Микробиология

! бактериофаги, относящиеся к вирусам, обладают способностью растворять бактерии

Конкуренция (антагонизм) - происходит подавление жизнедеятельности одной популяции другой, за счёт веществ, задерживающих размножение и убивающих конкурентов (АБ, бактериоцины, органические и жирные кислоты и др). С явлением антагонизма в мире микробов было связано открытие антибиотиков. 
Антагонизм широко распространен в природных микробных сообществах, состоящих из бактерий, грибов, актиномицетов, дрожжей, водорослей, простейших и других микроорганизмов. Широкое понятие антагонизма включает и такие формы взаимоотношений, как конкуренция, хищничество, паразитизм. Нас в данном случае интересует антагонизм в узком смысле, т. е. антагонизм, обусловленный образованием антимикробных веществ и, в частности, антибиотиков



37. Химиотерапия. Определение понятия «химиотерапия», «химиотерапевтический препарат». Основные группы химиотерапевтических препаратов (назвать наиболее часто применяемые препараты)

Химиотерапия -- специфическое антимикробное, антипаразитарное лечение при помощи химических веществ. Эти вещества обладают важнейшим свойством -- избирательностью действия против болезнетворных микроорганизмов в условиях макроорганизма. имиотерапия -- специфическое антимикробное, антипаразитарное лечение при помощи химических веществ. Эти вещества обладают важнейшим свойством -- избирательностью действия против болезнетворных микроорганизмов в условиях макроорганизма.

Основоположником химиотерапии является немецкий химик, лауреат Нобелевской премии П. Эрлих, который установил, что химические вещества, содержащие мышьяк, губительно действуют на спирохеты и трипаносомы, и получил в 1910 г. первый химиотерапевтический препарат -- сальварсан (соединение мышьяка, убивающее возбудителя, но безвредное для макроорганизма).

Химиотерапевтические препараты - это лекарственные вещества, используемые для подавления жизнедеятельности и уничтожения микроорганизмов в тканях и средах больного, обладающие избирательным, этиотропным действием.

По химическому строению выделяют несколько групп химиотерапевтических препаратов:

1) сульфаниламидные препараты (сульфаниламиды). Они нарушают процесс получения микробами ростовых факторов - фолиевой кислоты и других веществ. К этой группе относят стрептоцид, норсульфазол, сульфаметизол, сульфометаксазол и др.;

2) производные нитрофурана. Механизм действия состоит в блокировании нескольких ферментных систем микробной клетки. К ним относят фурацилин, фурагин, фуразолидон, нитрофуразон и др.;

3) хинолоны. Нарушают различные этапы синтеза ДНК микробной клетки. К ним относят налидиксовую кислоту, циноксацин, норфлоксацин, ципрофлоксацин;

4) азолы - производные имидазола. Обладают противогрибковой активностью. Ингибируют биосинтез стероидов, что приводит к повреждению наружной клеточной мембраны грибов и повышению ее проницаемости. К ним относят клотримазол, кетоконазол, флуконазол и др.

5) диаминопиримидины. Нарушают метаболизм микробной клетки. К ним относят триметоприм, пириметамин;

6) антибиотики - это группа соединений природного происхождения или их синтетических аналогов.

Принципы классификации антибиотиков.

1. По механизму действия:

1) нарушающие синтез микробной стенки (b-лактамные антибиотики; циклосерин; ванкомицин, тейкоплакин);

2) нарушающие функции цитоплазматической мембраны (циклические полипептиды, полиеновые антибиотики);

3) нарушающие синтез белков и нуклеиновых кислот (группа левомицетина, тетрациклина, макролиды, линкозамиды, аминогликозиды, фузидин, анзамицины).

2. По типу действия на микроорганизмы:

1) антибиотики с бактерицидным действием (влияющие на клеточную стенку и цитоплазматическую мембрану);

2) антибиотики с бактериостатическим действием (влияющие на синтез макромолекул).

3. По спектру действия:

1) с преимущественным действием на грамположительные микроорганизмы (линкозамиды, биосинтетические пенициллины, ванкомицин);

2) с преимущественным действием на грамотрицательные микроорганизмы (монобактамы, циклические полипептиды);

3) широкого спектра действия (аминогликозиды, левомицетин, тетрациклины, цефалоспорины).

4. По химическому строению:

1) b-лактамные антибиотики;

2) аминогликозиды (канамицин, неомицин);

3) тетрациклины (тетрациклин, метациклин);

38. Антибиотики. Классификация по источнику получения, химическому составу, механизму действия, антимикробному спектру. Единицы измерения активности а/б. Работы отечественных ученых в этой области

Антибиотики (от греч. anti bios - против жизни) - химио-терапевтические вещества, продуцируе-мые микроорганизмами, животными клетками, растениями, а также их производные и синтетические продукты, которые обладают избиратель-ной способностью угнетать и задержи-вать рост микроорганизмов, а также подавлять развитие злокачественных новообразова-ний.В основу главной классификации антибиотиков положено их химическое строение Наиболее важными классами синтетических антибиотиков являются хинолоны и фторхинолоны (например, ципрофлок-сацин), сульфаниламиды (сульфадимето-ксин), имидазолы (метро-нидазол), нитрофураны (фурадо-нин, фурагин). Большая часть антибиотиков имеет природное происхождение, и их основным продуцентом являются микробы. В зависимости от источника получения различают шесть групп антибиотиков:

- антибиотики, полученные из грибов, например рода Penicillium Cephalo-sporium

- антибиотики, полученные из актиномицетов; группа включает около 80 % всех антибиотиков. основное значение имеют представители рода Streptomyces, являющиеся продуцентами стрептомицина,эритромицина, левомице-тина, нистатина

- антибиотики, продуцентами которых являются собственно бактерии. Пред-ставителей родов Bacillus и Pseu-domonas.( полимиксины; бацитра-цин;)

-антибиотики животного происхождения;

- антибиотики растительного происхождения. К ним можно отнести фитонциды, (лук, чеснок) В чистом виде они не получены, так как являются чрезвычайно нестойкими соединениями. Антимикробным действием обладают многие растения, например ромашка, шалфей, календула;

- синтетические антибиотики.

