Микробиология L-формы фактерий. L-формы бактерий. Реферат lформы бактерий оглавление введение 3 Общая характеристика бактерий 4 Строение бактериальной клетки 5
 Скачать 81.18 Kb.
|
   Пользователь [название организации] РЕФЕРАТ L-формы бактерий ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 3 Общая характеристика бактерий 4 Строение бактериальной клетки 5 L-формы бактерий 9 Заключение 14 Список используемой литературы 15 Введение Способность превращаться в L-формы, или трансформация, присуща всем видам бактерий. Независимо от видовой принадлежности бактерий, L-формы образуются при воздействиях, блокирующих некоторые звенья биосинтеза клеточной стенки, и при одновременном торможении деления бактериальной клетки при сохранении её роста. В настоящее время среди учёных отсутствует единое мнение по поводу факторов, вызывающих образование L-форм. Однако всё большее количество исследователей [1, 8, 9] связывает их образование с несоблюдением условий применения антибиотиков, подавляющих синтез клеточной стенки (пенициллин – для всех видов бактерий, цефалотин, полимиксин, метициллин, бацитрацин – для стрептококков). В результате бактерии под влиянием антибиотиков не погибают, а теряют клеточную стенку и продолжают жизнедеятельность в виде устойчивой к антибиотикам L-формы. L-формы опасны тем, что в отдельных случаях способны длительное время находиться в организме в недиагностируемом состоянии и являться причиной латентного течения инфекции, рецидивов и хронических форм заболеваний [11]. Общая характеристика бактерий Бактерии (от греч. bacterion – палочка) – микроорганизмы с прокариотным типом строения, преимущественно представлены одноклеточными формами. Термин «прокариоты» равнозначен термину «бактерии». Бактерии не видимы невооруженным глазом. Для их изучения используют световые и электронные микроскопы. Клетки бактерий измеряют в микрометрах (1 мкм = 10-3 мм), элементы тонкого строения – в нанометрах (1 нм = 10-3 мкм). Предел разрешения светового микроскопа составляет 0,2 мкм, а современных моделей электронных микроскопов – 0,15-0,3 нм. Средние размеры прокариот составляют 0,5-3 мкм. Наиболее стабильны размеры кокков – 0,5-2 мкм. Палочковидные формы обычно длиной 2-10 и шириной 0,5-1 мкм, мелкие палочки соответственно 0,7-1,5 и 0,2-0,4 мкм. В 1967 г. Адлер описал мини-клетки, которые в десять раз меньше исходных бактерий, не содержат хромосомную ДНК, а только плазмидную. Среди бактерий существуют гиганты длиной 125 мкм и более. Размеры спирохет составляют от 0,2-0,75 до 5-500 мкм. По форме клеток бактерии подразделяют на три основные группы: шаровидные, или кокки, палочковидные и извитые [3, 7]. Строение бактериальной клетки Прокариоты имеют сложное строго упорядоченное строение и обладают принципиальными особенностями субмикроскопической организации и химического состава. Структурные компоненты бактериальной клетки делятся на основные и временные. Основные структуры – это клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана с ее производными, цитоплазма с рибосомами и различными включениями, нуклеоид; временные – капсула, слизистый чехол, жгутики, ворсинки, эндоспоры, образующиеся лишь на определенных этапах жизненного цикла бактерий; у некоторых видов они отсутствуют полностью. У прокариотической клетки структуры, расположенные снаружи от цитоплазматической мембраны, называют поверхностными (клеточная стенка, капсула, жгутики, ворсинки). Термин «оболочка» используют для обозначения клеточной стенки и капсулы бактерий или только клеточной стенки; цитоплазматическая мембрана не входит в состав оболочки и относится к протопласту [7]. Клеточная стенка. Важный структурный элемент бактериальной клетки находится между цитоплазматической мембраной и капсулой; у бескапсульных бактерий – это внешняя оболочка клетки. Она имеется у всех прокариот за исключением микоплазм и L-форм бактерий и выполняет ряд функций: защищает бактерии от осмотического шока и других повреждающих факторов, определяет их форму, участвует в метаболизме, а у многих видов патогенных бактерий токсична за счет поверхностных антигенов или несет на поверхности специфические рецепторы для фагов. Клеточная стенка пронизана порами, через которые происходит транспорт экзотоксинов и других экзобелков бактерий. Толщина клеточной стенки 10-100 нм, она содержит от 5 до 50% сухого вещества клетки. Основным компонентом клеточной стенки бактерий является пептидогликан, или муреин (от лат. mums – стенка), – опорный полимер сетчатой структуры, образующий ригидный (жесткий) наружный каркас бактериальной клетки. Пептидотликан имеет основную цепь (остов), состоящую из чередующихся остатков М-ацетилглюкозамина и М-ацетилмурамовой кислоты, соединенных р-1,4-гликозидными связями, идентичные тетрапептидные боковые цепочки, прикрепляющиеся к молекулам М-ацетилмурамовой кислоты, и короткие поперечные пептидные мостики, связывающие полисахаридные цепи. Два типа связей (гликозидные и пептидные), между субъединицами пептидогликана, придают этому гетерополимеру структуру молекулярной сети. Остов пептидогликанового слоя у всех видов бактерий одинаков, а тетрапептидные белковые цепочки и пептидные (поперечные) различны [3]. Все бактерии в зависимости от окраски по Граму подразделяют на две группы: грамположительные и грамотрицательные. В 1884 г. Х. Грам предложил метод окраски, который был использован для дифференциации бактерий. Сущность данного метода состоит в том, что грамположительные бактерии, образующие прочный комплекс с генцианвиолетом в присутствии йода, не обесцвечиваются этанолом и поэтому не воспринимают дополнительный краситель фуксин, оставаясь окрашенными в фиолетовый цвет. У грамотрицательных бактерий этот комплекс легко вымывается из клетки этанолом и после дополнительного нанесения фуксина окрашивается в красный цвет. Некоторые бактерии положительно окрашиваются только в стадии активного роста. Способность прокариот окрашиваться по методу Грама или обесцвечиваться этанолом обусловлена спецификой химического состава и ультраструктурой их клеточной стенки. Содержание пептидогликана – основного компонента клеточной стенки – у грамположительных бактерий составляет 50-90% ‚ а у грамотрицательных – 1-10%. Структурные микрофибриллы пептидогликана у грамотрицательных бактерий связаны менее компактно, поры в их пептидогликановом слое значительно шире, чем в молекулярном каркасе грамположительных бактерий, поэтому фиолетовый комплекс генцианвиолета и йода при действии этиловым спиртом у них вымывается быстрее. Клеточная стенка грамположительных бактерий плотно прилегает к цитоплазматической мембране, она массивна, и ее толщина составляет 20-100 нм. Для нее характерно наличие тейхоевых кислот, которые связаны с пептидогликаном и представляют собой полимеры трехатомного спирта – глицерина или пятиатомного спирта – рибита, остатки которых соединены фосфодиэфирными связями. Тейхоевые кислоты связывают ионы магния и участвуют в транспортировке их в клетку. В составе клеточной стенки также присутствуют в небольших количествах полисахариды, белки и липиды. Клеточная стенка грамотрицательных бактерий многослойна, ее толщина составляет 14-17 нм. Внутренний слой – пептидогликан – образует тонкую (2 нм) непрерывную сетку. Пептидогликан содержит только мезодиаминопимелиновую кислоту и не имеет лизина. Внешний слой клеточной стенки – наружная мембрана – состоит из фосфолипидов, липопротеина и белков. Белки основы (матричные) наружной мембраны прочно связаны с пептидогликановым слоем. Одна из их функций заключается в формировании в мембране гидрофильных пор, через которые происходит диффузия молекул массой до 600, иногда 900 мкм. Матричные белки, кроме того, выполняют функцию рецепторов для некоторых фагов. Липополисахарид (ЛПС) клеточных стенок грамотрицательных бактерий состоит из липида А и полисахарида. ЛПС, токсичный для животных, получил название эндотоксина. Тейхоевые кислоты не обнаружены. Структурные компоненты клеточной стенки грамотрицательных бактерий ограничены от цитоплазматической мембраны и разделены промежутком, называемым периплазмой или периплазматическим пространством [3, 7, 12]. Протопласты и сферопласты. Протопласты – это формы прокариот, полностью лишенные клеточной стенки, обычно образуемые грамположительными бактериями. Сферопласты – бактерии с частично разрушенной клеточной стенкой с сохранением элементов наружной мембраны. Наблюдаются у грамотрицательных бактерий и значительно реже у грамположительных. Они образуются в результате разрушения пептидогликанового слоя литическими ферментами, например лизоцимом, или блокирования биосинтеза пептидогликана пенициллином в среде с соответствующим осмотическим давлением. Протопласты и сферопласты имеют сферическую или полисферическую форму и в 3-10 раз крупнее исходных клеток. В обычных условиях в результате осмотического лизиса они погибают, а при повышенном осмотическом давлении способны некоторое время жить, расти