамиды;гликопептиды;пол ипептиды;полиены;антрациклиновые антибиотики. 3) По направленности действия: · а-противопротозоидные · б-противогрибковые · в-противобактериологические · г-противовирусные · д-противотуберкулезные 4) По механизму действия: !!!! Антибиотики действуют только на активно размножающиеся бактерии. И поэтому лечение антибиотиками будет эффективно при острых формах инфекции. !!!! I – антибиотики – ингибиторы клеточной стенки, ингибиторы синтеза пептидогликана муреина. а) β – лактамные антибиотики ● пеницилины (разные виды, читай следующий вопрос) ● цефалоспорины (5 поколений) 1 поколения – активны в отношении Гр+ кокков Цефазолин, цефалексин 2 поколения - Гр+ кокки, семейство Enterobacteriaceae (см. ОКИ) Цефуроксим, цефотиам 3 поколения – Гр+ кокки, Enterobacteriaceae, гемофильная палочка (УСТОЙЧИВЫ К БЕТА ЛАКТАМАЗАМ) Цефотаксим, цефтриаксон (в жопу больно) Цефтазидим, цефоперазон – тоже 3 поколение, но еще активны в отношении синегнойной палочки 4- го поколения – проходят через ГЭБ, проникают через стенку Гр-, выше активность по сравнению с предыдущими поколениями. Устойчивы к бета-лактамазам. Цефепим, Цефомакс, Цефонорм 5-го поколения (действуют на MRSA и MRSE): Цефтаролин фосамил (зинфоро), Цефтобипрол, Цефтолозан ● монобактамы (Азтреонам) ● карбопинемы Меропенем, Имипенем, ДорипенемЭртапенемРазупенемФаропенем б) гликопептиды – действуют на другие этапы синтеза гликанов. ВанкомицинТелаванцинДалбаванцинОритаванцинТейкопланинДаптоицин в) Фосфомицин (монурал) II – антибиотики подавляющие синтез белка. ●аминогликазиды (амикацин, гентамицин 2-го поколения) · Тетрациклины (доксициклин) · Макролиды (кларитромицин) · Линкозамиды (клиндамицин) · Линезолид · Тигециклин · Оксазолидиноны III – антибиотики нарушающие энергетические процессы на ЦПЭ. ●полимиксины, полиены (преимущественно в хирургии на открытых ранах). IV – ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот · Рифампицин 5) По характеру действия: Оказывают либо бактериологическое действие (это способ подавлять рост и размножение бактерий. Поэтому задачей организма является «добить» их и вывести из организма), либо бактерицидное действие (вызвать гибелб бактерий). 6) По спектру действия: -с узким спектром действия -с широким спектром дейстивия 18. Генетические и биохимические механизмы антибиотикорезистентности. Основные принципы рациональной антибиотикотерапии. Антибиотикорезистентность – устойчивость микроорганизмов к антимикробным химиопрепаратам. Различают природную резистентность и приобретённую. Природная устойчивость связана с генетическими особенностями данного вида микроорганизмов, выражающимися в отсутствии той или иной мишени. Так, микоплазмы лишены клеточной стенки, поэтому на них не действуют β-лактамы и гликопептиды. Приобретённая устойчивость – чрезвычайно острая проблема, встающая сейчас перед врачами. Она по существу отражает эволюционные перспективы микроорганизмов. При действии достаточных концентраций антибиотика многие микроорганизмы погибают, однако всегда есть несколько микробных клеток, оказывающихся к веществу устойчивым. Далее они могут дать начало штамму (штаммам), которые чрезвычайно устойчивы к действию одного или нескольких противомикробных препаратов. Генетическая устойчивость реализуется в результате: - мутаций в геноме, при этом идёт селективный отбор мутантов, устойчивых к антибиотику; - перенос трансмиссивных плазмид резистентности; - мигрирующие генетические элементы – IS-последовательности или транспозоны – могут являться источниками генов, определяющих устойчивость к антибиотикам; - экспрессия генных кассет интегронами. Принцип этого явления уже оговаривался, но следует вспомнить, что генные кассеты – мелкие фрагменты ДНК, как раз и несущие гены устойчивости, однако данные гены не экспрессируются, поскольку не имеют промотора. Интегроны – протяжённые