Экология микроорганизмов.. Экология микроорганизмов. Нормальная микрофлора человека
 Скачать 29.59 Kb.
|
|
Тема: Экология микроорганизмов. Нормальная микрофлора человека. Влияние физических и химических и биологических факторов на микроорганизмы. Физические, химические и биологические факторы окружающей среды оказывают на микроорганизмы: 1) бактерицидное – приводящее к гибели клетки; 2) бактериостатическое – подавляющее размножение микроорганизмов; 3) мутагенное – изменяющее наследственные свойства микробов. Влияние физических факторов. Влияние температуры. Низкие температуры микробы переносят сравнительно легко. Холерный вибрион не теряет жизнеспособности от температуры -320С; некоторые виды бактерий остаются жизнеспособными при температуре жидкого азота (-1730С), жидкого воздуха (-1900С), жидкого водорода (-2530С). Коринебактерии дифтерии переносят замораживание 3 мес. Сальмонеллы брюшного тифа длительно выживают во льду. Споры бацилл выдерживают температуру -2500С в течение 3 суток. К низким температурам устойчивы многие вирусы. Так, например, вирус японского энцефалита в 10% взвеси мозга не снижает своей патогенности при -700С в течение года, возбудители гриппа – при -700С до 6 мес. Низкие температуры приостанавливают гнилостные и бродильные процессы. Только отдельные патогенные виды микроорганизмов являются весьма чувствительными к низким температурам (менингококк, гонококк). Это обстоятельство учитывают в лабораторной диагностике: материалы, исследуемые на менингит и гонорею, доставляют в лабораторию защищенными от охлаждения. Большинство вегетативных форм бактерий погибает при температуре 58-600С в течение 20-30 мин. Споры бацилл и клостридий более устойчивы, чем вегетативные формы. Они выдерживают кипячение от нескольких минут до 3 часов, но погибают от действия сухого жара при температуре 160-1700С в течение 1-1,5 часа. Нагревание при 1200С под давлением пара в 2 атмосферы убивает их за 20-30 минут. В основе бактерицидного действия высоких температур лежат повреждение рибосом, денатурация белков и нарушение осмотического барьера. Высокие температуры довольно быстро обусловливают разрушение вирусов. Вирусы гепатита А, полиомиелита длительно сохраняются в воде, в испражнениях больных или носителей, устойчивы к нагреванию при температуре 600С. Высушивание. Микроорганизмы обладают различной устойчивостью к высушиванию, к которому чувствительны гонококки, менингококки, трепонемы, лептоспиры, фаги. Холерный вибрион не погибает под влиянием высушивания 2 суток, шигеллы – 7, возбудитель чумы – 8, дифтерийная палочка – 30, брюшнотифозная – 70, стафилококки и микобактерии туберкулеза – 90 суток. Высохшая мокрота больных туберкулезом остается заразной 10 месяцев, споры бацилл сибирской язвы сохраняются до 10 лет, плесневых грибов – 20 лет. Высушивание сопровождается обезвоживанием цитоплазмы и денатурацией белков бактерий. Одним из методов консервирования пищевых продуктов является сублимация – обезвоживание при низкой температуре и высоком вакууме. Продолжительность сохранения пищевых продуктов более 2 лет. Сублимационная сушка обеспечивает сохранение всех сахаров, витаминов ферментов и других компонентов. Высушивание в вакууме при низкой температуре не убивает бактерии и вирусы. Этот метод сохранения культур используется в производстве с длительным сроком хранения живых вакцин против туберкулеза, чумы, туляремии, бруцеллеза, гриппа и др. болезней. Действие излучения. Различные виды излучения оказывают бактерицидное или стерилизующее действие. К ним относятся ультрафиолетовые лучи (электромагнитные лучи с длиной волны 200-300 ммк), рентгеновские лучи (электромагнитное излучение с длиной волны 0,005 – 2 ммк), гамма-лучи (коротковолновые рентгеновские лучи), бетта-частицы (высокоскоростные электроны), альфа-частицы (высокоскоростные ядра гелия) и нейтроны. Ультрафиолетовые лучи применяют для обеззараживания воздуха и различных предметов в операционных, родильных палатах, микробиологических лабораториях. С этой целью используют бактерицидные лампы ультрафиолетового излучения с длиной волны 200-400 нм. Влияние химических веществ. Химические вещества могут оказывать различное действие на микроорганизмы: служить источником питания, не оказывать какого-либо действия, стимулировать или подавлять рост, вызывать гибель. Антимикробные химические вещества используются в качестве антисептических и дезинфицирующих средств, так как обладают бактерицидным, вирулецидным, фунгицидным действием. Бактерицидные химические вещества по их действию на бактерии подразделяют на: - поверхностно-активные вещества (ПАВ), - фенолы и их производные, - красители, - соли тяжелых металлов, - окислители, -группа формальдегида. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) приводят к нарушению нормального функционирования клеточной стенки и цитоплазматической мембраны. К бактерицидным ПАВ относятся жирные кислоты, в т.