Микробиология Борисов Л.В. Микробиология Борисов Л. Литература для студентов медицинских вузов
 Скачать 27.52 Mb.
|
|
Брожение — преимущественно анаэробный вариант биологического окисления углеводородсодержащих органических субстратов І Іроцессьі брожения обеспечивают распад неазотистых органических веществ. При этом микроорганизмы используют выделяющуюся энергию для своей жизнедеятельности. Еще в XIX в. Л. Пастер показал швисимость различных вариантов брожения от вида микроба и характера сбраживаемого субстрата. Спиртовое брожение углеводов вызывают дрожжи (Saccharomyces), некоторые бактерии (Sarcina) и грибы (Мисог). При спиртовом брожении гексо- H.I распадаются на этанол и углекислый газ. Спиртовое брожение издревле применяется в производстве вина и пива, я также в хлебопечении. Обычно используют специально селекционирован ные (производственные) штаммы микрорганизмов с известными фермента- швными свойствами. Контаминация исходного сырья дикими штаммами (расами, например, дрожжами рода Torula ухудшают вкус напитков и делают их мутными. Уксуснокислое брожение — процесс, при котором ферменты уксуснокис- мі.іх бактерий рода Acetobacter окисляют спирт до уксусной кислоты. Areiobacter необходимы для получения пищевого уксуса, однако вредят в пмноделии и пивоваренной промышленности. Молочнокислое брожение — такой вариант биологического окисления углеводов, когда сначала одни ферменты молочнокислых бактерий, например рода Lactobacillus, расцепляют лактозу до глюкозы и галактозы, а затем дру- | не ферменты превращают последние в молочную кислоту. Молочная кислота » молоке отщепляет кальций от казеина, белок превращается в параказеин и ... надает в осадок, иными словами — молоко свертывается. Молочнокислые бактерии активно участвуют в бродильных процессах, протекающих в кишечнике при пищеварении. И.И. Мечников считал, что брожение в пищеварительном тракте необходимо стимулировать для сдерживания избыточных гнилостных процессов. С этой целью он настоятельно ре- •имендовал регулярно употреблять кисломолочные продукты с живой специфической микрофлорой и до конца жизни неукоснительно следовал этому мривилу (знаменитая простокваша Мечникова» с болгарской палочкой і nctobacillus bulgaricum). 7.2.2. Роль микробов в круговороте других биогенных элементов Сера входит в состав некоторых белков. Поэтому одним из продуктов распада белков может быть сероводород. Биохимические превращения серы восстановительного и окислительного порядка осуществляются серобактериями родов Thiobacillus, Sulfolobus и Thiospira. Для них H2S является источником энергии. Сульфурирующие бактерии окисляют H2S с выделением свободной серы. В природе распространены и десульфурирующие микробы, они восста- ияиливают сульфаты, образуя H2S. Так, в Черном море, в результате деятель- ііпі'ти десульфурирующих бактерий, на глубине 2500 м содержание H2S дохо- ■1111 до 6,5 мл в 1 л воды. Высокие концентрации H2S отмечают в целебных грязях. Серобактерии играют важную роль как активатор начальных этапов расщепления различных органических серосодержащих отбросов в сточных водах и нечистотах. Фосфор имеется в живых организмах только в виде свободных фосфатных ионов (с пятивалентным фосфором) или в составе сложных фосфатных компонентов клетки. Поскольку основная часть фосфатов в природе представлена в виде нерастворимых комплексов с кальцием, алюминием и железом, доступность естественных фосфатов для растений в основном зависит от микробов. Бактерии, участвующие в переработке мертвых остатков растений и животных, способны утилизировать только ионы фосфатов, из которых затем синтезируют фосфорорганические соединения. Кроме того, вырабатывая в среду органические и неорганические кислоты, бактерии растворяют фосфат кальция, который после этого легко усваивается растениями. Микробиологические аспекты охраны окружающей среды определяются важной ролью микроорганизмов в биосфере, о чем было сказано выше. Во-первых, необходимо сохранять те микроорганизмы, от которых зависит природный круговорот веществ. Негативное действие промышленнцх и автомобильных выбросов на популяции микроорганизмов в природных экосистемах проявляется в замедлении или полном прекращении процессов синтеза биомассы и ее транс формации. Во-вторых, следует дифференцированно оценивать роль микроорганизмов, осуществляющих биодеградацию. Нужно поддерживать микроорганизмы, которые разрушают во внешней среде так называемые ксенобиотики, те. синтетические соединения. Будучи биологически чужеродными, они часто обладают