Микробиология Борисов Л.В. Микробиология Борисов Л. Литература для студентов медицинских вузов
 Скачать 27.52 Mb.
|
|
[і Л.Б. Борисов МЕДИЦИНСКАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ, ВИРУСОЛОГИЯ, ИММУНОЛОГИЯ Медицинское информационное агентство УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ СТУДЕНТОВ МЕДИЦИНСКИХ ВУЗОВ 100-летию Санкт-Петербургского Государственного медицинского университета им. акад. И. П. Павлова и первой в России самостоятельной кафедре микробиологии ПОСВЯЩ АЕТСЯ МЕДИЦИНСКАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ, ВИРУСОЛОГИЯ, ИММУНОЛОГИЯ Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших заведений, обучающихся по медицинским специальностям Л.Б. Борисов Издание четвертое, дополненное и переработанное МЕДИЦИНСКОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ АГЕНТСТВО Москва ♦ 2005 у да (075) СБ К 52.64- Ь5% Автор: Dopucoe Леонид Борисович — профессор, академик РАЕН, засл. деятель науки РФ. Учебник написан при участии: Б.Н. Софонова, АД. Апьштейна, Н.П. Блинова, В.А. Зуева, A.М. Королюка, Б.Н. Козьмина-Соколова. А.П. Красильникова, B. М. Сафьяновой, Т.Т. Смольской, И.С. Фрейдлин. Рецензенты: В.П. Иванов — профессор, заслуженный работник высшей школы,зав. кафедрой микробиологии СПб ГМА им. И.И. Мечникова. В.Б. Сбойчиков — профессор, начальник каф. микробиологии Военно-медицинской Академии. М. М. Соловьев — профессор, завкафедрой хирургической стоматологии СПб ГМУ им а ш . И.П. Павлова. Борисов Л.Б. —•— Б Медицинская микробиология, вирусология, иммунология Учебник. М ООО Медицинское информационное агентство, 2005. 736 с йл. ISBN 5-89481 -2 7Я-Х. В соответствии с учебной програЛмвйлучейник состоит из четырех частей. Часть первая Общая медйцинскяй адиЬраЬиология» содержит сведения об истории микробиологии, вирусологии и иммунологии, о систематике микроорганизмов, морфологии и ультраструктуре, физиологии и биохимии, генетике, микроэкологии, включает микробиологические и мо- лекулярно-биологические основы химиотерапии. Часть вторая «Инфекто- логия» посвящена молекулярно-биологическим и микробиологическим аспектам патогенности и вирулентности бактерий, их токсинам, формами видам инфекции. Часть третья Иммунология содержит современные сведения о центральных и периферических органах иммунной системы, им муногенезе, иммунопатологических состояниях и прикладной иммунологии. Часть четвертая Частная медицинская микробиология включает четыре главы Медицинская бактериология, Медицинская вирусология, Медицинская микология и Медицинская протозоология. Специальная глава Основы клинической микробиологии написана для субординаторов 6 курса, а глава Микробиология и иммунология стоматологических заболеваний — для студентов стоматологических факультетов. В конце каждой главы приводятся вопросы для самоконтроля. Учебник предназначен для студентов и аспирантов всех факультетов медицинских вузов. УДК 612.012.1 (075) ББК 52.64 © Борисов Л Б ., 2005 © ООО Медицинское информационное агентство, 2005 Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы тони было форме без письменного ISB N Х разрешения владельцев авторских прав ПРЕДИСЛОВИЕ biВ канун наступающего столетия, ознаменовавшегося крупными достижениями во многих разделах микробиологии, вирусологии, иммунологии и других медико-биологических дисциплин, возникла необходимость в пересмотре устаревших положений и введения в учебник новых сведений, касающихся механизмов патогенности рассматриваемых микроорганизмов, патогенеза и иммунологии вызываемых ими инфекционных заболеваний, их вакцинопрофилакти- ки, химиотерапии и лабораторной диагностики. Однако вначале века приходится признать несоответствие современного уровня науки с использующимися в настоящее время устаревшими методами обучения, которые по сути дела не изменились за прошедшие столетия. Это создает большие трудности вдове дении до студентов новой информации, которая вовсе возрастающем количестве поступает в наше распоряжение. В будущем эти трудности возрастут. По нашему мнению, настало время пересмотреть существующую систему обучения студентов в медицинских и биологических вузах и начать переход на персональное компьютерное обучение. Для этого кроме специальных обучающих компьютерных программ потребуются компьютерные учебники — новые учебные пособия, до сих пор неизвестные высшей медицинской школе. Компьютерные учебники должны быть простыми для пользовате- лей-студентов, содержать полный объем необходимой информации и максимум иллюстративного материала высокого качества. В отличие от обычных учебников фактический материал в них излагается в форме ключевых понятий, сформулированных в виде вопросов с вариантами правильных и ошибочных ответов. Это потребует от обучающего активной работы, понимания, а не механического запоминания отдельных фактов. Для выбора и аргументации правильных ответов учебник должен быть снабжен соответствующими пояснениями, иллюстрированными высококачественными цветными и черно-белы ми рисунками, таблицами, схемами, микроскопическими и электрон но-микроскопическими фотографиями. Обучающая компьютерная программа должна соответствовать определенным требованиям, в частности, обеспечить невозможность перехода к изучению последующего вопроса без получения правильного ответа на предыдущий. Компьютерный учебник не потребует переизданий, поскольку в него можно будет постоянно вводить новую информацию, неограниченное количество иллюстративного материала и убирать устаревшие сведения. Тестовая программа учебника позволит опрашивать студентов с указанием оценки и появлением на дисплее правильных ответов наряду с ответами студента. Работа студентов с компьютерным учебником должна происходить во внеучебное время в специально оборудованных помещениях библиотеках. Следует особо отметить, что компьютерное обучение, предусматривающее активное усвоение фактического материала, не снижает значение лекций. Однако они в этом случае должны носить обзорный и проблемный характер, поскольку будут читаться знакомой с фактическим материалом студенческой аудитории. Компьютерные учебники по микробиологии, вирусологии и иммунологии были составлены нами с помощью специально разработанной для этой цели компьютерной программы еще в середине х годах. Пятилетний опыт работы сними показал, что студенты с большим интересом относятся к персональному компьютерному обучению, быстро оценивают его преимущества, показывая при этом более глубокое знание изучаемого материала. Однако до настоящего времени медицинские вузы не могут перейти на персональное компьютерное обучение из-за многих причин, рассмотренных нами в специальных статьях. Однако хочется надеяться, что уже в первом десятилетии XXI в. персональное компьютерное обучение, преимущество которого перед традиционными методами, очевидно, заменит их как не отвечающих требованиям времени Борисов Л.