Общая микробиология
 Скачать 0.8 Mb.
|
РАЗДЕЛ ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ1. Медицинская микробиология. Ее значение в практической деятельности врача. Л. Пастер – основоположник микробиологии как науки. Влияние работ Пастера на развитие медицинской микробиологии, формирование прикладной иммунологии. Медицинская микробиология является полноценной наукой, включающей микологию, бактериологию, протозоологию, вирусологию, санитарию и иммунологию. Разработаны методы, позволяющие распознавать возбудителей инфекционных заболеваний и применять эффективные препараты для их лечения, заниматься профилактикой болезней, ранее приводивших к пандемиям с огромными показателями смертности. Иммунология из-за сложности биохимических процессов иммунитета почти ответвилась от микробиологии в отдельную науку. Сегодня она сочетается с онкологией и аллергологией. При этом остальные отрасли микробиологии не менее важны: они позволяют оценить перспективы генно-инженерного использования микробов, предположить развитие климата и биоценозов океана и суши. Также важной является потенциальная перспектива применения микроорганизмов в сельском хозяйстве для борьбы с паразитами или для повышения урожайности культур. Цели микробиологии У каждой отдельной отрасли микробиологии есть свои цели и методы, которые позволяют их достигать. В частности, медицинская микробиология ставит целью изучить максимально возможное количество патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, их взаимодействие с организмом человека, а также возможные способы противодействия контактам с инфекциями и их лечения. Совершенствование микробной диагностики, ликвидация очагов патогенной микрофлоры в биосфере, а также вакцинная профилактика дополняют методы медицинской микробиологии. При этом, вследствие недостатка финансирования и из-за возможного риска нарушения процессов в биоценозах, пока нет возможности полностью избавиться от возбудителей инфекционных заболеваний. Однако уже на современном этапе санитария и гигиена, микробиология и иммунология позволяют значительно снижать количество такого рода патологий и их осложнений. Промышленная микробиология ставит целью изучить свойства микробов, которые возможно применить на различных стадиях производства. В частности, наиболее перспективным направлениям таких научных разработок является применение бактерий для разложения промышленных отходов. В сельскохозяйственной микробиологии целью является потенциальное применение мельчайших организмов для повышения урожайности культур и возможной борьбы с вредителями и сорняками. Санитарная микробиология изучает пищевые продукты и выявляет в них микробов. Ее целью остается совершенствование методов, позволяющих проверять партии продукции пищевого назначения. Вторая задача - противодействие эпидемиям инфекционных заболеваний и оптимизация режимов нахождения людей в различных учреждениях, опасных с точки зрения эпидемии контактных инфекций. Общая микробиология Общая микробиология - это наука, методы которой позволяют изучать любые микроорганизмы в различных средах обитания. Это базовая отрасль, которая предоставляет полученную информацию промышленной, сельскохозяйственной, ветеринарной и медицинской микробиологии. Она изучает бактерии и их семейства, способности микроорганизмов расти на различных питательных средах, закономерности заселения определенных климатических зон. Генный дрейф также является одним из основных интересов бактериологов, так как этот механизм позволяет бактерии приобретать новые способности в течение коротких промежутков времени. Одной из самых нежелательных является антибиотикорезистентность. Появление новых, устойчивых к конкретному противомикробному препарату штаммов бактерий существенно усложняет задачи медицинской микробиологии. Но это еще не все. Общая микробиология - это наука о вирусах, грибках, простейших. Это еще и учение об иммунитете. В соответствии с определенными интересами выделены и отдельные ветви науки: вирусология, микология, протозоология, иммунология. Новые данные, полученные в ходе исследования штаммов бактерий, грибков и вирусов, будут применены в любой другой отрасли микробиологии и имеют определенную важность. Бактериология Царство бактерий считается самым многочисленным среди всех остальных, которые изучает микробиология. Темы по исследованиям бактерий из-за этого являются наиболее узкими. Для отнесения определенного организма к одному виду требуется тщательное изучение его морфологии и биохимических процессов. К примеру, многие бактерии кишечной группы ферментируют глюкозу и на основании данного критерия относятся к конкретной группе. Из некоего сообщества организмов в дальнейшем будет выделен штамм - чистая бактериальная культура. Все ее особи будут характеризоваться одинаковым генетическим материалом, таким же, что и у других представителей одного вида. А главное, все эти бактерии будут вести себя одинаково в рамках популяции, проживающей в этой среде. В других условиях эта же культура свободно мутирует и адаптируется, из-за чего формируется новый штамм. Он может отличаться другим набором ферментов и вирулентных факторов. Потому и его способность вызывать заболевание будет иной. Вирусология Среди всех живых организмов вирусы являются самыми нетипичными. Они дефектны, не способны к метаболизму, а для размножения выбрали тактику паразитирования. Важно, что это еще и самые удивительные патогены из