последовательности ДНК бактерий (они стабильны, к миграции не способны), причём имеют в своём составе промотор P (помимо гена интегразы и сайта рекомбинации att), за счёт которого и происходит экспрессия соответствующих генов кассет, включаемых в интегрон. Биохимические аспекты приобретённой устойчивости: - выработка ферментов, которые разрушают антибиотик; - нарушение проницаемости бактериальной клетки для антибиотика; - эффлюкс, или механизм активного выброса. При таком варианте устойчивости антибиотик в клетку попадает, но не может подействовать, поскольку с помощью специальной помпы выбрасывается из клетки (см. рисунок ниже) - модификация мишени, когда антибиотик, проникая в клетку, не может ни на что подействовать, потому что молекулярно «заточен» под определённые структуры; - «биохимический шунт», когда происходит смена основного метаболического пути на иной, но на которой антибиотик уже подействовать не может. - защита мишени Принципы рациональной антибиотикотерапии. 1) Это выделение возбудителя заболевания. 2) Определение чувствительности к антибиотикам 3) Значение фармакогинетики и динамики препарата. 19. β-лактамные антибиотики. Классы, механизмы действия. Защищенные β-лактамы. β-лактамные антибиотики. Основу их молекулы составляет β-лактамное кольцо. Препараты этой группы характеризуются самой высокой избирательностью действия: они убивают бактерии и не оказывают влияния на клетки микроорганизма, так как последние не имеют главного компонента клеточной стенки бактерий — пептидогликана. В связи с этим β -лактамные антибиотики являются наименее токсичными для макроорганизма; К ним относятся пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы. Входящее в состав их молекул бета-лактамное кольцо и обеспечивает выраженный бактерицидный эффект, который проявляется блокированием синтеза элементов клеточной стенки возбудителя. Однако многие бактерии умеют вырабатывать специальный фермент, который нарушает строение кольца, тем самым лишая антибиотик его главного оружия. Именно поэтому использование в лечении препаратов, не имеющих защиты от бета-лактамаз, неэффективно. Сейчас все большее распространение получают антибиотики бета-лактамной группы, защищенные от действия бактериального фермента. В их состав включают вещества, блокирующие синтез бета-лактамаз, например, клавулоновую кислоту. Именно так создаются защищенные бета-лактамные антибиотики (такие как "Амоксиклав"). К другим ингибиторам бактериального фермента относятся "Сульбактам" и "Тазобактам". Пенициллины. Пенициллины содержат β-лактамное кольцо, соединённое с пятичленным циклом. Различают природные и полусинтетические пенициллины. Природные пенициллины выделены из соответствующих источников. Различают: бензилпенициллин (в виде натриевой или калиевой соли), новокаиновая соль бензилпенициллина + бензатина бензилпенициллин (так называмое депо препарата), феноксиметилпенициллин (является кислотоустойчивым). Полусинтетические пенициллины делятся на несколько групп: - антистафилококковые (оксациллин) – эффективны в отношении S. pyogenes; - расширенного спектра (ампициллин, амоксициллин); - антисинегнойные, которые делятся на 2 группы: - ингибиторозащищённые пенициллины – комбинация какого-либо пенициллина с ингибитором β-лактамаз. Классическим примером является комбинация амоксициллина и клавулановой кислоты. Механизм действия: пенициллины, как и все β-лактамные антибиотики, нарушают синтез клеточной стенки. В синтезе клеточной стенки участвует фермент, состоящий из 2-х доменов, соединённых линкером: транспептидаза, которая строит пептидные фрагменты пептидогликана, и гликозилтрансфераза, которая соединяет N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмурамовую кислоту. Именно данный фермент ингибируют пенициллины. Таким образом, пенициллины оказывают бактерицидное действие. Спектр действия: по спектру действия