реферат микробиология. Развитие медицинской микробиологии неразрывно связано с углублением знаний о роли нормальной микрофлоры человека в функционировании его организма
 Скачать 71.24 Kb.
|
|
Развитие медицинской микробиологии неразрывно связано с углублением знаний о роли нормальной микрофлоры человека в функционировании его организма. В процессе эволюции сформировался взаимовыгодный симбиоз макроорганизма с определенными видами "дружественных" микроорганизмов. Свою специфическую микрофлору имеют кожные покровы, ротовая полость, носоглотка, желудок, кишечник, мочеполовые пути. Все эти локальные микробные ценозы тесно взаимодействуют между собой и с макроорганизмом, создавая единую микроэкосистему. Активный процесс формирования симбиоза организма человека с физиологическими бактериями начинается с момента его зарождения, и от успешности данного этапа, который может длиться до двух лет, зависит состояние микробной экологической системы в течение всей последующей жизни индивидуума. Оздоровительную роль нормальной микрофлоры в жизни человека одним из первых определил в начале XX в. наш выдающийся соотечественник, лауреат Нобелевской премии И. И. Мечников. В своих известных монографиях “Этюды о природе человека” (1903) и “Этюды оптимизма” (1907) он изложил концептуальный взгляд на взаимоотношения макроорганизма и его микрофлоры, обосновал значимость для здоровья человека симбиоза с физиологическими аутобактериями и заложил теоретические основы для развития методов бактериопрофилактики и бактериотерапии. Сохранение или восстановление физиологических функций естественного биоценоза, по мнению ученого, должно способствовать улучшению физического и психического здоровья людей и продлению их жизни. И. И. Мечников считал, что увеличение популяции активных молочнокислых бактерий в кишечнике будет приводить к угнетению гнилостных микроорганизмов и снижение за счет этого концентрации токсичных метаболитов, которые медленно отравляют организм и сокращают продолжительность жизни. Предложенный ученым метод оздоровления кишечной микрофлоры и повышения сопротивляемости организма к воздействию вредных микробов и их метаболитов основывался на систематическом использовании в пищевом рационе кисломолочных продуктов, которые содержат полезные штаммы лактобактерий, преимущественно вида Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (болгарской палочки). На основе болгарской палочки И. И. Мечников разработал первый бактериотерапевтический препарат "Лактобациллин", который предложил использовать для угнетения гнилостных процессов в кишечнике. Для более длительного сохранения лактобацилл в кишечнике И. И. Мечников предлагал использовать финико-лактобацилиновые таблетки, представляющие собой первый вариант современных “синбиотиков”. Своими работами ученый начал целенаправленное использование в медицине методов бактериальной терапии и обосновал необходимость поддержки и оздоровления микробных ценозов биотопов с помощью препаратов и продуктов на основе “благородных” рас симбиотических бактерий. Проблема поиска эффективных методов воздействия на микрофлору кишечника с целью ее оздоровления в дальнейшем находилась в центре внимания многих последователей И. И. Мечникова. В начале XX в. были определены некоторые аспекты антагонистического механизма межмикробных взаимодействий и предложено использование антагонизма отдельных видов микроорганизмов для нейтрализации или элиминации патогенных бактерий. В начале 20-х гг. XX в. Э. Гартье обосновал целесообразность использования с терапевтической целью молока, ферментированного антагонистически активным кишечным штаммом Lactobacillus acidophilus. В 1925 г. A Nissle предложил изготовлению лечебных составов на основе специальной живой культуры энтеробактерий вида Escherichia coli человеческого происхождения. Открытие в 1929 г. А. Флемингом пенициллина и дальнейшее расширение ассортимента антибиотиков значительно затормозило исследование номальной микрофлоры, а использование микроорганизмов с лечебно-профилактической целью отошло на второй план. Однако анализ последствий нерациональной антибиотикотерапии, которая вызвала во второй половине XX в. обострение проблемы микроэкологических нарушений, способствовал восстановлению активных исследований в области микробной экологии человека и усовершенствованию методов бактериальной терапии. Результатом стремительного развития микробной экологии человека в последние десятилетия стало углубление представлений о роли эндотрофных микробных популяций, в норме заселяющих слизистые оболочки относительно открытых биологических систем