Основы микробиологии

Липиды состоят в основном из нейтральных жиров, жирных кислот, фосфолипидов. Общее количество их зависит от возраста и вида микроорганизмов. В клетках микроорганизмов липиды могут быть связаны с углеводами и белками, составляя сложный комплекс, определяющий токсические свойства микроорганизмов.

Особенности метаболизма у прокариот - внутриклеточных паразитов. Особенности энергетического обмена у хламидий. Особенности конструктивного обмена у риккетсий и микоплазм.

Хламидии -сферические грамотрицательные бактерии, облигатно паразитирующие в клетках теплокровных организмов. Они неспособны самостоятельно синтезировать высокоэнергетические соединения и обеспечивать собственные потребности в энергии. Нормальное развитие хламидий возможно только в условиях внутриклеточного паразитирования. Размножаются бинарным делением.

Риккетсии - мелкие грамотрицательные палочковидные бактерии, облигатно паразитирующие в различных клетках. Не растут на питательных средах, для культивирования используют куриные эмбрионы.

Микоплазмы - мелкие бактерии без истинной клеточной стенки, которую заменяет трехслойная клеточная мембрана, обеспечивающая осмотическую резистентность бактерий. Основной компонент клеточной мембраны - холестерин. Микоплазмы не способны к образованию холестерина и утилизируют его из тканей или питательных сред.

Дисбактериоз. Причины развития. Лабораторная диагностика. Эубиотики в лечении дисбактериоза.

Дисбиоз (дисбактериоз) -- качественное и количественное изменение состава нормальной микрофлоры макроорганизма. Вследствие общего характера нарушений обменных процессов при дисбактероизе он играет определенную роль в развитии:

* онкологических заболеваний;

* гипертонической болезни;

* мочекаменной болезни;

* атеросклероза;

* нарушений свертываемости крови.

В то же время дисбактериоз может быть ярко выражен клинически в виде нарушений деятельности дыхательной системы (бронхиты и бронхиолиты, хронические заболевания легких) и желудочно-кишечного тракта (диарея, неспецифический колит, синдром малой сорбции), хотя может протекать и без выраженных клинических проявлений.

Диагноз дисбактериоза устанавливается повторным (с интервалом в 5--7 дней) бактериологическим исследованием материала, взятого из того или иного биотопа.

При этом количественная оценка результатов определения видов и вариантов обнаруживаемых микроорганизмов, входящих в состав обследуемого биоценоза, является обязательной.

Наличие дисбиоза определяется изменениями состава нормальной микрофлоры, а его выраженность -- степенью этих изменении.

Показатели дисбактериоза:

* снижение общего количества бактерий, представителей нормальной микрофлоры или их отдельных представителей;

* увеличение числа редко встречающихся в норме микроорганизмов или появление не свойственных данному биотопу видов;

* появление измененных вариантов микроорганизмов -- представителей нормальной микрофлоры (изменение биохимических свойств штаммов этих микроорганизмов и/или приобретение ими некоторых факторов вирулентности);

* ослабление антагонистической активности микроорганизмов входящих в состав нормальной микрофлоры.

Стадии дисбактериоза

I стадия дисбактериоза характеризуется умеренным уменьшением численности облигатных бактерий в полости кишечника. Патогенная микрофлора, как правило, развита незначительно, а признаки расстройства функции кишечника (симптомы болезни) отсутствуют.

II стадия дисбактериоза характеризуется критическим снижением численности бифидобактерий и лактобацилл кишечника (облигатная флора). При этом отмечается стремительное развитие популяции патогенных бактерий. На этой стадии дисбактериоза появляются первые признаки нарушения работы кишечника: понос (зеленоватого цвета), боли в животе, метеоризм.

III стадия дисбактериоза характеризуется воспалительным поражением стенок кишечника под влиянием патогенов. На этом этапе дисбактериоза понос приобретает стойкий хронический характер, а в каловых массах определяются частички непереваренной пищи. У детей может появиться отставание в развитии.

IV стадия дисбактериоза представляет собой стадию, предшествующую острой кишечной инфекции. На этом этапе дисбактериоза облигатная флора кишечника присутствует в очень малых количествах. Основное количество микробов приходится на условно патогенных и патогенных бактерий и грибов. На этой стадии дисбактериоза возникает общее истощение организма, анемия, авитаминоз.

Наиболее логичной коррекиией состава микрофлоры при дисбактериозе выглядит заместительная терапия живыми бактериями, населяющими толстый кишечник. Она проводится с помощью эубиотиков -- препаратов, содержащих леофилизированные живые штаммы микроорганизмов -- представителей нормальной микрофлоры.

К наиболее известным в настоящее время такого рода препаратам относятся:

* бифидумбактерин;

* колибактерин;

* бификол (комбинированный препарат из 2 предыдущих);

* эубактерин;

* лактобактерин;

* бактисуптил;

* энтерол;

* бифи-форм (комбинированный препарат из бифидобактерий и энтерококков -- Enterococcusfaecalis);

* линнекс;

* мутафлор;

* нормофлор;

* бифилакт и др.

Однако применение эубиотиков для лечения больных с дисбактериозом не всегда достигает клинического успеха. Установлено, что входящие в эти препараты микроорганизмы в организме человека стойко, как правило, не приживаются. После прекращения поддерживающей терапии искусственно введенные штаммы быстро элиминируются из кишечника и замещаются случайной микрофлорой.

Выбор эубиотика по результатам бактериологического анализа (например, назначение бифидумбактерина при дефиците бифидобактерий) -- не более чем иллюзия: клинический опыт показывает отсутствие коррелятивной зависимости клинической эффективности назначенного препарата и показателей дисбактериоза.

В связи с этим в последние годы в значительной степени утвердилось мнение, что применение антибиотиков (что раньше категорически опровергалось), с учетом чувствительности к ним условно-патогенной микрофлоры, одновременно с применением антибиотикорезистентных вариантов бифидобактерий и лактобактерий может привести к нормализации микробиоценоза.

3. Многолетние клинические исследования по лечебному и профилактическому применению препаратов на основе представителей нормальной микрофлоры показали, что наименьшим побочным эффектом при длительном применении обладают эубиотики. в состав которых входят бифидобактерий. Это послужило основанием создавать препараты и продукты питания с включением в них бифидобактерий.

