Медицинская микробиология, ее предмет, методы, связь с другими науками

Медицинская микробиология, ее предмет, методы, связь с другими науками

Микробиология –наука о микроорганизмах, т.е. о живых существах, размеры которых меньше 0,1 мм. Микроорганизмы весьма разнообразны. К ним относятся некоторые многоклеточные организмы, простейшие, некоторые водоросли, грибы. А также бактерии и вирусы. Несмотря на небольшие размеры, микроорганизмы по весу составляют подавляющую часть биомассы Земли. Т.е. являются основой биосферы. Кроме того, микроорганизмы являются возбудителями множества заразных заболеваний человека и животных. Однако о существовании микроорганизмов человек узнал сравнительно недавно.

Методы микробиологии.

Вследствие малых размеров микроорганизмов, микробиологи обычно изучают не отдельные особи, а их большие группы (популяции или культуры микроорганизмов), состоящие из миллионов или миллиардов особей. Такие культуры получают путем выращивания в лаборатории. Если культура содержит микроорганизмы одного вида, то она называется чистой. Если культура содержит 2 и более вида, то она называется смешанной.

Важнейшей задачей микробиологии является получение чистой культуры, поэтому основу микробиологических методов составляют две процедуры:

Выделение (изоляция) определенного микроорганизма из существующих в природе популяций.

Культивирование, т.е. выращивание микроорганизмов на питательных средах или животных в лабораторных условиях с последующей идентификацией, т.е. определением вида микроорганизма.

Связь микробиологии с другими науками.

Микробиология тесно связана с клиническими дисциплинами: терапией, хирургией, инфекционными болезнями, гигеной и другими.

Все фундаментальные открытия молекулярной биологии и молекулярной генетики, биотехнологии и генной инженерии сделаны на микроорганизмах.

Микроорганизмы используются человеком в пищевой промышленности (производство хлеба, сыра, молочных продуктов, напитков), производстве лекарственных препаратов (антибиотики, витамины, гормоны, ферменты).

 

Микроорганизмы и их положение в системе живого мира

Классификация микроорганизмов.

Представлены доклеточными (царство Vira – вирусы) и клеточными формами (бактерии, грибы, простейшие). Среди клеточных форм жизни различают 3 домена: Bacteria – прокариоты, представленные настоящими бактериями; домен Archaea – прокариоты, представленные архебактериями; Eukarya – эукариоты, клетки которых имеют ядро с ядерной оболочкой и др (царства Грибы, Животные, Растения).

Домены включают царства, типы, классы, порядки, семейства, роды, виды. Основной таксономической единицей является вид. Каждый вид имеет название, состоящее из 2-х латинских слов: первое слово определяет род и пишется с заглавной буквы, а второе- вид. Например: Staphylococcus aureus – золотистый стафилококк.

Внутри вида могут существовать микроорганизмы с различными свойствами – они называются вариантами или сокращенно «варами».

Если отличия затрагивают антигенные свойства – это серовар, химические свойства – хемовар, морфологические – морфовар, биологические свойства – биовар.

Штамм – чистая культура полученная от определенного источника. Клон – совокупность потомков выращенных из единственной микробной клетки.

Общепризнанная классификация бактерий опубликована в виде специального определителя бактерий Берджи, который выдерхал 8 изданий, постоянно дополняется новыми данными.

 

Питание бактерий

По типу питания бактерии подразделяются на аутотрофов и гетеротрофов. Аутотрофы способны усваивать углерод из СО2.

Гетеротрофы усваивают углерод только из органических соединений.

Гетеротрофы в свою очередь подразделяются на сапрофитов и паразитов. Сапрофиты – свободноживущие микроорганизмы, в качестве питательных веществ используют органические соединения погибших организмов или продукты их жизнедеятельности. Средой обитания бактерий-паразитов является живой организм. Бактерии паразиты являются патогенными, т.е. болезнетворными. Бактерии-симбионты обитают в кишечнике человека и животных и выполняют жизненно-важные функции для организма хозяина.

