Темы и лекции 1 модуля. Обычные Bacillus subtilis 0,70,8x23 Escherichia coli 0,31х16 Staphylococcus aureus 0,51,0 Thiobacillus thioparus 0,5х13 Rickettsia prowazeki 0,30,6x0,82 Мелкие

• Название: Обычные Bacillus subtilis 0,70,8x23 Escherichia coli 0,31х16 Staphylococcus aureus 0,51,0 Thiobacillus thioparus 0,5х13 Rickettsia prowazeki 0,30,6x0,82 Мелкие
• Дата: 19.01.2023
• Размер: 2.33 Mb.
• Имя файла: Темы и лекции 1 модуля.docx
• Тип: Документы; #894890
• страница: 3 из 21

Санитарная микробиология

     Санитарная микробиология изучает микрофлору окружающего нас мира и вызываемые ею процесс, которые могут представить опасность для здоровья человека. Она разрабатывает и оценивает методы микробиологических исследований разнообразных объектов внешней среды. На основании получаемых материалов, санитарная микробиология устанавливает нормативы, по которым можно судить о соответствии микробной среды и ее отдельных объектов гигиеническим требованиям. Санитарная микробиология разрабатывает рекомендации по оздоровлению окружающей среды путем воздействия на ее микрофлору и оценивает эффективность проводимых в этом направлении мероприятий.

Взаимоотношения в мире микроорганизмов между сочленами называется микробиоценозом. Он может выражаться в разных формах:

Метабиоз — взаимоотношение микроорганизмов, при котором один из них использует для своей  жизнедеятельности продукты жизнедеятельности другого (почвенные нитрифицирующих бактерий, использующие для своего метаболизма аммиак — продукт жизнедеятельности аммонифицирующих почвенных бактерий).

Мутуализм — взаимовыгодные взаимоотношения разных организмов (лишайники — симбиоз гриба и сине-зеленой водоросли).

Комменсализм (от лат. commensalis — сотрапезник) — сожительство особей разных видов, при котором выгоду из симбиоза извлекает один вид, не причиняя другому вреда. Комменсалами являются бактерии — представители нормальной микрофлоры человека.

Сателлизм — усиление роста одного вида микроорганизма под влиянием другого вида. Например, колонии дрожжей или сарцин, выделяя в питательную среду метаболиты, стимулируют рост вокруг них колоний других микроорганизмов.

Антагонизм – вид взаимоотношений, когда одни микроорганизмы задерживают рост или проводят к гибели других микроорганизмов. Хорошо известна антагонистическая активность против посторонней и гнилостной микрофлоры представителей нормальной микрофлоры толстого кишечника человека — бифидобактерий, лактобактерий, кишечной палочки и др. Такая форма антагонизма, когда микроорганизм использует другой организм как источник питания, называется паразитизмом. Примером паразитизма является взаимоотношение бактериофага и бактерии.

Механизмы микробного антагонизма различны. Одним из универсальных механизмов микробного антагонизма является продукция бактериями, грибами и пр. веществ – антибиотиков — специфических продуктов обмена микроорганизмов, подавляющих развитие микроорганизмов других видов.

 

Антибиотики - химиотерапевтические вещества, продуцируемые микроорганизмами, животными клетками, растениями, а также их производные и синтетические продукты, которые обладают избирательной способностью угнетать и задерживать рост микроорганизмов, а также подавлять развитие злокачественных новообразований (клеток)

Классификация антибиотиков по биологическому происхождению

 ПРИРОДНЫЕ:

1. Антибиотики, вырабатываемые микроорганизмами, относящимися к эубактериям.

А. Образуемые представителями рода Pseudomonas:

·         пиоцианин — P. aeruginosa,

·         вискозин — P. viscosa.

Б. Образуемые представителями родов Micrococcus, Streptococcus, Chromobacterium, Escherichia, Proteus:

·         низин — S. lactis,

·         дипломицин — Diplococcus X = 5,

·         продигиозин — Chromobacterium prodigiosum (Serratia marcescens),

·         колиформин — E. coli,

·         протантины — P. vulgaris.

В. Образуемые бактериями рода Bacillus:

·         грамицидины — В. brevis,

·         субтилин — В. subtilis,

·         полимиксины — В. polymyxa,

·         колистатин — неидентифицированная споровая аэробная палочка.

2. Антибиотики, образуемые микроорганизмами, принадлежащими к порядку Actinomycetales.