токсическими, аллергенными, тератогенными и канцерогенными свойствами. Поэтому их био деградация есть явление позитивное. С другой стороны, необходимо сдерживать те микроорганизмы, которые вызывают порчу пищевых продуктов, лекарств, элементов водопроводных и канализационных сетей, топлива, машинных масел и других материалов. В-третьих, следует защищать внешнюю среду от контаминации загрязнения) патогенными и условно-патогенными микроорганизмами. Последние попадают в окружающую среду из организмов инфицированных людей, животных и растений, из лабораторий и микробиологических производств. В этот ряд можно поставить задачу предотвращения выброса земных микроорганизмов в космос. Сейчас все более актуальной становится еще одна проблема защита природы и человека от генно-инженерных микробов-мутантов. 7.3. ОСНОВЫ САНИТАРНОЙ МИКРОБИОЛОГИИ Санитарная микробиология изучает микрофлору окружающей среды с позиции влияния ее на здоровье человека. Санитарно микробиологические исследования позволяют эпидемиологами ги- | иснистам оценить опасность воды, воздуха, почвы, предметов оби- іида, медицинского оборудования, других объектов как вероятных факторов передачи возбудителей кишечных, респираторных, раневых и иных инфекций. Правила взятия проб для исследования, методы анализа, а также ипиустимые уровни микробиологического загрязнения объектов строго регламентируются нормативными актами — стандартами, санитарными правилами и нормами, методическими указаниями, другими официальными документами. Видовая идентификация выделенных из проб культур проводится ностаточно редко. Обычно в санитарной микробиологии оперируют условными группами микробов, принадлежность к которым устанав- иинают по минимальному числу морфологических, культуральных и ферментативных признаков. Микрофлора почвы Почвы являются важнейшей средой и природным резервуа- ||цм обитания микроорганизмов. Вместе с растениями и животными пни составляют сложные и многообразные биогеоценозы, состав, плот- ппсть, функциональная активность и прочие характеристики которых іі ііі и с я тот типа и структуры почвы, состава минеральных и органи- чгских веществ, физико-химического состояния, температуры, pH, книжности, концентрации углекислого газа, других факторов. В слое пахотной почвы толщиной 15 см на площади в 1 га может і "держаться от 1 до 5-6 тонн микробной массы. Она максимальна на чубине 10-20 см. На глубине свыше 1-2 м микроорганизмы уже м іречаютея в незначительном количестве, начиная см, почва может быть стерильной. Патогенные микроорганизмы чаще всего попадают в землю с испражнениями, мочой, гноем, мокротой, слюной и другими выделениями, с трупами людей и животных, погибших от инфекционных ш()олеваний. Патогенные и условно-патогенные микробы контамини- I ' y i o t почву при сбросе фекально-бытовых и сточных вод различных предприятий. Сроки переживания патогенных для человека микробов в почве и 111 роко варьируют. Неспорообразующие бактерии — возбудители ди- ш'нтерии, брюшного тифа, холеры, чумы, бруцеллеза, туляремии, ту- ім ркулеза — выживают в почве от нескольких дней до нескольких месяцев. Споры возбудителей столбняка, сибирской язвы, газовой гангрены могут сохраняться много лет. Более того, для споробразующих бактерий рода Clostridium почва является естественной средой обитания. Поэтому попадание земли в раны чревато возникновением газовой гангрены или столбняка. Размножение в пищевых продуктах С. botulinum таит смертельную угрозу отравления ботулотоксином. Отмирание патогенных бактерий в почве обусловлено недостатком влаги, отсутствием необходимых питательных субстратов, антагонизмом почвенных микробов, действием солнечных лучей. Санитарно-микробиологическое исследование почвы проводят с целью предупредительного санитарного надзора (выбор места для строительства детского сада или игровой детской площадки, текущего санитарного надзора и по эпидемическим показаниям (при расследовании причин вспышек инфекционных заболеваний и последствий экологических аварий). В зависимости от задачи анализ может быть кратким или расширенным При проведении текущего санитарного надзора ограничиваются установлением факта и оценкой степени фекального загрязнения почвы. Почвы с преобладанием бактерий, свидетельствующих о фекальном загрязнении, рассматривают как санитарно неблагополучные. Для определения давности фекального загрязнения почвы определяют несколько санитарно-показательных микроорганизмов. Присутствие в почве определенных концентраций кишечной палочки Е. coli) и фекального стрептококка (Streptoccocus