ч. мыла, которые вызывают повреждение только клеточной стенки и не проникают в клетку. Фенол, крезол, лизолпервоначально повреждают клеточную стенку, а затем и белки клетки. Красители обладают свойством задерживать рост бактерий. К красителям с бактерицидными свойствами относят бриллиантовый зеленый, риванол, трипафлавин, акрифлавин. Соли тяжелых металлов ( свинец, медь, цинк, серебро, ртуть) вызывают коагуляцию белков клетки. Так, например, посуда из серебра, посеребренные предметы при контакте с водой сообщают ей бактерицидные свойства по отношению ко многим бактерий. Окислители действуют на сульфгидрильные группы активных белков. К окислителям относятся хлор, хлорная известь, хлорамин, употребляемые в целях дезинфекции. В качестве противомикробного средства в медицине используют йод в виде спиртового раствора, перманганат калия, перекись водорода и др. Многие вирусы устойчивы к действию эфира, хлороформа, этилового и метилового спиртов, эфирных масел. Они разрушаются под влиянием едкого натра, едкого кали, хлорамина, хлорной извести, хлора и др. окислителей. Формальдегид используют в виде 40% раствора. Его противомикробное действие объясняется тем, что он присоединяется к аминогруппам белков и вызывает их денатурацию. Формальдегид убивает как вегетативные формы, так и споры. ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕКСИХ ФАКТОРОВ Биологические факторы – это различные формы влияния микробов друг на друга, а также действие на микроорганизмы факторов иммунитета (лизоцим, антитела, ингибиторы, фагоцитоз) во время их пребывания в макроорганизме. Микроорганизмы, как и все другие существующие в природе живые существа, представлены не обособленно, а в виде многообразных ассоциаций, сообществ или популяций, которые населяют почву, воздух и воду, а так же организмы животных, человека и растения. В состав микробных ассоциаций (биоценозов) входит большое количество разнообразных по видовому составу и различных по численности бактерий и грибов. Между ними постоянно осуществляются сложные взаимоотношения, которые выработались в процессе эволюции, направлены на выживание вида и основаны на взаимной или односторонней зависимости организмов. Совместное существование двух или большего количества организмов называется симбиозом (от греческого simbiosis – совместная жизнь), а сами организмы принимающие участие в таких взаимоотношениях - симбионтами. Симбиоз может выражаться по-разному и, поэтому, принято выделять несколько форм или вариантов взаимодействия между биологическими особями. Мутуализм – взаимовыгодные отношения разных организмов. Классический пример таких взаимоотношений – сосуществование макроорганизма и его нормальной микрофлоры. Когда эти отношения нарушается и микрофлора гибнет, например, под влиянием антибиотиков широкого спектра действия, макроорганизм страдает в результате развития дисбактериоза. Примером мутуализма могут служить взаимоотношения одного из видов грибов рода Мукор и дрожжей из рода Родоторула. Оба этих представителя для своего развития нуждаются в витамине В1 (тиамине), однако, ни один из этих видов не способен по отдельности синтезировать тиамин, так как гриб может синтезировать только один из предшественников тиамина - пиримидин, а дрожжи – другой – тиазол. В совместной культуре этих видов синтезируется тиамин и удовлетворяются потребности того и другого микроорганизма. Метабиоз – тип взаимодействия организмов, при котором один из участников ассоциации использует для своих потребностей продукты жизнедеятельности другого. Метабиоз характерен для почвенных нитрофицирующих бактерий, которые используют для своего метаболизма аммиак – продукт жизнедеятельности аммонифицирующих бактерий. Саттелизм – усиление роста одного микроорганизма под влиянием другого. При совместном росте нескольких видов бактерий и грибов их физиологические функции могут активизироваться, что приводит к более быстрому воздействию на субстрат. Например, сарцины и дрожжи выделяют в питательную среду метаболиты, стимулирующие вокруг их колоний рост других микроорганизмов. Комменсализм – (от лат. commensalis – сотрапезник) – это такая форма сосуществования, при которой питание микроорганизмов происходит за счет макроорганизма, который при этом, как правило, не испытывает вреда. Комменсалами являются бактерии – представители нормальной микрофлоры человека и животных. Они обильно заселяют верхние дыхательные пути, кожные покровы, кишечник. Среди бактерий комменсалов много сапрофитов, но встречаются и условно-патогенные микроорганизмы, которые могут стать возбудителями различных, чаще всего, гнойно-воспалительных заболеваний. Синергизм - такая форма взаимоотношений микроорганизмов в биоценозе, при котором усиливаются биологические функции микробов, входящих в ассоциацию. Например, уксуснокислые бактерии в процессе метаболизма вырабатывают органические кислоты, стимулирующие размножение