и даже делиться. Протопласты при снятии фактора, разрушающего пептидогликан, как правило, отмирают, но могут превращаться в L-формы; сферопласты легко реверсируют в исходные бактерии, иногда трансформируются в L-формы или гибнут [7, 12]. Приспосабливаемость бактерий к влиянию факторов окружающей среды обуславливается процессами изменчивости, выраженными в виде изменений культуральных свойств (образование гладких (S-формы) и шероховатых (R-формы), а также переходных форм (О-формы) колоний бактерий) и разрушением клеточной оболочки и утратой способности к её формированию (L-формы). Для большинства бактерий культура в S-форме более типична (исключение составляют возбудители туберкулёза, для которых типичной является R-форма), клетки из такой культуры наиболее вирулентны (исключение составляют бактерии рода Vibrio, среди которых встречаются штаммы в R-форме устойчивые к действию бактериофагов и антибиотиков). Переход из одной формы в другую, как правило, обусловлен действием неблагоприятных факторов [11]. L-формы бактерий L-формы бактерий – это фенотипические модификации, или мутанты бактерий, частично или полностью утратившие способность синтезировать пептидогликан клеточной стенки. Таким образом, L-формы – бактерии с дефектной клеточной стенкой. Свое название они получили в связи с тем, что были выделены и описаны в институте Листера в Англии в 1935 г. Они образуются при воздействии L-трансформирующих агентов – антибиотиков (пенициллина, полимиксина, бацитрацина, стрептомицина), аминокислот (глицина, метионина, лейцина и др.), фермента лизоцима, ультрафиолетового и рентгеновского излучения. В отличие от протопластов и сферопластов L-формы обладают относительно высокой жизнеспособностью и выраженной способностью к репродукции. По морфологическим и культуральным свойствам они резко отличаются от исходных бактерий, что обусловлено утратой клеточной стенки и изменением метаболической активности. L-формы бактерий полиморфны. Встречаются элементарные тельца размером 0,2-1 мкм (минимальные репродуцирующие элементы), шары – 1-5, большие тела – 5-50, нити – до 4 мкм и более. Клетки L-форм имеют хорошо развитую систему внутрицитоплазматических мембран и миелиноподобные структуры. Вследствие дефекта клеточной стенки они осмотически неустойчивы и их можно культивировать только на специальных средах с высоким осмотическим давлением. При фильтрации они проходят через бактериальные фильтры. Различают стабильные и нестабильные L-формы бактерий. Стабильные полностью лишены ригидной клеточной стенки, что сближает их с протопластами, и крайне редко реверсируют в исходные бактериальные формы. Нестабильные могут обладать элементами клеточной стенки, в чем они проявляют сходство со сферопластами; при отсутствии фактора, вызвавшего их образование, реверсируют в исходные клетки. Процесс образования L-форм получил название L-трансформации, или L-индукции. Данной способностью обладают практически все виды бактерий, в том числе и патогенные (возбудители бруцеллеза, туберкулеза, листерии и др.). L-формам отводится большое значение в развитии хронических рецидивирующих инфекций, носительстве возбудителей, длительной персистенции их в организме. Доказана трансплацентарная инвазивность элементарных телец L-форм бактерий. Инфекционный процесс, вызванный L-формами бактерий, характеризуется атипичностью, длительностью течения, трудно поддается химиотерапии [3, 7, 13]. Mycobacterium tuberculosis, M. bovis, вызывающие туберкулёз, образуют не только S-формы (некоторые атипичные бактерии), R-формы (встречаются наиболее часто), но и L-формы (слабо вирулентны, образуются под воздействием антибиотиков). При этом для диагностики L-форм необходимы специальные флюоресцирующие диатностические сыворотки против специфических антигенов L-форм палочки Коха. Для бактерий рода Brucella (В. abortus, В. melitensis), вызывающих бруцеллёз, изначальными являются S-формы, но под влиянием неблагоприятных условий среды, неправильном применении антибиотиков, или находясь в организме нетипичного для них хозяина, образуют R-формы и L-формы (слабо вирулентны). Образование L-форм, например, у Listeria monocytogenes вызывает латентное развитие листериоза у 2-20% инфицированных (также образуют S-формы, которые встречаются наиболее часто, и R-формы, которые образуются при длительном хранении на искусственных питательных средах). Для возбудителя туляремии – Francisella tularensis типичной является S-форма, под воздействием