реферат микробиология. Развитие медицинской микробиологии неразрывно связано с углублением знаний о роли нормальной микрофлоры человека в функционировании его организма

• Название: Развитие медицинской микробиологии неразрывно связано с углублением знаний о роли нормальной микрофлоры человека в функционировании его организма
• Дата: 07.04.2021
• Размер: 71.24 Kb.
• Имя файла: реферат микробиология.docx
• Тип: Документы; #192350
• страница: 2 из 7

Приведенные количественные характеристики свидетельствуют о большом значении тонкокишечного биоценоза, ассоциированного с приэпителиальной биопленкой, в поддержании нормального функционирования верхних отделов кишечного тракта и предупреждении колонизации его болезнетворными микробами.

Известно также, что в илеоцекальном отделе подвздошной кишки концентрируются лактобациллы, которые отличаются высокой антагонистической активностью в отношении многих условно-патогенных микроорганизмов, особенно гнилостных. За счет этого формируется дополнительный микробиологический барьер, который препятствует восходящей транслокации фекальной флоры из толстой кишки.

МИКРОФЛОРА ТОЛСТОЙ КИШКИ

Толстая кишка является основным резервуаром микробиоты человека в целом и пищеварительного тракта в частности. Поэтому характеристика толстокишечного биотопа заслуживает особого внимания.

В толстокишечном биотопе обнаружены представители 17 семейств, 45 родов и более 400 видов микроорганизмов. Таким образом, состав нормальной микробиоты толстой кишки чрезвычайно сложен. Однако стабильность ее композиции и физиологических функций поддерживается сложными механизмами симбиоза с макроорганизмом, который сформировался в процессе длительной адаптации совместного существования в форме единой экологической системы.

Следует учитывать, что в любом биоценозе всегда доминируют “характеристические” группы микроорганизмов, количество видов которых невелико, однако в численном отношении они составляют основу биоценоза. Это так называемая облигатная (доминантная, главная, эндогенная, резидентная) микрофлора, которой отведена ведущая роль в поддержании дружеских, симбиотических отношений между организмом человека и его микробиотой, а также в регуляции межмикробных отношений.

Облигатная микрофлора является ключевой составляющей микробиоценоза. Она выполняет регуляторную функцию, противодействует заселению биотопа случайными микроорганизмами и избыточному росту популяций условно-патогенных видов нормобіоти, формирует взаимоотношения с макроорганізмом, активно участвует в процессах ферментации, синтезу, детоксикации и иммуностимуляции, то есть выполняет основные нормофізіологічні функции. Согласно современным данным, облигатная микрофлора толстокишечного биотопа преимущественно представлена грампозитивни - ми и грамотрицательными анаэробными цукролітични - ми бактериями (Bifidobacterium, Lactobacillus, Pro - pionibacterium, Bacteroides).

Вторая группа представителей любого биоценоза - факультативная (добавочная, сопутствующая) микрофлора, концентрация клеток которой не превышает 5-10 % от общей численности. Факультативные представители биоценоза толстой кишки (Escherichia, Enterococcus, Fusobacterium, Peptostreptococcus, Clostridium, Eubacterium и др.), безусловно, имеют ряд физиологических функций, важных для биотопа и организма в целом. Однако подавляющая часть факультативных микроорганизмов представлена условно-патогенными видами, которые при патологическом увеличении популяций могут вызвать серьезные осложнения инфекционного характера. Поэтому их представительство в здоровом биоценозе всегда ограничено в количественном отношении и находится под постоянным контролем макроорганизма и его дружественной апатогенной микрофлоры.

И, наконец, третья группа представителей биоценоза - транзиторная (алохтонна, случайная, остаточная) микрофлора, которая в количественном отношении в норме не должна превышать 0,001 %. Транзиторная микрофлора (Citrobacter, Enterobacter, Proteus, Klebsiella, Morganella, Serratia, Hafnia, Kluyvera, Staphylococcus, Pseudomonas, Bacillus, дрожжи и дрожжеподобные грибы и др), преимущественно состоит из микробных клеток, занесенных извне. Среди них могут встречаться варианты с высоким агрессивным потенциалом, которые при ослабевании защитных функций облигатной микрофлоры способны увеличивать популяции и вызывать развитие патологических процессов.

По характеру метаболизма микрофлора толстой кишки делится на две основные группы: сахаролитические и протеолитические микроорганизмы.

Сахаролитические микроорганизмы (бифидобактерии, лактобациллы, лактококки, пропионовокислые бактерии и др.) направляют свой метаболизм на ферментацию углеводов, которые поступают в кишечник с пищей, и полисахаридов слизи, синтезируемых клетками кишечника. Короткоцепочечные жирные кислоты (КЛЖК) - преимущественно уксусная, молочная, пропионовая, масляная, продуцируемых при этом, является физиологическим для организма человека, укрепляют кишечный барьер, поддерживают на оптимальном уровне баланс различных таксонов микробиоты, обеззараживают среду кишки, модулируют иммунную систему.

