ответ на билет_. Рост и размножение бактерий. Условия промышленного культивирования бактерий. Питательнои средои
 Скачать 38.56 Kb.
|
Питательной средой в микробиологии называют среды, содержащие различные соединения сложного или простого состава, которые применяются для размножения микроорганизмов в лабораторных или промышленных условиях. Потребности микроорганизмов в питательных веществах чрезвычайно разнообразны и определяются особенностями их метаболизма. В широком смысле слова питательная среда должна соответствовать следующим требованиям: Во-первых, питательная среда должна включать доступный для клетки источник энергии. Для одних организмов (фототрофов) таким источником служит свет, для других – органический (хемоорганотрофы) или неорганический (хемолитотрофы) субстрат. Во-вторых, среда должна содержать все необходимые компоненты для биосинтетических процессов в клетке. Причем синтетические способности микроорганизмов могут варьировать от использования углекислого газа в качестве единственного источника углерода (автотрофы) до потребности в более восстановленных соединениях углерода – кислотах, спиртах, углеводах и др. (гетеротрофы). В узком смысле слова любая искусственная питательная среда должна соответствовать следующим требованиям: содержать все необходимые для роста питательные вещества в легко усвояемой форме; иметь оптимальную влажность, вязкость, рН, быть изотоничной, сбалансированной с высокой буферной емкостью и, по возможности, прозрачной. Классификация питательных сред Выбор питательной среды зависит в значительной степени от целей эксперимента, а существующая классификация питательных сред учитывает характеристику их следующих особенностей. По составу питательные среды делятся на натуральные и синтетические. Натуральными называют среды, которые состоят из продуктов растительного или животного происхождения, имеющих неопределенный химический состав. Примерами питательных сред такого типа являются среды, представляющие собой смесь продуктов распада белков (казеина, мышц млекопитающих), образующихся при их гидролизе. Кислотный (НСl) гидролиз белков используется для приготовления полных гидролизатов. Действие ферментов типа трипсина, панкреатина, папаина приводит к неполному гидролизу белков, в результате чего образуются пептоны. Как правило, на пептонных питательных средах микроорганизмы растут лучше, чем на питательных средах, приготовленных из полных гидролизатов или смесей аминокислот. При ферментативном гидролизе, вероятно, сохраняются лабильные факторы роста. Кроме того, многие микроорганизмы лучше размножаются на средах, содержащих небольшие пептиды, потому что их они могут усваивать непосредственно, а отсутствующие аминокислоты – нет. К питательным средам неопределенного состава можно отнести и среды, полученные на основе растительного сырья: картофельный агар, томатный агар, отвары злаков, дрожжей, пивное сусло, настои сена и др. К числу сред неопределенного состава относят и среды полусинтетические. В такую среду вносят известные соединения как явно необходимые; а также добавляют небольшое количество дрожжевого или кукурузного экстракта (или любого другого природного продукта) для обеспечения неизвестных потребностей роста. Основное назначение таких питательных сред – выделение, культивирование, получение биомассы и поддержание культур микроорганизмов. Синтетические среды – это среды определенного состава, представленные чистыми химическими соединениями, взятыми в точно указанных концентрациях и соотношениях отдельных элементов. Обязательными компонентами таких сред являются неорганические соли и углерод- и азотсодержащие вещества (типичными представителями являются глюкоза и (NH4)2SO4. Часто к таким средам добавляют буферные растворы и хелатирующие соединения. Ауксотрофные организмы растут на таких средах только при добавлении соответствующих факторов роста. Основное назначение таких питательных сред – изучение особенностей физиологии и метаболизма микроорганизмов, выделение