Химиотерапевтические препараты. Их классификация. Понятие о химиотерапевтическом индексе
 Скачать 284.01 Kb.
|
Оценка действия литических бактериофагов. На твёрдых средах в бактериальных культурах, засеянных сплошным «газоном», размножение фагов сопровождается лизисом бактерий и образованием зон просветления — «стерильных пятен». Для их обозначения предложен термин «негативные колонии бактериофага». У разных фагов они имеют строго определённые размеры и форму, например, звёздчатую у дизентерийных фагов). При заражении бульонных культур литическим фагом наблюдают просветление среды. Способность образовывать негативные колонии в культурах чувствительных бактерий широко применяют в качестве метода фагодиагностики при идентификации возбудителей инфекционных болезней.На чашках Петри, засеянных исследуемыми культурами, бактериофаги образуют негативные колонии, что указывает на род и даже вид бактерии (в зависимости от специфичности фага). При распознавании неизвестных бактериофагов учитывают форму негативных колоний.Практическое применение бактериофагов (фагопрофилактика и фаготерапия) Фагопрофилактика - способ предупреждения развития заболеваний в очагах инфекции посредством применения коммерческих препаратов бактериофагов. Фаготерапия - метод лечения инфекционных заболеваний, посредством применения коммерческих препаратов бактериофагов к которым чувствительны возбудители. В настоящее время выпускают следующие препараты для лечения и профилактики: - дизентерийный поливалентный; - сальмонеллезный поливалентный групп А, В, С, В, Е; - брюшнотифозный; - стафилококковый; - стрептококковый; - синегнойный; - протейный; - клебсиеллезный; - коли-фаг; Также выпускают комбинированные препараты из нескольких видов бактериофагов: - коли-протейный; - пиобактериофаг; - интести-бактериофаг; - поливалентный (секстафаг). В настоящее время широко применяют фагодиагностику и фаготипирование бактерий родов Salmonella, Vibrio и Staphylococcus. Генотип и фенотип Наследственная информация у бактерий хранится в форме последовательности нуклеотидов ДНК,которая определяет последовательность аминокислотных остатков в молекуле белка.Каждому белку соответствует свой ген , т.е., дискретный участок на ДНК, отличающийся числом и специфичностью последовательности нуклеотидов. Бактериальная хромосома содержит до 4000 отдельных генов. Совокупность всех генов называется геномом .Внешнее проявление генома называется фенотипом . Сохранение специфических свойств, т.е. постоянство признаков в ряду поколений, называют наследственностью. В процессе изучения наследственности оказалось, что каждое последующее поколение под влиянием различных факторов может приобретать признаки, отличающие их от предыдущих поколений. Это свойство называется изменчивостью.Изучением передачи признаков и закономерностей их наследования занимается генетика. Каждому признаку в качестве носителя информации соответствует определенный ген (функциональная единица наследственности).Генотип – полный набор генов, которым обладает клетка. Микроорганизмы - чрезвычайно удобные объекты для генетического анализа, так как опыты можно проводить в короткие сроки на огромном числе особей, и они не требуют много места.  Классификация модификаций Фенотипическая изменчивость бактерий: Временные, наследственно не закрепленные изменения называются модификациями . Модификации также контролируются геномом бактерий, но (в отличие от мутаций) не сопровождаются изменениями кодирующей структуры и быстро утрачиваются. Чаще всего у бактерий отмечаются морфологические (приводящие к обратимым изменениям формы), биохимические (проявляются синтезом некоторых продуктов, чаще ферментов) и культуральные (изменение куртуральных свойств бактерий) модификации. Модификации возникают как адаптивные реакции бактериальных клеток на изменения окружающей среды, что позволяет им быстро приспосабливаться и сохранять численность популяции на жизнеспособном уровне. После устранения соответствующего воздействия, вызвавшего их образование, бактерии возвращаются к исходному фенотипу.Стандартное проявление модификации - разделение однородной популяции на несколько типов. Этот феномен получил название диссоциация микробов . Обычно диссоциации возникают в условиях, неблагоприятных для исходной популяции. Изменение фенотипа следует считать модификацией, если выполняются три основных условия: - определенность (связь изменения фенотипа с определенным фактором); -общность изменений в популяции; - обратимость (восстановление признака после прекращения действия фактора). Классификация мутаций Мутации - это изменения в последовательности нуклеотидов ДНК, проявляющиеся наследственно закрепленной утратой или изменением какого-либо признака или группы признаков В их основе лежат ошибки копирования наследственной информации, возникающие при репликации. Фенотипическим проявлением мутации могут быть: изменение морфологии бактериальной клетки возникновение потребности в факторах роста (например, в аминокислотах, витаминах); появление устойчивости к антибиотикам; изменение чувствительности к температуре; снижение вирулентности. Мутации у бактерий носят ненаправленный характер. Мутации могут быть: спонтанными, т.