человека, в функционировании макроорганизма. Современные знания о нормальной микрофлоре человека позволяют рассматривать микробную экологическую систему как особый микробный метаболитно активный орган, выполняющий широкий спектр жизненно важных локальных и системных функций, существенно влияет на структурно-функциональное состояние внутренних органов, иммунной системы и процессы регуляции ряда физиологических функций. В частности, доказано участие биоценозов в конструировании молекулярных структур макроорганизма, поставке информационных и регуляторных молекул, тепловой и свободной энергии. В значительной степени исследованы структура и функциональные свойства приэпителиальной биопленки, определена ее ключевая роль во взаимодействии организма с собственной микробиотой и экзогенным микробным миром. В организме человека не существует ни одного органа, ни одного биохимического процесса, ни одной функции, в которых бы не принимали прямого или опосредованного участия симбиотические микроорганизмы. Поэтому обеспечение здорового гомеостаза человека невозможно без поддержания нормальной микробной экологической системы. Высокая частота различных форм патологии человека, связанных с микроэкологическими нарушениями, обусловливает рост внимания исследователей и клиницистов-практиков к препаратам пробиотического ряда. Ряд современных пробиотиков характеризуется многофакторным механизмом биотерапевтической эффективности. Рациональное их использование в различных областях медицины рассматривается как одно из стратегическое направлений, способствующих поддержке и восстановленных здоровья населения. Сейчас микробная экология человека развивается все более быстрыми темпами. Учитывая высокую заинтересованность в данной проблеме многих специалистов, в ближайшие годы следует ожидать дальнейшей эволюции знаний в этой области. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МИКРОБНОЙ ЭКОЛОГИЮ ЧЕЛОВЕКА Микробная экология человека – это наука, изучающая состав и функции естественной микрофлоры различных биотопов человека, взаимоотношение эндогенной микрофлоры с макроорганизмом и окружающей средой, а также взаимосвязи между отдельными компонентами микробных ценозов в норме и при патологии. В момент рождения человека его организм впервые вступает в непосредственный контакт с микроорганизмами – сначала с микрофлорой родовых путей матери, а потом и с микробным миром окружающей среды. Результатом этого контакта является формирование новой экологической системы, состоящей из макроорганизма и многочисленных микробных популяций, ассоциированных с приэпителиальними биопленками слизистых оболочек нестерильных полостных органов и кожи человека. Микробная экологическая система человека - это сложный динамический комплекс, сформировавшийся в процессе онто- и филогенеза. Он включает в себя макроорганизм и разнообразные по количественному составу и таксономической принадлежностью ассоциации бактерий, вирусов, простейших (микробиоту), а также их метаболиты, сконцентрированы в относительно открытых биологических системах организма человека (средах обитания – биотопах). Микробные популяции заселяют все поверхности тела человека, которые прямо или косвенно контактируют с внешней средой (ротовая полость, пищевод, желудок, тонкая и толстая кишки, влагалище, носовые ходы, кожа, верхние и нижние дыхательные пути). Отделы организма человека, заселенные микроорганизмами, называют биотопами. Совокупность микробных популяций, обитающих в одном биотопе, объединяют под термином “микробиоценоз”. Понятие "нормальная микрофлора" (нормальная микробиота, нормобиоз) объединяет многовидовый комплекс микроорганизмов, заселяющих биотопы человека в нормофизиологических условиях. Нормальную микрофлору следует рассматривать как интегральную, жизненно необходимую часть тела человека, своеобразный микробный многофункциональный орган, который выполняет самостоятельно и в кооперации с другими органами и системами макроорганизма огромное количество физиологических функций, обеспечивающих гомеостатическое состояние организма в целом. В биологических системах (биотопах) тела человека многочисленные микробные популяции нормальной микрофлоры сконцентрированы в специфической целостной структуре –приэпителиальной биопленке. Это феноменальное изобретенное природой образование формируется в онтогенезе в результате совместной гармоничной деятельности макроорганизма и его физиологической микрофлоры. Основной резервуар эндогенной микрофлоры в организме человека - биопленка толстой кишки - суммарно содержит до 1016 жизнедеятельных клеток микроорганизмов в виде