Б. Вестник Санкт-Петербургского отделения Российской Академии естественных наук. 1997. Т. 1. № 3. С. 2 1 6 -2 2 2 Борисов Л.Б. Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова. Ученые записки. 1997. Т. IV. № 1. СВ ВЕДЕНИЕ biПосле сдачи в печать первого издания учебника Медицинская микробиология, вирусология, иммунология (М Медицина, 1994) прошло около 10 лет. За истекшие годы наши знания по многим разделам медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии пополнились новыми важными сведениями, что потребовало приведения в соответствие содержания учебника уровню науки конца XX в. В этой связи в состав авторского коллектива были включены российские специалисты, наиболее компетентные в соответствующих разделах микробиологии, вирусологии и иммунологии. Конечно, мы не сочли целесообразным ввести в учебник всю имеющуюся в нашем распоряжении новую информацию, а отобрали наиболее проверенный и важный, с нашей точки зрения, фактический материал, необходимый в первую очередь для изучения других меди- ко-биологических дисциплина также гигиены, и всех клинических дисциплина инфекционных болезней в особенности, чтобы избежать перегрузки учебника излишней информацией. Следует особо отметить, что микробиология, вирусология и иммунология, как, впрочем, и другие медико-биологические дисциплины, связаны жестким лимитом учебного времени, который за последние десятилетия практически не изменился, несмотря на то, что количество информации поданным дисциплинам возросло на несколько порядков. Это потребовало от авторов тщательно отбора фактического материала, отдавая в первую очередь предпочтение данным, недостаточно полно изложенным в предыдущем издании нашего учебника, а также в учебниках по другим дисциплинам. Отбор фактического материала проводился с помощью предложенной нами системы анализа и оценки интеграции в преподавании микробиологии, вирусологии и иммунологии с теоретическими, медико биологическими и клиническими дисциплинами. Это позволило нам избежать дублирования той информации, которую студенты раннее получили на кафедрах биологии с генетикой, биохимии, гистологии и других. Поэтому некоторые общие сведения, касающиеся структуры и функций нуклеиновых кислот, общей генетики, ферментов, процессов строительного и энергетического метаболизма и др, не вошли в учеб * Борисов Л Б, Козьмин-Соколов Б.Н., Фрейдлин И.С. II Микробиология 1981. № 3. Сник, поскольку они изучались студентами на вышеупомянутых кафедрах. В разделе общей медицинской микробиологии главным образом рассмотрены те структуры и метаболические процессы, которые присущи микроорганизмами отсутствуют у эукариотических клеток, особенно у патогенных бактерий. Вместе стем большее внимание в настоящем издании уделено онкогенным вирусам, вирусными прионо- вым медленным инфекциями другим темам, упущенным либо недостаточно полно изложенным в учебниках по микробиологии и другим медико-биологическим дисциплинам, хотя их значение в патологии человека неуклонно возрастает. В соответствии с учебной программой учебник состоит из четырех частей 1 — Общая медицинская микробиология и вирусология главы 1-8), 2 — «Инфектология (учение об инфекции (главы 9 - 10), 3 — Иммунология (главы 11-19), 4 — Частная медицинская микробиология, включающая Медицинскую бактериологию (глава 20), Медицинскую вирусологию (глава 21), Медицинскую микологию (глава 22), Медицинскую протозоологию (глава 23), атак же две специальные главы — Основы клинической микробиологии глава 24) и Микробиология и иммунология стоматологических заболеваний (глава 25). Первая предназначена для субординаторов го курса лечебного и педиатрического факультетов, вторая — для студентов стоматологических факультетов. Порядок изложения в учебнике отдельных групп возбудителей инфекционных заболеваний человека в главах Медицинская бактериология, Медицинская вирусология соответствует их систематическому положению. Исключения составляют вирусы гепатитов и онкогенные вирусы, изложенные в самостоятельных разделах, поскольку это в значительной мере облегчает студентам их изучение. В главе Основы клинической микробиологии отдельные группы или виды бактерий рассмотрены на основании патогенетических особенностей гной но-воспалительных, кишечных, респираторных и других инфекций, вызванных как патогенными, таки условно-патогенными микроорга низмами. Таким образом, в настоящем учебнике соблюдены оба принципа изложения фактического материала по частной медицинской микробиологии, что дает студентам всестороннее представление об изучаемых патогенах. В конце каждой главы приводятся вопросы для самоконтроля. Фамилии авторов отдельных глав читатель найдет в оглавлении учебника. В данном издании, также как в предыдущем, использованы электронно-микроскопические фотографии вирусов и бактерий, предоставленные профессором А.Ф. Быковским и профессором B.JI. Поповым, за что авторы выражают им свою благодарность. Мы благодарим также всех, сделавших замечания по первому изданию нашего учебника Часть первая bbОБЩАЯ МЕДИЦИНСКАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ Г ЛАВА ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ МИКРОБИОЛОГИИ В ИХ ИСТОРИЧЕСКОМ РАЗВИТИИ Микробиология (греч. Mikros — малый, лат. bios — жизнь) — паука, предметом изучения которой являются микроскопические существа, названные микроорганизмами, или микробами, их биологические признаки, систематика, экология, взаимоотношения с другими организмами, населяющими нашу планету, — животными, растениями и человеком. Микроорганизмы — наиболее древняя форма организации жизни на Земле, они появились задолго до возникновения растений и животных — примерно 3 -4 млрд. лет тому назад. В настоящее время они представляют собой по количеству самую значительную и самую разнообразную часть организмов, населяющих биосферу Земли. Это послужило основанием для разделения всех микроорганизмов на 4 больших царства бактерии, грибы, простейшие и вирусы. Каждая из них является объектом изучения отдельных разделов микробиологии, самостоятельных дисциплин — бактериологии, микологии, протозоологии и вирусологии. В процессе развития микробиологии были разработаны оригинальные методы исследования, многие заимствованы из других дисциплин — биофизики, биохимии, генетики, цитологии и т.