генетических рекомбинантов и т. д. По назначению среды разделяют на основные, элективные и дифференциально-диагностические. К основным относятся среды, применяемые для выращивания многих бактерий. Например, это триптические гидролизаты рыбных продуктов или казеина, из которых готовят жидкую среду (питательный бульон) и плотную (питательный агар). К ним относят и мясо- пептонный агар (МПА), который применяют для культивирования мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, и солодовый агар (СА) – применяют для культивирования дрожжей и плесневых грибов. Такие среды служат основой для приготовления более сложных питательных сред. В качестве основных иногда используют синтетические питательные среды, к которым добавляют аминокислоты, витамины, пептон, дрожжевой экстракт и т.д. Элективные среды обеспечивают преимущественное развитие одного или целой физиологической группы микроорганизмов. Например, для преимущественного выделения грамотрицательных бактерий бывает достаточным добавления в питательную среду трифенилметановых красителей (кристаллический фиолетовый, малахитовый зеленый и т. д.). Для выделения стафилоккоков в среду может быть добавлен хлористый натрий в концентрации 7,5 %. При этой концентрации рост других бактерий подавляется. Элективные среды применяются на первом этапе выделения чистой культуры бактерий, т. е. при получении накопительной культуры. Дифференциально-диагностические среды применяются для быстрой идентификации близкородственных видов микроорганизмов, для определения видовой принадлежности, в клинической бактериологии и т.д. Принцип построения таких сред основан на том, что разные виды бактерий различаются между собой по биохимической активности и имеют неодинаковый набор ферментов, расщепляющих субстраты, входящие в состав питательной среды. В состав дифференциально-диагностической среды входят: а) основная питательная среда, обеспечивающая размножение бактерий; б) определенный химический субстрат, отношение к которому является диагностическим признаком для данного микроорганизма; в) цветной индикатор, изменение окраски которого свидетельствует о биохимической реакции и наличии данной ферментной системы у исследуемого микроорганизма. Например, среда Левина в качестве индикаторов содержит эозин и метиленовый синий, исходно окрашена в черно-синий цвет. Клетки, осуществляющие брожение, образуют колонии, окрашенные в черный с металлическим блеском цвет, а колонии, не обладающие этим свойством, бесцветны. Данная среда позволяет отличать бактерии рода Escherichia от бактерий рода Proteus. Для этой же цели на практике часто используют среду Эндо. По консистенции среды могут быть жидкими, полужидкими, твердыми, сыпучими. Приготовление питательных сред Жидкие питательные среды получают при растворении в воде определенного необходимого набора питательных веществ, макро- и микроэлементов. По составу они могут быть как натуральными, так и синтетическими. Среды в твердом состоянии в форме плотных гелей используются в бактериологии со времен Р. Коха. Наиболее важным преимуществом использования твердых сред является то, что на них можно выращивать микроорганизмы в виде колоний, образующихся из отдельных клеток популяции. Приготовление твердых питательных сред достигается добавлением к жидким средам определенных уплотнителей, в качестве которых могут выступать агар, желатина, силикагель, каррагенан. Наиболее распространенным из уплотнителей является агар – полисахарид, выделяемый из красных морских водорослей и состоящий из двух полисахаридов – агарозы (70 %) и агаропектина. Он обладает рядом полезных свойств, в частности: 1) способен образовывать в воде гели; 2) плавится при температуре 100 °С и затвердевает при 45 °С; 3) не расщепляется под влиянием ферментов многих видов микроорганизмов; 4) термолабильные вещества и живые микроорганизмы не разрушаются при добавлении к нагретому до 45 °С расплавленному агару, если смесь сразу же охладить; 5) агаровые гели имеют высокую степень