Существуют три способа получения антибиотиков.

Биологический синтез. Для получения антибиотиков этим способом используют высокопродуктивные штаммы микроорганизмов и специальные питательные среды, на которых их выращивают(пенициллин)

Химический синтез. Одним из первых препаратов, полученных таким методом, был левомицетин. Кроме того, с помощью этого метода созданы все синтетические антибиотики.

Комбинированный метод. Этот метод представляет собой сочетание двух предыдущих: с помощью биологического синтеза получают антибиотик, выделяют из него так называемое ядро и химическим путем добавляют к нему различные радикалы. Антибиотики, полученные с помощью этого метода, называются полусинтетическими(окса-циллин, цефалоспорины, тетрациклины )

Достоинством полусинтетических антибиотиков является чувствительность к ним устойчивых к природным антибиотикам микроорганизмов



39.Побочные действия антибиотиков. Меры предупреждения и лечения

Дисбиоз (дисбактериоз).

Отрицательное воздействие на иммунную систему - аллергические реакции. Причинами развития гиперчувствительности может быть сам препарат, продукты его распада, а также комплекс препарата с сывороточными белками.

Эндотоксический шок (терапевтический). Это явление, которое возникает при лечении инфекций, вызванных грамотрицательными бактериями. Введение антибиотиков вызывает гибель и разрушение клеток и высвобождение больших количеств эндотоксина.

Взаимодействие с другими препаратами. Антибиотики могут способствовать потенцированию действия или инактивации других препаратов (например, эритромицин стимулирует выработку ферментов печени, которые начинают ускоренно метаболизировать лекарственные средства разного назначения).

Профилактика

* Микробиологический принцип. До назначения препарата следует установить возбудителя инфекции и определить его индивидуальную чувствительность к антимикробным химиотерапевтическим препаратам. По результатам антибиотикограммы больному назначают препарат узкого спектра действия.

* Фармакологический принцип. Учитывают особенности препарата -- его фармакокинетику и фармакодинамику, распределение в организме, кратность введения, возможность сочетания препаратов и т. п. Дозы препаратов должны быть достаточными для того, чтобы обеспечить в биологических жидкостях и тканях микробостатические или микробоцидные концентрации.

* Клинический принцип. При назначении препарата учитывают, насколько безопасным он будет для данного пациента, что зависит от индивидуальных особенностей состояния больного (тяжесть инфекции, иммунный статус, пол, наличие беременности, возраст, состояние функции печени и почек, сопутствующие заболевания и т.п.) При тяжелых, угрожающих жизни инфекциях особое значение имеет своевременная ан-тибиотикотерапия. Таким пациентам назначают комбинации из двух-трех препаратов, чтобы обеспечить максимально широкий спектр действия. При назначении комбинации из нескольких препаратов следует знать, насколько эффективным против возбудителя и безопасным для пациента будет сочетание данных препаратов, т. е. чтобы не было антагонизма лекарственных средств в отношении антибактериальной активности и не было суммирования их токсических эффектов.

* Эпидемиологический принцип. Выбор препарата, особенно для стационарного больного, должен учитывать состояние резистентности микробных штаммов, циркулирующих в данном отделении, стационаре и даже регионе. Следует помнить, что антибиотикоре-зистентность может не только приобретаться, но и теряться, при этом восстанавливается природная чувствительность микроорганизма к препарату. Не изменяется только природная устойчивость.

* Фармацевтический принцип. Необходимо учитывать срок годности и соблюдать правила хранения препарата, так как при нарушении этих правил антибиотик может не только потерять свою активность, но и стать токсичным за счет деградации. Немаловажна также и стоимость препарата.

40. Лекарственная устойчивость микробов. Определение понятия, виды и механизмы формирования, роль плазмид. Пути преодоления. Методы определения чувсвительности микробов к а/б

Осложнение химиотерапии со стороны микроорганизмов проявляется развитием лекарственной устойчивости.

В основе развития лекарственной устойчивости к антибиотикам и другим химиотерапевтическим препаратам лежат мутации хромосомных генов или приобретение плазмид лекарственной устойчивости.

Существуют роды и семейства микроорганизмов, природно-устойчивыё к отдельным антибиотикам; в их геноме есть гены, контролирующие этот признак. Для рода ацинетобактер, например, устойчивость к пенициллину является таксономическим признаком. Полирезистентны к антибиотикам и многие представители псевдомонад, неклостридиальных анаэробов и другие микроорганизмы.

Плазмидная устойчивость приобретается микробными клетками в результате процессов генетического обмена

Для борьбы с лекарственной устойчивостью, т. е. для преодоления резистентности микроорганизмов к химиопрепаратам, cyществует несколько путей:

* в первую очередь -- соблюдение принципов рациональной химиотерапии;

* создание новых химиотерапевтических средств, отличающихся механизмом антимикробного действия (например созданная в последнее время группа химиопрепаратов -- фторхинолоны) и мишенями;

* постоянная ротация (замена) используемых в данном лечебном учреждении или на определенной территории химиопрепаратов (антибиотиков);

* комбинированное применение бета-лактамных антибиотиков совместно с ингибиторами бета-лактамаз (клавулановая кислота, сульбактам, тазобактам).