А. Антибиотики, образуемые представителями рода Streptomyces:

·         стрептомицин — S. griseus,

·         тетрациклины — S. aureofaciens, S. rimosus,

·         новобиоцин — S. spheroides,

·         эритромицин — Saccharopolyspora erythraea,

·         актиномицины — S. antibioticus и др.

Б. Антибиотики, образуемые представителями рода Nocardia:

·         рифамицины — N. mediterranei,

·         ристомицин — N. fructiferi и др.

В. Антибиотики, образуемые родом Actinomadura:

·         карминомицин — A. carminata и др.

Г. Антибиотики, продуцируемые родом Micromonospora:

·         фортимицины — М. olivoasterospora,

·         гентамицины — М. purpuгеа,

·         сизомицин — М. inyoensis.

3. Антибиотики, образуемые цианобактериями:

·         малинголид — Lyngbya majuscula.

4. Антибиотики, образуемые несовершенными грибами:

·         пенициллин — Penicillium chrysogenum,

·         гризеофульвин — P. griseofulvum,

·         трихотецин — Trichotecium roseum.

5. Антибиотики, образуемые грибами, относящимися к классам базидиомицетов и аскомицетов:

·         термофиллин — базидиомицет Lenzites thermophila,

·         лензитин — Lenzites sepiaria,

·         хетомин — Chaetomium cochoides (аскомицет).

6. Антибиотики, образуемые лишайниками, водорослями и низшими растениями:

·         усниновая кислота (бинан) — лишайником Usnea florida,

·         хлореллин — водорослью Chlorella vulgaris.

7. Антибиотики, образуемые высшими растениями:

·         аллицин — Allium sativum,

·         рафанин — Raphanus .sativum.

·         фитоалексины: пизатин и горохе (Pisum sativum),

·         фазеолин в фасоли (Phaseolus vulgaris),

·         хинин – красносоковое хининовое дерево.

8. Антибиотики животного происхождения:

·         лизоцим, экмолин, круцин (Trypanosoma cruzi), интерферон.

ПОЛУСИНТЕТИЧЕСКИЕ (ПРОДУКТЫ МОДИФИКАЦИИ МОЛЕКУЛ):

·         оксациллин, ампициллин и др.

СИНТЕТИЧЕСКИЕ:

·         сульфаниламиды (противомикробный химиопрепарат);

·         хлорамфеникол (природный, но получают синтетическим путем).

 Классификация антибиотиков по спектру действия

 ·         Антибиотики антибактериальные

·         Противогрибковые антибиотики

·         Антипротозойные антибиотики

·         Антивирусные антибиотики

·         Противоопухолевые антибиотики

 Классификация антибиотиков по химической структуре

 ·         ß - лактамные антибиотики

·         Макролиды

·         Аминогликозиды

·         Тетрациклины

·         Полипептиды

·         Полиены

·         Анзамицины

·         Дополнительный класс

Бета-лактамные антибиотики составляют большую часть антибиотиков выпускаемых фармацевтической промышленностью и используемых в медицинской практике. По механизму действия на бактериальную клетку они относятся к специфическим ингибиторам синтеза клеточных стенок.

 Классификация антибиотиков по механизму действия

 ·         Специфические ингибиторы синтеза клеточных стенок (пенициллины, цефалоспорины, цефамицины и др.);

·         Антибиотики нарушающие молекулярную организацию и функции клеточных мембран (полимиксины, полиены);

·         Антибиотики, подавляющие синтез белка на уровне рибосом (макролиды, тетрациклины, левомицетин, фузидин);

·         Ингибиторы синтеза РНК на уровне РНК-полимеразы и ингибиторы, действующие на метаболизм фолиевой кислоты (рифампицины);

·         Ингибиторы синтеза РНК на уровне ДНК-матрицы (актиномицины и др.);

·         Ингибиторы синтеза ДНК на уровне ДНК-матрицы (антрациклины, митомицин С, нитрофураны, налидиксовая кислота).

 Ниже приведено молекулярное строение пенициллина с отмеченными радикалами, которые участвуют в нарушении работы ферментов, синтезирующих клеточную стенку бактерий. Этот антибиотик по химическому строению относится к бета-лактамным препаратам.



 

Оценивая приведенные принципы классификации, в каждом из них можно найти недостатки. Например, классификация антибиотиков по биологическому происхождению имеет недочеты, связанные с тем, что иногда близкие по строению и биологическому действию вещества могут продуцироваться организмами, принадлежащими к разным группам. Нередко организмы, принадлежащие к одной группе (например актиномицеты), вырабатывают самые разнообразные по химическому строению антибиотики.