Изменчивость в потребностях метаболитов. Под влиянием антибиотиков и химических веществ, Х-лучей, ультрафиолето­вого облучения и других воздействий у некоторых микробов появляется потребность в определенных аминокислотах, факто­рах роста, в которых не нуждались исходные культуры. Такие варианты, которые для своего развития нуждаются в специаль­ных веществах, называют ауксотрофами в отличие от исходных штаммов — прототрофов. Ауксотрофы отличаются от про-тотрофов тем, что у них часть метаболических процессов блокирована и они лишены возможности синтезировать необхо­димые им метаболиты. Так, например, после воздействия на Е. соН Х-лучей она стала нуждаться для своего роста в гйдролизате казеина или экстракте дрожжей, в то время как исходный штамм мог развиваться в минимальной среде, в которой отсутствовали аминокислоты и витамины. Ауксотроф-ность можно воспроизвести и в отношении триптофана, антра-ниловой кислоты, пенициллина и других веществ.

Физические и химические факторы могут индуцировать раз­личные изменения способности синтеза важных метаболитов в бактериальных культурах. Эти изменения происходят под вли­янием механизмов генетической информации.

 

Питательные среды

В лабораторных условиях бактерии выращивают на пита­тельных средах. Большое значение для роста и размножения бактерий имеют температурные условия. Все микроорганизмы по отношению к температурному режиму подразделяются на три группы: психрофильные (холодолюбивые), мезофильные (средние), термофильные (теплолюбивые) (табл. 5). Бактерии могут размножаться в широком диапазоне температур—от 0°С до +90°С.

Для жизнедеятельности бактерий большое значение имеет рН среды. Каждый вид микроба в процессе эволюции приспособил­ся для существования в определенных границах рН, за предела­ми которых жизнедеятельность его невозможна.

Предполагают, что рН влияет на активность ферментов. В зависимости от рН слабые кислоты в кислой среде находятся в виде молекул, а в щелочной—в виде ионов. Сапрофиты могут жить в условиях с чрезвычайно широким диапазоном рН — от 2 до 8,5. Патогенные же виды микробов растут при рН 6—8 (табл. 6).

Питательные среды должны быть легкоусвояемыми, с изве­стным составом азотистых и углеводных веществ, витаминов, необходимой концентрацией солей, изотоничные, стериль­ные, обладать буферными свойствами, иметь оптимальную вяз­кость и определенный окислительно-восстановительный потен­циал.

Питательные среды подразделяются на четыре основные группы: универсальные, специальные, избирательные (электив­ные) и дифференциально-диагностические.

I. Универсальные среды (мясо-пептонный бульон, мя­со-пептонный агар) содержат питательные вещества, в присут­ствии которых растут многие виды патогенных и непатогенных бактерий. П. Специальные среды применяют для выращивания бактерий, не размножающихся на универсальных средах. К специальным средам относятся кровяной агар, сывороточ­ный агар, сывороточный бульон и др.

III. Избирательные (элективные) среды; в них хоро­шо развиваются только определенные виды бактерий, плохо или совсем не растут другие виды. К ним относятся среды обогащения, в которых интересующий исследователя вид ра­стет интенсивнее и быстрее сопутствующих бактерий. Так, например, щелочная пептонная вода и щелочной мясо-пептонный бульон являются средами обогащения (элективны­ми) для холерного вибриона. Питательные среды, содержащие определенные концентрации пенициллина или других антибиоти­ков, элективны для устойчивых к этим антибиотикам штаммам и вместе с тем селективны для антибиотикочувствительных культур.

IV. Дифференциально-диагностические среды ис­пользуют для дифференциации определенных видов бактерий по их культуральным и биохимическим свойствам. К ним относятся:

1) среды для определения протеолитической способности микробов (мясо-пептонный желатин и др.);

2) среды для определения ферментации углеводов (среды Гисса и др.); среды для дифференциации бактерий, ферментиру­ющих и не ферментирующих лактозу (Эндо, Дригальского, Плоскирева и др.);

3) среды для определения гемолитической способности- (кро­вяной агар);

4) среды для определения восстановительной (редуцирующей) способности микроорганизмов;

5) среды, содержащие вещества, ассимилируемые только определенными микробами.

Кроме того, в лабораторной практике применяют консервиру­ющие среды. Их используют для первичного посева и транспор­тировки исследуемого материала; они предотвращают отмира­ние патогенных микробов и способствуют подавлению сапрофи-тов. К этой группе сред относят глицериновую смесь, состо­ящую из 2 частей 0,85% раствора хлорида натрия, 1 части глицерина и 1 части 15—20% раствора фосфата натрия, а также глицериновый консервант с солями лития, гипертонический раствор хлорида натрия и др.

В настоящее время многие питательные среды изготовляют фабричным способом и выпускают в виде порошка. Они удобны в работе, стойки и весьма эффективны.