Принципы рациональной химиотерапии, к сожалению, очень часто не соблюдаются, хотя достаточно просты и состоят в следующем:

* химиотерапия должна назначаться строго по показаниям (т. е. только в тех случаях, когда без нее нельзя обойтись) и с учетом противопоказаний (например повышенной чувствительности или аллергической реакции к препаратам той или иной группы). Выбор препарата для химиотерапии может проводиться в различных вариантах;

* при этиологически расшифрованных заболеваниях выбор препарата должен определяться с учетом чувствительности возбудителя (антибиотикограмма), выделенного от данного конкретного больного в результате бактериологического исследования;

* при выделении возбудителя без определения его чувствительности к химиопрепаратам или при эмпирической инициальной химиотерапии заболевания с неидентифицированным, но предполагаемым возбудителем выбор препарата для химиотерапии должен основываться на показателях антибиотикочув-ствительности соответствующих микроорганизмов -- наиболее вероятных возбудителей данной нозологической формы заболевания по данным литературы или при ориентации на данные о региональной чувствительности тех или иных инфекционных агентов -- возбудителей данного заболевания;

* лечение должно проводиться строго по схеме, рекомендованной для выбранного химиопрепарата (способ и кратность введения препарата, длительность лечения), а также с учетом коэффициента увеличения концентрации препарата в целях создания эффективных концентраций препарата непосредственно в органах и тканях (примерно 4 МПК -- минимальная подавляющая концентрация, определенная методом серийных разведений);

* длительность приема химиопрепаратов должна составлять, как минимум, 4--5 дней в целях профилактики формирования устойчивости возбудителя к данному препарату, а также формирования бактерионосительства (при дерматомикозе, кандидозе и трихомониазе влагалища с целью предупреждения рецидивов лечение продолжают в течение 2--4 недель после исчезновения симптомов заболевания);

* химиотерапию желательно дополнить применением средств, способствующих повышению активности защитных механизмов макроорганизма -- принцип иммунохимиотерапии;

* весьма эффективны при проведении химиотерапии комбинации препаратов с различными механизмами и спектром действия (в настоящее время в гинекологической практике в России широко используется для местного лечения вагинитов неясной этиологии препарат полижинакс, представляющий собой комбинацию неомицина, полимиксина и нистатина);

* при эмпирической терапии, т. е. при неизвестной чувствительности возбудителей, желательно комбинировать препараты с взаимодополняющим спектром действия .

41. Генетический аппарат бактерий и его особенности у вирусов. Понятие о генотипе и фенотипе микроорганизмов. Символические обозначения генотипических и фенотиических признаков

Материальной основой наследственности бактерий является ДНК. По сравнению с геном ом эукариотов геном бактерий устроен более просто - это молекула ДНК, замкнутая в кольцо, которое прикреплено к одной из мезосом. В отличие от парных хромосом эукариотов, у бактерий одна хромосома, то есть гаплоидный набор генов, поэтому у них нет явления доминантности.

Кроме хромосомы, у бактерий имеются внехромосомные генетические элементы - плазмиды. Это молекулы ДНК, которые или находятся вне хромосомы, в автономном состоянии, в виде колец, прикрепленных к мезосомам, или встроены в хромосому (интегрированное состояние). Плазмиды придают бактерии дополнительные наследственные признаки, но не являются обязательными для нее. Плазмида может быть элиминирована (удалена) из бактерии, что не влияет на ее жизнеспособность.

В настоящее время известно свыше 20 типов плазмид у бактерий. Назовем некоторые из них :

F-плазмида, фактор фертильности (лат. fertilis - плодовитый), или половой фактор, определяет способность бактерий к образованию половых ворсинок и к конъюгации.

R-плазмиды определяют резистентность бактерий к лекарственным средствам. Передача R-плазмид от одних бактерий к другим приводит к быстрому распространению лекарственноустойчивых бактерий.

Col-плазмиды кодируют синтез бактериоцинов - антибактериальных веществ, вызывающих гибель других бактерий того же илиродственных видов. Впервые они были обнаружены у Escherichia соН,отсюда и их название - колицины. Известны бактериоцины стафилококков (стафилоцины), палочек чумы (пестицины) и других бактерий. Наличие плазмиды бактериоциногенности придает бактериям селективные преимущества в биоценозах. Это может иметь для организма человека положительное значение, если колицины кишечной палочки губительно действуют на патогенные энтеробактерии, и отрицательное, если бактериоцины продуцируются патогенными микробами.

Ent-плазмиды определяют продукцию энтеротоксина. Н1у-плаз-мида - гемолитическую активность.

Дополнительными генетическими элементами являются также профаги - геномы умеренных фагов, которые, встраиваясь в хромосому бактерии, могут придавать ей определенные свойства. Например, tox-гены, кодирующие образование экзотоксинов коринебактерий дифтерии, клостридий ботулизма и др.

Особенности вирусов, отличающие их от всех других живых существ

1) наличие только одного типа нуклеиновой кислоты - ДНК или РНК, в то время как клетки всех остальных живых существ содержат ДНК и РНК, взаимодействие которых необходимо для биосинтеза белков,

2) отсутствие собственных белоксинтезирующих систем и клеточного строения;

3) внутриклеточный паразитизм на молекулярном (генетическом) уровне.

Внеклеточная форма вируса - вириои и вирус, находящийся внутри клетки хозяина - это две разные формы вируса.

Вирионы разных вирусов имеют размеры от 15 до 400 нанометров. Нанометр - это 10-9 метра (рис. 6). Наиболее мелкие вирусы - вирусы полиомиелита - имеют вирион размером 17-25 им, средние - вирус гриппа - 80-120 нм, крупные - вирус оспы - 300-400 им.

В центре вириона располагается его геном. Это нуклеиновая кислота - ДНК или РНК (однонитевая или двунитевая). Плюс-однонитевая РНК несет две функции: наследственную и информационную, например у вируса полиомиелита. Минус-однонитевая РНК, как, например, у вируса гриппа, несет только наследственную функцию, и только в процессе репродукции вируса к ней достраивается плюс-нить иРНК.

Вокруг нуклеиновой кислоты симметрично располагаются белковые молекулы - капсомеры, составляющие капсид (лат. capsa - коробка). Различают спиральный тип симметрии, когда капсомеры уложены по всей длине молекулы нуклеиновой кислоты, и кубический, когда капсомеры располагаются в виде двадцатигранника (икосаэдра).

Вирионы, содержащие только нуклеиновую кислоту и белок, составляют нуклеокапсид. Это простые вирусы, например, ВТМ, вирус полиомиелита.