всех, которые изучает микробиология (вирусология). Иммунология также занимается исследованием вирусов, потому как многие из них способны угнетать иммунитет и вызывать онкологические заболевания. Вирусы являются очень простыми организмами с пока не до конца изученными механизмами функционирования. Они не могут метаболизировать питательные вещества, но остаются живыми. Не имея структур, отвечающих за жизнедеятельность, они все равно существуют. Более того, вирус можно представить как генетический материал с механизмами его внедрения в клетки, где будет осуществляться размножение. Очевидно, что этот механизм внедрения и размножения "разработан" таким образом, чтобы обходить все мыслимые защитные барьеры клетки. Примером является вирус ВИЧ, который, несмотря на мощную защиту иммунной системы, легко и просто инфицирует человека и приводит к иммунодефициту. Поэтому микробиология и иммунология должны совместно заниматься данной проблемой, разыскивая пути ее решения. А поскольку у вирусов из-за поразительной скорости мутации становится больше возможностей, то механизмы борьбы с этими патогенами нужно разработать как можно быстрее. Микология - это отрасль общей микробиологии, которая изучает плесневые грибки. Эти организмы склонны вызывать заболевания человека, животных, а также вредят сельскохозяйственным культурам. Плесневые грибки портят продукты питания и за счет того, что способны образовывать споры, практически неуязвимы. Однако пока они имеют небольшое количество факторов вирулентности и достаточно медленно размножаются, их вклад в общую заболеваемость невелик. Пастер сделал ряд выдающихся открытий. За короткий период с 1857 по 1885 г. он доказал, что брожение (молочнокислое, спиртовое, уксуснокислое) не является химическим процессом, а его вызывают микроорганизмы; опроверг теорию самозарождения; открыл явление анаэробиоза, т.е. возможность жизни микроорганизмов в отсутствие кислорода; заложил основы дезинфекции, асептики и антисептики; открыл способ предохранения от инфекционных болезней с помощью вакцинации. Многие открытия Л. Пастера принесли человечеству огромную практическую пользу. Путем прогревания (пастеризации) были побеждены болезни пива и вина, молочнокислых продуктов, вызываемые микроорганизмами; для предупреждения гнойных осложнений ран введена антисептика; на основе принципов Л. Пастера разработаны многие вакцины для борьбы с инфекционными болезнями. Однако значение трудов Л. Пастера выходит далеко за рамки только этих практических достижений. Л. Пастер вывел микробиологию и иммунологию на принципиально новые позиции, показал роль микроорганизмов в жизни людей, экономике, промышленности, инфекционной патологии, заложил принципы, по которым развиваются микробиология и иммунология и в наше время. Л. Пастер был, кроме того, выдающимся учителем и организатором науки. Работы Л. Пастера по вакцинации открыли новый этап в развитии микробиологии, по праву получивший название иммунологического. Принцип аттенуации (ослабления) микроорганизмов с помощью пассажей через восприимчивое животное или при выдерживании микроорганизмов в неблагоприятных условиях (температура, высушивание) позволил Л. Пастеру получить вакцины против бешенства, сибирской язвы, куриной холеры; этот принцип до настоящего времени используется при приготовлении вакцин. Следовательно, Л. Пастер является основоположником научной иммунологии, хотя и до него был известен метод предупреждения оспы путем заражения людей коровьей оспой, разработанный английским врачом Э. Дженнером. Однако этот метод не был распространен на профилактику других болезней. Роберт Кох. Физиологический период в развитии микробиологии связан также с именем немецкого ученого Роберта Коха, которому принадлежит разработка методов получения чистых культур бактерий, окраски бактерий при микроскопии, микрофотографии. Известна также сформулированная Р. Кохом триада Коха, которой до сих пор пользуются при установлении возбудителя болезни. Современная медицинская микробиология и иммунология достигли больших успехов и играют огромную роль в диагностике, профилактике и лечении инфекционных и многих не инфекционных болезней, связанных с нарушением иммунной системы (онкологические, аутоиммунные болезни, трансплантация органов и тканей и др.). 2. Работы Р. Коха. Их значение в практической микробиологии и инфекционной патологии. - введение в практику анилиновых красителей - использование в микроскопии иммерсионной системы и конденсора - разработка метода культивирования на биологических жидкостях и плотных питательных средах - разработка метода дробных пересевов - открытие возбудителя сибирской язвы, холеры, туберкулеза и туберкулина 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: 1) предполагаемый микроб-возбудитель всегда должен обнаруживаться только при данном заболевании, не выделяться при других болезнях и от здоровых лиц; 2) микроб-возбудитель должен быть выделен в чистой культуре; 3) 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 оканчательно доказал, что ранее обнаруженный у животных, больных сибирской язвой, микроорганизм отвечает требованиям триады и является истинным возбудителем данного заболевания. Попутно Кох установил способность сибиреязвенных бактерий образовывать споры. Велика роль Коха в разработке основных методов изучения микроорганизмов. Так, он ввел в микробиологическую практику метод выделения чистых культур бактерий на твердых питательных средах, впервые использовал анилиновые красители для окраски микробных клеток и применил для их микроскопического изучения иммерсионные объективы и микрофотографирование. 