Установлено, что положительный эффект на организм человека оказывают продукты питания, содержащие живые бактерии в количестве не менее 108 КОЕ/мл.

Кисломолочный бифидумбактерин (бифидобактерии, добавленные в кисломолочные продукты) и йогурты, содержащие эти микроорганизмы, прошли широкую клиническую апробацию.

Спектр показаний к их применению достаточно широк:

* терапия дисбактериозов;

* кишечных инфекций;

* диарей;

* колитов;

* энтероколитов;

* терапия запоров и их профилактика.

Для обозначения препаратов живых культур бактерий -- представителей нормальной микрофлоры человека (чаще бифидобактерии, лактобактерий), добавляемых в продукты питания (чаще кисломолочные) в целях профилактики дисбактериозов и обеспечения функционального питания, в последнее время в литературе вместо термина "эубиотики" все чаще используют термин "пробиотики", распространяя его на все остальные аналогичные препараты.

Принципы классификации вирусов. Типы и фазы взаимодействия вируса с клеткой - хозяином.

Классификация

Международным Комитетом по Таксономии Вирусов в 1966 году была принята система классификации вирусов основанная на различии типа (РНК и ДНК), количества молекул нуклеотических кислот (одно- и двух-цепочечные) и на наличии или отсутствии оболочки ядра. Система классификации представляет собой серию иерархичных таксонов:

Отряд (-virales)

Семейство (-viridae)

Подсемейство (-virinae)

Род (-virus)

Вид (-virus)

Классификация Балтимора

Нобелевский лауреат, биолог Дэвид Балтимор, предложил свою схему классификации вирусов, основываясь на различиях в механизме продукции мРНК. Эта система включает в себя семь основных групп:

(I) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и не имеющие РНК-стадии (например, герпесвирусы, поксвирусы, паповавирусы, мимивирус).

(II) Вирусы, содержащие двуцепочечную РНК (например, ротавирусы).

(III) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу ДНК (например, парвовирусы).

(IV) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК положительной полярности (например, пикорнавирусы, флавивирусы).

(V) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК негативной или двойной полярности (например, ортомиксовирусы, филовирусы).

(VI) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретровирусы (например, ВИЧ).

(VII) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и имеющие в своём жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретроидные вирусы (например, вирус гепатита B).

В настоящее время, для классификации вирусов используются обе системы одновременно, как дополняющие друг друга

Фазы:

1. Адсорбция. Взаимодействие рецепторов вириона и клетки. У клеток это липо- имукопротеиды оболочек.

2. Проникновение вириона в клетку хозяина. Путём пиноцитоза либо прямым путёмчерез оболочку клетки (пикорна- и герпесвирусы).

3. Дезинтеграция, или «раздевание», вириона. Освобождение НК от внешней оболочки икапсида с помощью протеолитических ферментов хозяина во время проникновения в клетку либо в её цитоплазме.

4. Синтез вирусных белков и репликация нуклеиновых кислот. ДНК реплицируется с помощью ДНК-полимеразы при участии ДНК-зависимой РНК-полимеразы хозяина либо непосредственно ДНК-полимеразой хозяина (адено-, паповавирусы). РНК реплицируется с помощью РНК-полимеразы, РНК-зависимой РНК-полимеразы (пикорнавирусы) либо через образование ДНК (осуществляется РНК-зависимой ДНК-полимеразой) с помощью ДНК-зависимой РНК-полимеразы.

5. Сборка, или морфогенез, вириона. Самосборка белковых молекул вокруг НК. Можетпроисходить в ядре (папова-, адено- и герпесвирусы) или цитоплазме (пикорна- ипоксвирусы) клетки.

6. Выход вирионов из клетки хозяина. Сложные вирусы, «просачиваясь» через оболочкуклетки, приобретают суперкапсид (миксовирусы). Простые (пикорнавирусы) выходят из клетки через отверстия в её оболочке. Клетка-хозяин погибает.

Типы:

1. Продуктивная инфекция - образование новых вирионов.

2. Абортивная инфекция - внезапно прерывается в 4 или 5 стадии.

3. Вирогения - встраивание вирусной НК в ДНК клетки, которая обеспечивает синхронность репликации вирусной и клеточной ДНК.

18. Культивирование микробов на искусственных питательных средах. Свойства и состав искусственных питательных сред. Классификация искусственных питательных сред по назначению.

Питательной средой называют среды, содержащие различные соединения сложного или простого состава, которые применяются для размножения микроорганизмов в лабораторных или промышленных условиях.

Любая питательная среда должна отвечать следующим требованиям:

содержать все необходимые для размножения определённых микробов вещества в легкоусвояемой форме (источники углерода, азота, кислорода, водорода, неорганические соединения, факторы роста), иметь оптимальные влажность, вязкость, pH, быть изотоничной и по возможности прозрачной.

По назначению выделяют искусственные питательные среды:

* Элективные (селективные) - на которых лучше растёт какой-то определённый микроорганизм (напр. , висмут-сульфитный агар для рода Salmonella)

* Среды обогащения - стимулируют рост какого-то определённого микроорганизма, ингибируя рост других (напр. , среда, содержащая селенит натрия, таурохолевокислый натрий и бриллиантовый зелёный, стимулирует рост рода Salmonella и ингибирует рост E. Coli)

* Дифференциально-диагностические - для изучения и идентификации отдельных групп, видов бактерий, биоваров (напр. , среды Левина, Плоскирёва - для диагностики дизентерии, род Shigella, от других представителей кишечной группы)

* Консервирующие - для сохранения патогенных микроорганизмов живыми в клиническом материале при их пересылке.

19. Основные принципы выделения чистых культур микробов, культивируемых на искусственных питательных средах. Этапы выделения чистых культур этих микроорганизмов.

Чистой культурой называется популяция микроорганизмов одного вида, выращенная на питательной среде.