дрожжей. Крайней формой проявления симбиоза является паразитизм. При этой форме взаимоотношений один из организмов использует другой в качестве источника питания и метаболирует за счет этого источника. Пример паразитизма – взаимоотношения бактерий и бактериофагов, клеток макроорганизма и внутриклеточных паразитов – вирусов, хламидий и риккетсий, которые могут существовать и репродуцироваться только за счет клетки-хозяина. Частный случай паразитизма – хищничество, например, амеба, обитающая в толстом кишечнике человека в качестве симбионта, захватывает и переваривает бактерии-сапрофиты, представители нормальной микрофлоры кишечника, которые также являются участниками данного биоценоза или ассоциации. Одной из форм симбиоза является антагонистический симбиоз или антагонистические взаимоотношения между микроорганизмами. При этом один из партнеров в биоценозе наносит вред другому, приводит к его гибели или повреждению. Микробы-антагонисты широко распространены в окружающей среде. Антагонизм проявляется за счет большей скорости размножения, продукции органических кислот и других веществ, приводящих к изменению величины рН, выработке токсических продуктов. Среди представителей нормальной микрофлоры человека множество микроорганизмов – антагонистов. Бифидобактерии, кишечная палочка, лактобактерии - антагонисты многих патогенных микроорганизмов, в частности клостридий, энтеропатогенных бактерий, а также грибов рода Candida. Антимикробный потенциал бактерий-антагонистов формируется за счет их способности выделять кислоты, спирты, лизоцим, колицины и другие бактериоцины. К распространенной форме антагонизма относится способность живых организмов к выделению антибиотиков – специфических конечных продуктов направленного синтеза клетки. Продукцию антибиотиков могут осуществлять клетки животных и растений, бактерии, грибы, актиномицеты, лишайники. Антибиотики ингибируют жизнедеятельность многих бактерий и грибов или уничтожают их. Санитарно - показательные микроорганизмы: Санитарно-показательные микроорганизмы (СПМ) – это представители нормальной микрофлоры, которые выделяются естественным путем в окружающую среду и там сохраняются, поэтому служат показателями санитарного неблагополучия, потенциальной опасности исследуемых объектов. По количеству СПМ можно косвенно судить о возможном присутствии патогенов во внешней среде. То есть при их определении исходят из предположения, что чем больше объект загрязнен выделениями человека и животных, тем больше будет СПМ и тем вероятнее присутствие патогенов. Основные требования, предъявляемые к санитарно-показательным микроорганизмам, следующие: 1) постоянное обитание в естественных полостях организма человека и животных (которые являются их единственной природной средой обитания -биотопом) и выделение их в большом количестве в окружающую среду; 2) продолжительность выживания их в окружающей среде должна быть такой же или большей, чем патогенных микроорганизмов, выводимых из организма теми же путями; 3) не должны размножаться в окружающей среде; 4) не должны сколько-нибудь значительно изменять свои биологические свойства при попадании в окружающую среду; 5) должны быть достаточно типичными, с тем, чтобы их дифференциальная диагностика осуществлялась без особого труда; 6) индикация, идентификация и количественный учет должны производиться современными, простыми, легко доступными и экономичными микробиологическими методами. Все санитарно-показательные микроорганизмы являются индикаторами биологического загрязнения. Выделяют несколько групп микроорганизмов, обнаружение которых в объектах окружающей среды говорит о различных видах загрязнения. Но между группами СПМ нет четких границ, так как некоторые микроорганизмы являются показателями различных видов загрязнения. Группа А включает обитателей кишечника человека и животных. Они являются индикаторами фекального загрязнения. В нее входят бактерии группы кишечной палочки (БГКП) – эшерихии, цитробактер, энтеробактер, клебсиеллы. Кроме того, в эту группу входят энтерококки, протеи, сальмонеллы, клостридии, термофилы, бактероиды, бактериофаги и др. Группа В включает обитателей верхних дыхательных путей и носоглотки. Они являются индикаторами орального загрязнения. В нее входят стафилококки (S. aureus), а также зеленящие и гемолитические стрептококки, постоянно обитающие на слизистой оболочке верхних дыхательных путей и выделяющиеся в воздушную среду при разговоре, кашле, чиханье. Группа С включает микроорганизмы-сапрофиты, обитающие во внешней среде. Они являются индикаторами процессов самоочищения. В нее входят аммонифицирующие, нитрифицирующие бактерии, некоторые спорообразующие бактерии, грибы, актиномицеты, сине-зеленые водоросли и др. Характеристика основных групп СПМ Бактерии группы кишечной палочки. Группа кишечных палочек относится к семейству Enterobacteriaceae и включает рода: Escheriehia, Citrobacter и