прозрачности; 6) наиболее часто используемые концентрации 1,5–2,0 % являются относительно невысокими и их применение относительно экономично. Желатина – белок, приготовленный из кожи и костей. «Уплотняющая» концентрация желатины – 17–20 %. Используется для специальных целей, поскольку образуемый ею гель плавится при температурах около 30 °С. Кроме того, желатина разжижается протеолитическими ферментами многих микроорганизмов. Силикагелем называют двуокись кремния (SiO2). Среды на основе силикагеля (1,5–2,0 %) используют для получения культур автотофных бактерий, так как при этом в среде отсутствуют органические вещества. С помощью силикагелиевых сред также можно определять потребности бактерий в витаминах. Каррагенан («растительная желатина») – добывается путем экстракции из определенных видов красных морских водорослей. Каррагенан дешевле агара, используется в концентрации 2 %, не разрушается большинством видов бактерий. Однако разливать приготовленные среды следует при высокой температуре – 55–60 °С. Полужидкие среды содержат гелеобразующее вещество в низкой (0,3–0,7 %) концентрации и имеют мягкую желеподобную консистенцию. Такие среды пригодны для изучения подвижности и хемотаксиса клеток, культивирования микроаэрофилов. Сыпучие среды представляют собой массу в той или иной степени измельченного и увлажненного сырья (чаще всего растительного). Основное их назначение – использование в пищевой промышленности (получение соевого соуса или водки), сельском хозяйстве (силосование кормов, выращивании грибов) и т. д. Определение состава питательной среды предполагает, что при этом будут учтены и такие биофизические факторы как рН среды, температура, подача и удаление молекулярного кислорода, являющимися критическими для роста любой бактериальной культуры. Наиболее используемые питательные среды в бактериологической практике. В бактериологической практике чаще всего используются сухие питательные среды, которые получают в промышленных масштабах – триптические гидролизаты дешевых непищевых продуктов (рыбные отходы, мясокостная мука, технический казеин) и питательный агар. Сухие среды могут храниться в течение длительного времени, удобны при транспортировке и приготовлении, имеют относительно стандартный состав. Понятие о культивировании микроорганизмов Культивирование микроорганизмов, помимо состава питательной среды, сильно зависит от физических и химических факторов (температуры, кислотности, аэрации, света и т. д.). При этом количественные показатели каждого из них неодинаковы и определяются особенностями метаболизма каждой группы бактерий. Можно выделить методы культивирования на твердых и в жидких питательных средах; в аэробных, анаэробных и микроаэрофильных условиях. Характеристики этого процесса устанавливают путем измерения таких показателей как число клеток или их биомасса. В лаборатории микроорганизмы выращивают на плотных и жидких питательных средах, которые разливают в пробирки, колбы, матрасы и чашки Петри. Посуду и питательные среды предварительно стерилизуют различными методами. Внесение микроорганизмов в стерильную среду называется посевом, или инокуляцией. Посев микроорганизмов требует соблюдения определенных правил, которые необходимо выполнять, чтобы предохранить исследуемую культуру от загрязнения посторонними микроорганизмами. Перед посевом следует сделать надписи на посуде. Клетки микроорганизмов для посева или приготовления препаратов берут бактериологической петлей или иглой, если микроорганизмы выращивали на плотной среде. В случае, когда микроорганизмы выращены в жидкой среде, лучше пользоваться пипеткой. После пересева пробирки или другие сосуды с микроорганизмами помещают в термостаты с определенной температурой. По окончании работы посуду с культурами микроорганизмов, подлежащими выбрасыванию, следует автоклавировать, чтобы убить клетки, и только после этого мыть. Допускается заливать дезинфицирующим раствором поверхность плотных сред. Через сутки среды можно выбрасывать и посуду