Методы получения чистых культур:

1. из колонии (изолированное скопление микроорганизмов одного вида, выросших на питательной среде в результате размножения одной или нескольких клеток) - механическое разобщение бактериальных клеток

* посев петлёй, штрихом по Коху

* посев шпателем, газоном по Дригалю

* посев осаждением по Коху

* посев разбрызгиванием

* посев перемешиванием в расплавленном и остуженном студне

2. путём подавления роста «лишних» микробов

* на избирательных средах

* после прогревания

* после обработки кислотой

* после антибиотиков

* использование фагов

* после проведения через живой организм

Этапы:

1. Исследование материала

?забор, регистрация

?ориентировочная микроскопия с окраской мазка по 9езофи

?посев смеси бактерий на пластинчатый агар

2. Изучение колоний

?изучение культуральных свойств (величина, форма, консистенция, поверхность, край, наличие пигмента, цвет, прозрачность)

?микроскопия с окраской по 9езофи

?посев колонии на скошенный агар.

3. Изучение чистой культуры

?микроскопия с окраской по 9езофи - морфологически и тинкториально однородные клетки

?идентификация

?биохимическая - посев в «пёстрый» ряд

?фагоидентификация

?сероидентификация

Микробиологический метод включает в себя выделение чистой культуры и её идентификацию.

Основные принципы выделения чистых культур внутриклеточных паразитов, культивируемых на живых объектах. Этапы выделения чистых культур. Методы индикации вирусов.

Для культивирования облигатных внутриклеточных паразитов (риккетсии, хламидии, вирусы) используют живые объекты - клеточные культуры, куриные эмбрионы и чувствительных лабораторных животных. Клеточные культуры подразделяют на неперевиваемые (клетки эпителиальной или соединительной ткани в питательной среде), полуперевиваемые (диплоидные клетки человека) и перевиваемые (в основном опухолевые клетки - постоянное существование in vitro).

Куриные эмбрионы используют в возрасте 8 - 12 дней, они устойчивы к различным воздействиям. При заражении лабораторных животных недостатком является необходимость последующего заражения клеточной культуры для получения чистой линии.

Методы индикации вирусов:

* гибель или заболевание живой системы

* цитопатическое действие

* реакция гемадсорбции («зонтик» - положительная, «пуговка» - отрицательная)

* обнаружение вирусных включений

* цветная проба

* метод бляшек во флаконе

Методы определения родовой и видовой идентификации прокариот. Диагностическое значение экзоферментов прокариот. Диагностическое значение бактериофагов.

Индентификация рода - окраска по Граму

Идентификация вида:

- биохимическая активность (опред. набор пищеварительных ферментов)

- факторы патогенности (токсины и ферменты агрессии)

- восприимчивость к видовому бактериофагу

- антигенная структура

- биологическая картина у животных

Действие физических факторов на микробов. Температурные критерии жизнедеятельности микробов. Механизмы устойчивости микробов к высушиванию, излучениям.

Из физических факторов наибольшее практическое значение имеют температура, высушивание, излучения. В зависимости от температурного режима жизнедеятельности микроорганизмы делятся натри группы:

* психрофилы (оптимум 6 - 20?С)

* мезофилы (34 - 37?С)

* термофилы (выше 37?С, у некоторых - до 80?С)

Низкие температуры большинство микроорганизмов, в том числе и вирусы, переносит хорошо. Вегетативные клетки бактерий находятся при этом в анабиотическом состоянии. Также хорошо сохраняются культуры микробов и различного рода биологически активные препараты (например, вакцины). Некоторые бактерии остаются жизнеспособными при -190?C, а бактериальные споры при -250?C. Высокая температура, как правило, губительно действует на вегетативные формы бактерий и вирусы в результате денатурации белков. В естественных условиях высушивание оказывает губительное действие на вегетативные клетки многих бактерий, что связано с обезвоживанием их цитоплазмы и повреждением ЦПМ и рибосом. Высушенные споры бактерий сохраняют способность к прорастанию в течение 10 лет, а споры плесневых грибов - до 20 лет. Лиофильная сушка (высушивание в условиях вакуума из замороженного состояния) применяется для хранения микробных культур и биологических препаратов в течение длительного срока без потери их биологических свойств. Прямые солнечные лучи обладают бактерицидным свойством, которое обусловлено активностью их коротковолновой части - УФ-лучей с длиной волны 254 - 300 нм. Механизм их действия связан с образованием тиминовых димеров в ДНК бактериальной клетки. Бактерии и вирусы также чувствительны к проникающей радиации. Однако они погибают только при облучении сравнительно большими дозами, порядка 44000 - 280000 Р. Эти свойства применяются для стерилизации.

Определение понятий "стерилизация" и "асептика". Основные методы стерилизации. Методы контроля эффективности стерилизации.

Асептика - система мероприятий, предупреждающих попадание (внесение) микроорганизмов из окружающей среды в ткани или полости человеческого организма при лечебных и диагностических манипуляциях, а также в материал для исследования, в питательные среды и культуры микроорганизмов при лабораторных исследованиях.

Стерилизация - обеспложивание, т. е. полное уничтожение вегетативных форм микроорганизмов и их спор в различных материалах.

Основные методы:

1. Физические

* воздействием высокой температуры

?прокаливание в пламени спиртовки или газовой горелки - стерилизуют бактериологические петли, препаровальные иглы, пинцеты;

?кипячением - не менее 30 мин; стерилизуют мелкий хирургический инструментарий, предметные и покровные стёкла

?сухим жаром в сушильно-стерилизационном шкафу (печи Пастера) - воздух нагревается до165 - 180?С в течении 45 мнут; стерилизуют стеклянную посуду

?автоклавирование - подогретым водяным паром под давлением в автоклаве - температура 100 - 133?С, давление 0, 5 - 2 атм, время 15 - 30 мин

?тиндализация - дробная стерилизация при 56-58 ?С в течение 1 ч 5 - 6 дней подряд; для стерилизации легко разрушающихся при высокой t? веществ(сыворотка крови, витамины и др. )

?пастеризация - нагревание при t? 70 - 80?С в течение 5 - 10 мин споследующим быстрым охлаждением; не уничтожает споры;

* воздействием ионизирующих излучений

пастеризуют напитки и продукты путём ультрафиолетового облучения - используется УФ-излучение с длиной волны 260 - 300 мкм; используют бактерицидные лампы разной мощности(БУВ-15, БУВ-30) для стерилизации воздуха в боксах, операционных, детских учреждениях

2. Механическая стерилизация (фильтрование) - через асбестовые и мембранные фильтры с разным диаметром пор; стерилизация жидких материалов, не выдерживающих нагревания (сыворотка крови, антибиотики, компоненты питательных сред для бактерий и культур клеток)

3. Химические - 70% этиловый спирт, 5% спиртовой раствор йода, 2% раствор хлорамина, 0, 1% раствор перманганата калия, перекись водорода, окись этилена и др.