Классификация антибиотиков по признаку химического строения также имеет недостатки: в одну группу антибиотиков, отнесенных к одному классу химических соединений, вводят вещества, образующиеся разными группами организмов.

Биологический синтез

Химический синтез

Комбинированный метод

 Побочные действия антибиотиков

 Хотя к антибиотикам предъявляются жёсткие требования в отношении их безвредности для человека, в некоторых случаях, особенно при неоднократном или длительном применении их, наблюдаются нежелательные реакции, которые можно разделить на следующие группы:

 ·         Аллергические реакции

·         Токсическое действие

·         Эндотоксические реакции

·         Дисбиозы

·         Иммунодепрессивное действие

Аллергические реакции развиваются как осложнение на аллерген. Возникновение их зависит от свойств препарата (наиболее сильными аллергенами являются пенициллин и цефалоспорины), способа введения и индивидуальной чувствительности больного. Они не зависят от дозы введенного препарата, могут наступать за первым введением его, но обычно возникают в результате постепенной сенсибилизации при повторных применениях антибиотика. Могут носить характер кожного зуда, крапивницы, глоссита, дерматита, сыпи, ринита, конъюнктивита, эозинофилии, фотодерматозы и т.п. Наибольшую опасность представляют тяжелые токсико-аллергические реакции (анафилактический шок, ангионевротический отек гортани, синдром Лайела, синдром Стивенса-Джонса).

 Для предупреждения этих реакций антибиотики необходимо назначать с учетом индивидуальной чувствительности больного при тщательном наблюдении за больным после введения антибиотиков.

 Токсические реакции возникают чаще всего в связи с органотропным фармакодинамическим действием антибиотика и при продолжительном лечении. Проявляются в виде поражения вестибулярного аппарата (неомицин, канамицин, стрептомицин, флоримицин и некоторые другие, печени (тетрациклины), почек (полимиксин, бацитрацин, неомицин, мономицин, канамицин, стрептомицин, амфотерицин В и некоторые другие), сердца (поражение миокарда, эпикарда и эндокарда), восьмой пары мозговых нервов, периферических нервов, различных поражений ЦНС (циклосерин, неомицин, полимиксин, гризеофульвин, пенициллин, стрептомицин, и некоторые другие) и других нарушений. Наиболее тяжёлыми является токсическое воздействие на кровь, поражение органов кроветворения: агранулоцитоз, лейкопения, тромбоцитопения, апластическая анемии (левомицитин, который также оказывает эмбриотоксическое действие). Аминогликозиды могут вызвать необратимое поражение слухового нерва (ототоксическое действие). Цефалоспорины III поколения нарушают синтез витамина К, в результате чего возможны кровотечения.

 Для предупреждения токсического действия антибиотиков необходимо выбирать наиболее безвредные для данного больного препараты (не назначать нефротоксические антибиотики больному с поражением почек и т.п.) и постоянно следить за состоянием органов, для которых антибиотик токсичен.

 Эндотоксические реакции развиваются в тех случаях, когда под влиянием антибиотика происходит массовое разрушение грамотрицательных бактерий, сопровождающееся выделением и поступлением в кровь эндотоксина (липополисахарида клеточной стенки) и развитием эндотоксического шока (феномен Яриш-Герксгеймера).

 Одним из самых частых осложнений, особенно при длительном применении антибиотиков с широким спектром, являются стойкие изменения качественного и/или количественного состава бактериальной микрофлоры организма – дисбактериозы. Дисбиоз – изменения и среди других микроорганизмов (вирусов, грибов). Они развиваются в результате того, что антибиотики  уничтожают не только бактерии – причину болезней, но и те бактерии, которые составляют естественную флору организма и выполняют незаменимые функции. Это ведёт к тому, что резко уменьшается количество или происходит полное исчезновение видов нормальной микрофлоры (бифидо- и лактобактерий, нормальной кишечной палочки), при этом беспрепятственно начинают размножаться те условно-патогенные микроорганизмы, которые в норме встречаются в незначительных количествах и которые к этому антибиотику нечувствительны. Они могут стать причиной вторичных эндогенных инфекций, как бактериальных, так и грибковых. Чаще всего это стафилококки, дрожжеподобные грибы Candida, клостридии, некоторые гнилостные микроорганизмы (псевдомонады, протей и другие). Например, у больного стафилококковой пневмонией в результате антибиотекотерапии может развиться цистит, вызванный E. coli. Наиболее тяжело протекают генерализованный кандидоз (кандидосепсис); стафилококковый энтероколит; псевдомембранозный колит, вызываемый C.difficile; вторичные пневмонии, вызываемые стафилококком и грамотрицательными палочками.