неблагоприятных условия среды образуются R-формы (вирулентны, лишены иммунных свойств) и L-формы (в 4-5 раз менее вирулентны). Бактерии рода Salmonella (S. newport, S. agona, S. infantis, S. typhimurium, S. enterica, S. derby, S. enteriditis) так же помимо S-форм и R-форм при неправильном проведении антибиотикотерапии, а также иммунном организме образуют L-формы. У бактерий рода Yersinia (Y. enterocolitica, Y. pseudotuberculosis) образование L-формы приводит к внутриклеточному паразитированию с последующими рецидивами и хроническими формами инфекции, особенно при псевдотуберкулезе [9]. Так же L-формы образуют бактерии рода Leptospira, Staphylococcus aureus, диареегенные серовары E. coli и др. Латентное течение инфекции существенно затрудняет диагностику, поскольку клинические признаки зачастую стёрты, а для лабораторной диагностики требуются узко-специфичные препараты и дорогостоящее оборудование. Например, для диагностики L-форм листерий используют полимеразную цепную реакцию (ПЦР), поскольку утвержденные в декабре 2010 года «Санитарные нормы и правила 3.1.7. 2817-10» рекомендуют использовать ПЦР в качестве дополнительного метода, лабораторной диагностики листериоза, вызванного L-формами. При этом оборудование ПЦР-лаборатории достаточно дорогостоящее (от 900 000 руб. до 35 000 000 руб.), в связи с чем такие лаборатории есть только в крупных городах Российской Федерации. Таким образом, способность превращаться в L-формы, или трансформация, присуща всем видам бактерий. Независимо от видовой принадлежности бактерий, L-формы образуются при воздействиях, блокирующих некоторые звенья биосинтеза клеточной стенки, и при одновременном торможении деления бактериальной клетки при сохранении ее роста. В настоящее время среди учебных нет единого мания по поводу факторов, вызывающих образование L-форм. L-формы опасны тем, что в некоторых случаях могут длительное время находиться в организме в недиагностируемом состоянии и являться причиной латентного развития инфекции, рецидивов и хронических форм заболевания. Установлено, что пенициллин является одним из самых распространённых индукторов формирования L-форм различных видов бактерий. Однако некоторые исследователи [9] считают, что глубокие изменения микроорганизмов могут происходить под влиянием антител и бактериофагов, т.е. в условиях, которые могут складываться в инфицированном организме. Среди L-форм патогенных видов бактерий могут встречаться штаммы, сохранившие исходную степень вирулентности, свойственную родительской культуре (например, находки вирулентных L-форм холерного вибриона, токсигенных штаммов L-форм Clostridium tetani и др.). Практически авирулентные штаммы стабильных L-форм также далеко не безразличны для макроорганизма, так как они длительно сохраняются в нем, обладают дермотоксическим действием и при многократном введении вызывают повышенную реакцию, выражающуюся в возникновении тяжелых, длительно не заживающих стерильных абсцессов и гибели животных. L-формы некоторых патогенных видов бактерий оказывают избирательное цитопатическое действие на ряд культур, тканей. L-формы нередко обнаруживаются в организме при таких длительно протекающих патологических процессах, как бруцеллез, септический эндокардит, ревматизм и др. Эти данные свидетельствуют о возможной роли L-форм бактерий в инфекционной патологии. L-формам придается большое значение в развитии хронических рецидивирующих инфекций, носительстве возбудителей, длительной персистенции их в организме. Инфекционный процесс, вызванный L-формами бактерий, характеризуется атипичностью, длительностью течения, тяжестью заболевания, трудно поддается химиотерапии. По данным Брико Н.И., Покровского В.И., Малышевой Н.А. [1], летальность при заражении L-формами Mycobacterium tuberculosis достигает 20-25%, при этом формируется нестерильный иммунитет с возможностью повторного заражения. При заражении L-формами бактерий рода Leptospira летальность достигает при спорадической заболеваемости 1-4%, при эпидемических вспышках – более 20% (перенесённое заболевание оставляет прочный, но серовароспецифичный иммунитет, т.