Методы контроля эффективности стерилизации

Используют биологические индикаторы - известные микроорганизмы, наиболее устойчивые к данному способу обработки:

- споры Bacillusstearothermophilus для контроля эффективности автоклавирования

- Bacillussubtilis - для контроля сухожаровой стерилизации

Физико-химические индикаторы - вещества, которые претерпевают видимые изменения (изменяют цвет, агрегатное состояние и т. д. ) только при соблюдении правильного режима обработки.

24. Определение понятий "дезинфекция", "антисептика". Основные методы дезинфекции. Микробиологический контроль эффективности дезинфекции.

Дезинфекция - обеззараживание объектов окружающей среды: уничтожение патогенных для человека и животных микроорганизмов с помощью химических веществ, обладающих антимикробными свойствами. В отличие от стерилизации дезинфекция приводит к гибели большинства, но не всех форм микробов и обеспечивает только снижение микробной контаминации (загрязнения), а не полное обеззараживание объекта.

Антисептика - комплекс лечебно-профилактических мероприятий, направленных на уничтожение микроорганизмов, способных вызвать инфекционный процесс на повреждённых или интактных участках кожи или слизистых оболочек, путем обработки микробицидными веществами - антисептиками.

Для дезинфекции применяют физические и химические методы.

Физические методы.

Воздействие высоких температур.

Кипячение. Шприцы, мелкий хирургический инструментарий, предметные и покровные стекла и некоторые другие предметы помещают в стерилизаторы, в которые наливают воду. Для устранения жесткости и повышения температуры кипячения к воде добавляют 1--2 % раствор бикарбоната натрия. Кипячение производят не менее 30 мин. При кипячении некоторые вирусы (например, вирус гепатита В) и споры бактерий сохраняют жизнеспособность.

Пастеризация основана на антибактериальном действии температуры в отношении вегетативных клеток, но не бактериальных спор. Нагревание материала производится при температуре 50--65 "С в течение 5--10 мин с последующим быстрым охлаждением. Обычно пастеризуют напитки и пищевые продукты (вино, пиво, соки, молоко и др. ).

Воздействие ионизирующих излучений.

Ультрафиолетовое излучение (УФ) с длиной волны 260--300 мкм обладает достаточно выраженным микробицидным действием, однако некоторые виды микробов и споры резистентны к УФ. Поэтому УФ-облучение не способно обеспечить полного уничтожения микрофлоры -- стерилизацию объекта. Обработку УФ обычно используют для частичного обеззараживания (дезинфекции) крупных объектов: поверхностей предметов, помещений, воздуха в медицинских учреждениях, микробиологических лабораториях и т. д.

Гамма-излучение обладает выраженным микробицидным действием на большинство микроорганизмов, включая вегетативные формы бактерий и споры большинства видов, грибы, вирусы. Применяют для стерилизации пластиковой посуды и медицинских инструментов одноразового использования. Следует иметь в виду, что обработка гамма-излучением не обеспечивает уничтожения таких инфекционных агентов, как прионы.

II. Химические методы. Это обработка объекта дезинфектантами -- микробицидными химическими веществами. Некоторые из этих соединений могут оказывать токсическое действие на организм человека, поэтому их применяют исключительно для обработки внешних объектов. В качестве дезинфектантов обычно используют:

перекись водорода,

хлорсодержащие соединения (0, 1--10 % раствор хлорной извести, 0, 5--5 % раствор хлорамина, 0, 1 -- 10 % раствор двутретьеосновной соли гипохлората кальция -- ДТСГК),

формальдегид,

фенолы (3--5 % раствор фенола, лизола или карболовой кислоты),

йодофоры.

Выбор дезинфицирующего вещества и его концентрации зависят от материала, подлежащего дезинфекции. Дезинфекция может быть достаточной процедурой для обеззараживания только таких медицинских инструментов, которые не проникают через естественные барьеры организма (ларингоскопы, цистоскопы, системы для искусственной вентиляции легких). Некоторые вещества (борная кислота, мертиолат, глицерин) применяют как консерванты для приготовления лечебных и диагностических сывороток, вакцин и других препаратов.

Определение понятия "химиотерапия". Основные группы химиотерапевтических веществ. Механизмы антимикробного действия. Химиотерапевтический индекс.

Химиотерапия - лечение инфекционных и опухолевых заболеваний химическими препаратами, не являющимися продуктами реакции организма и возбудителя.

Применяют следующие препараты:

* Производные мышьяка, сурьмы и висмута - при паразитарных инфекциях, сифилисе; в наст. время практически не используются

* Препараты акридина (риванол, трипафлавин, акрицид, флавицид идр. ) - при гноеродных заболеваниях, воспалит. процессах зева и носоглотки

* Сульфаниламиды (стрептоцид, этазол, альбуцид, сульфадиметоксини др. ) - при гноеродных заболеваниях, ангинах, скарлатине, роже, пневмонии, дизентерии, гонорее, анаэробной инфекции и др. ; механизм действия состоит в том, что они представляют собой структурные аналоги парааминобензойной кислоты, т. е. являются микробными антиметаболитами

* Диаминопиримидины (триметоприм, пириметамин, тетроксоприм) - также являются антиметаболитами, подменяя пиримидиновые основания; спектрдействия шире

* Нитрофураны (фуразолидон, фурациллин, фурадонин, фурагинид) - при кишечных инфекциях; блокируют ферментные системы микробной клетки

* Хинолоны (неграм, нитроксолин, ципролет и др. ) - нарушают различные этапы синтеза ДНК микробной клетки

* Азолы (кандид, низорал, флуконазол и др. ) - противогрибковые; механизмы действия - ингибирование биосинтеза стеролов клеточной стенки, ингибирование разл. внутриклеточных процессов, приводящее к накоплению перекисиводорода и повреждению клеточных органелл, ингибирование трансформации бластоспор в инвазивный мицелий (род Candida)

* Противовирусные (интерферон и интерфероногены, дезоксирибонуклеаза и рибонуклеаза, бензамидазол и гуанидин, ремантадин, ацикловири др. )

* Антибластомные (азотиприты, антиметаболиты, диэпоксиды и др. )

* Антибиотики

Химиотерапевтический индекс (ХИ) равняется частному от деления терапевтической дозы препарата, уничтожающей возбудителя, на максимально переносимую организмом дозу: ХИ = min терапевтическая доза /max переносимая доза. Если индекс меньше 1, препарат может быть практически использован; если больше, то введение препарата в организм сопровождается токсическими явлениями. Такой препарат нельзя применять для лечения соответствующих инфекций.