Для культивирования бактерий стали широко применять безбелковые среды, в которых хорошо растут многие гете­ротрофные, в том числе и патогенные, микробы. Состав этих сред сложен, они включают большое количество компо­нентов.

Культивирование в синтетических средах с использованием метода меченых атомов дает возможность более детально дифференцировать микробы по характеру их биосинтеза.

С целью дифференциации прототрофных и ауксотрофных бактерий широко используют селективные среды. Прото-трофы растут на минимальной среде, содержащей только соли и углеводы, так как они сами способны синтезировать нужные им для развития метаболиты, в то время как ауксотрофы нуждаются в средах, содержащих определенные аминокислоты, витамины и другие вещества.

По консистенции питательные среды бывают плотные (мясо-пептонный агар, мясо-пептонный желатин, свернутая сыворот­ка, картофель, свернутый яичный белок), полужидкие (мясо-пептонный агар) и жидкие (пептонная -вода, мясо-пептонный бульон, сахарный бульон и др.).

13. Бактериологический метод изучения микроорганиз­мов

Выделение отдельных видов бактерий из исследуемого материала, содержащего, как правило, смесь различных микро­организмов, является одним иэ этапов любого бактериологи­ческого исследования, проводимого с различными целями: диагностики заболеваний, определения микробной обсеменен-ности окружающей среды и т.д. Для выделения чистой куль­туры применяют методи, основанные на: 1) 'механическом разобщении бактериальных клеток; 2) предварительной обра­ботке исследуемого материала с помощью физических или химических факторов, оказывающих избирательное антибактери­альное действие; 3) избирательном подавлении размножения сопутствующей микрофлоры физическими или химическими факторами во время инкубации посевов; 4) способности не­которых бактерий быстро размножаться в организме чувстви­тельных к ним лабораторных животных (биопробы).

Для механического разобщения клеток бактерий иссле­дуемый материал петлей или пипеткой наносят на поверхность питательного агара в чашку Петри и равномерно распределяют стерильным шпателем. Затем этим же шпателем (не прожигая его в пламени горелки) материал растирают по поверхности питательного агара во второй чашке.

Посев материала также делают бактериальной петлей. Для этого в верхней части чашки густо заштриховывают зигзаго­образными движениями петли небольшой участок агаровой среды, освободив таким образом петлю от излишнего материала. Затем наносят параллельные штрихи по остальной части среды. Иногда применяют метод пластинчатых разводок, который заключается в перемешивании различных разведении исследу­емого материала с расплавленным и остуженным питательным агаром в колбе или пробирке. После этого его разливают в чашки Петри и инкубируют в термостате. Для уничтожения сопутствующих неспорообразующих микроорганизмов исследуемый материал прогревают при 80°С или подвергают кратковременному кипячению. Споры микроорганизма при этом охраняются и при посеве прогретого материала на питательную еду прорастают, образуя чистую бактериальную культуру в Ш случае, если принадлежат только данному виду. Если в исследуемом материале содержатся споры разных видов бактерий, то данный метод для получения чистой культуры непри-оден.

Подавление размножения посторонней микрофлоры при еве исследуемого материала на питательные среды доста­ется воздействием на них каких-либо факторов, не препят-рпвующих размножению основного микроба: неодинаковой ьной температуры для роста разных бактерий, анти-этиковили других химических веществ, а такжефагов, первом случае посевы инкубируют при температуре, задер-вающей рост сопутствующей микрофлоры. Так, например, выделения чистой культуры бактерий чумы посевы инку-руют при температуре около 5°С. Во втором случае в пита-ьную среду вносят соответствующее вещество или фаг в рого определенной концентрации, препятствующей размно-внию сопутствующих бактерий, но не оказывающей выражен­ного ингибирующего действия на исследуемый микроб. Кроме упомянутых методов, в бактериологической практике адгда применяются и другие, например для выделения чистой ультуры бактерий протея (Рго1еш ушеапз) используют его юсобность к «ползучему» росту.

Для выделения чистых культурбольшинства бактерий обычно затрачивается не более 2—3сут. Для выращивания микобактерий туберкулеза этот срок удлиняется до 4-6 нед. Процесс выделения чистой культуры можно разделить на Несколько этапов.