мыть. Неаккуратное обращение с культурами микроорганизмов приводит к возникновению бактериального аэрозоля. Способы культивирования аэробных и анаэробных микроорганизмов Культивирование аэробных микроорганизмов проводят следующим образом: – на поверхности плотных сред или в тонком слое жидких сред, когда микроорганизмы получают кислород прямо из воздуха; – в жидких средах (глубинное культивирование). В этом случае микроорганизмы используют растворенный в среде кислород. В связи с низкой растворимостью кислорода, для обеспечения роста аэробных бактерий в толще среды, требуется постоянное аэрирование. Наиболее простой и широко используемый в лабораторной практике способ глубинного культивирования – выращивание на шейкерах, обеспечивающих встряхивание колб или пробирок со скоростью 100– 200 об/мин и более. В работе удобно использовать термостат-шейкер ES-20/60 (см. руководство по эксплуатации). Помимо перемешивания, аэрировать культуру микроорганизмов можно продуванием под давлением через толщу среды стерильного воздуха. Граница между аэробными и анаэробными микроорганизмами является относительно условной. Хотя облигатными анаэробами обычно считают бактерии, рост которых невозможен в присутствии растворенного кислорода, на практике к анаэробным относят те бактерии, которые не растут на поверхности твердой или полужидкой среды на воздухе при атмосферном давлении. Аэротолерантные бактерии хорошо растут на поверхности агара и чашках при низком уровне кислорода. Степень анаэробиоза измеряется по окислительно-восстановительному (редокс, Eh) потенциалу среды. При увеличении Eh выше 100 мВ, обусловленном присутствием растворимого кислорода, подавляется рост всех анаэробных бактерий. Для удаления кислорода и создания соответствующих условий среды можно воспользоваться следующими методами: 1 Культивирование в микроанаэростате, например, анаэростате АЭ-01 (см. паспорт) – аппарате для выращивания микроорганизмов, в котором воздух замещен газовой смесью. Наиболее часто используемая смесь имеет следующий состав: азот с 5 % СО2 и 10 % Н2. 2 Использование химических веществ, поглощающих молекулярный кислород. В качестве поглотителей молекулярного кислорода в лабораторной практике используют щелочной раствор пирогаллола, дитионит натрия (Na2S2O4), металлическое железо, хлорид одновалентной меди и некоторые другие реактивы. Поглотители помещают на дно химического эксикатора с притертой крышкой, а также анаэробные бактерии, засеянные в колбу, пробирку или чашку Петри. При таком способе создания анаэробных условий необходимо учитывать поглощающую способность реактивов и объем замкнутого пространства, в котором выращиваются бактерии. 3 Использование восстанавливающих агентов, которые добавляют для снижения окислительно-восстановительного потенциала среды: тиогликолат натрия, цистеин, дитиотрейтол, аскорбиновая кислота. Удаления кислорода из среды можно добиться и в результате быстрого нагревания и кипячения среды с последующим быстрым охлаждением. Если в такую среду засеять анаэробные микроорганизмы и наслоить смесь (1:1) масла и парафина, то в подобных условиях будет наблюдаться рост нестрогих анаэробов. 4 Выращивание совместно с аэробными или факультативно- анаэробными бактериями. В жидкой среде с восстанавливающими агентами перед инокуляцией анаэроба проводят культивирование, например, E.coli, что приводит к удалению из среды остаточного кислорода. Перед инокуляцией анаэробов клетки E.coli убивают нагреванием. Существует и другая модификация метода. На половине чашки Петри засевают какой-либо аэробный микроорганизм, на другой – анаэроб. Края чашки заливают парафином. Рост анаэробного микроорганизма начнется после полного использования кислорода аэробом. Для культивирования анаэробных бактерий используют и другие методы, ограничивающие доступ воздуха к растущей культуре: – выращивание в высоком слое среды; – выращивание в толще плотной среды; – культивирование в вязких средах, в которых диффузия молекулярного кислорода