Антимикробное (антибактериальное) действие антибиотиков измеряют в единицах действия(ЕД), содержащихся в 1 мл раствора препарата или в 1 мг химически чистого вещества. За единицу активности принимается то минимальное количество антибиотика, которое задерживает рост стандартного штамма определённого вида микроорганизма в строго определённых условиях. В 1 мг большинства антибиотиков содержится 1000 ЕД (но, например, в 1 мг бензилпенициллина содержится 1670 ЕД, нистатина - не менее 4000 ЕД).

Механизм действия антибиотиков - это изменения в структуре и обмене веществ и энергии микроорганизмов, которые ведут к гибели микроорганизмов, приостановке его роста и размножения:

1. Нарушение синтеза клеточной стенки бактерий (пенициллин, цефалоспорины)

2. Тормозят синтез белка в клетке (стрептомицин, тетрациклин, левомицетин)

3. Угнетают синтез нуклеиновых кислот в микробной клетке (рифампицилин)

4. Угнетают ферментные системы (грамицидин)

26. Антибиотики. Принципы классификации антибиотиков. Механизмы антимикробного действия.

Антибиотики - высокоактивные метаболические продукты микроорганизмов, избирательно подавляющие рост различных бактерий. По механизму антимикробного действия антибиотики в значительной мере отличаются друг от друга. «Мишенью» для их ингибирующего действия служит одна или несколько биохимических реакций, необходимых для синтеза и функционирования определённых морфологических компонентов или органоидов микробной клетки.

Классификация:

1. Антибиотики, подавляющие синтез бактериальной клеточной стенки.

Пенициллины - продуцируются грибами рода Penicillium, блокируют последнюю стадию синтеза муреина, антибактериальный спектр бензилпенициллина (ферментбактерий пенициллиназа, или в-лактамаза, гидролизует его в-лактамное кольцо и лишает активности) включает патогенные кокки, спирохеты и некоторые грамположительные бактерии (дифтерия, сибирская язва, анаэробной инфекции), полусинтетические пенициллины (ампициллин) эффективны также против ряда грамотрицательных бактерий (кишечная палочка, сальмонеллы, шигеллы, клебсиеллы).

Цефалоспорины - продуцируются грибами рода Cephalosporium, механизм действия тот же, полусинтетический аналог цефалоспорина - цефалоридин =ампициллин.

2. Антибиотики, нарушающие функции ЦПМ микроорганизмов.

Полиеновые антибиотики (нистатин, леворин) - продуцируются актиномицетами, к ним чувствительны патогенные грибы, в том числе рода Candida, микоплазмы и некоторые простейшие, механизм действия связан с их адсорбцией на ЦПМ и взаимодействием с её стерольным компонентом > потеря водорастворимых веществ и гибель клетки.

Грамицидин - продуцируется палочкой B. Brevis, угнетает энергетические реакции клетки, наиболее чувствительны к нему стафилококки, стрептококки, клостридии, токсичен (применяется только местно).

Полимиксин - продуцируется Bacillus polymyxa, нарушает жизненно важные функции ЦПМ бактерий, эффективен против грамотрицательных бактерий (энтеробактерии, синегнойная палочка и др. ).

3. Антибиотики, ингибирующие синтез белка на рибосомах бактериальных клеток. Продуцентами являются актиномицеты.

Аминогликозиды - блокируют синтезбелка путём воздействия на 30S субъединицу рибосомы, а также нарушают считывание генетического кода, стрептомицин эффективен против микобактерий туберкулёза и многих грамотрицательных бактерий (энтеробактерии, бруцеллы, бактерии чумы, туляремии, холерный вибрион и др. ), канамицин и неомицин эффективны против многих грамположительных бактерий, гентамицин более эффективен в отношении синегнойной и кишечной палочек, протеев и стафилококков.

Тетрациклины - нарушают связывание аминоацил-тРНК с рибосомально-матричным, а также подавление окисления глутаминовой кислоты у риккетсий Провацека, антибактериальный спектр включает многие грамположительные и грамотрицательные бактерии, спирохеты, риккетсии, хламидии, микоплазмы. Левомицетин - подавление пептидилтрансферазной реакции с 50S субъединицей рибосомы, то же + пневмококки, гонококки. Макролиды (эритромицин, олеандомицин) - блокируют синтез белка путём воздействия на 50S субъединицу рибосомы, активны в отношении патогенных кокков, некоторых грамположительных бактерий, риккетсий и хламидий; антибиотики «резерва».

4. Антибиотики, подавляющие синтез белка на уровне транскрипции.

Рифамицины - подавляют активность ДНК-зависимой РНК-полимеразы, эффективны в отношении грамположительных бактерий и микобактерий туберкулёза.

5. Антибиотики, подавляющие репликацию ДНК.

Новобиоцин - угнетает ДНК-полимеразу, а также блокирует синтез РНК и клеточной стенки бактерий, антибактериальный спектр включает стафилококки, стрептококки, менингококки, гонококки, палочки инфлюэнцы, дифтерийные бактерии и др. ; антибиотик «резерва».

Механизм действия антибиотиков - это изменения в структуре и обмене веществ и энергии микроорганизмов, которые ведут к гибели микроорганизмов, приостановке его роста и размножения:

1. Нарушение синтеза клеточной стенки бактерий (пенициллин, цефалоспорины)

2. Тормозят синтез белка в клетке (стрептомицин, тетрациклин, левомицетин)

3. Угнетают синтез нуклеиновых кислот в микробной клетке (рифампицилин)

4. Угнетают ферментные системы (грамицидин)

Механизмы развития лекарственной устойчивости у микробов. Методы определения чувствительности микробов к химиопрепаратам в лабораторной практике.