Enterobacter. Бактерии, относящиеся к этим родам, очень сходны между собой по морфологическим и биологическим свойствам. К бактериям группы кишечных палочек относятся грамотрицательные, не образующие спор палочки, сбраживающие лактозу с образованием кислоты и газа при 37°С в течение 24-48 ч или сбраживающие глюкозу с образованием кислоты и газа при 37°С в течение 24 ч и не обладающие оксидазной активностью. На средеЭндо они растут в виде темно-красных колоний с металлическим блеском или без него либо в виде розовых колоний с темным центром. Термотолерантные колиформные бактерии обладают теми же характеристиками, но дополнительно сбраживают лактозу с образованием кислоты и газа при 44,5 °С через 24 ч. Обнаружение бактерий группы кишечных палочек следует рассматривать как показатель фекального загрязнения объекта исследования, а их количество позволяет судить о степени этого загрязнения. Санитарно -показательное значение отдельных родов бактерий группы кишечных палочек неодинаково. Обнаружение бактерий рода Escherichia в пищевых продуктах, воде, почве, на оборудовании свидетельствует о свежем фекальном загрязнении, что имеет большое санитарное и эпидемиологическое значение. Считают, что бактерии родов Citrobacter и Enterobacter являются показателями более давнего (несколько недель) фекального загрязнения и поэтому они имеют меньшее санитарнопоказательное значение по сравнению с бактериями рода Escherichia. Бактерии рода Enterococcus являются нормальными обитателями кишечника, но выделяются во внешнюю среду в меньших количествах, чем кишечные палочки. Энтерококки быстрее отмирают в воде и почве. Как 10 правило, они не размножаются в этих объектах, что позволяет рассматривать их как показатель свежего фекального загрязнения. Присутствие энтерококков считают дополнительным показателем фекального загрязнения воды и других объектов. Однако их выделение требует более сложных при приготовлении сред и растут они медленнее. Бактерии рода Proteus обитают как в кишечнике человека и животных (P. mirabilis), так и в гниющих остатках (P. vulgaris). Присутствие протеев в объектах окружающей среды свидетельствует об их загрязнении разлагающимися субстратами и крайне неблагополучном санитарном состоянии. Бактерии рода Clostridium. К санитарно-показательным клостридиям относят группу грамположительных, спорообразующих анаэробных палочек, редуцирующих сульфит (почернение среды Вильсона-Блера) при инкубации в условиях 45°С в течение 12—24 ч. Эта группа в основном представлена Cl. perfringens, которые встречаются в кишечнике большинства людей в значительно меньших количествах, чем кишечная палочка. Клостридии более, устойчивы, чем не образующие спор БГКП и энтерококки. Присутствие микроорганизмов рода Clostridium в различных объектах окружающей среды свидетельствует об их фекальном загрязнении, причем как свежем, так и давнем. Определение санитарно-показательных клостридий рекомендуют проводить в почве и воде, а также при выборе новых источников водоснабжения. Термофильные бактерии представлены полиморфной группой преимущественно спорообразующих бактерий, способных размножаться при 50-70ºС (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus lactis и др.). Во внешней среде термофилы обнаруживают на субстратах, загрязненных навозом или компостом, так как в процессе гниения в этих субстратах создается оптимальная температура для роста этих микробов. Бактериофаги кишечных бактерий – эшерихий, шигелл и сальмонелл – постоянно обнаруживают там, где есть бактерии, к которым 11 они адаптированы. Однако колифаги выживают во внешней среде дольше (8- 9 мес.), чем соответствующие бактерии (4-5 мес.), а также способны адаптироваться к другим видам бактерий. Стафилококки (S. aureus), а также зеленящие и гемолитические стрептококки являются санитарно-показательными микроорганизмами загрязнения воздуха закрытых помещений. Источниками загрязнения патогенными стрептококками и стафилококками являются больные люди, страдающие хронической инфекцией, и здоровые люди – носители. Во внешней среде стрептококки сохраняют жизнеспособность в течение примерно тех же сроков, что и возбудители дифтерии, а стафилококки — даже дольше. Чем большее количество стрептококков обнаруживают в воздушной среде, тем вероятнее возможность заражения человека воздушнокапельными инфекциями. Нарастание обсемененности воздуха S. aureus и частое его обнаружение свидетельствуют о санитарно-эпидемиологическом неблагополучии. В лечебных учреждениях вторичным источником обсеменения воздуха золотистым стафилококком могут быть загрязненные постельные принадлежности, белье, с которых эти микроорганизмы попадают в воздух. Наиболее полную картину воздушно-капельного загрязнения воздуха дает определение и стрептококков, и стафилококков. Однако ввиду того, что стрептококки довольно трудно культивировать, в лабораторной практике ограничиваются выделением S. aureus. |