faecalis) указывает на свежее, бактерий родов Citrobacter и Enterobacter — на несвежее, a Clostridium perfringens — на давнее фекальное загрязнение. Санитарно-микробиологическое исследование почвы с целью предупредительного надзора проводят по расширенному перечню показателей. Определяют кали-индекс — количество бактерий группы кишечной палочки (БГКП), обнаруженных в 1 г почвы, перфрингенс-титр — наименьшую массу почвы в граммах, в которой обнаруживаются особи Clostridium perfringens, общую численность сапрофитных, термофильных и нитрифицирующих бактерий в 1 г почвы. При интерпретации результатов исследования руководствуются нормативными документами, в которых учитываются не только общие критерии оценки, но и состав почвы, климатическая зона, другие факторы. Единого стандарта санитарно-микробиологической оценки почв нет. Микрофлора воды Вода открытых морских и пресноводных водоемов, как и почва, является естественной средой обитания разнообразных бактерий, грибов, вирусов, микроскопических водорослей, простейших II иодоемах различают собственную (аутохтонную) и заносную (ал- иохтонную) микрофлору, поступающую из почвы, воздуха, живых организмов. Вводе, как ив почве, происходят биологические процессы очищения от несвойственной (аллохтонной) микрофлоры. Концентрация водных микроорганизмов определяется главным ц('>разом содержанием вводе органических веществ. Наиболее чисты і рунтовые подземные воды, так как после просачивания через почву большинство микробов задерживается в фильтрующем слое. Значи- ггиьно больше микробов в открытых водоемах, что связано с высоким содержанием растворенных питательных органических веществ, которые поступают со сточными и канализационными водами, отхо- ими предприятий. Сегодня в реки, озера, моря выбрасывается такое ■иличество сточных вод с микробами и огромным количеством органических веществ, что вода не успевает самоочищаться. В 1 мл такой оды количество микробов может достигать нескольких миллионов. Вода имеет важное санитарно-эпидемиологическое значение как фнктор передачи возбудителей многих инфекций, особенно кишечных і (рюшного тифа, дизентерии, сальмонеллезов, холеры, гепатита А, нмлиомиелита), которые с испражнениями больных и носителей посту- миют в открытые водоемы, а оттуда нередко ив питьевую воду. Хотя вода не особенно благоприятна для патогенных и условно патогенных микробов, многие из них способны переживать в ней определенное время. Сроки выживания патогенных микробов вводе шнисят главным образом от их вида и концентрации микробной взве- и, температуры воды и содержания органических веществ. Споры возбудителя сибирской язвы годами могут сохраняться в де месяцы переживают вводе сальмонеллы, лептоспиры, вирусы полиомиелита и гепатита А. Меньше (дни, недели) выживают возбу- цители дизентерии, холеры, бруцеллеза, туляремии, условно-патоген ные энтеробактерии. В теплое время года благодаря большей активности процессов самоочищения воды продолжительность жизни бак- іерий короче, в холодной воде соответственно дольше. Во льду возбудители кишечных инфекций могут сохраняться в течение не- ( кольких недель и месяцев. Санитарно-микробиологическое исследование воды проводится с целью текущего надзора, те. в плановом порядке, а также но специальным эпидемиологическим показаниям. Основными объектами такого исследования являются питьевая вода централизованного водоснабжения (водопроводная вода питьевая вода нецентрализованного водоснабжения вода поверхностных и подземных водоисточников, — сточные воды вода прибрежных зон морей — вода плавательных бассейнов. Требования к качеству воды разных объектов, методы исследований и критерии оценки результатов представлены в нормативных актах — государственных стандартах (ГОСТ, санитарных правилах и нормах, методических указаниях. Основными официально регламентированными показателями качества санитарно-микробиологического состояния воды в настоящее время являются. Общее микробное число (ОМЧ) — количество мезофильных бактерий в 1 мл (см) воды. Индекс бактерий группы кишечных палочек (бывший коли- индекс) — количество БГКП в 1 л воды. Согласно ГОСТ в России в питьевой водопроводной воде допускается ОМЧ в см не более 100, индекс БГКП не более Раньше использовали еще один показатель фекального загрязнения — «коли-титр» — наименьший объем воды, в котором обнаруживается хоть одна особь бактерий группы кишечных палочек (БГКП). При необходимости расследования водных вспышек инфекционных заболеваний проводят более детальное санитарно-микробиологичес кое исследование воды, определяя наличие энтерококков, сальмонелл, холерного вибриона, энтеровирусов. 