д. За всю историю своего развития перед микробиологией также, как и другими естественными науками, стояли определенные цели и задачи, успешное развитие которых способствовало научному и общественному прогрессу всего человечества. Это в свою очередь стимулировало развитие специализированных разделов микробио логии. Так сформировались общая, техническая, сельскохозяйственная, ветеринарная, медицинская, санитарная, морская, космическая мик робиология. О б щ а я микробиология изучает наиболее общие закономерности, свойственные каждой группе перечисленных микроорганизмов структуру, метаболизм, генетику, экологию и т.д. Основной задачей технической (промышленной) микробиологии является разработка биотехнологии синтеза микроорганизмами биологически активных веществ белков, витаминов, ферментов, спиртов, органических кислот, антибиотиков и др. С ель с ко хозяйственная микробиология занимается изучением микроорганизмов, которые участвуют в круговороте веществ, используются для изготовления удобрений, вызывают заболевания растений, и другими проблемами. В е тер и нар на я микробиология изучает возбудителей заболеваний животных, разрабатывает методы их биологической диагностики, специфической профилактики и этиотропного лечения, направленного на уничтожение микробов-возбудителей в организме больного животного. Предметом изучения медицинской микробиологии являются болезнетворные (патогенные) и условно-патогенные для человека микроорганизмы, а также разработка методов микробиологической диагностики, специфической профилактики и этиотропного лечения вызываемых ими инфекционных заболеваний. Одновременно с медицинской микробиологией сформировалась иммунология, которая занимается изучением специфических механизмов защиты организмов людей и животных от болезнетворных микроорганизмов и другими проблемами. Предметом изучения санитарной микробиологии, тесно связанной с медицинской и ветеринарной микробиологией, является санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды, пищевых продуктов и напитков. Важнейшая задача данного раздела — разработка санитарно микробиологических нормативов и методов индикации патогенных микроорганизмов в различных объектах окружающей среды. В большинстве медицинских вузов на кафедре микробиологии изучаются три самостоятельных дисциплины — медицинская микробиология, вирусология и иммунология, в становлении и развитии которых просматривается несколько исторических периодов. Начальный период, который охватывает период второй половины XVIII в. — середины XIX в. Он связан с созданием А. Левенгуком простейшего микроскопа и открытием микроскопических существ, не имдимых глазом человека. Пастеровский период (вторая половина XIX в, связанный с именем Луи Пастера, характеризуется становлением и развитием микробиологии и иммунологии как самостоятельной единой есте- I і неннонаучной дисциплины, имеющей свои объекты и оригинальные методы их исследования. Третий период, охватывающий первую половину XX в, харак- I сризуется дальнейшим развитием микробиологии и иммунологии и і і лновлением вирусологии — науки о вирусах, особой форме живой материи. Современный период, начало которому было положено в сере- чине текущего столетия научно-технической революцией в естествознании. НАЧАЛЬНЫЙ ПЕРИОД РАЗВИТИЯ МИКРОБИОЛОГИИ Мысль о существовании невидимых живых существ возникла еще в глубокой древности. Однако открытие мира микроорганизмов произошло только в XVII в. І Іервооткрьівателем микробов явился Антоний Левенгук (1632-1723), купец по профессии, который стал крупнейшим натуралистом своего иремени. Овладев искусством шлифования стекол, он изготовил линии, которые давали большие увеличения. Сих помощью Левенгук обнаружил мельчайших живых жерьков» animalculae vivae в дождевой воде, зубном налете, загнившем мясе и других предметах. Свои наблюдения он обобщил в книге Тайны природы, открытые Анто нием Левенгуком». Таким образом, был установлен сам факт существования микроорганизмов, хотя роль их продолжала оставаться неизвестной. Антоний Левенгук (1 6 3 2 -1 7 2 3 ) Предположения о роли микроорганизмов в возникновении заразных болезней человека, и прежде всего чумы, высказывались некоторыми учеными и врачами (А. Кирхер, Д. Самойлович и др) еще в конце XVI в. Однако только в х годах XIX в, после обнаружения трихомонад в вагинальном содержимом женщин, страдающих трихомонозом, а также грибов у больных фавусом (пар шей) и трихофитией (стригущим лишаем, позволило французскому медику Я Генле сформулировать идею о связи между инфекциями и их возбудителями. Эта связь проявлялась в способности возбудителя размножаться в тканях и вызывать типичное течение инфекционных болезней. В 1849-1850 гг. были описаны палочковидные бактерии, обнаруженные в крови коров и овец, больных сибирской язвой. Эти и другие наблюдения предшествовали признанию этиологической роли микроорганизмов в инфекционных заболеваниях людей и животных. РАЗВИТИЕ МИКРОБИОЛОГИИ ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ XIX В. ПАСТЕРОВСКИЙ ПЕРИОД) Развивающаяся винодельческая промышленность Франции и других стран требовала решения ряда биотехнологических вопросов. В частности, выяснения и устранения причин скисания вина. Люди в течение двух тысячелетий получали виноградное вино с помощью спиртового брожения. Однако его природа оставалась загадкой. В области медицины также назрела необходимость установления причин нагноения рани природы заразных заболеваний. История терпеливо ждала своего гения, которым оказался молодой французский химик Луи Пастер (1822-1895). JI. Пастер экспериментально доказал, что спиртовое брожение вызывается определенными видами микроорганизмов, а скисание вина связано с попаданием в виноградный сок посторонних видов, вызывающих уксуснокислое