е. возможна реинфекция другими сероварами лептоспир). При заражении L-формами Listeria monocytogenes наблюдается очень высокая смертность у детей и младенцев (до 90%), взрослых старше 60 лет и лиц с тяжелыми сопутствующими заболеваниями, низкая – у взрослого населения (до 10%). У переболевших развивается стойкий постинфекционный иммунитет, однако инфекция L. monocytogenes вносит значимый вклад в патологию беременности, плода и новорожденного ребенка. При заражении Staphylococcus aureus летальность при заражении обычными штаммами составляет менее 3 %, а у пораженных метициллин-резистентными штаммами – около 30 %, при этом формируется нестойкий иммунитет. При заражении бактериями рода Salmonella летальность у младенцев, а также у взрослых старше 60 лет и лиц с тяжелыми сопутствующими заболеваниями достигает 50%, у взрослого населения – до 8-10 %. Исключение составляют антибиотико-устойчивые штаммы. В этих случаях летальность может достигать 50-60%. Заключение Под действием ряда факторов, неблагоприятно действующих на бактериальную клетку, происходит L-трансформация бактерий, приводящая к постоянной или временной утрате клеточной стенки. Трансформация бактерий в L-формы происходит также в иммунном организме и при нахождении в нетипичном хозяине [4, 5]. L-трансформация является формой приспособления бактерий к неблагоприятным условиям существования. В результате изменения антигенных свойств (утрата О- и К-антигенов), снижения вирулентности и других факторов L- формы приобретают способность персистировать в организме хозяина, поддерживая вяло текущий инфекционный процесс. Утрата клеточной стенки делает L-формы нечувствительными к антибиотикам, антителам и различным химиопрепаратам, точкой приложения которых является бактериальная клеточная стенка. Нестабильные L-формы способны реверсировать в исходные формы бактерий, имеющие клеточную стенку. Имеются также стабильные L-формы бактерий, у которых генетически обусловлено отсутствие клеточной стенки. Таким образом, L-формы опасны тем, что в некоторых случаях могут длительное время находиться в организме в недиагностируемом состоянии и являться причиной латентного развития инфекции, рецидивов и хронических форм заболевания. Практически авирулентные штаммы стабильных L-форм также далеко не безразличны для макроорганизма, так как они длительно сохраняются в нем, обладают дермотоксическим действием и при многократном введении вызывают повышенную реакцию, выражающуюся в возникновении тяжелых, длительно не заживающих абсцессов и гибели. L-формы нередко обнаруживаются в организме при длительно протекающих патологических процессах: бруцеллезе, септическом эндокардите, ревматизме [10]. Список используемой литературы 1. Брико, Н. И. Глобализация и распространение инфекционных болезней [Текст] / Н. И. Брико, В. И. Покровский, Н. А. Малышева // Прикладная микробиология. – 2015. - № 1(4). – Т. 2. – С. 20-28. 2. Булгаков, С.А. Дисбактериоз кишечника как следствие антибиотикотерапии и его коррекция пробиотиками / С. А. Булгаков. – М. : Фармацевтика, 2013. – С. 36-40. 3. Госманов, Р. Г. Основы микробиологии : учебник / Р. Г. Госманов, А. К. Галиуллин, Ф. М. Нургалиев. — Санкт-Петербург : Лань, 2020. — 144 с. 4. Зыкин, Л. Ф. Современные методы в ветеринарной микробиологии / Л. Ф. Зыкин, З. Ю. Хапцев, Т. В. Спиряхина. – М. : КолосС, 2011. – 109 с. 5. Караулов, А. В. Иммунотерапия инфекционных болезней: проблемы и перспективы / А. В. Караулов, О. В. Калюжин // Терапевтический архив. – 2013. – С. 2-6. 6. Колычев, Н. М. Ветеринарная микробиология и микология : учебник / Н. М. Колычев, Р. Г. Госманов. — 3-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2019. — 624 с. 7. Микробиология : учебное пособие / Р. Г. Госманов, А. К. Галиуллин, А. Х. Волков, А. И. Ибрагимова. — 3-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2019. — 496 с. 8. Покровский, В. И. Стрептококки и стрептококкозы [Текст] / В. И. Покровский, И. И. Брико, Л. А. Ряпис. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2006. – 203 с. 9. Пути совершенствования лабораторной диагностики инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи / В. И. Покровский, В. Г. Ахимкин, Н. И. Брико и др. // Медицинский альманах. – 2012. – № 2. – С. 12-16. 10. Санитарные нормы и правила 3.1.7. 2817-10 «Профилактика листериоза у людей» [Текст]. – М., 2010. 11. Таболин, А. С. Анализ риска возникновения резистентности у бактерий под воздействием антибиотиков / А.С. Таболин, А. И. Новак // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Костычева. — 2016. — № 2(30). — С. 58-63. 12. Электронная микроскопия в клинической ветеринарии : учебное пособие / Н. В. Сахно, Ю. А. Ватников, Е. М. Ленченко [и др.]. — Санкт-Петербург : Лань, 2020. — 188 с. 13. Эпизоотология с микробиологией / Под ред. И. А. Бакулова. – М.: Колос, 2000. – 432 с. |