У вирионов сложноорга-низованных вирусов имеется еще поверхностная оболочка - суперкапсид, содержащий, кроме белков, также углеводы, липиды, компоненты клетки хозяина. Строение вириона лежит в основе классификации вирусов. По типу нуклеиновой кислоты их делят на: рибовирусы и дезоксири-бовирусы, далее по структуре вирионов, по месту размножения и по другим признакам проводится деление на семейства и роды.

Генотип - это общая сумма генов микроба. В отношении микроорганизмов "генотип" означает то же, что "геном".

Фенотип - это весь комплекс свойств микроба, проявление генотипа в определенных, конкретных условиях существования.

Генотип - это возможные способности клетки, а фенотип - видимое их проявление.

Гены, ответственные за синтез какого-то соединения, обозначают строчными буквами латинского алфавита по названию соединения, например, при наличии гена, кодирующего синтез лейцина, - ieu+, при отсутствии - leu-. Гены, ответственные за резистентность к лекарственным средствам, бактериофагам, ядам, обозначают буквой г (лат. resistentia), а чувствительные - буквой s (лат. sensitiv - чувствительный).

42. Виды изменчивости (наследственная и ненаследственная). Начертить схему. Мутации, их разновидности. Мутагены физические, химические и биологические

Наследственность - способность сохранения постоянства специфических свойств организма на протяжении ряда поколений, то есть способность воспроизводить себе подобных.

Изменчивость - различие в свойствах между особями одного вида. Различают изменчивость наследственную и ненаследственную.

Ненаследственная или фенотипическая изменчивость (модификации) не затрагивает геном микроба, не передается по наследству. Модификации возникают в ответ на изменяющиеся условия окружающей среды. При устранении фактора, вызвавшего модификацию, изменение исчезает. Например, кишечная палочка только в присутствии лактозы продуцирует ферменты, разлагающие этот углевод. Стафилококки образуют фермент, разрушающий пенициллин, только в присутствии этого антибиотика. Примером модификаций является также образование L-форм бактерий под действием пенициллина и возврат к исходной форме после прекращения его действия.

Наследственная или генотипическая изменчивость возникает в результате изменения самого генома. Изменение генома может наступить в результате мутаций или рекомбинаций.

Мутации (лат. mutatio - изменение) - изменение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК, в результате которого происходит появление или потеря признака. Таким признаком может быть способность синтезировать какую-либо аминокислоту или резистентность к антибиотику.

Индуцированные мутации получают в эксперименте под влиянием мутагенов: радиации, некоторых химических веществ. Спонтанные мутации возникают под влиянием естественных факторов. Частота спонтанных мутаций невелика, в среднем 1 на 10 млн. Образовавшиеся микробы называют мутантами. Если возникшая мутация выгодна для микроба и создает для него преимущества в определенных условиях среды, то мутанты выживают и дают многочисленное потомство. Если же мутация не создает преимуществ, мутанты погибают.

Мутации микроорганизмов могут иметь важное практическое значение. Получены штаммы-мутанты грибов и актиномицетов, являющиеся продуцентами антибиотиков во много раз более активных, чем исходные культуры. Из мутантов с ослабленной вирулентностью могут быть получены вакцинные штаммы для получения живых вакцин.

Диссоциация бактерий (лат. dissociatio - расщепление) - одно из проявлений мутаций. В популяции микроорганизмов появляются особи, вырастающие при посеве на плотную питательную среду в виде гладких S-форм и шероховатых R-форм колоний (англ, smooth - гладкий, rough - шероховатый). S-формы колоний - круглые, влажные, с гладкой блестящей поверхностью, с ровными краями. R-формы колоний неправильной формы, сухие, с изрезанными краями и шероховатой поверхностью.

Процесс диссоциации, то есть расщепления особей в популяции, обычно протекает в одном направлении: от S- к R-форме, иногда через промежуточные формы. У большинства видов бактерий вирулентными являются S-формы. Исключение составляют возбудители,чумы, сибирской язвы, туберкулеза.

Мутации у вирусов: спонтанные мутации возникают в результате ошибок при репликации генома вируса. Индуцированные мутации происходят под действием мутагенов. Одни из них (азотистая кислота) влияют на внеклеточный вирион, другие (акридин, аналоги азотистых оснований) - на процесс репликации вирусной нуклеиновой кислоты в клетке. Мутанты отличаются от исходных вирусов по строению и величине бляшек, которые они образуют в культуре клеток, по антигенам, по чувствительности к температуре.

По происхождению мутагены можно разделить на эндогенные, образующиеся в процессе жизнедеятельности организма и экзогенные -- все прочие факторы, в том числе и условия о.с.

По природе возникновения мутагены классифицирует на физические, химические и биологические:

Физические мутагены: ионизирующее излучение; радиоактивный распад; ультрафиолетовое излучение; чрезмерно высокая или низкая температура.

Химические мутагены: окислители и восстановители (нитраты, нитриты, активные формы кислорода); алкилирующие агенты (например, иодацетамид); пестициды (например гербициды, фунгициды); некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды, цикламаты); продукты переработки нефти; органические растворители; лекарственные препараты (например, цитостатики, препараты ртути, иммунодепрессанты).

43. Генетический обмен у микроорганизмов (рекомбинации): виды рекомбинаций и их характеристика; плазмиды-определение понятия, основные виды и их характеристика

Генетические рекомбинации - (лат. recombinatio - перестановка) у бактерий - это передача генетического материала (ДНК) от клетки-донора к клетке-реципиенту, в результате появляются рекомбинанты с новыми свойствами.

Известны три типа генетических рекомбинаций: трансформация, трансдукция, конъюгация (рис.11, табл. 2).