е. возникающими самопроизвольно, без воздействия извне, они могут обусловливать как благоприятные так и неблагоприятные генетические изменения; индуцированными возникают под влиянием внешних факторов, которые называют мутагенами . Мутагены бывают физическими (УФ-лучи, γ-радиация), химическими (азотистая кислота и ее аналоги) и биологическими (транспозоны). по протяженности повреждений мутации бывают : точечными , когда повреждения ограничиваются одной парой нуклеотидов; протяженными; хромосомные , обусловливающие появление нового признака при изменении двух и более участков хромосомы; генные , обусловленные появлением нового признака при изменении гена. Другой вариант: Мутации – это изменения в последовательности отдельных нуклеотидов ДНК, которые фенотипически ведут к таким проявлениям, как изменения морфологии бактериальной клетки, возникновение потребностей в факторах роста, например в аминокислотах, витаминах, т.е. ауксотрофности; к устойчивости к антибиотикам, изменению чувствительности и т.д. Прямая мутация – мутация, приводящая к потере функции. Реверсия – восстановление исходных свойств. Если происходит восстановление исходного генотипа, то мутация, восстанавливающая генотип и фенотип, называется обратной (прямой) реверсией. Супрессорная мутация - если мутация восстанавливает фенотип, не восстанавливая генотип. По протяженности изменений повреждения ДНК различают: - точечные мутации – повреждения ограничиваются одной парой нуклеотидов. - протяженные (аберрации) – выпадения нескольких пар нуклеотидов, т.е. делеции, добавление нуклеотидных пар – дупликации, перемещения фрагментов хромосомы – транслокации и перестановки нуклеотидных пар – инверсии. Мутации могут быть спонтанными, т.е. возникающими самопроизвольно, без воздействия извне, и индуцированными. Точечные спонтанные мутации появляются в результате возникновения ошибок при репликации ДНК Спонтанные хромосомные абберации возникают вследствие перемещения подвижных генетических элементов. Индуцированные мутации появляются под влиянием внешних факторов – мутагенов. Мутагены бывают физическими (УФ-лучи, гамма-радиация), химическими (аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований, азотистая кислота и другие соединения), биологические (транспозоны) S и R диссоциации Диссоциация бактерий, одно из проявлений изменчивости микроорганизмов, в результате чего бактерии, образующие на плотных питательных средах крупные, гладкие, блестящие колонии и обычно обозначаемые как S-формы, дают мутанты — R-формы, образующие складчатые матовые колонии. Диссоциация бактерий может возникать самопроизвольно или под влиянием физических и химических факторов. При Диссоциация бактерий изменяются также многие физиологические, биохимические и иммунологические свойства культуры. Поэтому складчатые формы патогенных бактерий не применяют для изготовления вакцин. Культуры микроорганизмов, выделенные у больных, в настоящее время обязательно проверяют на чувствительность к антибиотикам, используемым для лечения. Это позволяет более рационально проводить антибиотикотерапию. Проверка чувствительности микробов к антибиотикам тем более необходима, что в последние годы появились штаммы микроорганизмов, устойчивые к различным антибиотикам. Для определения чувствительности микробов к антибиотикам существуют различные методы, среди которых наиболее распространены методы диффузии в агар (метод дисков) и метод последовательных разведений в жидкой или плотной питательной среде. Метод диффузии в агар, или метод дисков. Испытуемую культуру засевают сплошным газоном на поверхность чашки Петри с мясопептонным агаром. Затем на поверхность агара помещают диски, пропитанные растворами антибиотиков. Диски готовят из специального картона диаметром 6 мм. Содержание антибиотика в диске указывается на этикетке и соответствует рекомендации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). Действие антибиотиков оценивают по феномену задержки роста вокруг диска после инкубации в термостате при 37°С в течение 18—24 ч. В зависимости от диаметра зоны задержки роста различают степень чувствительности испытуемого штамма: чувствительные (более 10 мм), малочувствительные (менее 10 мм) и устойчивые (отсутствие зоны). Вместо дисков при определении чувствительности микробов можно использовать цилиндрики (фарфоровые или