брожение. Для борьбы с ним он предложил метод термической обработки виноградного сока. Полученные данные позволили Пастеру допустить, что инфекционные болезни человека представляют по сути брожение соков организма, вызванное определенными микроорганизмами. Они же являются виновниками гнойных послеоперационных осложнений. Идеи Пастера разделили английский хирург Д. Листер, который впервые использовал раствор карболовой кислоты для обеззараживания ран. Его статья Об антисептическом принципе в хирургической практике (1867) положила нимало антисептической эре в меди цине. В эти же годы Пастер упорно дока- I I тал скептически настроенным медикам, что родильная горячка, от которой иогибала каждая пятая рожавшая в І Іариже женщина, фурункулез, остеомиелит и сибирская язва вызываются определенными микроорганизмами 'лучай определил дальнейшую направленность научных поисков Пасте ра. Работая с микроорганизмами — иозбудителями куриной холеры, он получил культуры, потерявшие болезнетворные свойства. Прививка здоро- IH.ІМ птицам такового штамма предохраняла их от последующего заражения болезнетворными возбудителями. Пас- юр назвал данный метод вакцинацией н честь Э. Дженнера, который еще в 1797 г. использовал прививки материала, взятого от больных оспой коров (осповакцины) для предупреждения заболеваний натуральной оспой среди людей. Таким образом, открытие Дженнером отдельного факта, сущность которого оставалась неясной на протяжении почти 100 лет, было преобразовано Пастером в общую закономерность, свойственную болезнетворным микроорганизмам. Он открыл способ превращения смер- іельного яда в противоядие — вакцину. Вершиной всей научной деятельности Пастера и апофеозом торжества микробиологической науки стали исследования, закончившиеся в 1886 г. изготовлением вакцины против бешенства. Хотя Пастеру не удалось обнаружить возбудителя бешенства у больных собак, он доказал, что последний находится в головном мозге больных животных. Из мозга зараженного бешенством кролика Пастер приготовил вакцину, которую случай помог ему испытать на мальчике, искусанном бешеным волком. Результат превзошел все ожидания — мальчик остался жив. В Париж из разных стран стали прибывать люди, искусанные бешеными животными. Они искали спасение в лаборатории І Іастера, вследствие чего потребовались большие количества вакцин. Одной из первых стран, где было налажено производство антирабической вакцины по методу Пастера, оказалась Россия. В июне 1886 г. II.И. Мечников и Н.Ф. Гамалея организовали в Одессе лабораторию, в которой начали проводить прививки против бешенства. Луи Пастер (1 8 2 2 -1 8 9 5 ) Эта лаборатория в честь Пастера была названа Пастеровской станцией. Гениальные идеи и открытия JI. Пастера составили целую эпоху в биологии и медицине и нашли широкое практическое применение. Он явился основоположником микробиологии как фундаментальной науки, таки основателем французской школы микробиологов, которая оказала существенное влияние на развитие микробиологии в других странах и прежде всего в России. Примерно в те же годы сформировалась и успешно работала немецкая школа микробиологов во главе с Робертом Кохом (1843-1910). Кох начал свои исследования в то время, когда роль микроорганизмов в этиологии инфекционных заболеваний подвергалась серьезным сомнениям. Для ее доказательства требовались четкие критерии, которые были сформулированы Кохом и вошли в историю под названием триады Генле — Коха». Суть триады заключалась в следующем) предполагаемый микроб-возбудитель всегда должен обнаруживаться только приданном заболевании, не выделяться при других болезнях и от здоровых лиц) микроб-возбудитель должен быть выделен в чистой культуре) чистая культура данного микроба должна вызвать у экспериментальных зараженных животных заболевание с клинической и патологической картиной, аналогичной заболеванию человека. Практика показала, что все три пункта имеют относительное значение, поскольку далеко не всегда удается выделить возбудителя болезни в чистой культуре и вызвать у подопытных животных заболевание, свойственное человеку. Кроме того, болезнетворные микроорганизмы были найдены у здоровых людей, особенно после перенесенного заболевания. Тем не менее на ранних этапах развития и формирования медицинской микробиологии, когда из организма больных выделяли многих микроорганизмов, не имеющих отношения к данной болезни, триада сыграла важную роль для установления истинного возбудителя заболевания. Исходя из своей концепции, Кох окончательно доказал, что ранее обнаруженный у животных, больных сибирской язвой, микроорганизм отвечает требованиям триады и является истинным возбудителем данного заболевания. Попут Р Кох (1 8 4 3 -19 1 0 ) но Кох установил способность сибиреязвенных бактерий образовы- млть споры. Велика роль Коха в разработке основных методов изучения микроорганизмов. Так, он ввел в микробиологическую практику метод иыделения чистых культур бактерий на твердых питательных средах, имсрвые использовал анилиновые красители для окраски микробных клеток и применил для их микроскопического изучения иммерсионные объективы и микрофотографирование. В 1882 г. Кох доказал, что выделенный им микроорганизм является возбудителем туберкулеза, который был впоследствии назван палочкой Коха. В 1883 г. Кох с сотрудниками выделил возбудителя холеры — холерный вибрион (вибрион Коха). С 1886 г. Кох полностью посвящает свои исследования поискам средств, эффективных для лечения или профилактики туберкулеза. И ходе этих исследований им был получен первый противотуберкулезный препарат — туберкулин, представляющий собой вытяжку из культуры туберкулезных бактерий. Хотя туберкулин не обладает лечебным действием, его с успехом применяют для диагностики тубер кулеза. Научная деятельность Коха получила мировое признание, ив гему была присуждена Нобелевская премия по медицине. Используя методы, разработанные Кохом, французские и немецкие бактериологи открыли многие бактерии, спирохеты и простейшие — возбудители инфекционных болезней человека и животных. Среди них возбудители гнойных и раневых инфекций стафилококки, стрептококки, клостридии анаэробной инфекции, кишечная палочка и возбудители кишечных инфекций (брюшнотифозная и паратифозные бактерии, дизентерийные бактерии Шига), возбудитель кровяной инфекции — спирохета возвратного тифа, возбудители респираторных и многих других инфекций, в том числе вызванных простейшими (плазмодии малярии, дизентерийная амеба, лейшмании). Этот период называют золотым веком микробиологии. Тогда же была открыта способность некоторых бактерий образовывать токсины (экзотоксины. Так, в 1888 г. Э. Ру и А. Иерсен впервые выделили дифтерийный экзотоксин, что объяснило патогенетические особенности дифтерии. Через несколько лет Э. Ру и ’). Беринг получили антитоксическую противодифтерийную сыворотку, спасшую сотни тысяч детей от смерти, а в 1894 г. Г.