Трансформация (лат. transforma-tio - превращение) - передача ДНК в виде свободного растворимого вещества, выделенного из клетки донора, в клетку реципиента. При этом рекомбинация происходит, если ДНК донора и реципиента родственны друг другу, и может произойти обмен гомологичных участков своей и проникшей извне ДНК. Впервые явление трансформации открыл Ф. Гриффите в 1928 г. Он ввел мышам живой невирулентный бескап-

сульный штамм пневмококка и одновременно убитый вирулентный кап-сульный штамм пневмококка Мыши погибли, из их крови была выделена живая культура вирулентного капсульного пневмококка Сам Гриффите считал, что трансформация произошла путем поглощения невирулентным пневмококком капсульного вещества вирулентного штамма Позже, в 1944 г О Эвери, К Мак Леод и М Мак-Карти доказали, что трансформирующее вещество - это ДНК, которая является носителем генетической информации Гак впервые была доказана роль ДНК как материального субстрата наследственности

Трансдукция (лат transductio - перенос) - передача ДНК от бактерии-донора к бактерии-реципиенту с помощью бактериофага Различают неспецифическую трансдукцию, специфическую и абортивную

При неспецифической трансдукции может быть перенесен любой фрагмент ДНК донора При этом ДНК донора попадает в головку бактериофага, не включаясь в его геном Принесенный бактериофагом фрагмент ДНК донора может включиться в хромосому реципиента Таким образом, бактериофаг в этом случае является только переносчиком ДНК, сама фаговая ДНК не участвует в образовании рекомбинанта

При специфической трансдукции гены хромосомы донора замещают собою некторые гены бактериофага В клетке реципиента фаговая ДНК вместе с фрагментом хромосомы донора включается в строго определенные участки хромосомы реципиента в виде профага Реципиент становится лизогенным и приобретает новые свойства

Трансдукция называется абортивной, если фрагмент ДНК, принесенный бактериофагом, не вступает в рекомбинацию с хромосомой реципиента, а остается в цитоплазме и может кодировать синтез какого-то вещества, но не реплцируется при делении, передается только одной из двух дочерних клеток и затем утрачивается.

Конъюгация (лат. conjugatio - соединение) - это переход ДНК из клетки-донора ("мужской") в клетку-реципиент ("женскую") через половые пили при контакте клеток между собой. Донором является "мужская" клетка (F+-клетка), она содержит F-фактор - половой фактор, который кодирует образование половых пилей. Клетки, не содержащие F-фактора (F--клетки), являются женскими. При конъюгации клетки-доноры соединяются с клетками-реципиентами с помощью F-пилей, через которые происходит переход ДНК. Если клетка-реципиент получает F-фактор, она становится "мужской" F+-клеткой.

Если F-фактор включен в хромосому, то бактерии способны передавать фрагменты хромосомы и называются Hfr-клетками (англ, high frequency of recombination - высокая частота рекомбинации). При конъюгации хромосома разрывается в месте нахождения F-фактора и реплицируется, причем одна нить ДНК передается в клетку реципиента, а копия остается в клетке донора. F-фактор включается в хромосому в определенном ее участке, поэтому перенос отдельных генов хромосомы совершается в строго определенное время. Таким образом, прерывая процесс конъюгации через разные промежутки времени путем встряхивания взвеси бактерий, можно выяснить, какие признаки передаются за это время. Это позволяет построить карту хромосомы, то есть последовательность расположения генов в хромосоме. Перенос всей хромосомы может длиться до 100 минут. F-фактор при этом переносится последним.

44. Роль мутаций, рекомбинаций и селекции в эволюции микроорганизмов. Генная инженерия и аспекты ее практического использования

Мутации микроорганизмов могут иметь важное практическое значение. Получены штаммы-мутанты грибов и актиномицетов, являющиеся продуцентами антибиотиков во много раз более активных, чем исходные культуры. Из мутантов с ослабленной вирулентностью могут быть получены вакцинные штаммы для получения живых вакцин.

При микробиологической диагностике инфекционных заболеваний возникают затруднения в определении вида атипичных микробов, например, бактерий дизентерии, не агглютинирующихся сыворотками. Для их идентификации приходится применять другие методы.

В процессе лечения больных инфекционными болезнями создаются препятствия в виде устойчивости возбудителей к антибиотикам, и требуются специальные методы для преодоления лекарственной устойчивости. Селекция в условиях стационаров штаммов микроорганизмов, обладающих множественной лекарственной устойчивостью и высокой вирулентностью для человека, привело к формированию так называемых «госпитальных» штаммов, вызывающих внутрибольничныс инфекции. Такие штаммы известны среди стафилококков, а также среди сальмонелл и других грамотрицательных палочек.

Методами направленной мутации и селекции получены живые вакцины, с успехом применяющиеся для профилактики инфекционных болезней.

Достижения молекулярной генетики используются для современных методов идентификации микробов: методы индикации нуклеиновых кислот, полимеразная цепная реакция (ПЦР). Полимеразная цепная реакция является высокочувствительной реакцией, т.к. позволяет увеличить число копий исследуемой цепи ДНК в сотни тысяч раз за несколько часов. ПЦР может быть использована особенно тогда, когда в исследуемом материале имеется очень малые концентрации возбудителя или трудно выделить чистую культуру, а также при его высокой антигенной изменчивости.

Генетическая инженерия основана на создании рекомбинантных организмов, содержащих встроенные в их хромосому гены, кодирующие продукцию необходимых для производства соединений.

Последовательные этапы рекомбинации:

1) получение ДНК. Участки ДНК, то есть гены, кодирующие синтез необходимого вещества, выделяют из хромосомы путем разрезания ферментами (рестриктазами). В некоторых случаях удается получить методом химического синтеза небольшие гены, аналогичные природным;

2) полученный ген (отрезок ДНК) с помощью ферментов (лигаз) соединяют ("сшивают") с другим отрезком ДНК, который будет служить вектором для встраивания гибридного гена в клетку. В качестве вектора можно использовать плазмиды, бактериофаги, вирусы;

3) вектор, несущий встроенный в него ген, встраивается в бактериальную или животную клетку, которая приобретает способность продуцировать не свойственное этой клетке вещество. В качестве таких реципиентов используют клетки Е. coli, P. aeruginosa, дрожжи, вирус осповакцины. Подбирая подходящего реципиента, учитывают выраженность синтеза необходимого вещества. Некоторые штаммы бактерий, получивших чужой ген, способны переключать половину своего потенциала на синтез соединения, кодируемого этим геном. Учитывается также возможность секреции вещества в окружающую среду, возможность культивирования в промышленных масштабах, экологическая безопасность.