Механизмы резистентности бактерий к антибиотикам:

1. Первичные - отсутствие «мишени» для воздействия

2. Приобретённые путём

* переноса геновхромосомы, контролирующих синтез

* мутаций в генах, контролирующих синтез - компонентов клеточной стенки - ЦПМ - рибосомных белков - транспортных белков

* переноса генов R-плазмиды, контролирующих синтезферментов, инактивирующих или модифицирующих антибиотики, нарушающих функции транспортных белков

Методы определения чувствительности к антибиотикам:

1. Метод дисков. Исследуемую культуру засевают сплошным газоном на питательный агар в чашки Петри. Затем на его поверхность помещают на равномерном расстоянии друг от друга бумажные диски, содержащие определённые дозы разных антибиотиков. По диаметру зон задержки роста культуры судят о её чувствительности (диаметр до 10 мм - малочувствительная, свыше 10 мм - высокочувствительная).

2. Метод серийных разведений. Готовят раствор, содержащий определённую концентрацию антибиотика. Из него готовят все последующие разведения в бульоне (в объёме 1 мл), после чего к каждому разведению добавляют 0, 1 мл исследуемой бактериальной суспензии (106- 107 бактериальных клеток в 1 мл). В последнюю пробирку вносят 1 мл бульона и 0, 1 мл суспензии (контроль). Результаты отмечают по помутнению питательной среды, сравнивая с контролем культуры. Определяется минимальная ингибирующая концентрация антибиотика.

Особенности структуры и функционирования генетического аппарата у эукариот, прокариот, ДНК- и РНК- содержащих вирусов.

В состав нуклеотида бактерий входят ДНК, РНК и белки. Число нуклеотидов в бактериальной клетке может варьировать от одного (в культурах, находящихся в стационарной фазе роста) до двух (в стадии задержки размножения после переноса клеток в свежую среду) и четырех (в культурах с постоянной скоростью роста). Каждый нуклеотид содержит двухцепочечную замкнутую в кольцо молекулу ДНК. В молекуле ДНК нуклеотида закодирована вся генетическая информация, необходимая для жизнедеятельности клетки, поэтому нуклеотид рассматривают как бактериальную хромосому. Хромосомы имеют кольцевое строение. Гигантская молекула ДНК бактериальной хромосомы поддерживается связанными с ней молекулами РНК и белка в форме компактной структуры, свернутой в отдельные сверхспирализованные петли (домены), число которых колеблется от 12 до 80.

Помимо хромосомной ДНК в состав генома многих прокариот входят также сверхскрученные, ковалентно-замкнутые кольцевые молекулы внехромосомной, или плазмидной, ДНК.

Способы передачи наследственной информации у бактерий:

трансформация - перенос изолированных фрагментов молекулы ДНК из одного организма к другому.

трансдукция это способность переносить наследственную информацию от одного организма к другому при помощи вирусов.

конъюгация - обмен наследственной информацией.

Вирусы, представляют собой частицы (вирионы), стоящие на грани между живой и неживой природой и обладающие инфекционными свойствами. В дословном переводе термин «вирус» обозначает яд, ядовитое вещество.

Генетический материал вируса представлен одной молекулой нуклеиновой кислоты, ДНК или РНК, не связанной с белком. В связи с этим вирусы подразделяются на ДНК- и РНК-содержащие. Вирусы бактерий чаще содержат ДНК, а почти все вирусы растений и подавляющее большинство вирусов человека - РНК.

Нуклеиновая кислота вируса бывает одно- или двухцепочечной и может иметь кольцевую или линейную форму. Кольцевая форма ДНК более стабильна и свойственна большинству вирусов. Кольцо ДНК (РНК) обычно бывает перекручено, поэтому она имеет суперспирализованный вид.

В нуклеиновой кислоте вируса закодирована информация о всех его структурных белках. Многие вирусы содержат гены специфических полимераз (репликаз) -- ферментов, контролирующих репликацию молекул нуклеиновых кислот. Но чаще вирусы используют для репликации ферментов клетки-хозяина. Некоторые мелкие вирусы содержат только три гена. Гены вирусов могут существовать в виде фрагментов ДНК, разделенных генетически инертными нуклеотидными последовательностями. Эти последовательности в момент работы генов «вырезаются», и целостность генетической информации восстанавливается.

Генетическое вещество у вирусов заключено в белковую оболочку, которая вместе с нуклеиновой кислотой образует так называемый капсид или нуклеокапсид. Большинство вирусов растений и РНК-содержащих бактериальных фагов состоит только из нуклеиновой кислоты и белка.

29. Определение понятия "фенотип" и формы фенотипической изменчивости. Фенотипическая изменчивость у эукариот, формы проявления.

Фенотип бактерии - результат взаимодействия между бактерией и окружающей средой, который контролирует геном.

Фенотипическая изменчивость -- модификация -- не затрагивает генотип, но затрагивает большинство особей популяции. Модификации не передаются по наследству и с течением времени затухают, т. е. возвращаются к исходному фенотипу через большее (длительные модификации) или меньшее (кратковременные модификации) число поколений.

Они могут возникать в популяции любого вида, и их проявления в мире бактерий наблюдают довольно часто. Они в целом контролируются генофором бактерий, но (в отличие от мутаций) не сопровождаются изменениями кодирующей структуры и утрачиваются при прекращении действия вызвавших их факторов. У бактерий наблюдают морфологические (приводящие к обратимым изменениям формы) и биохимические (приводящие к синтезу некоторых продуктов, чаще ферментов)модификации. По существу, модификации возникают как адаптивные реакции бактериальных клеток на изменения окружающей среды, что позволяет им быстро приспосабливаться благодаря чему сохраняется определённая численность популяции. После устранения соответствующего воздействия, вызвавшего их образование, бактерии возвращаются к исходному фенотипу. Примером адаптации микроорганизмов может служить способность патогенных микроорганизмов образовывать под действием пенициллинаL-формы, у которых отсутствует клеточная стенка, служащая мишенью для пенициллина.

Фенотипическая изменчивость у прокариот. L-трансформация. Морфофизиологическая характеристика протопластов, сферопластов, L-форм.