Первый этап. Из исследуемого материала готовят мазок, окрашивают по Граму или другим методом и микроскопируют. Для посева исследуемый материал в случае необходимости разводят в пробирке со стерильным изотоническим раствором хлорида натрия. Одну каплю приготовленного разведения наносят петлей на поверхность питательного агара в чашку Петри и тщательно втирают шпателем в среду, равномерно распределяя материал по всей ее поверхности. После посева чашку переворачивают дном кверху, подписывают и помещают в термостат при 37°С на 18—24 ч.. р

Второй этап. Просматривают чашки и изучают изоли­рованные колонии, обращают внимание на их форму, величину, консистенцию и другие признаки. Для определения морфологии клеток и их тинкториальных свойств из части исследуемой колонии готовят мазок, окрашивают по Граму и микроскопируют. Для выделения и накопления чистой культуры одну изолированную колонию или несколько различных изолирован­ных колоний пересевают в отдельные пробирки со скошенным агаром или какой-либо другой питательной средой. Для этого часть колонии снимают петлей, не задевая соседние колонии.

Третий этап. Отмечают характер роста выделенной чистой культуры. Визуально чистая культура характеризуется однородным ростом. При микроскопическом исследовании окрашенного мазка, приготовленного из такой культуры, в нем обнаруживаются морфологически и тинкториально однородные клетки. Однако в случае выраженного полиморфизма, присущего некоторым видам бактерий, в мазках из чистой культуры наряду с типичными встречаются и другие формы клеток.

 

ВЫДЕЛЕНИЕ ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ АНАЭРОБНЫХ БАКТЕРИЙ

Посевы на анаэробную микрофлору, как спорообразующую (клостридии), так и особенно неспорообразующую (вейлонеллы, бактероиды, пептококки), производят в строго анаэробных условиях. Первоначальные посевы делают на обогатительные среды типа Китта—Тароцци, затем пересевают на плотные среды; сахарный кровяной агар в чашки Петри, в пробирки с сахарным питательным агаром или другими средами для получения изолированных колоний. После инкубации посевов в анаэроб­ных условиях из образовавшихся колоний бактерий готовят мазки, окрашивают, микроскопируют, а затем пересевают на среду Китта—Тароцци и агаровые среды для выделения чистой культуры.

При выделении спорообразующих анаэробных бактерий {клостридии) первоначальные посеву прогревают на водяной бане при 80°С в течение 20 мин для уничтожения вегета­тивных клеток посторонней микрофлоры, которая может при­сутствовать в исследуемом материале (схема 1).

 

ИДЕНТИФИКАЦИЯ БАКТЕРИАЛЬНОЙ КУЛЬТУРЫ

Идентификацию выделенных бактериальных культур прово­дят путем изучения морфологии бактерий, их культуральных, биохимических и других признаков, которые присущи каждому виду.

Культуральные признаки. К ним относятся морфологические особенности колоний бактерий, характер роста на плотных и в жидких питательных средах. Колонии различаются по величине, форме, цвету, консис­тенции, контуру края, структуре и характеру поверхности (рис. 29). По величине колонии могут быть крупные (диаметр более 4-5 мм), средние (2-4 мм) и малые (1—2 мм), по форме — круглые, розеткообразные, в форме листа и т. д. Цвет колонии зависит от выработки определенного пигмента — белого, жел­того, красного и др. Колонии беспигментных бактерий бес­цветны. По консистенции различаются сухие, влажные, сочные или слизистые колонии. Поверхность колонии бывает гладкой, морщинистой, исчерченной, плоской, плосковыпуклой, вдавлен­ной. Край колонии может быть ровным, волнистым, бахром­чатым. Колонии могут иметь аморфную, зернистую, волокнистую внутреннюю структуру.

Характер роста бактерий в чистой культуре, выращенной на скошенном питательном агаре, может быть сухим, влажным, ползучим, складчатым, пигментированным. В жидкой питатель­ной среде одни бактериальные культуры дают диффузное по­мутнение, другие характеризуются придонным, пристеночным ростом; некоторые культуры образуют пленки на поверхности среды, другие — осадок на дне пробирки.

Биохимические признаки. Для определения способности микроорганизмов ферментировать углеводы (сахаролитические свойства) используют короткий и длинный «пестрый» ряд. К первому относятся жидкие среды Гисса с моно- и дисаха-ридами: глюкозой, лактозой, сахарозой, мальтозой и с шести­атомным спиртом — маннитом. В длинный «пестрый» ряд наряду с перечисленными углеводами вводят среды с разнообразными моносахаридами (арабиноза, ксилоза, рамноза, галактоза и др.), полисахаридами (инулин, крахмал, гликоген и др.) и спиртами (глицерин, дульцит, инозит и др.). В качестве индикатора ко всем средам добавляют реактив Андреде или ВР.