Биологические препараты, полученные методом генетической инженерии: интерфероны, интерлейкины, инсулин, гормон роста, вакцина против гепатита В, антигены ВИЧ для диагностики и другие препараты.

Методы генетической инженерии перспективны:

- для получения антигенов с целью диагностики заболеваний, возбудители которых или не культивируются на питательных средах (сифилис, малярия) или опасны для культивирования;

- для получения препаратов, сырье для которых дорогостоящее или дефицитное: интерфероны, инсулин, гормон роста, интерлейкины и другие цитокины, регулирующие иммунитет, а также антитела.

45. Изменчивость микробов и значение ее в диагностике, терапии и профилактике инфекционных заболеваний

Изменчивость у микроорганизмов. У микроорганизмов, как и у других организмов, различают ненаследственную и наследственную И. Изменению могут подвергаться любые морфологические и физиологические признаки: величина и форма микроорганизмов, вид и окраска их колоний, способность усваивать или синтезировать различные органические вещества, болезнетворность и др. Наследственная И. микроорганизмов -- результат мутаций, возникающих спонтанно или вызываемых физическими или химическими мутагенами (ультрафиолетовые лучи, ионизирующая радиация, этиленимин и др.). У мутантов могут резко усиливаться или снижаться такие количественные признаки, как способность к биосинтезу аминокислот, антибиотиков, ферментов, витаминов и т. п. Возникают так называемые дефицитные мутанты, способные расти только при добавлении к среде определённых аминокислот, пуринов, пиримидинов и др. Микроорганизмы размножаются очень быстро. Поэтому на них легче изучать все формы И., а также осуществлять искусственный отбор полезных мутантов. Так, при непрерывном культивировании соответствующих микроорганизмов (проточные культуры) в питательной среде, содержащей, например, антибиотик, фенол или сулему, легко могут быть получены формы, устойчивые к данному веществу (адаптивная И.). Наблюдаются у микроорганизмов и взаимосвязанные изменения (коррелятивная И.). Так, возникновение у болезнетворных микробов складчатых колоний сопровождается снижением их иммуногенности. У микроорганизмов, имеющих истинный половой процесс (некоторые плесневые грибы, спорогенные дрожжи), возможно скрещивание, сопровождающееся перекомбинированием генов и получением гибридов. У несовершенных грибов и бактерий, лишённых истинного полового процесса, такие гибриды не могут быть получены.

46. Микрофлора в организме человека, ее роль в норме (полезная) и патологии. Характеристика микрофлоры кожи и слизистых дыхательных путей и полости рта. Возрастные изменения микрофлоры организма человека

Взаимоотношения микробов и макроорганизма

В отличие от свободноживущих микробов, которые адаптировались к условиям существования на неживых объектах внешней среды, микробы-симбионты в процессе эволюции приспособились к условиям симбиоза (греч. simbiosis - сожительство) с организмом хозяина. Различают формы симбиоза: мутуализм, комменсализм, паразитизм.

Мутуализм (лат. mutuus - взаимный) - взаимно полезное сожительство. Например, для человека полезными симбионтами являются молочнокислые бактерии - антагонисты гнилостной микрофлоры кишечника.

Комменсализм (фр. commensal - сотрапезник) - сожительство, односторонне полезное для одного из симбионтов, не причиняющее вреда другому. Например, комменсалом человека является непатогенная кишечная амеба, питающаяся остатками пищи и не причиняющая человеку вреда.

Эти две формы симбиоза характерны для нормальной микрофлоры организма здорового человека.

Паразитизм (греч. parasites - нахлебник) - взаимоотношения, при которых микроорганизм, питаясь за счет хозяина, причиняет ему вред. К паразитам относятся микробы - возбудители инфекционных заболеваний.

Характеристика микрофлоры организма человека

Микрофлора организма человека является результатом взаимного приспособления в процессе взаимодействия микроорганизмов и хозяина. Все многообразие микробов, встречающихся в организме человека, можно условно разделить на три группы:

Транзиторная микрофлора - микробы, случайно попавшие в организм, не имеющие приспособлений для выживания в нем.

Резидентная микрофлора - микробы постоянно живущие, приспособившиеся к существованию в определенных областях организма, преимущественно полезные для него.

Условно-патогенные, способные вызвать заболевание при ослаблении сопротивляемости организма, при нарушении нормальной микрофлоры.

Организм ребенка при рождении свободен от микробов, но уже в процессе родов и в первые дни жизни микробы заселяют поверхность тела, ротовую полость, дыхательные пути, кишечник. В дальнейшем при взаимодействии микробов с организмом ребенка, в результате взаимной адаптации одни микробы будут удалены, другие приживутся. При этом для каждой области организма характерны определенные виды.

Свободны от микрофлоры кровь и внутренние органы, не сообщающиеся с внешней средой, такие как мозг, сердце, печень, селезенка и другие. В норме не имеют резидентной микробной флоры такие органы, как матка, мочевой пузырь, легкие.

Значение микрофлоры организма человека

И.И. Мечников еще в 1907-1908 годах высказал предположение, что микрофлора организма может быть для человека полезной, вредной или безразличной. Как правило, при физиологических условиях, в местах обычного своего обитания, микроорганизмы оказывают положительное действие. Они обладают антагонистическими свойствами по отношению к патогенным микробам; способствуют созреванию иммунной системы; способствуют пищеварению; синтезируют некоторые витамины.

Кишечные микроорганизмы продуцируют вредные для человека продукты гниения. И, наконец, в процессе эволюционного развития происходит отщепление патогенных вариантов бактерий, например, Е. coli.

Микрофлора кожи. На поверхности кожи обитают, главным образом, транзиторные микробы: сарцины, стафилококки, коринебактерии; в глубоких слоях кожи постоянным обитателем является эпидермальный стафилококк. Кожа, в особенности чистая, обладает бактерицидностью благодаря действию выделений потовых и сальных желез.