Е. Клинебергер обнаружила и выделила из культуры Streptobacillus moniliformis необычные варианты, которые росли в виде маленьких характерных колоний. В этих колониях обнаруживались самые разнообразные по морфологии структуры: нитевидные, волокнистые, колбасовидные, шаровидные образования и мелкие гранулы размером 0, 1--0, 15 мкм (фильтрующиеся формы бактерий). Поскольку этот феномен был обнаружен в институте имени Листера, то таким необычным вариантам бактерий дали название L-форм, а такую изменчивость бактерий назвали L-трансформацией. Она может быть обратимой и необратимой. В случае если генетический контроль синтеза клеточной стенки сохраняется, L-формы при благоприятных условиях могут возвращаться в исходную бактериальную форму с восстановлением всех основных биологических свойств, включая патогенность. Если же генетический контроль синтеза клеточной стенки нарушен необратимо, L-трансформация приобретает необратимый характер, а такие L-трансформанты по своим морфологическим, культуральным и иным свойствам становятся неотличимыми от микоплазм. L-трансформации могут подвергаться, по-видимому, все бактерии, имеющие клеточную стенку, а все образующиеся L-формы, независимо от вида бактерий, из которого они возникли, обладают следующими общими для них особенностями:

1. Сходство морфологических изменений: образование нитевидных, волокнистых, колбасовидных, шаровидных и гранулярных форм.

2. Сходные культуральные свойства: анаэробные или микроаэрофильные условия роста, потребность в холестерине и сывороточном белке, рост на плотных средах в виде характерных колоний двух типов -- А и В. Колонии типа А растут на поверхности агара, имеют очень мелкие размеры. Они состоят главным образом из гранулярных структур, лишенных клеточной стенки, и очень похожи на микоплазмы. Колонии типа В состоят из центральной зоны, врастающей в агар, и прозрачной фестончатой периферической зоны. Они похожи по внешнему виду на колонии типа «глазуньи», образуемые микоплазмами, но более крупные и грубые. В этих колониях обнаруживаются крупные тела, содержащие компоненты клеточной стенки, сходные со стенкой родительских бактерий, но лишенные ригидности. Многие бактерии образуют колонии А и В типов, однако грамположительные бактерии (Streptococcus, Staphylococcus) чаще образуют колонии только типа А. L-формы бактерий из колоний типа В легко ревертируют в исходные формы. Колонии типа А более стабильны и ревертируют в исходные формы значительно реже.

3. Постепенное (по мере нарушения синтеза клеточной стенки) превращение из грамположительных в грамотрицательные структуры.

4. Образование стабильных и нестабильных L-форм (в зависимости от степени полноты утраты способности синтезировать клеточную стенку).

5. Изменение антигенных свойств (утрата К- и О-антигенов как следствие нарушения синтеза клеточной стенки).

6. Снижение вирулентности по сравнению с исходными родительскими формами в связи с утратой различных факторов патогенности (адгезии, инвазии, эндотоксина и т. п. ).

7. Способность длительно персистировать (переживать) в организме. Утрата клеточной стенки делает L-формы нечувствительными к различным химиопрепаратам и антителам.

8. Способность при неполной утрате синтеза клеточной стенки возвращаться в исходную бактериальную форму.

L-трансформация происходит как in vitro, так и in vivo (в организме человека и животных). Факторами, индуцирующими ее, являются различные антибиотики, угнетающие биосинтез клеточной стенки (пенициллин, цефалоспорины, циклосерин, ванкомицин и т. п. ); ферменты (лизоцим, амидаза, эндопептидаза); антимикробные антитела; высокие концентрации некоторых аминокислот, особенно глицина и фенилаланина.

Исключительное значение L-трансформации патогенных бактерий заключается в том, что она является частой причиной перехода острых форм заболеваний в хронические и их обострений. L-трансформацию надо рассматривать не просто как одно из проявлений изменчивости бактерий, а как своеобразную, присущую всем бактериям форму приспособления к неблагоприятным условиям существования (подобно спорообразованию), которая способствует сохранению вида бактерий в природе. Клеточная стенка и ее синтез чувствительны к действию антител и различных химиопрепаратов. Освобождение от нее не лишает бактерии жизнеспособности, но позволяет переживать действие этих неблагоприятных для них факторов, а по их устранении -- возвращаться в свое исходное состояние.

Принимая во внимание особую роль клеточной стенки в жизни бактерий, ей можно дать такое определение. Клетогная стенка -- сложный структурный элемент, встречающийся только у эубактерий (кроме микоплазм) и характеризующийся наличием в его составе уникального химического соединения -- пептидогликана, наделяющего клетку важными иммунобиологическими свойствами и определяющего ее постоянную форму; нарушение его синтеза приводит к превращению бактерий в L-формы, с помощью которых и обеспечивается, главным образом, длительное персистирование возбудителя в организме -- одна из основных причин перехода заболевания из острой в хроническую форму. Соответственно L-трансформация, как и спорообразование, является важнейшей формой приспособления бактерий к неблагоприятным условиям существования.

Из любой бактериальной клетки можно получить формы, полностью или частично лишенные клеточной стенки. Они называются, соответственно, протопласты и сферопласты, и, независимо от исходного морфологического типа бактерии, из-за отсутствия клеточной стенки принимают шарообразную или грушевидную форму. Кроме того, существуют L-формыбактерий, которые, в отличие от протопластов и сферопластов, способны к размножению, являясь вполне полноценными микробными клетками данного вида бактерий. L-формы разных видов бактерий морфологически неразличимы. Независимо от формы исходной клетки (кокки, палочки, вибрионы) они представляют собой сферические образования разных размеров. Различают стабильные L-формы, нереверсирующие в исходный морфотип, и нестабильные L-формы, реверсирующие в исходный при устранении причины, вызвавшей их образование. В процессе реверсии восстанавливается способность бактерий синтезировать пептидогликан (муреин) клеточной стенки. L-формы различных бактерий играют существенную роль в патогенезе многих хронических, рецидивирующих инфекционных заболеваний (бруцеллез, туберкулез, сифилис, хроническая гонорея и т. д. ).

Определение понятия "генотип", формы генотипической изменчивости. Виды мутационной изменчивости, мутагены.

Генотип - совокупность генов организма.

Генотипическая изменчивость затрагивает генотип. В ее основе лежат мутации и рекомбинации.

Мутации бактерий принципиально не отличаются от мутаций эукариотических клеток. Особенностью мутаций у бактерий является относительная легкость их выявления, так как имеется возможность работать с большими по численности популяциями бактерий.

По происхождению мутаиии могут быть:

* спонтанными;

* индуцированными.