Протеолитические (гнилостные) микроорганизмы (протей, псевдомонады, лактозонегативні эшерихии, некоторые виды бактероидов, фузобактерий, клостридий, аэробные споровые бациллы и др.) активно метаболі - зывают белковые субстраты и аминокислоты с образованием широкого спектра токсичных веществ, таких как аммиак, амины и др. многие из которых способствуют развитию диареи, воспаления, имеют канцерогенные свойства.

По характеру локализации нормальная микрофлора подразделяется на мукозную, пристеночную и просветную.

Мукозная микрофлора (М-флора) прочно связана с муциновым слоем, который покрывает пленкой эпителиальные клетки слизистых оболочек. Она существует в виде микроколоний и является в физиологическом, структурном и функциональном отношении неотъемлемым компонентом приэпителиальных биологически активных пленок. М-флора – самая ценная часть микробиоты для макроорганизма, хранилище популяций ключевых микробных симбионтов, индивидуальных для каждого человека. В нормофізіологических условиях она представлена облигатными микроорганизмами, которые выполняют в синергизме с другими компонентами биопленок (иммуноглобулинами, иммунными клетками, ферментами, полисахаридами, лизоцимом и др.) наиболее значительные физиологические функции.

Пристеночная микрофлора объединяет микроорганизмы, которые слабо связаны со стенками полостей, а полостная микрофлора вовсе не фиксируется в биотопе.

27.7.1. АНАЭРОБНАЯ АССОЦИАЦИЯ

Бифидобактерии. Род Bifidobacterium принадлежит к семейству Bifidobacteriaceae, порядку Bifidobacteriales и насчитывает более ЗО видов. Типичный вид-Bifidobacterium bifidum.

С момента изоляции из испражнений грудных детей (Tissier, 1899) апатогенных бесспоровых сахароли - тических облигатно-анаэробных бактерий, выделенных впоследствии в род Bifidobacterium, эти уникальные, найдруж - ниши человеку, микробные симбионты не переставали быть объектом пристального внимания.

Представители рода Bifidobacterium преобладают в составе первичной физиологической микробиоты, которая формируется в неонатальном возрасте у здорового младенца, и является неотъемлемым компонентом нормоф - лоры взрослых людей любого возраста. Кишечный биоценоз здоровых детей грудного возраста, находящихся на естественном вскармливании, в отдельных случаях может представлять собой монокультуру бифи - добактерий. Основная естественная функция бифидо - доминантной микрофлоры заключается в защите организма ребенка от внешних инфекций и создании условий для интенсивного вызревания эффективных механизмов иммунного ответа.

У здоровых взрослых доля бифидофлоры в кишечном биоценозе составляет не менее 25 % от общего количества анаэробных бактерий. В процессе старения организма наблюдается лишь некоторое снижение концентрации сахаролитической флоры, в том числе и бифидобактерий, что обусловлено возрастными метаболическими, гормональными и иммунными изменениями.

Род Bifidobacterium представляет собой группу морфологически неоднородных бактерий, которые поражают разнообразием клеточных форм. Полиморфизм бифидобактерий четко прослеживается в процессе развития культур, сопровождаясь последовательной трансформацией палочковидных и кокообразных клеток, которые обычно наблюдаются на ранней стадии развития популяции, в разветвленные мультисептированные филаменты и их фрагменты с частым образованием шаровидных, аморфных, булавовидных, веретенообразных и других форм. Морфологические изменения бифидобактерий зависят от условий культивирования, состава среды, возраста культуры и других факторов (рис. 27.3).

При развитии в плотных питательных средах бифидобактерии создают специфические колонии в виде гречишных зерен, гвоздиков, комет, комков или дисков (рис. 27.4).

Бифидофлора активно ферментирует углеводы с образованием в процессе АЦИДОГЕНЕЗА КЛЖК, среди которых обычно преобладают ацетат и лактат. Отдельные штаммы могут дополнительно накапливать в среде культивирования разные количества муравьиной и янтарной кислот, а также этанола.

Наиболее значимыми физиологическими функциями бифидобактерий в организме человека являются участие в метаболических процессах и в реализации механизмов колонизационной резистентности. Обменная функция бифидофлоры осуществляется за счет разнообразной биосинтетической активности, участия в пищеварении, метаболизме желчных кислот, холестерина, гормонов, ксенобиотиков, канцерогенов и др.

Вклад индигенной бифидофлоры в протиінфекцій - ной защите организма человека реализуется как через прямое влияние на патогенные и условно-патогенные микроорганизмы путем синтеза антимикробных компонентов (КЛЖК, антибиотиков, бактериоцинов, лизоцима, перекиси водорода), конкуренции за поживніінгредієнти и сайты адгезии, так и косвенно - через стимуляцию иммуногенеза.