Н. Габ ричевский наладил ее производство в России. Эти работы заложили основы иммунологии. Одним из основоположников новой науки явился И.И. Мечников (1845-1916) — создатель фагоцитарной, или клеточной, теории иммунитета. В 1888 г. Мечников принял приглашение Пастера и возглавил лабораторию в И. И. Мечников П. Эрлих (1 8 4 5 -1 9 1 6 ) (1 8 5 4 -19 1 5 его институте. Однако Мечников не порвал тесных связей со своей родиной. Он неоднократно приезжал в Россию, а в его Парижской лаборатории работали многие русские врачи. Среди них Я.Ю. Бардах, В.А. Барыкин, А.М. Безредка, МВ. Вейнберг, Г.Н. Габричевский, В.И. Исаев, Н.Н. Клодницкий, И.Г. Савченко, Л.А. Тарасевич, В.А. Хавкин, ЦВ. Циклинская, Ф.Я. Чистович и другие, которые внесли существенный вклад в развитие отечественной и мировой микробиологии, иммунологии и патологии. Большое созидающее значение приобрела дискуссия, развернувшаяся между Мечниковым и его сторонниками с последователями гуморальной теории, видевшими в основе иммунитета действие антител. Начало учению об антителах положили работы П. Эрлиха, а затем Ж. Борде, выполненные в последнее десятилетие XIX в. Вклад Пауля Эрлиха (1854-1915) в развитие иммунологии, также как в становление и развитие химиотерапии, неоценим. Этот ученый впервые сформулировал понятия об активном и пассивном иммунитете и явился автором всеобъемлющей теории гуморального иммунитета, в которой объяснялось как происхождение антител, таки их взаимодействие с антигенами. Отдельные положения этой теории явились плодотворными рабочими гипотезами, экспериментальная проверка которых привела к новым открытиям. Предсказанное Эрлихом существование рецепторов клеток, специфически взаимодействующих с определенными группами антигенов, в течение многих лет подвергалось уничтожающей критике. Однако она была возрождена во второй половине XX столетия в теории Бернета и на молекулярном уровне получила всеобщее признание. И.И. Мечников одним из первых понял, что гуморальная и фагоцитарная теории иммунитета не являются взаимоисключающими, а только дополняют друг друга. В 1908 г. Мечникову и Эрлиху совместно была присуждена І Іобелевская премия за работы вобла сти иммунологии. В заключение следует отметить, что конец XIX в. ознаменовался эпохальным открытием царства Vira. Первым представителем этого царства явился вирус табачной мозаики, поражающий листья табака, открытый в 1892 г. сотрудником кафедры ботаники Петербургского университета Д.И. Ивановским, вторым — вирус ящура, вызывающий одноименное заболевание у домашних животных, открытый в 1898 г. Ф. Леффлером и П. Фрошем. Однако эти открытия не могли быть в то время по достоинству оценены и остались едва замеченными на фоне блестящих успехов бактериологии. РАЗВИТИЕ МИКРОБИОЛОГИИ ВПЕРВОЙ ПОЛОВИНЕ XX В. Бурное развитие микробиологии и иммунологии в последние десятилетия XIX в. закончилось к началу XX в. Это объясняется неравномерностью развития естественных наук, когда одна из них намного обгоняет другие. Так случилось с микробиологией и иммунологией, дальнейшее развитие которых тормозилось отставанием биохимии, генетики, биофизики. Основные цели и задачи, которые встали перед микробиологией в этот период, заключались в дальнейшем изучении болезнетворных микроорганизмов, открытии новых возбудителей, особенно вирусов, а также средств борьбы с вызываемыми ими инфекционными заболеваниями и усовершенствовании методов их диагностики. Д. И. Ивановский (1 8 6 4 -1 9 2 0 ) Впервые десятилетия текущего столетия продолжалось выделение и изучение возбудителей инфекционных болезней, вызывающих возвратный тиф, лептоспироз, сифилис и др. В данный период американским микробиологом Риккетсом и независимо от него Э. Роха- Лимой и С. Провацеком была открыта новая группа микроорганизмов, получившая впоследствии название риккетсий (возбудители сыпного тифа и других лихорадок. Позднее были открыты хламидии, вызывающие трахому, орнитозы; болезнетворные простейшие возбудители токсоплазмоза. Особый интерес представили открытия фильтрующихся агентов, размеры которых были значительно меньше размеров бактерий и простейших, что позволяло им проходить через фильтры, задерживающие другие микроорганизмы. Поэтому они получили название фильтрующихся вирусов. После открытия вируса табачной мозаики и вируса ящура в 1901 г. был выделен первый фильтрующийся вирус, вызывающий желтую лихорадку у человека. Затем были описаны подобные агенты, вызывающие полиомиелит, ветряную оспу, грипп, паротит и другие заболевания человека. Таким образом, в течение двух десятилетий были описаны необычные возбудители инфекционных заболеваний растений, животных и человека. Они были названы фильтрующимися вирусами (лат. virus — яд. Точнее, были открыты не сами вирусы, а инфекционное начало, содержащееся в фильтрате материалов, взятых для исследования. Впоследствии, когда оказалось, что фильтруемость присуща не только вирусам, но и некоторым формам бактерий (формы) и микоплазмам, их просто стали называть вирусами. Следует особо отметить открытие П. Раусом в 1911 г. онкогенного вируса, вызывающего саркому у кури д ’Эррелем в 1917 г. бактериофага вируса, поражающего бактерий. Однако в этот период развитие вирусологии происходило медленными темпами. Это было связано с отсутствием электронного микроскопа, что делало вирусы невидимыми, почти гипотетическими агентами, а также использующихся ныне химических и физических методов исследования, необходимых для изучения их структуры, химического состава и других признаков. Вместе стем неспособность вирусов расти аналогично бактериям на искусственных питательных средах чрезвычайно затрудняла их выделение и изучение. Единственным методом дог. было культивирование вируса в организме