Полость рта наиболее богата по разнообразию видов бактерий, грибов, простейших, вирусов. Постоянные обитатели способны к адгезии - прикреплению к поверхности зубов или слизистой оболочки. Состав микрофлоры зависит от состояния организма, от состава пищи, от гигиены полости рта.

Микрофлора дыхательных путей. Микроорганизмы, содержащиеся во вдыхаемом воздухе, большей частью погибают в полости носа. Постоянными обитателями здесь являются микрококки, стафилококки, дифтероиды, нейссерии. Трахея и бронхи свободны от постоянной микрофлоры.

47. Микрофлора толстого кишечника. Основные представители аэробной и анаэробной микрофлоры, их соотношение. Дисбактериоз: определение понятия, факторы его вызывающие, способы предупреждения, препараты для восстановления микрофлоры кишечника

Микрофлора толстой кишки наиболее обильна по количеству микробов. Состав ее формируется в течение первых месяцев жизни и зависит от способа вскармливания. Вскоре после рождения у грудных детей, питающихся молоком матери, формируется стабильная кишечная микрофлора, состоящая, в основном, из анаэробных неспоровых грам-положительных Bacterium bifidum и факультативно-анаэробных молочнокислых грамположительных Bacterium acidophilum. Эта бифидум-флора является основой микрофлоры толстой кишки здоровых детей первых месяцев жизни. В этом возрасте такие обычные для взрослых бактерии, как кишечная палочка, могут вызвать патологический процесс. Поэтому даже лечебные препараты, содержащие живые кишечные палочки (колибактерин, бифпкол) назначаются только после 6-месячного возраста.

У детей, вскармливаемых искусственно, в кишечной флоре, кроме молочнокислых бактерий, встречаются кишечные палочки, стафилококки, энтерококки, другие микробы, и у таких детей чаще возникают кишечные заболевания.

У более старших детей и у взрослых в кишечной микрофлоре также преобладают анаэробы: грамположительные бифидумбактерии и грамотрицательные анаэробные бактероиды. На них приходится 96-99% всей микрофлоры. От 1 до 4% составляют факультативные анаэробы - кишечные палочки, энтерококки, лактобактерии; на долю остаточной микрофлоры - стафилококков, протея, дрожжей, клостридий -приходится менее 1%.

Микрофлора толстой кишки, в основном, является полезной для человека. Бактерии, тесно связанные со слизистой оболочкой благодаря адгезии (главным образом, бифидо- и лактобактерии), образуют на ее поверхности биологическую пленку, препятствующую размножению и проникновению патогенных микробов. Кроме того, микробная флора является антагонистом гнилостной микрофлоры, а также играет роль в водно-солевом обмене, в превращении пищеварительных ферментов, в продукции витаминов.

И.И. Мечников еще в 1907-1908 годах высказал предположение, что микрофлора организма может быть для человека полезной, вредной или безразличной. Как правило, при физиологических условиях, в местах обычного своего обитания, микроорганизмы оказывают положительное действие. Они обладают антагонистическими свойствами по отношению к патогенным микробам; способствуют созреванию иммунной системы; способствуют пищеварению; синтезируют некоторые витамины.

В то же время при попадании микробов в необычное место обитания возможно развитие воспалительного процесса, например, перитонита при ранении в живот и повреждении кишечника. Кроме того, кишечные микроорганизмы продуцируют вредные для человека продукты гниения. И, наконец, в процессе эволюционного развития происходит отщепление патогенных вариантов бактерий, например, Е. coli.

Дисбактериоз - это нарушение количественного и качественного

состава нормальной микрофлоры. Причинами дисбактериоза могут быть:

- кишечные заболевания, например дизентерия;

- заболевания иной локализации;

- длительное применение антибиотиков и антисептиков, которые угнетают развитие одних видов микробов и не влияют на другие; в результате наступает бесконкурентное размножение стафилококков, протея, грибов Candida;

- снижение иммунитета, вызванное облучением, лечением иммунодепрессантами.

Чаще всего в клинической практике сталкиваются с дисбактериозом кишечника.

Диагноз дисбактериоза устанавливается бактериологическими исследованиями, путем посевов на питательные среды и определения количественных соотношений разных видов микробов.

Дисбактериоз проявляется клинически примерно в половине случаев, в виде кишечных расстройств Нормальная микрофлора кишечника, нарушенная из-за лечения антибиотиками, восстанавливается обычно в течение месяца после прекращения лечения.

Для предотвращения и устранения дисбактериоза применяется бак-териотерапия с помощью биологических бактериальных препаратов (ББП), в отношении которых применяются также термины: пробио-тики, эубиотики. ББП содержат живые культуры бактерий: кишечной палочки, бифидобактерий, лактобактерий.

Колибактерин содержит живые Е. coli штамма М-17 - антагониста патогенных энтеробактерий.

Бифидумбакгерин содержит живые бифидумбактерии.

48. Инфекция и инфекционное заболевание - определение понятий. Основные факторы, обуславливающие возникновение инфекционной болезни. Отличие инфекционных заболеваний от других болезней человека. Распространение и локализация микробов в организме

Инфекция (лат. inficere - заражать), или инфекционный процесс - это процесс взаимодействия патогенного микроорганизма и восприимчивого макроорганизма (хозяина) в определенных условиях внешней среды. В крайней своей форме инфекционный процесс выражается в виде инфекционного заболевания.

Попадание микроорганизма в организм человека не всегда приводит к заболеванию. Возникновение, течение и исход инфекционного процесса зависят от трех основных условий. Это: I) свойства патогенного микроорганизма; 2) состояние восприимчивого макроорганизма; 3) условия внешней среды. Кроме того, имеют значение входные ворота инфекции и доза микробов.

Характерные черты инфекционного заболевания:

Инфекционные болезни имеют ряд особенностей, отличающих их от неинфекционных болезней. Это:

- наличие возбудителя болезни;

- заразительность;

- способность к эпидемическому распространению;

- наличие инкубационного периода;

- цикличность течения;

-иммунный ответ после перенесенного заболевания: невосприимчивость или повышенная чувствительность к возбудителю.