металлические), куда заливают растворы антибиотика разной концентрации. Метод последовательных разведений антибиотиков. Готовят серию двукратных разведений антибиотика в жидкой или плотной питательной среде, а затем в пробирки или на поверхность чашек Петри с каждым из разведений засевают испытуемую культуру микробов. После инкубации в термостате определяют минимальную подавляющую концентрацию антибиотика (МПК) по отсутствию роста в пробирке или на чашке с одним из разведений. Характеристика L-форм бактерий Под действием ряда факторов, неблагоприятно действующих на бактериальную клетку (антибиотики, ферменты, антитела и др.), происходит L- трансформация бактерий, приводящая к постоянной или временной утрате клеточной стенки. L- трансформация является не только формой изменчивости, но и приспособления бактерий к неблагоприятным условиям существования. В результате изменения антигенных свойств (утрата О- и К- антигенов), снижения вирулентности и других факторов L- формы приобретают способность длительно находиться (персистировать) в организме хозяина, поддерживая вяло текущий инфекционный процесс. Утрата клеточной стенки делает L- формы нечувствительными к антибиотикам, антителам и различным химиопрепаратам, точкой приложения которых является бактериальная клеточная стенка. Нестабильные L- формы способны реверсировать в классические (исходные) формы бактерий, имеющие клеточную стенку. Имеются также стабильные L- формы бактерий, отсутствие клеточной стенки и неспособность реверстровать которых в классические формы бактерий закреплены генетически. Плазмиды бактерий, их виды и функциональное значение Плазмиды представляют собой двухцепочечные молекулы ДНК.Плазмиды — дополнительные факторы наследственности, расположенные в клетках вне хромосом и представляющие собой кольцевые (замкнутые) или линейные молекулы ДНК. Виды плазмид:  Плазмиды могут быть интегрированы в хромосому (в отличие от IS-последовательностей и транспозонов, встраиваются в строго определенные участки), а могут существовать автономно. В этом случае они обладают способностью к автономной репликации, и именно поэтому в клетке может быть 2, 4, 8 копий такой плазмиды. Многие плазмиды имеют в своем составе гены трансмиссивности и способны передаваться от одной клетки к другой при конъюгации (обмене генетической информацией). Такие плазмиды называются трансмиссивными. Биологическая роль плазмид многообразна, это: - контроль генетического обмена бактерий; - контроль синтеза факторов патогенности; - совершенствование защиты бактерий. IS-последовательности — короткие фрагменты ДНК. Они не несут структурных (кодирующих тот или иной белок) генов, а содержат только гены, ответственные за транспозицию (способность IS-последовательностей перемещаться по хромосоме и встраиваться в различные ее участки). IS-последовательности одинаковы у разных бактерий. Транспозоны — это молекулы ДНК, более крупные, чем IS-последовательности. Помимо генов, ответственных за транспозицию, они содержат и структурный ген, кодирующий тот или иной признак Репарация (от лат. reparatio — восстановление) — особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённой при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физических или химических агентов. Осуществляется специальными ферментными системами клетки. Ряд наследственных болезней (напр., пигментная ксеродерма) связан с нарушениями систем репарации. Первичная структура ДНК является динамичной и подвергается постоянным изменениям. Изменения в молекулярной структуре генетического материала являютсяповреждениями ДНК. Повреждение ДНК – это не мутация. Трансформация Процесс трансформации зависит от компетентности клетки-реципиента и состояния донорской трансформирующей ДНК. Компетентность – это способность бактериальной клетки поглощать ДНК. Трансдукция Трансдукция - передача бактериальной ДНК посредством бактериофага. Общая (неспецифическая) трансдукция - перенос бактериофагом фрагмента любой части бактериальной хромосомы. Специфическая: наблюдается в том случае, когда фаговая ДНК интегрирует в бактерию с образованием профага. Абортивная: внесенный фрагмент ДНК донора не встраивается в хромосому реципиента, а остается в цитоплазме и там самостоятельно функционирует. Впоследствии он передается одной из дочерних клеток и затем теряется в потомстве. Конъюгация Коньюгация - это перенос генетического материала путем прямого контакта между двумя клетками. Антигены микробов Антигены бактериальной клетки. Антиген – это биополимер органической природы, генетически чужеродный для макроорганизма, который при попадании в последний распознаётся его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение. Антигены обладают рядом характерных свойств: антигенностью, специфичностью и иммуногенностью. Антигенность. способность молекулы антигена активировать компоненты иммунной системы и взаимодействовать с факторами иммунитета (антитела, клон эффекторных лимфоцитов). Т.