в среду уменьшается с увеличением ее плотности; – заливка среды с посевом высоким слоем стерильного вазелинового масла или парафина; – культивирование в термостат СО2 –инкубаторе (см. руководство по эксплуатации). – самый современный и эффективный метод работы с анаэробными бактериями – выполнять работу по получению первичной и перевиваемых культур, их культивированию для накопления биомассы, с использованием анаэробной рабочей станции SIMPLICITY 888 (см. руководство по эксплуатации). Техника посева микроорганизмов в жидкие питательные среды Посев микроорганизмов обычно осуществляется бактериологической петлей. Отбор клеток микроорганизмов производят следующим образом. В правую руку берут петлю и стерилизуют ее нагреванием в пламени спиртовки. Пробирку с культурой берут в левую руку таким образом, чтобы поверхность питательной среды с выросшими колониями микроорганизмов была хорошо видна. Затем, не выпуская петли, мизинцем и безымянным пальцем правой руки прижимают наружный конец ватной пробки к ладони и вынимают пробку из пробирки. Края открытой пробирки слегка обжигают в пламени горелки, вводят в пробирку стерильную петлю. Петлю охлаждают прикосновением к внутренней поверхности стекла пробирки или на свободной от микроорганизмов части среды и после этого захватывают небольшое количество микробной биомассы. Осторожно вынимают петлю из пробирки, горлышко пробирки вновь обжигают, ватную пробку проводят над пламенем спиртовки и закрывают ею пробирку. Пробирку с культурой помещают в штатив, а извлеченную культуру переносят в жидкую питательную среду, находящуюся в другой пробирке или колбе. Оставшиеся на петле после пересева клетки микроорганизмов тщательно сжигают в пламени спиртовки. В этом случае прокаливание петли начинают с участка проволоки, ближе к основанию держателя, чтобы клетки, оставшиеся на петле, подсохли и не образовали аэрозоль, загрязняющий воздух. Затем петлю переводят в вертикальное положение, прокаливают докрасна и только после этого ставят на место. Техника посева микроорганизмов на агаризованную среду Посев на скошенный агар в пробирках проводят следующим образом. Клетки микроорганизмов отбирают бактериологической петлей (как описано в п. 3) и вводят петлю в пробирку со скошенной агаризованной средой почти до дна. Слегка прикасаясь петлей к поверхности среды, проводят от дна вверх зигзагообразную или прямую черту-штрих. Посев на поверхность агаризованной среды в чашках Петри можно производить с помощью бактериологической петли, микробиологического шпателя или методом реплик. При посеве петлей отбирают клетки микроорганизмов с агаризованной или жидкой среды, приоткрывают крышку чашки Петри и на поверхности среды проводят штрихи, после чего чашку закрывают и помещают в термостат крышкой вниз. При посеве микроорганизмов из жидкой среды с использованием микробиологического шпателя поступают следующим образом. Для этого вынимают пипетку за верхний конец из бумаги, насаживают резиновую грушу. На поверхность среды в чашке наносят с помощью стерильной пипетки заданный объем жидкой культуры. Одновременно вращая чашку и проводя круговые движения стерильным шпателем, суспензию распределяют по поверхности среды. После использования пипетку немедленно переносят в дезинфицирующий раствор (хлорамина, фенола), не касаясь ею окружающих предметов. При пересеве микроорганизмов методом реплик используют стерильные кусочки бархата с коротким, жестким и густым ворсом. Бархат помещают на специальный столик для реплик, диаметр которого меньше диаметра чашки Петри, и закрепляют металлическим кольцом. Чашки Петри с агаризованной питательной средой и сформировавшимися колониями микроорганизмов накладывают поверхностью среды на бархат и слегка прижимают. Чашку осторожно снимают, а бархат с отпечатками колоний после этого может служить исходным штампом для засева других чашек со средой. Возможно снятие отпечатков на серию чашек, содержащих различные среды. В качестве контроля в последнюю очередь производится