восприимчивых животных, те. заражение лабораторных животных с целью воспроизведения экспериментальной инфекции. В 1933 г. положение несколько облегчилось после открытия А. Вудраффом и Э. Гудпасчером способности вируса гриппа размножаться внутри куриного эмбриона. Позднее было доказано, что куриные эмбрионы можно использовать для накопления многих других вирусов. В 1944 г. в Институте им. Листера М. Итоном и др. был выделен возбудитель атипичной пневмонии, являющийся первым представителем нового класса микроорганизмов — микоплазм. Классические работы Пастера по вакцинопрофилактике сибирской язвы и бешенства стимулировали поиски новых вакцин. Французскими ветеринарными врачами Ш. Кальметом и К. Гереном была получена вакцина из туберкулезной палочки, названная БЦЖ (BCG — первые буквы фамилий этих ученых, которая до сих пор используется для вакцинации детей против туберкулеза. В х годах Г. Рамоном были созданы анатоксины (токсины, обезвреженные формалином) для профилактики дифтерии и столбняка. Кроме того, продолжались исследования по серологической диагностике инфекционных заболеваний, основанные на выявлении антител в сыворотке крови больных и переболевших людей. Так были разработаны серологические реакции для диагностики сифилиса (реакция Вассермана), брюшного тифа и паратифов (реакция Видаля), сыпного тифа (реакция Вейля — Феликса). Вместе стем применение лечебных сывороток, содержащих антитела к возбудителям заболеваний или их токсинам, нередко сопровождалось тяжелыми осложнениями и даже смертельным исходом. Французские ученые Ш. Рише и П. Портье (1902) показали, что причиной подобных осложнений является чужеродный сывороточный белок, поскольку лечебные сыворотки приготавливались путем иммунизации лошадей или других животных. Так было положено начало изучению иммунопатологических реакций организма (аллергия и др, которое продолжается ив настоящее время. В первой половине XX столетия произошло и другое важное событие в истории микробиологии и медицины — становление и развитие химиотерапии. Основоположник этого направления — П. Эрлих. Химиотерапевтические идеи Эрлиха, соответствующие его иммунологическим воззрениям, получили свое выражение в концепции большой стерилизующей терапии. Они заключались в создании химических соединений (волшебных пуль, которые, избирательно фиксируясь на рецепторах микробной клетки, оказывают угнетающее действие только на нее, не затрагивая при этом клеток организма. Эрлихом было установлено . /бчтеяьлое вие: ряда красителей, в частности трипанового красного, на трипаносом, который не повреждал при этом клетки макреортаннзма Следующей мишенью химическі X» ападения был избран возбудитель сифилиса — бледная трепонеш { которая по сЬоим свойствам напоминала трипаносомы. ПйИ том ЭрАих в качестве волшебной пули } унивррсі.' ' 1 - улиотпка | [ і избрал не красители, а производное мышьяка — атоксил, который наряду с трипаноцидным действием обладал токсическими свойствами. Эрлих с сотрудниками синтезировали и испытали на зараженных сифилисом кроликах свыше 600 производных атоксила. Лучший из них, сальварсан (препарат № 606) уничтожал трепонем в организме кроликов, не оказывая на животных токсического действия. Через несколько лет была получена более стабильная и легкорастворимая форма саль варсана— неосальварсан (препарат № 914). Синтез этих противосифилитических препаратов явился триумфом химиотерапии. В начале х годов был синтезирован противомалярийный препарат плазмахин, заменяющий естественный алкалоид хинин, который позднее под названием плазмоцид был получен в СССР. В 1932 г. в Германии, а затем в СССР был синтезирован второй заменитель хинина — атебрин (акрихин. В те же годы в Германии Г. Домакгом был получен первый антибактериальный препарат, действующий на стрептококки, гонококки и некоторые другие бактерии. Он представлял собой производное сульфаниламида, связанное с красителем. Вскоре было показано, что его антибактериальная активность обусловлена сульфаниламидом, а не красителем. Очищенный препарат был выпущен в продажу под названием белого стрептоцида. В 1937 г. советскими химиками И.И. Постовским и Л.Н. Гульдеревым и независимо от них Эваном и Филипсом было синтезировано другое производное сульфаниламида— сульфидин, который действовал на пневмококки и другие бактерии. В последующие годы было получено огромное количество сульфа- миламидов, из которых практическое применение нашли немногие. Это объясняется довольно узким антибактериальным спектром этих препаратов, формированием резистентных к ним бактерий и другими причинами. После начала Второй мировой войны потребовались новые лечебные препараты, прежде всего для борьбы с гнойными раневыми инфекциями. Еще в 1928 г. английский микробиолог А. Флеминг обратил внимание на отсутствие роста стафилококков вокруг колоний зеленой плесени — гриба рода Penicillium. Однако выделить проду цируемое этим грибом антибактериальное вещество, названное Фле мингом пенициллином, ему не удалось. Только в 1940 г. английскими исследователями Г. Флори и Э. Чейном была получена стабильная форма пенициллина (в виде его соли. Огромный успех, сопутствующий клиническому применению пенициллина при гнойных инфекциях и сепсисе, стимулировал проведение широких исследований, направленных на поиски новых антибактериальных веществ, выделяемых грибами. Эти вещества, по предложению американского микробиолога Э. Ваксмана, были названы антибиотиками. В 1944 г. Ваксман с сотрудниками получили новый антибиотик из актиноми- цетов, который они назвали стрептомицином. Он обладал высокой антибактериальной активностью в отношении многих бактерий, в том числе туберкулезной палочки. В 1943 г. производство пенициллина было налажено в США. В конце Великой Отечественной войны пенициллин начал производиться в нашей стране под руководством З.