е , антиген должен выступать специфическим раздражителем по отношению к иммунокомпетентным клеткам. При этом взаимодействие компоненты иммунной системы происходит не со всей молекулой одновременно, а только с ее небольшим участком, который получил название «антигенная детерминанта», или «эпитоп». Чужеродность является обязательным условием для реализации антигенности. По этому критерию система приобретенного иммунитета дифференцирует потенциально опасные объекты биологического мира, синтезированные с чужеродной генетической матрицы. Понятие «чужеродность» относительное, так как имму-нокомпетентные клетки не способны напрямую анализировать чужеродный генетический код. Они воспринимают лишь опосредованную информацию, которая, как в зеркале, отражена в молекулярной структуре вещества. Иммуногенность — потенциальная способность антигена вызывать по отношению к себе в макроорганизме специфическую защитную реакцию. Степень иммуногенности зависит от ряда факторов, которые можно объединить в три группы: 1. Молекулярные особенности антигена; 2. Клиренс (показатель скорости очищения биологических жидкостей или тканей организма)антигена в организме; 3. Реактивность макроорганизма. К первой группе факторов отнесены природа, химический состав, молекулярный вес, структура и некоторые другие характеристики. Иммуногенность в значительной степени зависит от природы антигена. Важна также оптическая изомерия аминокислот, составляющих молекулу белка. Большое значение имеет размер и молекулярная масса антигена. На степень иммуногенности также оказывает влияние пространственная структура антигена. Оказалась также существенной стерическая стабильность молекулы антигена. Еще одним важным условием иммуногенности является растворимость антигена. Вторая группа факторов связана с динамикой поступления антигена в организм и его выведения. Так, хорошо известна зависимость иммуногенности антигена от способа его введения. На иммунный ответ влияет количество поступающего антигена: чем его больше, тем более выражен иммунный ответ. Третья группа объединяет факторы, определяющие зависимость иммуногенности от состояния макроорганизма. В этой связи на первый план выступают наследственные факторы. Специфичностьюназывают способность антигена индуцировать иммунный ответ к строго определенному эпитопу. Это свойство обусловлено особенностями формирования иммунного ответа — необходима комплементарность рецепторного аппарата иммунокомпетентных клеток к конкретной антигенной детерминанте. Поэтому специфичность антигена во многом определяется свойствами составляющих его эпитопов. Однако при этом следует учитывать условность границ эпитопов, их структурное разнообразие и гетерогенность клонов антигенреактивных лимфоцитовой специфичности. В результате этого организм на антигенное раздражение всегда отвечает поликлональными иммунным ответом. Антигены бактериальной клетки. В структуре бактериальной клетки различают жгутиковые, соматические, капсульные и некоторые другие антигены. Жгутиковые, или Н-антигены,локализуются в локомоторном аппарате бактерий — их жгутиках. Они представляют собой эпитопы сократительного белка флагеллина. При нагревании флагеллин денатурирует, и Н-антиген теряет свою специфичность. Фенол не действует на этот антиген. Соматический, или О-антиген,связан с клеточной стенкой бактерий. Его основу составляют ЛПС. О-антиген проявляет термостабильные свойства — он не разрушается при длительном кипячении. Однако соматический антиген подвержен действию альдегидов (например, формалина) и спиртов, которые нарушают его структуру. Капсулъные, или К-антигены,располагаются на поверхности клеточной стенки. Встречаются у бактерий, образующих капсулу. Как правило, К-антигены состоят из кислых полисахаридов (уроновые кислоты). В то же время у бациллы сибирской язвы этот антиген построен из полипептидных цепей. По чувствительности к нагреванию различают три типа К-антигена: А, В, и L. Наибольшая термостабильность характерна для типа А, он не денатурирует даже при длительном кипячении. Тип В выдерживает непродолжительное нагревание (около 1 часа) до 60 "С. Тип L быстро разрушается при этой температуре. Поэтому частичное удаление К-антигена возможно путем длительного кипячения бактериальной культуры.На поверхности возбудителя брюшного тифа и других энтеробактерий, которые обладают высокой вирулентностью, можно обнаружить особый вариант капсульного антигена. Он получил название антигена вирулентности, или Vi-антигена.Обнаружение этого антигена или специфичных к нему антител имеет большое диагностическое значение. |