микроколоний, помещенных в матрикс. При формировании биопленки отдельные микробные клетки, благодаря реализации сложных механизмов коммуникативных связей, специфически объединяются путем коадгезии, формируя своеобразные клеточные ансамбли-колонии. Внеклеточный матрикс биопленки состоит преимущественно из муцина, синтезируемого специализированными эпителиоцитами (бокаловидными клетками), и экзополисахаридов, продуцируемых микробиотой. Этот сложный комплекс различных макромолекул образует поддерживающий каркас для микроколоний. Внеклеточный матрикс обеспечивает не только физическую опору, но и среда, в которой клетки могут перемещаться и взаимодействовать. Кроме того, он выполняет защитную функцию, защищая клетки и колонии от воздействия неблагоприятных факторов (антибиотиков, природных бактерицидных соединений биотопа и тому подобное). По специфическим каналам, которые пронизывают матрикс биопленки, диффундируют питательные вещества, продукты обмена, газы, ферменты, иммуноглобулини, цитокины, сигнальные молекулы и другие биологически активные соединения, которые способствуют поддержанию жизнедеятельности и функциональной активности биопленочной микробиоты, а также ее согласованному взаимодействию с макроорганизмом. Биологически активная биопленка, ассоциированная со слизистыми оболочками биотопов, иллюстрирует уникальный, связан широкой сетью прочных симбиотических связей, взаимовыгодный союз человека и ее поликомпонентной микробиоты. Несмотря на то, что толщина биопленки не превышает десятков микрометров, в норме она выполняет огромное количество функций. Прежде всего, биопленка представляет собой мощный биологический заслон, специфический “микробный фильтр”, что предупреждает колонизацию эпителия патогенными микроорганизмами и транслокацию их клеток и токсинов во внутреннюю среду организма. Кроме того, биопленка является важной метаболической системой, которая активно участвует в синтезе и деградации огромного количества разнообразных субстанций. Наличие подобной интеграции позволяет говорить о единый микробнотканевый орган, в рамках которого происходит постоянный обмен генетическим материалом, продуктами метаболизма и регуляторными молекулами между различными микробными популяциями и макроорганізмом. Она имеет огромную площадь и отличается удивительной много - функциональностью. Только в кишечнике взрослого человека площадь биопленки составляет более 400 м2 и играет роль мощного защитного барьера, который препятствует патологической транслокации во внутреннюю среду организма микробов, вирусов, микробных и пищевых токсинов, антигенов и других вредных веществ экзогенного и эндогенного происхождения. В выполнении биопленкой защитной функции ключевая роль принадлежит синергической деятельности популяций физиологической микрофлоры и иммунной системы, стимулируемой симбионтными микроорганизмами. В стенке кишечника сосредоточено около 85 % slgA-продуцирующих клеток человека. В первичном вызревании и дальнейшем поддержании в активном состоянии локальной иммунной системы естественная микрофлора играет ключевую роль. Благодаря уникальности структуры и физиологии при - эпителиальных биопленок в норме обеспечивается пожизненное сохранение облигатной микробиоты, индивидуальной для каждого человека. Только в толстой кишке концентрация просветной и пристеночной микрофлоры практически одинакова. В других биотопах концентрация пристеночной микрофлоры значительно превышает уровень популяций, которые содержатся в полости. Это свидетельствует о ключевой роли биопленочных биоценозов в функционировании микробных экосистем, независимо от их локализации. МИКРОФЛОРА РОТОВОЙ ПОЛОСТИ В микробиоценозе ротовой полости обнаружены представители около 500 видов микроорганизмов. В 1 см3 слюны содержится 108-109 клеток различных микроорганизмов, а в соскребах из гингивы - до 1012 КОЭ/см3. Индигенная микрофлора ротоглотки представлена многочисленными видами аэробных и анаэробных микроорганизмов, среди которых в норме определяются стрептококки, лактобациллы, бифидо - бактерии, пропионовокислые бактерии, бактероиды, ак-тиномицеты, дрожжеподобные грибы и др. Несмотря на таксономическое разнообразие, до 60-90% нормофлоры ротоглотки составляют стрептококки, которые обладают высокой биохимической активностью. Анаэробная микрофлора преимущественно локализуется в небных карманах. Стрептококки, лидирующие в составе облигатной микрофлоры ротовой полости, представлены видами S. salivarius, S. sanguis, S. mitis, S. mutans и другими оральными стрептококками. В биоценозе ротовой полости нередко обнаруживаются молочнокислые стрептококки: Lactococcus lactis и Streptococcus salivarius ssp. thermophilus. Представители разных видов стрептококков отличаются друг от друга спектром ферментированных углеводов, способностью к синтезу перекиси водорода и некоторыми другими свойствами. Стрептококки-факультативные анаэробы, ката - лазонегативные, хемоорганотрофы с метаболизмом бродильного типа. Клетки стрептококков сферические или овальные, диаметром 0,5-2,0 мкм, расположены парами или цепями разной длины, неподвижны, неспоротвирни, грамположительны, иногда окружены капсулой (рис. 27.2). Анаэробная микрофлора ротовой полости начинает быстро развиваться после прорезывания зубов у детей. В десневых карманах концентрация микробов может достигать 1012 КОЭ/см3, причем 99 % из них - анаэробы (бактероиды, лактобациллы, бифидо - бактерии, пропионовокислые бактерии, фузобактерии, превотели, лептотрихії и др.). Анаэробная нормофлора, что характеризуется высокой антагонистической активностью в отношении условно-патогенной флоры, адгезивной способностью, иму - ностимулюючою активностью и другими важными свойствами, в синергизме со стрептококками вносит огромный вклад в реализацию колонизационной резистентности ротоглотки. Кроме того, анаэробные представители индигенной микробиоты ротоглотки способны синтезировать витамины и другие физиологически активные метаболиты, разрушать токсины, аллергены, мутагены и канцерогены, стимулировать секрецию слюнных и слизистых желез. Энтеробактерии (эшерихии, клебсиеллы, протеи и др.) В норме не населяют ротовую полость. Выявление их или увеличение концентрации грибов рода Candida в ротовой полости является индикатором снижения уровня колонизационной резистентности. МИКРОФЛОРА ПИЩЕВОДА Согласно данным, пищевод свободен от микроорганизмов. Это связывают с тем, что пища в этом отделе пищеварительного тракта не задерживается в связи с высокой пропульсивной активностью. Вместе с тем, в последние годы появляются сообщения, указывающие на возможность заселения слизистой пищевода специфическими для данной экосистемы микроорганизмами и формирование ими приепітеліальних биопленок. МИКРОФЛОРА ЖЕЛУДКА Долгое время считалось, что желудок в норме должен быть стерильным. Высокая концентрация соляной кислоты и протеолитических ферментов в данном отделе пищеварительного тракта не позволяли предполагать возможность заселения его микроорганизмами. Однако с использованием гистологических и микробиологических методов установлено, что в норме в желудке обнаруживается до ЗО видов микроорганизмов. Показано, что на нормальной слизистой желудка встречаются стрептококки, стафилококки, бифидобактерии, лактобациллы, эубактерии в концентрации до 6 Ед КОЕ/г). В просветном кишечном биоценозе доминируют кислоторезистентні варианты Lactobacillus, присутствуют также бифидобактерии, стрептококки, стафилококки, бактероиды, сарцины, дрожжеподобные грибы и др. Концентрация микроорганизмов в желудочном соке обычно не превышает Ю3КУО/мл. Однако, как и в случае других биотопов, основная популяция микрофлоры желудка сконцентрирована в пристеночной зоне, и главная ее функция заключается в защите слизистой оболочки от избыточной колонизации потенциальными патогенами, в первую очередь Helicobacter pylori и их симбионтами, в частности дрожжеподобными грибами рода Candida. МИКРОФЛОРА ТОНКОЙ КИШКИ Бактериостатическое действие желчи, высокая концентрация иммуноглобулинов, лизоцима, пищеварительных ферментов, повышенная пропульсивная активность не способствуют активной колонизации тонкой кишки микроорганизмами. Особенно это касается верхних отделов тонкой кишки, где концентрация клеток микроорганизмов не превышает 104-105 в 1 мл содержимого. Здесь обнаруживаются бактерии родов Lactobacillus, Bifidobacterium, Escherichia, Enterococcus и некоторые другие. Дистальный отдел подвздошной кишки более насыщен микроорганизмами (108-1010 КОЕ/мл), состав которых идентичен микробному пейзажу толстой кишки. При оценке степени микробного обсеменения тонкой кишки обычно исследуют полостную микрофлору, концентрация которой в норме всегда невелика, что связано с физиологической самоочищением тонкой кишки за счет ее нормальной пропульсивной функции. Кроме того, нормальное функционирование илео - цекального клапана препятствует забрасыванию содержимого толстой кишки в проксимальные отделы кишечника. Однако основная масса нормальной микробиоты тонкой кишки концентрируется в приэпителиальной биопленке. Специальными исследованиями показано, что концентрация пристеночной микрофлоры в пустойкишке на шесть порядков выше, чем в ее полости, и составляет до 10" клеток в 1 г материала. |