7.3.3. Микрофлора воздуха Недостаток влаги и питательных веществ, солнечная радиация препятствуют размножению микроорганизмов в атмосферном воздухе. Микробы поступают в воздух с поверхности почвы и растений, с отходами некоторых производств, из животных организмов. Микрофлора атмосферного воздуха вторична, бедна и вариабельна. Она зависит от интенсивности солнечной радиации, ветра, осадков, характера почвы, времени года. При чихании, кашле, разговоре из верхних дыхательных путей человека в воздух выбрасывается множество капелек слизи с эпителиальными клетками и микроорганизмами. Взвешенные в воздухе капельки образуют стойкий микробный аэрозоль, мелкодисперсные фракции которого способны проникнуть не только в верхние, но даже в средние и нижние отделы респираторного тракта человека. Воздушно-капельным путем происходит передача возбудителей так называемых респираторных инфекций — гриппа и кори, туберкулеза, коклюша, дифтерии, краснухи, ветряной оспы, паротита. Микробный аэрозоль может стать причиной развития аллергических заболеваний, особенно при наличии в воздухе плесневых грибов и актиномицетов. Распространение патогенных микробов через воздух может реализоваться и другим путем, если выброшенные из респираторного трак і н капельки высыхают на поверхностях и превращаются в бактериальную пыль. Показано, что внутри белкового субстрата некоторые пато- | енные бактерии выживают дольше и такая бактериальная пыль может интенсивно перемещаться с воздушными потоками. Пылевой путь особенно значим в эпидемиологии туберкулеза, дифтерии. Санитарно-микробиологическое исследование воздуха имеет целью контроль состояния в основном воздушной среды закрытых помещений операционных, перевязочных в хирургических и акушер ско-гинекологических отделениях, асептических палат и блоков, бок ив аптек, детских учреждений, боксов на биотехнологических про- ишодствах ив бактериологических лабораториях. Предельно допустимые уровни микробного загрязнения, показания, ►ратность и методы контроля санитарно-микробиологического состояния воздуха регламентированы официальными документами Министерства здравоохранения РФ — приказами, методическими указаниями и инструкциями. Государственные стандарты (ГОСТы), регламен- шрующие методы исследований и нормативы содержания микробов в ив ідухе пока отсутствуют. Для исследования микрофлоры воздуха используют следующие методы. Естественная седиментация — так называемый чашечный м?год Коха с пассивным осаждением микробов на поверхность плот- ипй питательной среды за определенное время, обычно 5-10 мин. Метод прост, ноне позволяет выявить микробный аэрозоль малой дисперсности. Принудительная седиментация микроорганизмов из воздуха с in пользованием специальных приборов — импакторов типа прибо ри Кротова (микробы осаждают на поверхность плотных питательных среди импинджеров типа прибора Дьяконова (при продувании іючдуха микробы поступают в жидкие питательные среды. Эти метлы наиболее надежны, так как позволяют дать количественную характеристику загрязнения воздуха микроорганизмами и изучить их ■ндовой состав. Фильтрационный метод — воздух продувают через воду или мембранные фильтры с последующим мерным высевом в питательные среды (редко используют). Критериями оценки санитарно-микробиологического состояния ■имдуха закрытых помещений медицинских учреждений являются: общее микробное число (ОМЧ) — количество бактерий в пере чете нам воздуха, выросших при посеве на поверхности пита- 1 ч;пі.ного агара (посевы инкубируют сутки при С, затем еще сутки при температуре около 20°С); индекс санитарно-показательных бактерий — количество в пересчете нам воздуха условно-патогенных микробов дыхательных путей — гемолитических стрептококков, золотистого стафилоккока, і римотрицательных бактерий, дрожжеподобных и плесневых грибов По эпидемиологическим показаниям, например, для расследования вспышек инфекционных заболеваний или при изучении причин повышенного уровня внутрибольничных инфекций определяют наличие и концентрацию в воздухе патогенных микробов. Большое значение для профилактики гнойных осложнений имеет микробная чистота воздуха в операционных, реанимационных и перевязочных отделениях хирургических отделений и госпиталей. Поэтому здесь силами бактериологов лечебного учреждения регулярно контролируют воздушную среду. Принято считать, что ОМЧ в 1 м воздуха в операционной не должно превышать до операции 500, а после операции — 1000. |