В результате закисления среды кишечнике улучшается всасывание железа, кальция, витамина D, тормозятся гнилостные процессы, инактивируется много вредных ферментов, предотвращается всасывание аммиака и других токсических метаболитов.

Кроме того, синтезированные бифидобактериями КЛЖК (преимущественно уксусная, молочная, муравьиная и янтарная), являются ценным энергетическим и трофическим субстратом для колоноцитов, улучшающих их метаболизм.

Большое значение имеет способность отдельных штаммов бифидобактерий синтезировать, кроме кислот, другие антимикробные компоненты, в частности антибиотики, бакте - ріоцини, перекись водорода, лизоцим и др. Эффективным ингибирующим фактором является активный рост бифидо - флоры с накоплением высокого уровня популяций клеток, конкуренция за лимитированные питательные субстраты и иммуностимулирующая функция. Бифидобактерии за счет активизации энзиматических систем улучшают процессы гидролиза и абсорбции липидов, протеинов, углеводов, участвуют в минеральном обмене, препятствуют адгезии и колонизации кишечника условно-патогенными микроорганизмами, разрушают токсичные продукты обмена и др.

В настоящее время объектом интенсивного изучения являются биологически активные гликоконъюгаты бифидобактерий, которым приписываются важные пробиотические свойства. Данная группа конститутивных компонентов клетки включает полисахариды, гликопротеины, гликолипиды, липотейхоевые кислоты. Установлена противоопухолевая и иммуностимулирующая активность гликоконъюгатов бифидобактерий и их защитные свойства в отношении бактериальной клетки. Исследования in vitro показали, что добавление бифидобактерий в среду культивирования макрофагов приводит к увеличению продукции ими окиси азота, перекиси водорода, Ин - терлейкина-6 и фактора некроза опухолей (ФНО-а).

Из 32 видов, которые составляют, по современной классификации, род Bifidobacterium, представители 5 видов чаще других выделяются из кишечника здоровых людей и считаются наиболее физиологичными для организма человека: В. bifidum, В. longum, В. infantis & ndash, В. breve и В. adolescentis. Исследованиями последних лет установлено, что в составе кишечной микрофлоры взрослых людей довольно часто присутствуют представители вида В. catenulatum.

Большой научный интерес вызывает выявление нового таксона бифидобактерий, способного активно расти в средах, которые содержат выше 5 % кислорода и синтезировать значительные количества формиата.

Лактобациллы принадлежат к семейству Lactobacil-Иасеаэ, порядку Lactobacillates, роду Lactobacillus, который включает около 60 видов. Типичный вид-Lactobacillus delbrueckii. Данный таксон облигатно анаэробных или микроаэрофильных молочнокислых бактерий широко распространен в микробных экосистемах человека. Лактобациллы обнаруживаются во всех биотопах пищеварительного тракта, начиная с ротовой полости и заканчивая прямой кишкой, являются доминирующей флорой влагалищного биотопа. В толстой кишке концентрация лактобацилл достигает 1010 КОЕ/г.

Спектр физиологических функций лактобациллярной популяции микробиоты человека чрезвычайно широк. Индигенные лактобациллы имеют полноценный набор свойств, которые позволяют им успешно конкурировать с условно-патогенными микроорганизмами и колонизировать определенный биотоп организма. Лактобациллы, которые колонизируют толстую кишку человека, характеризуются высокой активностью киснеутво - ние, выразительным антагоничным эффектом в отношении вредной микрофлоры, способностью адгезуватися к эпителиоцитам, естественной резистентностью к ряду антибиотиков, иммуномодулирующими свойствами, хорошей выживаемостью в биотопах человека и безопасностью для здоровья.

Высокие колонизационные свойства індигенних лактобацилл реализуются за счет синтеза молочной кислоты, перекиси водорода, лизоцима, антибиотико - подобных компонентов, бактериоцинов, подавляющих жизнедеятельность многих патогенных и условно - патогенных микроорганизмов.

Чрезвычайно широким является спектр синтезированных лактобациллами бактериоцинов. Большинство бактериоцинов лактобацилл отличаются широким спектром действия и ингибируют рост многочисленных видов условно-патогенных грамположительных микроорганизмов, в частности Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum, Clostridium sporogenes, Staphylococcus aureus, En - terococcus faecalis, Bacillus spp. Синтез активных бактериоцинов является одним из факторов, обеспечивающих высокие колонизационные свойства лактобацилл и их важную регулирующую функцию в поддержании физиологического микробного баланса в биоценозах.