отпечаток на чашку Петри с исходной питательной средой. При глубинном посеве микроорганизмов в агаризованную питательную среду ее предварительно разливают по 15–20 мл в пробирки и стерилизуют. После охлаждения расплавленной среды до 48–50 °С в каждую пробирку стерильной пипеткой вносят по 0,1–1,0 мл жидкой культуры микроорганизмов. При необходимости готовят серию разведений культуры микроорганизмов с таким расчетом, чтобы при высеве получить изолированные колонии. Содержимое пробирки перемешивают путем ее вращения между ладонями и быстро выливают в чашку Петри. После застывания среды чашки помещают в термостат. В некоторых особых случаях используют выращивание бактерий в полужидких средах. Такая среда пригодна для культивирования микроаэрофильных бактерий, изучения подвижности клеток и хемотаксиса. При использовании 0,1–0,4 % агара, гелеобразующие вещества расслаивают среду таким образом, что конвекционные потоки не способны смешивать богатые кислородом верхние слои среды с нижними. Единственным путем для проникновения кислорода в более глубокие слои в данном случае является диффузия, что создает градиент концентрации кислорода. При инокуляции среды в пробирке уколом петлей, микроаэрофилы начинают расти несколько ниже поверхности, где концентрация кислорода для них наиболее благоприятна. Анаэробы начинают расти в нижней части полужидкой среды. Все описанные выше манипуляции проводят около пламени горелки, по возможности быстро, чтобы не загрязнять культуру посторонними микроорганизмами. Не рекомендуется делать резкие движения, ходить около проводящего посев, так как движение воздуха увеличивает вероятность случайного загрязнения культуры. 2. Гуморальные защитные факторы макроорганизма: комплемент, пропердин, лизоцим, интерферон, антитела. Иммунология – наука, изучающая процесс иммунитета, молекулярные и клеточные механизмы реагирования организма на чужеродные вещества, называемые антигенами. Основоположником современной научной иммунологии является Луи Пастер. Резистентность – (от лат. resistentia – сопротивление) это повышенная устойчивость организма к инфекции, обусловленная его биологическими особенностями. Резистентность может быть свойственна всему организму или его отдельным системам, тканям и органам. Неспецифическая резистентность – это относительный уровень врожденной устойчивости организма, независимо от его вида, к различным патогенным факторам. Неспецифическая резистентность является первым защитным барьером на пути внедрения инфекционного агента. Неспецифические факторы защиты действуют против многих патогенных агентов одновременно. Естественная микрофлора может оказывать антагонистическое действие по отношению к патогенным возбудителям (белые стафилококки на коже являются антагонистами возбудителя сибирской язвы, молочнокислые бактерии кишечника и кишечная палочка – антагонисты сальмонелл, шигелл, холерных вибрионов). Фагоцитоз (от греч phago - ем, cytos – клетка) – процесс активного поглощения клетками организма попадающих в него патогенных живых или убитых микробов при помощи внутриклеточных ферментов. У низших одноклеточных и многоклеточных организмов с помощью фагоцитоза осуществляется процесс питания. У высших организмов с помощью фагоцитоза осуществляется защитная реакция, освобождение организма от чужеродных веществ. Различают следующие виды фагоцитирующих клеток: микрофаги (нейтрофилы и эозинофилы) и макрофаги. Именно макрофаги по Мечникову и создают естественную резистентность. Среди макрофагов различают подвижные (циркулирующие) и неподвижные (оседлые) клетки. Подвижные макрофаги – это моноциты периферической крови, неподвижные – это макрофаги печени, селезенки, лимфатических узлов и др. Основным функциональным элементом макро- и микрофагов являются лизосомы – гранулы, содержащие ферменты (кислая фосфотаза, коллагеназа, лизоцим, β-глюкуронидаза, миелопептидаза и др.). Фазы фагоцитарного процесса:
Активность фагоцитоза зависит от наличия в сыворотке крови опсонинов. Опсонины – это белки сыворотки крови, вступающие в соединение с микробами и делающие их доступными фагоцитозу. Фагоцитоз, при котором наступает гибель фагоцитированного микроба, называют завершенным (совершенным). Когда микробы, находящиеся внутри фагоцитов, не погибают и даже размножаются (возбудитель туберкулеза, сибирской язвы, вирусы и грибы), то такой фагоцитоз называют незавершенным. Гуморальные факторы крови: комплемент система пропердина, лизины, лейкины, эритрин, лизоцим, нормальные антитела, липиды сыворотки, плакины, бактерицидины и др. Комплемент состоит из семи или восьми компонентов – С1, С2, С3 и т.д., бактерициден для сапрофитов. Он облегчает фагоцитоз. Система пропердина – состоит из β-глобулина, магния и третьего компонента (С3). Эта бактерицидная система является мощным механизмом естественной резистентности организма к некоторым возбудителям. Разрушает микробные клетки, вирусы, лизирует эритроциты. Лизоцим гидролизует клеточные оболочки грам (+) бактерий, бактерициден для многих кокков. Лизины – белки сыворотки крови, обладают способностью лизировать возбудителей сибирской язвы, газовой гангрены, столбняка и др. Эритрин – обладает бактерицидным действием для возбудителей дифтерии (получают из эритроцитов). Лейкины – бактерицидны для грам (+) бактерий Нормальные антитела – антимикробные и антитоксические, находятся в крови животных и человека, которые раньше не болели и не иммунизировались. Секреторный иммуноглобулин А, постоянно присутствует в секрете слизистых оболочек, молочных и слюнных железах, в кишечном тракте; обладает выраженным противомикробным и противовирусным действием. Плакины – находятся в кровяных пластинках, бактерицидны к бациллам сибирской язвы. Интерферон – белковое вещество, фактор противомикробной и противовирусной защиты. Различают α-интреферон, продуцируется лейкоцитами, называют лейкоцитарный, β-интерферон (фибробластный), продуцируется фибробластами, обработанными вирусами или другими агентами, γ-интерферон продуцируется лимфоцитами и макрофагами, обработанными невирусными индукторами. Интерферон усиливает цитотоксическое действие лимфоцитов, оказывает антипролиферативное и противоопухолевое действие, обладает видотканевой специфичностью. Ингибиторы сыворотки крови – неспецифические противовирусные вещества белковой природы, содержаться в нормальной сыворотке крови, секретах эпителия слизистых оболочек дыхательного и пищеварительного трактов. Подавляют активность вирусов в нечувствительном кишечнике при нахождении вируса в крови и жидкостях Бактерицидная активность сыворотки крови (БАСК) – проявляется бактериостатическое действие в отношении многих возбудителей инфекционных болезней. Основными компонентами являются: нормальные антитела, лизоцим, пропердин, комплемент, монокины, лейкины и др. Стресс – это особое неспецифическое состояние организма, возникающее в ответ на действие различных повреждающих факторов внешней среды (стрессов), кроме микробов и их токсинов могут быть холод, голод, тепло и др. Иммунитет – immunitas (освобождение) – способность организма защищать себя от антигенов (веществ), несущих для него чужую генетическую информацию. По происхождению различают два вида иммунитета: врожденный и приобретенный. Врожденный (видовой, наследственный) иммунитет – это невосприимчивость к инфекционным агентам, заложенная в геноме клеток. Приобретенный (неспецифический) иммунитет – устойчивость организма к определенному возбудителю болезни. Его подразделяют на естественный (после переболевания) и искусственный (после вакцинации). Естественный делят на активный (постинфекционный), пассивный иммунитет новорожденных, приобретенный за счет поступления к плоду антител от матери через плаценту (трансплацентарный), после рождения через молозиво (колостральный). Пассивный иммунитет создается после введения иммунной сыворотки в организм, длительность его 15–30 дней. В зависимости от механизмов защиты различают иммунитет: гуморальный – обусловлен выработкой специфических