распределим все пенициллины на 3 группы (спектр действия увеличивается сверху вниз): I. Узкого спектра действия: - антистафилококковые пенициллины – устойчивы к действию стафилококовых β- лактамаз; - антисинегнойные – активны в отношении Pseudomonas aeruginosa; II. Природные пенициллины активны в отношении следующих микроорганизмов: грамположительные кокки (стрептококки, стафилококки), грамотрицательные кокки (нейссерии), палочки (дифтерийная, сибирская язва), спорообразующие анаэробы (клостридии), неспорообразующие анаэробы (пептострептококки) и спирохеты (бледная трепонема, боррелии); III. Пенициллины расширенного спектра. Активны в отношении гемофильной палочки, представителей сем. Enterobacteriaceae (E. coli, Ptoteus spp., Shigella spp., Salmonella spp.) + те микроорганизмы, которые были перечислены для природных пенициллинов. Кроме того, амоксициллин активен в отношении Helicobacter pylori и используется для её эрадикации. Цефалоспорины. Это β-лактамные антибиотики, которые очень похожи по структуре на пенициллины, но само β-лактамное кольцо соединено с 6-членным циклом. Механизм действия цефалоспоринов ничем не отличается от действия пенициллинов. Касательно спектра действует очень простое правило: чем больше поколение, тем шире спектр: - 1-е поколение – антибиотики активны в основном в отношении грамположительных кокков; - 2-е поколение – антибиотики практически похожи на цефалоспорины первого поколения, однако активны также в отношении представителей семейства Enterobacteriaceae (клебсиеллы, кишечная палочки, протеи, шигеллы, сальмонеллы и т.д.); - 3-е поколение – к спектру действия добавляется гемофильная палочка, а также два препарата – цефтазидим и цефоперазон – активны в отношении синегной палочки. Устойчивы к действию β-лактамаз; - 4-е поколение – эти антибиотики прекрасно проходят через ГЭБ (гемато- энцефалический барьер), легко проникают через клеточную стенку грамотрицательных бактерий (активны в отношении синегнойной палочки), выше активность в отношении кокков. Очень устойчивы к действию β-лактамаз, поэтому часто используются при лечении внутрибольничных инфекций; - 5-е поколение – антибиотики показали хорошее действие против MRSA-штаммов (метициллиноустойчивых золотистых стафилококков) и VRSA-штаммов (ванкомицинустойчивых золотистых стафилококков). Карбапенемы. Наиболее важные препараты этой группы – имипенем, меропенем. Из всех β-лактамов имеют самый широкий спектр: - активны в отношении большинства грамположительных бактерий (кроме MRSA и MRSE); - анаэробы (кроме Clostridium difficile); - большинство грамотрицательный бактерий Очень устойчивы к действию β-лактамаз. Монобактамы. Наиболее важным препаратом является азтреонам. Узкий спектр действия (активность в отношении грамотрицательных бактерий). Устойчивы к действию β-лактамаз. 20. Антибиотики – ингибиторы синтеза белка, классы. Подавляющие белковый синтез. Нарушение синтеза белка может происходить за счет блокирования связывания транспортной т-РНК с различными субъединицами рибосом (30S - аминогликозиды, 50S - макролиды) или с информационной и-РНК (на 30S субъединице рибосом - тетрациклины), т.е. на всех уровнях, начиная с процесса считывания информации с ДНК и кончая взаимодействием с рибосомами. Поэтому эта группа антибиотиков самая многочисленная. Это и аминогликозиды, и макролиды, и тетрациклины, и хлорамфеникол (левомицетин), нарушающий синтез белка микробной клеткой на стадии переноса аминокислот на рибосомы. При этом интересно отметить, что аминогликозид гентамицин, угнетая белковый синтез в бактериальной клетке, способен нарушать синтез белковой оболочки вирусов, и поэтому может иметь противовирусное действие. Прежде всего ещё раз отметим, что к антибиотикам, нарушающим синтез бактериального белка, относятся: - макролиды; - тетрациклины; - аминогликозиды; - линкозамиды; - левомицетины |