 Подавление нормальной микрофлоры приводит к нарушению антагонизма и с патогенными микробами, что может способствовать развитию различных заболеваний. Например, назначение антибиотиков, подавляющих E. coli, делает организм более восприимчивым к дизентерии, холере, другим кишечным инфекциям.

 Для предупреждения развития дисбиоза применяют: антибиотики узкого спектра действия; назначают противогрибковые препараты; назначают эубиотики для восстановления нормальной микрофлоры.

 Иммунодепрессивное действие – это подавление форм иммунного ответа. Например, левомицетин подавляет антителообразование, тетрациклин – фагоцитоз, циклоспорин оказывает иммуносупрессивное действие на Т-систему иммунитета. Кроме непосредственного действия на иммунную систему, антибиотики при формировании иммунитета могут явиться причиной недостаточного антигенного воздействия микроорганизмов: микроорганизмы погибают прежде, чем успевают выполнить свою антигенную функцию. Вследствие этого не вырабатывается полноценный иммунитет, что приводит к переходу заболевания в хроническую форму, возникновению реинфекций и рецидивов. Подобный эффект наблюдается при скарлатине, брюшном тифе и других заболеваниях.

Для профилактики данного осложнения используют сочетанное применение антибиотика и соответствующей вакцины. В результате действия антибиотика погибают возбудители заболевания, а действие вакцины приводит к формированию иммунитета.

 Кроме того, сложность лечения бактериальных инфекций состоит в том, что бактерии «учатся защищаться» от антибиотиков, изменяя ДНК, и эти изменения передают друг другу «по наследству», формируя резистентность.

 

Под резистентностью (устойчивостью) понимают способность микроорганизма переносить значительно большие концентрации препарата, чем остальные микроорганизмы данного штамма (вида), или развиваться при таких концентрациях, которые превышают достигаемые в макроорганизме при введении антибиотиков, сульфаниламидов и нитрофуранов в терапевтических дозах.

Устойчивость бактерий к антибиотикам может быть врожденной и приобретенной.  Врожденная (природная) устойчивость обусловлена особенностями строения структур клетки, на которые направлено действие антибиотика. Такая устойчивость может быть связана, например, с отсутствием у микроорганизмов мишени действия антибиотика или недоступностью мишени вследствие низкой проницаемости оболочки клетки или ферментативной инактивации. Например, бактерии рода микоплазма (лат. Mycoplasma) нечувствительны к пенициллину, так как не имеют клеточной стенки; большинство грам-отрицательных бактерий невосприимчивы к пенициллину G, поскольку клеточная стенка защищена дополнительной мембраной.

 Приобретенная (вторичная) устойчивость возникает в результате контакта микроорганизма с антимикробным средством либо за счет возникновения мутаций хромосомной ДНК, модифицирующих имеющиеся белки бактерий, либо за счет трансформации, благодаря которой образуются мозаичные гены, либо путем горизонтального переноса генов (ГПГ) устойчивости.

Спонтанные мутации не связаны с направленным действием на ДНК бактерии антибактериальных препаратов, которые играют роль лишь селективных. В процессе селекции в результате воздействия химиотерапевтических соединений чувствительные микроорганизмы погибают, а резистентные сохраняются, размножаются и распространяются в окружающей среде агентов (отбор мутантов). Приобретенная резистентность закрепляется и передается по наследству последующим генерациям бактерий. Наиболее быстро и часто резистентность к антибактериальным препаратам возникает у стафилококков, эшерихий, микоплазм, протея, синегнойной палочки.