Бактериоцины лактобацилл представляют собой белковые компоненты, которые фиксируются на специфических клеточных рецепторах клеток-мишеней. Вследствие этого нарушаются процессы транспорта различных катионов через клеточную мембрану чувствительных микроорганизмов и синтез ДНК. В некоторых случаях бактериоцины вызывают лизис клеточных стенок атакующих микробов, уплотнение ядерного материала, частичную смену рибосом.

Наиболее изученной группой бактериоцинов молочнокислых бактерий являются лантабиотики (низин и др.). Лантабиотики-это соединения с молекулярной массой < 5-10 кДа, содержащие в структуре пострепликативно модифицированные аминокислоты, в частности лантионин, р-метилантионин, ненасыщенные аминокислоты. Лантабіотики имеют широкий спектр антимикробного действия. Они отличаются от других классов бактериоцинов аминокислотным составом и резистентностью к действию протеиназ. Показано, что, помимо антимикробного действия, некоторые лактобациллярные бактериоцины задерживают рост опухолевых клеток.

Установлен также синтез лактобациллами не - идентифицированных субстанций, которые имеют бактериостатический эффект. Эти соединения представляют собой низкомолекулярные вещества непептидной природы, проявляющие свою активность в присутствии кислоты или перекиси водорода. Они ингибируют развитие сальмонелл, шигелл, клостридий, бацилл, псевдомо - над, стафилококков, стрептококков, бактероидов.

Среди антагонистически активных продуктов метаболизма лактобацилл особое место занимает перекись водорода, образующаяся в результате взаимодействия кислорода с окислительно-восстановительными ферментами бактериальной клетки. Ингибирующий эффект перекиси водорода обусловлен сильным окислительным действием на клетки чувствительных микробов и разрушением молекулярной структуры клеточных белков. В клетках бактерий перекись водорода вступает в реакцию с тиоцианатом, в результате чего образуется гіпоціанат с выраженной токсичностью для многих микроорганизмов.

Со способностью синтезировать перекись водорода связывают вирулицидную активность лактобацилл. В частности, выявлено ингибирующее действие ацидофильных лактобацилл на репликацию вируса иммунодефицита человека (HIV типа 1).

Большой интерес в последние годы вызывает проявленный у представителей вида L. plantarum метаболический путь, что сопровождается образованием оксида азота, который имеет важные регуляторные и иму - номодулюючі функции.

Кроме того, лактобациллы активно конкурируют с потенциальными патогенами за лимитированные питательные субстраты и места адгезии на эпителии, а также стимулируют деятельность иммунной системы хозяина. В последние годы возник интерес к способности отдельных кислоторезистентних лактобацилл пролиферировать в желудке и конкурировать с Helicobacter pylori, способствуя элиминации данных микроорганизмов.

Лактобациллы, наряду с бифидобактериями, берут участие в метаболизме белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот, желчных кислот, холестерина, гормонов, оксалатов. Они способны вызвать деградацию отдельных токсинов, канцерогенов, аллергенов, препятствуют всасыванию токсичных продуктов метаболизма, например, аммиака и отдельных аминов, предупреждают избыточное развитие гнилостных процессов в кишечнике, инактивируют вредные, в том числе канцерогенные, ферменты.

В последнее время появилось много данных в пользу противоопухолевой активности лактобацилл, механизм которой многогранен и связан с антимикробными, ферментативными, биосинтетическими и иммуностимулирующими свойствами.

Чаще всего из биотопов человека выделяются: L. acidophilus, L. casei, L. plantarum, L. fermentum, L. brevis, L. salivarius, L. gasseri и L. helveticus (рис. 27.5 и 27.6).

Індигенні лактобациллы имеют как межвидовые, так и внутривидовые различия по видам биологической активности, поэтому общая концентрация клеток представителей рода Lactobacillus в определенном биотопе не является надежным показателем высокого физиологического потенциала данной популяции. Важное значение имеют ее биологические свойства, в частности антагонизм в отношении потенциальных патогенов и ферментативная активность.

Физиологическая значимость бифидобактерий и лактобацилл для организма человека и их исключительное значение в функционировании микробной экосистемы доказано многочисленными исследованиями и не вызывает сомнений. При уменьшении в кишечном биоценозе уровня популяций бифидобактерий и лактобацилл и их биологической активности нарушаются процессы всасывания питательных веществ, усвоения железа, кальция, витамина D; синтеза и абсорбции эндогенных витаминов; снижается активность ряда ферментов и биологически активных соединений; развивается гипо - протеїнемія, авитаминоз и бактериемия. При дефиците данных таксонов облигатной флоры снижение устойчивости пищеварительного тракта к заселению его условно-патогенными микроорганизмами является фактором развития инфекционно-воспалительных заболеваний. Продуцированные условно-патогенной флорой токсины снижают где - зінтоксикаційну способность печени, нарушают проницаемость кишечной стенки, подавляют регенерацию слизистого слоя, приводят к развитию диспепсии, диареи и других морфофункциональных нарушений.