Чистую культуру исследуемого микроба засевают петлей в среды «пестрого» ряда. Посевы инкубируют при 37°С в течение 18—24 ч или более длительно. В том случае, если бактерии ферментируют углевод до образования кислых про­дуктов, наблюдается изменение цвета среды; при разложении углевода до кислоты и газообразных продуктов наряду с изме­нением цвета появляется пузырек газа в поплавке. Если исполь­зуются среды с полужидким агаром, то образование газа регист­рируется по разрыву столбика. При отсутствии ферментации цвет среды не меняется. Поскольку бактерии ферментируют •не все, а только определенные для каждого вида углеводы, входящие в состав сред Гисса, наблюдается довольно пестрая картина, поэтому набор сред с углеводами и цветным индика­тором называют «пестрым» рядом (рис. 30).

Дыхание бактерий

Дыхание относится к реакциям катаболизма. В результате дыхания происходит расщепление сложных молекул до простых с выделением энергии, которая запасается в молекулах АТФ (КПД около 40%).

АДФ + Ф + Е = АТФ

Процесс дыхания – это реакция окисления углеводов, которая может происходить в бескислородных условиях – анаэробный тип дыхания или гликолиз, и в присутствии кислорода – аэробный тип дыхания или окислительное фосфорилирование.

По типу дыхания бактерии делятся на аэробные и анаэробные. Существуеют бактерии облигатные ааэробы – растут только в присутствии кислорода (например микобактерии туберкулеза). Облигатные анаэробы растут только в бескислородных условиях (например возбудитель ботулизма). Факультативные анаэробы могут расти как в кислородной, так и бескислородной среде (кишечная палочка). Микроаэрофилы – им требуется для своего роста низкая концентрация кислорода (гемофильная палочка).

Брожение не является в полном смысле дыханием – это субстратное фосфорилирование углеводов или гликолиз с образованием пирувата и последующим превращением его в конечные продукты брожения – органические кислоты и спирты.

В результате гликолиза из 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ.

Аэробный тип дыхания или окислительное фосфорилирование

Схема Глюкоза- окислительное фисфирилирование- 38АТФ + 6СО2 + 6Н2О

Анаэробный тип дыхания. Схема та же, что при аэробном, но акцептором электронов служат нитриты, либо нитраты, либо фосфаты.

Факультативные анаэробы при отсутствии кислорода получают АТФ с помощью брожения.

Молекулы образовавшегося АТФ участвуют в синтезе органических соединений, отдавая свою энергию и првращаясь в АДФ

А + В + АТФсинтез АВ + АДФ + Ф

Факультативные анаэробы могут размножаться как в присутствии, так и в отсутствие молекулярного кислорода (большинство патогенных и сапрофитных микробов).

Облигатные анаэробы — бактерии, для которых наличие молекулярного кислорода является вредным, задерживающим рост фактором (клостридии столбняка, анаэробной инфекции, ботулизма и др.).

 

Актиномицеты, их морфология

Актиномицеты (аей§ — луч, туЬм — гриб) — лучистые грибы, представляют собой многочисленную группу микроорганизмов, вклю­ченных в порядок АсйпотусеШез,

Большинство актиномицетов — свободноживушие микроорга­низмы, обитающие в почве и других объектах окружающей среды. Многие из них являются продуцентами антибиотиков. Немного­численные патогенные представители актиномицетов вызывают у чело­века актиномикоз и нокардиоз.

Клетки актиномицетов имеют те же структурные элементы, что и бактерии: клеточную стенку, ЦПМ; в цитоплазме содержатся нуклеоид, рибосомы, мезосомы, внутриклеточные включения (рис. 13). Некото­рые актиномицеты образуют микрокапсулу.

Основным морфологическим признаком актиномицетов является ветвящаяся форма клеток, имеющих вид коротких палочек или длинных нитевидных образований, напоминающих мицелий грибов и называе­мых поэтому гифами. Мицелий может быть субстратным (врастающим в плотную среду) и воздушным.

Ширина клеток актиномицетов 0,2—0,5 мкм, длина может широко варьировать. В организме больных актиномикозом людей и животных патогенные актиномицеты образуют своеобразные скопления изме­ненного мицелия — друзы.