В. Ермольевой. Сенсационными успехами химиотерапии заканчивается первая половина XX в. РАЗВИТИЕ МИКРОБИОЛОГИИ, ВИРУСОЛОГИИ И ИММУНОЛОГИИ ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ XX в. СОВРЕМЕННЫЙ ПЕРИОД) Конец хи начало годов характеризуется начавшейся научно-технической революцией. Выход проводившихся исследований на молекулярный уровень стимулировал бурное развитие микробиологии, вирусологии, иммунологии и других естественных наук. В 1944 г. американские ученые О. Эвери, К. Мак-Леод и К. Мак-Кар- ти представили экспериментальные данные, свидетельствующие о роли ДНК в передаче наследственных признаков у пневмококков. Таким образом, были получены первые доказательства, что материальной основой наследственности является ДНК. Окончательный переворот в сознании генетиков, микробиологов и других специалистов произошел в 1953 г, когда аспирант Д. Уотсон и научный сотрудник биохимик Ф. Крик в Кембриджском университете раскрыли структуру ДНК. Особое внимание микробиологов в эти годы привлекли к себе работы по генетике бактерий (Кавалли-Сфорца, Б. Хейс, Л. Ледер- берг). Открытие обособленных фрагментов ДНК — плазмид, а позднее других внехромосомных факторов наследственности — транспозонов и последовательностей, было качественно новым этапом развития генетики микроорганизмов. В течение х годов было доказано, что плазмиды существенно влияют на болезнетворные свойства микроорганизмов, их резистентность к химиотерапевтическим препаратами на другие признаки. Вместе стем универсальность генетического кода позволила установить с помощью бактерий и вирусов общие молекулярно-генети ческие закономерности, свойственные всем живым организмам. Молекулярная генетика открыла перед учеными фантастические перспективы, связанные с возможностью искусственного создания генов, манипулирования с известными генами путем пересаживания их от человека в микробные клетки. Уже в х годах произошло становление генной инженерии, которая внесла принципиально новые идеи и методы в биотехнологию промышленного производства биологически активных веществ (гормонов, ферментов, интерферона, вакцин и др.). Развитие исследований в области молекулярной вирусологии связано с именем Г. Френкелъ-Конрата (1955), который показал, что молекулы белка вируса табачной мозаики спонтанно объединяются друг с другом, образуя упорядоченные структуры, характерные для вирусной оболочки. В 1959 г. А. Коренберг и М. Гулиан, используя фаговую ДНК в качестве матрицы, наблюдали синтез дочерней ДНК при добавлении в раствор азотистых оснований, соответствующих ферментов и других необходимых соединений. Таким образом, была получена искусственная вирусная ДНК, которая обладала теми же свойствами, что и естественная. Особое значение имеют работы французского ученого А. Львова (1953), в которых была показана способность фаговой ДНК встраиваться в бактериальный геном и реплицироваться в его составе. Позднее были получены прямые доказательства интеграции вирусных нуклеиновых кислот в хромосомы клеток человека и животных. Огромную роль в развитии вирусологии сыграли работы, доказавшие возможность синтеза ДНК на матрице РНК в присутствии специального фермента обратной транскриптазы. Значительным событием в вирусологии явилось выделение Р. Галлов г. Т-лимфотропного вируса, вызывающего лейкоза в 1983 г. JI. Монтенье и независимо от него Г алло — сходного с ним вируса иммунодефицита человека, вызывающего СПИД. Переоценка классических понятий в области иммунологии также началась во второй половине текущего столетия. Ее прежде всего можно связать сформированием учения об иммунной системе. Оно позволило создать иммунологическую концепцию, объединяющую инфекционные и неинфекционные разделы иммунологии, поскольку лимфоциты — иммунокомпетентные клетки — способны реагировать как на антигены инфекционных агентов (бактерии, вирусы и др, таки на антигены любого другого происхождения. Дальнейшее изучение лимфоидных клеток показало существование двух их разновидностей — Т-лимфоцитов (тимусзависимых) и В-лим- фоцитов (независимых от тимуса, которые в целом обеспечивают эффективный иммунный ответ. Далее была установлена иммуноглобулиновая природа рецепторов В-лимфоцитов и позднее — более сложных рецепторов Т-лимфо цитов. Таким образом, удалось расшифровать механизмы специфического распознавания антигенов клетками иммунной системы человека и животных. П. Медаваром и независимо от него М. Гашеком (1952) было показано, что утрата определенных клонов лимфоидных клеток к собственным белкам (антигенам) организма является причиной иммунологической толерантности. В 1959-1961 гг. Р. Портером и Д. Эдельманом была расшифрована структура антител, что послужило основой для открытия разных классов иммуноглобулинов, отличающихся друг от друга химической структурой и функциональными свойствами. Р. Гутом (1963) впервые было показано, что некоторые врожденные заболевания детей связаны с дефектами их иммунной системы. Эти работы стимулировали дальнейшее изучение иммунопатологии, те. раздела иммунологии, посвященного болезням иммунной системы организма человека. К современным достижениям иммунологии следует отнести развитие иммунобиотехнологии. Стимулом к проведению работ в этом направлении послужило создание Д. Келером и Ц. Мильстайном (1965) гибридов. Получаемые при этом гибридные линии клеток продуцируют моноклональные антитела заданной специфичности, которые могут применяться с диагностической и лечебно профилактической целями. Одним из наиболее крупных достижений современной иммунологии является клонально-селекционная теория иммунитета, впервые сформулированная М.Ф. Бернетом в 1957 г. и окончательно доказанная в х годах. В ней возрождено положение Эрлиха о предсуществовании в организме, но уже не антител или их рецепторов, а генов, контролирующих образование последних. Теория Бернета объясняет не только возможность образования антител ко всем существующим антигенам, но и явления иммунологической памяти и иммунологической толерантности. Многие из проделанных в современный период работ получили всемирное признание и были удостоены Нобелевских премий. РАЗВИТИЕ МИКРОБИОЛОГИИ В РОССИИ К одним из первых охотников за микробами в России относится русский ботаник 77. С. Ценковский (1822-1887), который организовал в руководимой им лаборатории производство сибиреязвенной накцины, а в 1883 г. успешно использовал ее для вакцинации скота. М.Ф. Бернет (1 8 9 9 -1 9 8 5 ) Существенный вклад в изучение сибирской язвы у человека, чумы и проказы внес Г.Н. Минх (1836-1896). Его имя получило широкую известность после проведенного им опыта самозараження, доказавшего, что спирохета возвратного тифа, обнаруженная Обермейером в крови больных, действительно является возбудителем данного забо левания. О.