3. И. И. Мечников и его учение о невосприимчивости к инфекционным заболеваниям – важный этап в развитии медицины. Исследования И. И. Мечникова (1845—1916) показали, что большую роль в формировании иммунитета играют особые клетки — макро- и микрофаги. Эти клетки поглощают и переваривают чужеродные частицы, в том числе бактерии. Исследования И. И. Мечникова по фагоцитозу убедительно доказали, что, помимо гуморального, существует клеточный иммунитет. И. И. Мечников, ближайший помощник и последователь Л. Пастера, заслуженно считается одним из основоположников иммунологии. Его работы положили начало изучению иммунокомпетентных клеток как морфологической основы иммунной системы, ее единства и биологической сущности. 4. Роль отечественных ученых в развитии микробиологической науки (Д. И. Ивановский, Г. Н. Габричевский, Н. Ф. Гамалея, Л. А. Зильбер, З. В. Ермольева). Открытием века стали исследования Д. И. Ивановского (1864—1920), обнаружившего первый вирус — вирус табачной мозаики, вызывающий поражение растения. С этого момента— 1892 г.—началось формирование вирусологии. В области новой науки работали выдающиеся ученые мира. 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. Л.А.Зильбер (1894-1966) является основателем вирусной теории происхождения опухолей, выделил возбудителя дальневосточного клещевого энцефалита (весеннее-летнего). Успехи в изучении опухолевых антигенов воодушевляют Л.А.Зильбера на попытки противоопухолевой вакцинации, которые он начал около 1950г. вместе с 3.Л.Байдаковой и Р.М.Радзиховской на двух моделях: на опухоли Брауна-Пирс у кроликов и спонтанном раке молочной железы у мышей. Зинаида Виссарионовна Ермольева — создатель первого отечественного антибиотика. Наряду с другими учеными она стояла у истоков медицинской бактериохимии и изучения антибиотиков в нашей стране. Одним из важных направлений научной деятельности является изучение холеры. На основании глубоких, всесторонних исследований морфологии и биологии холерных и холероподобных вибрионов З. В. Ермольева предложила новый метод дифференциальной диагностики этих микроорганизмов. Этапы развития: Конец XIX — начало XX-го века.Основным методом идентификации вирусов в этот период был метод фильтрации через бактериологические фильтры, которые использовались как средство разделения возбудителей на бактерии и небактерии. Были открыты следующие вирусы: вирус табачной мозаики; ящура; желтой лихорадки; оспы и трахомы; полиомиелита; кори; вирус герпеса. 30-е годы— основным вирусологическим методом, используемым для выделения вирусов и их дальнейшей идентификации, являются лабораторные животные. 1931 г. — в качестве экспериментальной модели для выделения вирусов стали использоваться куриные эмбрионы, которые обладают высокой чувствительностью к вирусам гриппа, оспы, лейкоза. Открыты: вирус гриппа; клещевого энцефалита. 40-е годы.Установили, что вирус осповакцины содержит ДНК, но не РНК. Стало очевидным, что вирусы отличаются от бактерий не только размерами и неспособностью расти без клеток, но и тем, что они содержат только один вид нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК. Введение в вирусологию метода культуры клеток явилось важным событием, давшим возможность получения культуральных вакцин. Из широко применяемых в настоящее время культуральных живых и убитых вакцин, созданных на основе аттенуированных штаммов вирусов, следует отметить вакцины против полиомиелита, паротита, кори и краснухи. 50-е годы:Открыты вирусы: аденовирусы; краснухи; вирусы парагриппа. 70-е годы:открытие в составе РНК-содержащих онкогенных вирусов фермента обратной транскриптазы (ревертазы). Становится реальным изучение генома РНК содержащих вирусов. Открыты вирусы: вирус гепатита B; ротавирусы, вирус гепатита A. 80-е годы: Развитие представлений о том, что возникновение опухолей может быть связано с вирусами. Компоненты вирусов, ответственные за развитие опухолей, назвали онкогенами. Открыты вирусы: иммунодефицита человека; вирус гепатита C. Г.Н.Габричевский (1860-1907), в 1895 г. возглавил открытый на частные средства Бактериологический институт при Московском университете. Он работал в области специфического лечения и профилактики скарлатины, возвратного тифа. Его стрептококковая теория происхождения скарлатины в конечном итоге завоевала всеобщее признание. Габричевский является автором «Руководства к клинической бактериологии для врачей и студентов» (1893) и учебника «Медицинская бактериология», который выдержал четыре издания. Г.Н. Габричевский (1860-1907) ввел в России серотерапию, изучал механизмы невосприимчивости к возвратному тифу, дифтерии, скарлатине. 5. Систематика и номенклатура бактерий. Принципы классификации. Понятие о виде как основной номенклатурной единице. Подвид (биовар, хемовар, серовар и др.), культура, популяция, штамм, клон. В зависимости от окисляемого субстрата Микроорганизмы, использующие в качестве доноров водорода неорганические соединения, называют литотрофными а микроорганизмы, использующие в качестве доноров водорода органические соединения, — органотрофами. Учитывая источник энергии, фототрофы, т.е. фотосинтезирующие (например, сине-зеленые водоросли, использующие энергию света), и хемотрофы, нуждающиеся в химических источниках энергии. |