Актиномицеты отличаются друг от друга строением пептидогликанового слоя клеточной стенки. В состав пептидов пептидогликана у большинства видов входят те же четыре аминокислоты, которые встречаются у бактерий. В отличие от бактерий в пептидогликане некоторых актиномицетов обнаружены такие сахара, как арабиноза, галактоза, ксилоза, мадуроза. Морфологию актиномицетов изучают в окрашенных мазках и при помощи фазово-контрастной микроскопии, а также методом электронной микроскопии.

Актиномикоз – оппортунистическая инфекция вызываемая актиномицетами и характеризующаяся гранулематозным воспалением с полиморфными клиническими проявлениями.

Формирование гранулемы подвергающаяся некротическому распаду с образованием гноя выходящего через свищи на поверхность кожи и слизистых оболочек. Гной различной консистенции, иногда с примесью крови, часто содержит друзы. Одновременно отмечается фиброз гранулемы. В зависимости от локализации: шейно-лицевая, торакальная, абдоминальная, мочеполовая, костно-суставная, кожно-мышечная, септическая и др. формы.

Например, актиномицеты, принадлежащие к виду Actinomyces streptomycin!, подавляют рост грамположительных и грамотрицательных бактерий, микобактерий, некоторых видов дрожжей и грибов. Actinomyces levoris не угнетает рост бактерий, но подавляет развитие дрожжей, некоторых дрожжеподобных организмов, мицелиальных грибов и т. д. Антимикробный спектр действия — один из таксономических признаков в систематике актиномицетов, служащих для разграничения видов. Вырабатываемые актиномицетом антибиотики не угнетают развития собственной культуры даже в концентрациях, которые во много раз превышают минимальную концентрацию, подавляющую рост других микроорганизмов.

Из культуры фиолетового актиномицета Actinomyces violaceus, выделенного ими из почвы, получили первый антибиотик актиномицетного происхождения — мицетин — и изучили условия биосинтеза и применения мицетина в клинике.

Из культуры Actinomyces antibioticus был выделен антибиотик актиномицин, который впоследствии стал использоваться как противораковое средство. Первым антибиотиком актиномицетного происхождения, нашедшим широкое применение особенно при лечении туберкулеза, был стрептомицин, открытый в 1944 г. Ваксманом с сотрудниками. К противотуберкулезным антибиотикам относятся также открытые позже виомицин (флоримицин), циклосерин, канамицин, рифамицин.

 

18. Спирохеты, их морфология и биологические свойст­ва

Спирохеты (бактерия в виде изогнутого длинного винта) отличаются от бактерий строением. Они имеют штопорообразную извитую форму. Размеры их колеблются в больших пределах (ширина 0,3—1,5 мкм и длина 7—500 мкм). Тело спирохет состоит из осевой нити и цитоплазмы, спирально завитой вокруг нити. Спирохеты имеют трехслойную наруж­ную мембрану. При электронной микроскопии у них выявлена нежная цитоплазматическая мембрана, в которой заключается цитоплазма. Спор, капсул и жгутиков не образуют. У некото­рых видов в электронном микроскопе найдены на концах очень тонкие нитевидные образования—фибриллы.

Спирохеты обладают активной подвижностью вследствие выраженной гибкости их тела. У спирохет различают враща­тельное, поступательное, волнообразное, сгибательное движе­ние.

По Романовскому — Гимзе одни виды окрашиваются в синий, другие—в сине-фиолетовый, третьи—в розовый цвет. Хоро­шим методом обработки спирохет является серебрение. Тинкториальные свойства используют для дифференциации сапрофитов и патогенных спирохет.

К патогенным относятся три рода: Treponema, Borrelia, Leptospira.

Дейтеромицеты

Дейтеромицеты — несовершенные грибы (Fungi imperfecti), очень большая группа (25 000 видов) грибов, обладающих многоклеточным мицелием, но не имеющих ни сумчатого, ни базидиального спороношения, а лишь конидии. Размножение бесполое.

Для врачей представляет интерес возбудитель алиментарно-токсической алейкии—Fusarium sporotrichiella, обусловлива­ющий интоксикации у человека и домашних животных при употреблении в пищу перезимовавших в поле зерновых культур.

Токсические вещества, образуемые грибами Fusarium, пред­ставляют собой комплекс химических соединений, из которых ведущую роль в интоксикации играет токсический стерол— липотоксол. Они обладают стойкостью при хранении, не разрушаются в продуктах при выпечке хлеба, варке каши и брожении.

Инкубационный период зависит от степени интоксикации и колеблется от нескольких минут до нескольких часов после употребления в пищу продуктов, приготовленных из заражен­ного зерна.