По протяженности:

* точечными;

* генными;

* хромосомными.

По направленности:

- прямыми;

- обратными.

Рекомбинации (обмен генетическим материалом) у бактерий отличаются от рекомбинаций у эукариот:

* у бактерий имеется несколько механизмов рекомбинаций;

* при рекомбинациях у бактерий образуется не зигота, как у эукариот, а мерозигота (несет полностью генетическую информацию реципиента и часть генетической информации донора в виде дополнения);

* у бактериальной клетки-рекомбината изменяется не только качество, но и количество генетической информации.

32. Диссоциация бактерий. Характеристика S-форм и R-форм, клиническое значение.

Стандартное проявление модификации -- разделение однородной популяции на два или несколько типов. Феномен впервые исследовали Вёйль и Феликс (1917). По предложению де Крайфа (1921), он получил название диссоциация микробов. Обычно диссоциации возникают в условиях, неблагоприятных для исходной популяции (высокая концентрация ионов, неоптимальная температура, избыточно щелочная среда), при старении культуры (например, при длительном хранении) либо под действием антисыворотки, бактериофагов и сильнодействующих агентов. Простые проявления диссоциаций, доступных для наблюдений, -- изменение вида и структуры бактериальных колоний на твёрдых питательных средах и особенности роста в жидких средах.

Для обозначения диссоциирующих колоний Аркрайт (1921) предложил первые буквы английских названий:

S-колонии [от англ. smooth, гладкий],

R-колонии [от англ. rough, шероховатый],

М-колонии [от англ. mucoid, слизистый],

D-колонии [от англ. dwarf, карликовый].

Диссоциация обычно протекает в направлении S-» R, иногда через образование промежуточных слизистых (М) колоний. Обратный (RS) переход наблюдают значительно реже. Большинство патогенных для человека бактерий образует S-колонии; исключение составляют возбудители туберкулёза, чумы, сибирской язвы и немногие другие.

Следует помнить, что диссоциации сопровождаются изменениями биохимических, морфологических, антигенных и патогенных свойств возбудителей.

Рекомбинация у бактерий: трансформация, трансдукция, конъюгация.

Рекомбинации (обмен генетическим материалом) у бактерий отличаются от рекомбинаций у эукариот:

* у бактерий имеется несколько механизмов рекомбинаций;

* при рекомбинациях у бактерий образуется не зигота, как у эукариот, а мерозигота (несет полностью генетическую информацию реципиента и часть генетической информации донора в виде дополнения);

* у бактериальной клетки-рекомбината изменяется не только качество, но и количество генетической информации.

Трансформация -- это обмен генетической информацией у бактерий путем введения в бактериальную клетку-реципиент готового препарата ДНК (специально приготовленного или непосредственно выделенного из клетки-до нора). Чаще всего передача генетической информации происходит при культивировании реципиента на питательной среде, содержащей ДНК донора. Для восприятия донорской ДНК при трансформации клетка-реципиент должна находиться в определенном физиологическом состоянии (компетентности), которое достигается специальными методами обработки бактериальной популяции.

При трансформации передаются единичные (чаще 1) признаки. Трансформация является самым объективным свидетельством связи ДНК или ее фрагментов с тем или иным фенотипическим признаком, поскольку в реципиентную клетку вводится чистый препарат ДНК.

Трансдукция -- обмен генетической информацией у бактерий путем передачи ее от донора к реципиенту с помощью умеренных (трансдуцирующих) бактериофагов.

Трансдуцирующие фаги могут переносить 1 или более генов (признаков).

Трансдукиия бывает:

* специфической -- переносится всегда один и тот же ген;

* неспецифической -- передаются разные гены.

Это связано с локализацией трансдуиируюших фагов в геноме донора:

* в случае специфической трансдукции они располагаются всегда в одном месте хромосомы;

* при неспецифической их локализация непостоянна.

Конъюгация -- обмен генетической информацией у бактерий путем передачи ее от донора к реципиенту при их прямом контакте. После образования между донором и реципиентом конъюгационного мостика одна нить ДНК-донора поступает по нему в клетку-реципиент. Чем дольше контакт, тем большая часть донорской ДНК может быть передана реципиенту.

Основываясь на прерывании конъюгации через определенные промежутки времени, можно определить порядок расположения генов на хромосоме бактерий -- построить хромосомные карты бактерий (произвести картирование бактерий).

Донорской функцией обладают F+-клетки.

Плазмиды. Виды плазмид. Роль плазмид в изменчивости бактерий.

Плазмиды -- кольцевые суперспиралевидные молекулы ДНК. Их молекулярная масса колеблется в широких пределах и может быть в сотни раз больше, чем у транспозонов.

Плазмиды содержат структурные гены, наделяющие бактериальную клетку разными, весьма важными для нее свойствами:

* R-плазмиды -- лекарственной устойчивостью;

* Col-плазмиды -- способностью синтезировать колицины;

* F-плазмиды -- передавать генетическую информацию;

* Шу-плазмиды -- синтезировать гемолизин;

* Тох-плазмиды -- синтезировать токсин;

* плазмиды биодеградации -- разрушать тот или иной субстрат и т. д.

Плазмиды могут быть интегрированы в хромосому (в отличие от IS-последовательностей и транспозонов, встраиваются в строго определенные участки), а могут существовать автономно. В этом случае они обладают способностью к автономной репликации, и именно поэтому в клетке может быть 2, 4, 8 копий такой плазмиды.

Многие плазмиды имеют в своем составе гены трансмиссивности и способны передаваться от одной клетки к другой при конъюгации (обмене генетической информацией). Такие плазмиды называются трансмиссивными.

Наличие F-плазмиды (фактор фертильности, половой фактор) придает бактериям функции донора, и такие клетки способны передавать свою генетическую информацию другим, F-клеткам. Можно сказать, что наличие F-плазмиды является фенотипическим выражением(проявлением) пола у бактерий: с F-плазмидой связана не только донорская функция, но и некоторые другие фенотипические признаки -- наличие F-пилей (половых ресничек) и чувствительность к L-фагам. С помощью F-ресничек устанавливается контакт между донорскими и реципиентными клетками. Через их канал и передается донорская ДНК при рекомбинации. На половых ресничках расположены рецепторы для мужских fj-фагов. F-клетки не имеют таких рецепторов и нечувствительны к таким фагам.

...