О. Мочутковский (1845-1903) водном из опытов самозараже ння ввел себе кровь больной сыпным тифом и заболел, доказав тем самым, что возбудитель заболевания присутствует в крови больного. Широкую известность получили работы ФА. Леша (1840-1903), в которых было показано, что дизентерию могут вызывать простейшие, принадлежащие к амебам. Большое значение в развитии отечественной микробиологии сыграла общественная и научная деятельность И И. Мечникова, создателя фагоцитарной теории иммунитета. В 1892 гон опубликовал свой труд Лекции по сравнительной патологии воспаления, в котором как выдающийся мыслитель рассмотрел патологические процессы с позиций эволюционной теории. В 1901 г. появляется его новая книга Невосприимчивость к инфекционным болезням, в которой подведены итоги многолетних исследований в области иммунитета. Введение в России прививок против сибирской язвы открыло дорогу вакцинации против бешенства. При содействии Луи Пастера в Одессе была открыта в 1886 г. первая бактериологическая, Пастеровская, станция, заведовать которой был приглашен И.И. Мечников, а его помощниками стали Н.Ф. Гамалея и Л.В. Бардах. В 1887 г. в Харькове была открыта вторая Пастеровская станция. В х годах в России уже существовал ряд бактериологических школ. Главным центром Петербургской бактериологической школы стал Институт экспериментальной медицины. Заведующим бактериологическим отделом был утвержден С.Н. Виноградский, получивший мировую известность своими работами в области общей микробиологии. С помощью разработанного им метода элективных культур Ви ноградский открыл серо- и железобактерии, нитрифицирующие бактерии — возбудители процесса нитрификации в почве. В этом отделе одной из лабораторий заведовал Д.К. Заболотный (1866-1929), работы которого по микробиологии и эпидемиологии чумы, холеры, брюшного тифа и экспериментального сифилиса получили широкую известность. В 1898 гон организовали в течение 30 лет руководил первой в России самостоятельной кафедрой микробиологии при Женском медицинском институте (ныне С.-Петербургский Государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова). Д.К. Заболотным были установлены пути передачи чумы от грызунов, роль тарбаганов как носителей возбудителя, природная очаго- Н. Ф. Гамалея Л.А. Зильбер (1 8 5 9 -1 9 4 9 ) (1 8 9 4 -1 9 6 6 ) иость чумы. Эти работы положили начало развитию отечественной шидемиологии. В состав Института экспериментальной медицины входила чум- пня лаборатория, созданная в 1898 г. на одном из фортов, вблизи Кронштадта. Она стала российским центром исследований по чуме. Ідесь готовили противочумную сыворотку и вакцину, а также проти- нохолерную сыворотку. В 1903 г. в Петербурге было учреждено Русское микробиологическое общество. Главой московской бактериологической школы и одним из лидеров российских бактериологов был Г.Н. Габричевский {1860-1907), ко- тры й в 1895 г. возглавлял открытый на частные средства Бактериологический институт при Московском университете. Он работал в области специфического лечения и профилактики скарлатины, воз- ирагного тифа. Его стрептококковая теория происхождения скарлатины в конечном итоге завоевала всеобщее признание. Габричевский ипляется автором Руководства к клинической бактериологии для нрачей и студентов (1893) и учебника Медицинская бактериология, который выдержал четыре издания. Московскую школу представляли МН. Берестнов (изучение возбудителя актиномикоза, В.И. Кедровский (получение культуры возбудителя проказы на искусственной питательной среде, Е.И. Марци- понский (установление природы кожного лейшманиоза, П. В. Циклин- >к(ія (1859-19 23 )— первая женщина-бактериолог (работы по микрофлоре кишечного тракта взрослых и детей В конце XIX — начале XX в. бактериологические школы были сформированы в Одессе, Харькове, Казани и Киеве. Выдающийся русский микробиолог Н.Ф. Гамалея (1859-1949), который еще в 1886 г. работал у Пастера по бешенству, совместно с Мечниковым и Бардахом основал первую в России бактериологическую станцию, где изготавливалась антирабическая вакцина и проводилась вакцинация людей против бешенства. Н.Ф. Гамалея — автор многих научных работ, посвященных бешенству, холере и другим проблемам микробиологии и иммунологии. После революции, гражданской войны в работу по восстановлению сети микробиологических лабораторий и научно-исследователь ских институтов активно включались многие ученые-микробиологи: к ним относятся уже упоминавшиеся выше Н.Ф. Гамалея, Д.С. Забо лотный, И.Г. Савченко, Я.И. Марциновский, Л.А. Тарасевич и др. Еще в предвоенные годы, вовремя Великой Отечественной войны ив первые послевоенные годы отечественные ученые-микробио логи создали вакпины для специфической профилактики клещевого энцефалита (А.А. Смородинцев и др, сыпного тифа (А.В. Пшеничное, Б.М. Райхер), туляремии (Б.Я. Эльберт, НА. Гайский), чумы ММ. Файбич), сибирской язвы (Н.Н. Гинсбург, A.J1. Тамарин), смешанную вакцину против брюшного тифа, паратифов, холеры и столбняка — поливакцина НИИСИ и др. В трудные годы Великой Отечественной войны санитарно-эпиде миологическая служба, в состав которой входили бактериологические лаборатории, проделала огромнейшую работу по предотвращению эпидемий различных инфекционных заболеваний. В е годы А.А. Смородинцевым с сотрудниками были получены вакцины для профилактики гриппа, кори, краснухи, паротита и совместно с М.П. Чумаковым — живая вакцина против по лиомиелита. Многие отечественные ученые — В.А. Барыкин, ИЛ. Кри- чевский, Л.А. Зильбер, ПФ. Здродовский, В.Д. Тимаков, З.В. Ермоль ева, А.А. Смородинцев, В.И. Иоффе, В.М. Жданов и др. — внесли существенный вклад в развитие микробиологии, вирусологии и иммунологии. Следует отметить уникальный вклад, внесенный ленинградскими медиками в годы блокады Ленинграда (1941-1943 гг.), когда они сумели предотвратить возникновение эпидемических заболеваний, особенно кишечных инфекций, в голодающем городе. Это МА. Рапопорт, МН. Фишер, Э.М. Новгородская, Н.К. Токаревич и многие другие. При медицинских институтах, переименованных сейчас в академии и университеты, работают кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии, где наряду с учебной проводится научно-ис следовательская работа по разным проблемам медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии ГЛАВА СИСТЕМАТИКА И НОМЕНКЛАТУРА |