Алейкия характеризуется апластическими изменениями ко­стного мозга, мелкоточечными кровоизлияниями, некрозом слизистых оболочек, лимфатических узлов, паренхиматозных органов.

Лабораторная диагностика. Включает клинические исследова­ния крови, определение токсичности зерна методом тонкослой­ной хроматографии на селикагеле, биологической кожной пробой на кроликах и скармливанием голубям исследуемого зерна.

Лечение. В основном патогенетическое. Для борьбы с вторич­ной инфекцией назначают антибиотики и сульфаниламидные препараты.

Вирусы бактерий – фага

Особое значение в бактериологии имеют вирусы бактерий или бактериофаги.

Морфология.

Внешне большинство бактериофагов напоминают сперматозоиды, но встречаются и другие формы. Выделяют 5 основных типов бактериофагов в зависимости от типа нуклеиновых кислот (ДНК-содержащие и РНК-содержащие фаги), строения, типа симметрии:

Нитевидные ДНК-содержащие фаги, которые лизируют клетки бактерий, несущих F-плазмиду.

Фаги с аналогом отростка, РНК-содержащие И однонитевой ДНК-фаг.

Фаги Т3 и Т7 с коротким отростком.

Фаги с несокращающимся чехлом и 2-нитевой ДНК.

ДНК-содержащие фаги с сокращающимся чехлом отростка, заканчивающимся базальной пластиной.

Наиболее полно описаны так называемые Т-четные фаги или Т-фаг(Т- типовые).

Головка Т-фагов имеет кубический тип симметрии, довольно ригидна, состоит из белковой оболочки, построенной из отдельных субъединиц и заключенного в ней ДНКового генома, размеры головки около 100нм. Геном фагов образован спирально упакованной двойной нитью ДНК.

Отросток (хвост) Т-фагов имеет длину около 100 нм, включает полый стержень, сконструированный по типу спиральной симметрии и мократительный чехол, присоелдиняющийся к воротничку, окружающему стержень головки. Чехол образован 120-140 белковыми молекулами. В дистальном отделе стержня расположена 6-угольная базальная пластина сcharrsid15350845 По сравнению с вирусами человека бавктериофаги более устойчивы к различным физическим и химическим воздействиям. Они хорошо переносят высокие температур (50-60 С), действие дизинфицирующих средств, УФ-облучение в низких дозах.

Взаимодействие с бактериальной клеткой строго специфично, т.е. они способны инфицировать бактерии только определенного вида. Происходит в несколько этапов.

Адсорбция на бактерии происходит за счет наличия на поверхности бактериальной специфических рецепторов для бактериофага. Некоторые фаги адсорбируются на половых ворсинках. На бактериях, лишенных клеточной облочки, адсорбция не происходит.

Внедрение вирусной ДНК (инъекция фага). После адсорбции происходит расщепление фрагмента клеточной стенки лизоцимом, который содержится в капсиде фага. Одновременно в чехле высвобождаются ионы Са, активирующие АТФазу, в результате чехол сокращаектся и стержень хвоста вталкивается через цитоплазматическую мембрану в клетку. Затем вирусная ДНК впрыскивается в цитоплазму.

Репродукция фага. Происходит в 3 этапа: синтез фаговых белков, затем репликация нуклеиновых кислот, сборка фага.

Выход дочерних популяций фага. После образования потомства (10-200 из одной инфицированной частицы) клетка хозяина лизируется, высвобождая дочернюю популяцию. Это так называемый литический или продуктивный тип инфекции. Характерен для вирулентных фагов.

Существует другой тип взаимодействия, которыйназывают интегративным или интегративной инфекцией. Вызывают его умеренные фаги. В случае интегративной инфекции ДНК вируса встраивается в геном бактериальной клетки – образуется профаг. Репликация вирусной ДНК происходит вместе с бактериальной, полноценного синтеза вирусспецифических белков и НК фактически не происходит. Бактерия приобретает новые свойства – происходит лизогенная (фаговая) конверсия. Бактерии, содержащие профаг, называют лизогенными. Новые свойства бактериальной клетки: продукция экзотоксинов и адгезинов, т.е. в результате фаговой конверсии могут усилиться вирулентные свойства бактерий. При воздействии на лизогенные культуры ряда физических и химических факторов возможна так называемая индукция фага, т.е. стимуляция вирулентных свойств его и переход на литический цикл развития.