антител; клеточный – за счет образования специфических Т-лимфоцитов. Неспецифические факторы защиты организма Иммунная система – совокупность всех лимфоидных органов и скопления лимфоидных клеток животных. Лимфоидные органы подразделяются на центральные – тимус, костный мозг; периферические – селезенка, лимфатические узлы, кровь и др., салитарные фолликулы у человека. Главным компонентом иммунной системы являются лимфоциты. Различают два основных класса лимфоцитов: В-лимфоциты (бурса зависимые), являются предшественниками антителообразующих клеток, Т- лимфоциты (тимусзависимые лимфоциты), которые делятся на несколько классов. В функциональном отношении клетки иммунной системы подразделяют на две категории: 1. регуляторные и их предшественники 2. эффекторные и их предшественники. Функции регуляторных клеток осуществляют Т-лимфоциты и макрофаги. Эффекторные функции выполняют цитотоксические Т-лимфоциты, В-лимфоциты, макрофаги, натуральные киллеры и К-киллеры. Характеристика В-лимфоцитов. Предшественники В-клетки (пре-В-клетки) в процессе дифференцировки стволовых клеток в костном мозге у млекопитающих превращаются в В-лимфоциты (от лат. bursa – сумка), которые мигрируют в лимфатические узлы и селезенку, где и выполняют свои специфические функции. Зрелые В-лимфоциты имеют на поверхности связанные с мембранной иммуноглобулиновые рецепторы, которые распознают конкретные антигены и взаимодействуют с другими иммунокомпетентными клетками, а также имеют рецепторы к различным медиаторам и гормонам. Под электронным микроскопом поверхность В-лимфоцитов покрыта многочисленными ворсинками и на ней имеются складки, а поверхность Т-лимфоцитов гладкая. Характеристика Т-лимфоцитов Т-лимфоциты образуются из стволовых клеток кроветворной ткани. Предшественники Т-лимфоцитов (пре-Т-клетки) поступают в тимус (вилочковую железу), претерпевают в нем дифференцировку и выходят уже в виде клеток с различными функциями, которые несут на себе характерные маркеры (признаки). Существует ряд субпопуляций Т-лимфоцитов с различными биологическими свойствами. Т-хелперы регуляторно-вспомогательные клетки, стимулируют В-лимфоциты к пролиферации и дифференцировке в антителообразующие клетки (плазматические клетки). Т-киллеры (Т-эффекторы, цитоплазматические Т-клетки). Эти клетки осуществляют клеточные формы иммунного ответа. Они распознают и лизируют клетки, на поверхности которых имеются чужеродные для данного организма антигены. Т-усилители (Т-хелперы). Т-усилители активизируют иммунный ответ в рамках Т-подсистемы. Т-супрессоры – обеспечивают внутреннюю саморегуляцию системы иммунитета. Они тормозят выработку антител, развитие гиперчувствительности замедленного типа, формирование Т-эффекторов, обеспечивают становление и поддержание иммунологической толерантности (отсутствие иммунного ответа). К-лимфоциты (К-киллеры) – они не фагоцитируют, не имеют поверхностных рецепторов для эритроцитов. Для К-лимфоцитов клетками-мишенями являются опухолевые клетки, измененные вирусами, Т- и В-лимфоциты, моноциты, фибробласты, эритроциты. Природные киллеры (натуральные–NК, естественные), к ним относят лимфоциты, которые лизируют некоторые виды опухолевых клеток при различных вирусных заболеваниях. Одним из основных типов клеток являются макрофаги. Они развиваются из миелопоэтической стволовой клетки костного мозга. Они участвуют в кооперативном взаимодействии с В- и Т-клетками. С одной стороны они участвуют в первичном распознавании, переработке антигенов и передаче их к К- и В-лимфоцитам, с другой – в образовании биологически активного вещества интерлейкина-1, который активизирует Т-хелперы. Макрофаги необходимы для образования антител, хотя сами они их не синтезируют. Таким образом, в тимусе содержатся Т- и В-лимфоциты, в периферических лимфоидных органах имеется их смесь, благодаря чему в присутствии антигена и вспомогательных клеток формируется клеточный и гуморальный иммунитет организма, обеспечивающий защиту от инфекционного агента (возбудителя). |