 В настоящее время главной причиной быстрого возникновения множественной лекарственной устойчивости у бактерий является именно горизонтальный перенос генов резистентности. ГПГ — процесс, в котором организм передает генетический материал другому организму, не являющемуся его потомком. Такая переданная ДНК встраивается в геном и затем стабильно наследуется. Центральную роль в этом процессе играют различные мобильные внехромосомные генетические элементы — плазмиды, транспозоны, IS-элементы, интегроны. Бактериальные плазмиды, связанные с переносом маркеров лекарственной устойчивости в процессе конъюгации клеток, получили название R-факторов – плазмиды резистентности (от англ. resistance — устойчивость) или R-плазмиды. Конъюгирующие R-плазмиды состоят из r-фактора (r-оперона), детерминирующего устойчивость к определенному антибиотику (их может быть от 1 до 10) и фактора переноса RTF, обеспечивающего межбактериальный перенос таких r-факторов. Неконъюгирующая плазмида состоит только из r-оперона(-ов), существующих в клетке самостоятельно. Их передача между клетками осуществляется посредством их коинтеграции с конъюгирующими плазмидами. У грамположительных бактерий (стафило- и стрептококки и т. д.) R-плазмиды не передаются при конъюгации (посредством половых пилей), а чаще всего передаются посредством трансдукции (с помощью бактериофага). R-плазмиды могут передаваться даже между бактериями разных родов и видов: от Salmonella typhimurium[en] к Vibrio cholerae, S. marcesens и Yersinia pestis, а от Pseudomonas aeruginosa к Escherichia coli.

Передача генетической информации между микроорганизмами с помощью трансформации имеет значение только для лабораторных исследований.

Бактерии стали чрезвычайно быстро приспосабливаться, постепенно формируя устойчивость ко всем новым препаратам. Приобретение резистентности — это биологическая закономерность, связанная с адаптацией микроорганизмов к условиям внешней среды. В разной степени резистентность характерна для всех бактерий и всех антибиотиков. К химиопрепаратам адаптируются не только бактерии, но и остальные микробы — от эукариотических форм (простейшие, грибы) до вирусов. Проблема формирования и распространения лекарственной резистентности микробов особенно значима для внутрибольничных инфекций, вызываемых «госпитальными штаммами», у которых, как правило, наблюдается множественная устойчивость к антибиотикам (полирезистентность).

Наиболее хорошо изучены и распространены следующие основные биохимические механизмы устойчивости бактерий к антибиотикам:

·         энзиматическая инактивация антибиотика;

·         модификация молекулы-мишени действия антибиотика;  

·         активное выведение антибиотика из микробной клетки (эффлюкс или откачивание);

·         изменение проницаемости внешней мембраны микробной клетки;

·         формирование метаболического «шунта» (приобретение генов метаболического пути альтернативного тому, который ингибируется антибиотиком);

·         имитация молекулы-мишени;

·         сверхэкспрессия молекулы-мишени.

 Энзиматическая инактивации молекул антибиотика осуществляется с помощью синтезируемых бактериями ферментов, разрушающих активную часть антибиотиков. Например, бета-лактамаза, обеспечивает устойчивость микроорганизмов к бета-лактамным антибиотикам (пенициллинам, цефалоспоринам и др.) за счет прямого расщепления их бета-лактамного кольца. Другие ферменты способны не расщеплять, а модифицировать активную часть молекулы антибиотиков, добавляя к ней ацетильную или фосфатную группу, что позволит снизить его способность связываться с рибосомами бактерии и прерывать синтез белка (инактивация аминогликозидов и левомицетина).

Модификация мишени воздействия (чувствительного к антибиотику участка) состоит, например, в изменении PBP— связывающей мишени воздействия пенициллинов—в MRSA и других пенициллин-резистентных бактериях. Другими примерами являются мутации в генах, кодирующих рибосомальный белок RpsL, β-субъединицу ДНК-зависимой РНК-полимеразы и фермент ДНК-гиразу, что придаёт клетке устойчивость к стрептомицину, рифамицину и хинолонам. Изменение белка S12, входящего в состав 30S-субчастицы рибосомы, или белков L4 и L12, входящих в состав 50S-субчастицы, уменьшает связывание соответственно аминогликозидов или макролидов с рибосомами, что предотвращает ингибирующее действие антибиотиков на синтез белка. Наличие генов, кодирующих метилирование рибосомной РНК эффективно защищает бактериальную клетку от летального действия эритромицина. Подобные механизмы описаны в отношении антибиотиков, нарушающих функционирование рибосом. Еще одним способом является приобретение генов менее чувствительной молекулы-мишени от других видов. Подобный механизм устойчивости к пенициллину распространен среди устойчивых штаммов Streptococcus pneumoniae и Neisseria meningitidis, содержащих мозаичные гены DD-транспептидазы, являющейся мишенью для пенициллина.