По характеру локализации и путям распространения различают очаговые и генерализованные инфекции. При очаговых инфекциях возбудители остаются в ограниченном очаге. При генерализованных - происходит распространение микробов в организме.

Бактериемия - распространение бактерий но кровяному руслу без их размножения, наблюдается как одна из стадий в течении болезни, например, при брюшном тифе.

Сепсис, септицемия - тяжелая генерализованная форма инфекции, когда возбудитель размножается в крови при резком угнетении иммунитета.

Септикопиемия характеризуется тем, что одновременно с размножением микробов в крови развиваются гнойные очаги в органах.

Токсинемия - поступление в кровь экзотоксинов. Инфекции, при которых это происходит, называются токсинемическими, например, столбняк, ботулизм, дифтерия.

При газовой анаэробной инфекции наблюдается сочетание септических и токсинемических явлений.

49. Патогенность и вирулентность микроорганизмов - определение понятий. Основные факторы вирулентности (название и способы определения)

Патогенность (лат. pathos - страдание, греч. genesis - происхождение) буквально означает болезнетворность, способность вызвать болезнь. Это видовой признак микроба, передающийся по наследству. Патогенность - потенциальная способность, которая не всегда реализуется, а только при наличии определенных условий. Существуют микроорганизмы безусловно патогенные, условно-патогенные и непатогенные, и резких границ между ними нет. Для патогенных микробов характерна специфичность - способность вызывать определенную болезнь. Туберкулез вызывает только туберкулезная палочка. Органотропность - способность патогенного микроба паразитировать только в определенных органах и тканях. Так, холерный вибрион поражает слизистую оболочку тонкой кишки. В то же время стафилококки не обладают такой органотропностью и могут поражать различные органы и ткани. Патогенность - это признак, который характеризует вид в целом. Например, палочки дизентерии патогенны. Но внутри вида могут быть более или менее патогенные штаммы. Степень или мера патогенности - это вирулентность. Вирулентность определяют на Лабораторных животных. Минимальная смертельная доза, Dosis letalis minima (Dlm) - это минимальная доза, которая вызывает гибель всех зараженных этой дозой животных. Более точной является срединная летальная доза (LD₅₀), вызывающая гибель 50% взятых в опыт животных. Этот показатель вычисляется математически по формуле.

Факторы (материальные основы) патогенности (вирулентности) микробов

Патогенность микробов обусловлена следующими свойствами:

- адгезивность и способность к колонизации;

- инвазивность;

- антифагоцитарная активность;

- токсинообразование.

Адгезивность (лат. adhaesio - прилипание) - способность микроба прикрепляться к определенным клеткам. Адгезивность грамотрицательных бактерий связана с пилями общего типа, грамположительных - с белками и липотейхоевыми кислотами клеточной стенки.

Начало инфекционного процесса связано с адгезией и колонизацией - размножением на поверхности чувствительных клеток.

Инвазивность - способность патогенных микробов проникать и распространяться в тканях организма. Связана с выделением ферментов, разрушающих соединительную ткань или оболочки клеток.

Гиалуронидаза разрушает гиалуроновую кислоту - межклеточное вещество соединительной ткани, коллагеназа - коллагеновые волокна, фибринолизин - фибрин, образующийся в очагах воспаления, му-циназа - слизистое вещество, нейраминидаза - нейрамнновую (сиаловую) кислоту мембраны клеток.

Антифагоцитарная активность - способность противостоять фагоцитозу. Она связана с капсулой патогенных микробов, с поверхностными белками (А-протеин стафилококка, М-протеин стрептококка), с полисахаридной слизью синегнойной палочки.

Токсинообразование. Токсические вещества бактерий подразделяют на экзотоксины и эндотоксины.

50. Микробные токсины: виды, единицы измерения силы токсина, свойства. Генетические детерминанты токсигенности. Получение и практическое использование токсинов и анатоксинов. Перечислите основные виды токсигенных бактерий

Токсические вещества бактерий подразделяют на экзотоксины и эндотоксины.

Экзотоксины выделяются микробами в окружающую среду в процессе жизнедеятельности. Получают их путем выращивания микробов на жидкой питательной среде с последующим фильтрованием через бактериальный фильтр или центрифугированием для получения бесклеточного фильтрата или центрифугата. По химической природе это белки, в большинстве своем они термолабильны, разрушаются при 60°С. Экзотоксины высокотоксичны. Сила их токсического действия измеряется в Dlm или LD₅₀. Самый сильный из экзотоксинов - ботулинический токсин. Очищенный кристаллический токсин в 1 мг содержит 100 млн. Dlm для белой мыши.

Для экзотоксинов характерна способность избирательно действовать на определенные органы и ткани. Например, столбнячный токсин поражает двигательные нейроны. Клиническая картина заболевания определяется избирательностью действия токсина.

Экзотоксины - сильные антигены, в ответ на них в организме вырабатываются антитела - антитоксины (греч. anti - против), способные специфически нейтрализовывать именно тот токсин, в ответ на который они образовались.

При комбинированном действии формалина и тепла экзотоксины теряют ядовитость, но сохраняют антигенность. Таким образом получают анатоксины (греч. ana - подобно), или, как принято называть их в зарубежной литературе, - токсоиды. Эти препараты используют с профилактической целью, для создания в организме искусственного антитоксического иммунитета.

Бактерии, продуцирующие экзотоксин, называют токсигенными.

Это стафилококки, стрептококки, один из видов бактерий дизентерии, холерные вибрионы, палочки дифтерии, столбняка, ботулизма, газовой анаэробной инфекции и другие.

Эндотоксины содержатся в клеточной стенке грамотрицательных бактерий, освобождаются при разрушении микробной клетки. По химической природе это липополисахариды (ЛПС). Они термостабильны, переносят кипячение и даже автоклавирование в нейтральной среде. Менее токсичны, чем экзотоксины.

...