 

Практическое применение бактериофагов.

Фаготипирование и дифференцировка бактериальных культур.

Эпидемиологические наблюдения – определение количества бактериофагов в водоемах позволяет оценить количество патогенных бактерий.

Применение с терапевтической целью. Применяют дизентерийные, сальмонеллезные, стафилококковые бактериофаги, строго специфическое действие бактериофагов позволяет отказаться от антибиотиков в некоторых случаях, т.е. снизить побочные действия от антибиотикотерапии.

 

Культуры клеток, их виды

Для культивирования вирусов используют культуры клеток, куриные эмбрионы и лабораторных животных. Наиболее широкое применение нашли однослойные культуры трипсинизированных клеток, а также перевиваемые клеточные линии, которые получают из различных органов и тканей животных и человека. Для поддержания их жизнедеятельности используют пита­тельные среды (среда 199, Игла и др.), содержащие полный набор веществ, необходимых для роста клеток вне организма (аминокислоты, углеводы, витамины и др.), а также определен­ный солевой состав и рН. Первично-трипсинизированные культуры клеток готовят из эмбриональных тканей человека, кур, мышей, овец, свиней, кроликов, морских свинок и других животных, а также почеч­ных клеток взрослых обезьян. Эмбриональные ткани обладают большей потенцией к росту, чем ткани взрослых животных. Перевиваемые культуры представляют собой штаммы клеток нормальных тканей человека, животных (СОЦ — сердце обезьян циномольгус, КК—почки кролика и др.) и тканей злокачественных опухолей. Их рост поддерживается в лабораториях путем последовательных пассажей.

В зараженных культурах ткани одни вирусы проявляют свое цитопатическое действие в течение нескольких дней (вирусы оспы, полиомиелита и др.), другие — спустя 1—2 нед (аденовирусы, вирусы парагриппа и др.) в зависимости от особенностей, количества вирусов и свойств клеток. Цитопатический эффект выражается в различных изменениях морфоло­гии клеток, пикнозе ядер, образовании симпластов (гигантские многоядерные клетки), в полной деструкции монослоя. Кроме того, вирусы в зараженных клетках вызывают образование внутриклеточных включений, специфического вирусного анти­гена, обнаруживаемого методом иммунофлюоресценции, и др.

Для культивирования вирусов в курином эмбрионе вируссодержащий материал вводят в амниотическую, аллантоисную Полость, желточный мешок, внутривенно, в мозг, в тело эмбриона, на аллантоисную мембрану (рис. 23). Специфические поражения в куриных эмбрионах развивают­ся в виде очагового поражения, диффузного помутнения оболо­чек, отека с обильными язвами, участками некроза, кровоизли­яний, пустул, пузырьков и др. (рис. 24). Эти изменения эмбриона характеризуют специфический вирусный инфекцион-ный процесс. Репродукцию вируса в курином эмбрионе обнару­живают реакцией гемагглютинации. Культивирование вирусов проводят также в организме чувствительных лабораторных животных, особенно тех вирусов, которые не репродуцируются в культурах тканей и куриных эмбрионах.

 

Мутации

Изменения последовательности азотистых оснований в ДНК.

Виды:

Выпадение (делеция) или вставка (инсерция) одного или нескольких оснований со сдвигом рамки считывания.

Замена пар оснований (транзиция) – без сдвига рамки (пурин на пурин, пиримидин на пиримидин).

Дупликация.

Дислокация.

Инверсия.

Причины мутации:

Внутренние. Мутации, обусловленные внутренними ошибками, называют спонтанными, их частота 1/10000000 азотистых оснований.

Ошибки ДНК-полимеразы – 1 ошибка на 10 тысяч прочитанных нуклеотидов (1/10000).

Недостаточность механизма репарации, т.е. исправления ошибок. Система ферментов репараз в норме исправляет почти все ошибки ДНК-полимеразы.

Внешние, обусловлены воздействием внешних факторов, физических и химических, повышают вероятность частоты мутаций в десятки и сотни тысяч раз. Излучения, соли азотистой кислоты, акридиновые красители – эти факторы называют мутагенными, а вещества – мутагенами. Такой вид мутаций называется индуцированными.

Мутации могут быть летальными, сублетальными и нейтральными. Популяции микробов содержат многие миллиарды особей, среди которых имеются клетки с различными нейтральными мутациями, т.е. никак себя не проявляют.Однако при воздействии селективного фактора, например антибиотика, ранее нейтральные мутации становятся