Размещено на http://www.allbest.ru/

Курс лекций

«Безопасная работа с возбудителями особо опасных инфекций 1 и 2 класса»



Оглавление

Введение

1. Основы общей бактериологии

1.1 Морфология бактерий

1.2 Ультраструктура бактерий

1.3 Метаболизм бактерий

1.4 Размножение бактерий на жидких и плотных питательных средах

1.5 Распространение бактерий в природе

2. Основы общей вирусологии

2.1 Общие свойства вирусов

2.2 Морфология и ультраструктура вирусов

2.3 Взаимодействие вируса с клеткой. Репродукция (размножение) вирусов

2.4 Распространение вирусов в природе

3. Основы генетики микроорганизмов

3.1 Наследственность и изменчивость бактерий

3.2 Наследственность и изменчивость вирусов

4. Основы инфекционной иммунологии

4.1 Механизмы иммунных реакций

4.2 Особенности течения инфекций на современном этапе

4.3 Методы активной и пассивной иммунопрофилактики

4.4 Принципы иммунотерапии

4.5 Принципы иммунодиагностики

5. Основы общей эпидемиологии и паразитологии

5.1 Учение об эпидемическом процессе

5.2 Эпидемиологические исследования

5.3 Основы общей паразитологии

6. Основы дезинфектологии

6.1 Дезинфекция, ее виды и методы

6.2 Дезинсекция и санитарная обработка

6.3 Дератизация, ее методы и средства

7. Санитарная охрана территории Российской Федерации от завоза и распространения особо опасных инфекций

7.1 Общие требования

7.2 Информационное обеспечение мероприятий по санитарной охране территории Российской Федерации

7.3 Санитарно-эпидемиологические требования в пунктах пропуска через государственную границу

7.4 Требования по предупреждению заноса и распространения Болезней

7.5 Мероприятия в отношении грузов и товаров

8. Единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации. СПЭБ как формирования Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека Российской Федерации в единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС)

8.1 Единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций

8.2 СПЭБ как формирования Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

9. Правила биологической безопасности при осуществлении деятельности с ПБА I-II групп патогенности

9.1 Требования к организации работ с ПБА I-II групп в лабораториях

9.2 Общие требования к персоналу

9.3 Требования к медицинскому наблюдению за персоналом, работающим с ПБА

9.4 Общие требования к помещениям и оборудованию лабораторий

10. Нормативные документы, регламентирующие деятельность с патогенными биологическими агентами I-II групп

11. Основные методы лабораторной работы

11.1 Микробиологическая лаборатория и правила работы в ней

11.2 Методы лабораторной диагностики вирусных инфекций

11.3 Основные методы лабораторной работы при работе с бактериями

12. Особо опасные и вирусные инфекции

12.1 Особо опасные инфекции

12.2 Самые опасные вирусы

13. Коронавирус. Методы выявления. Лечение. Профилактика и меры предотвращения заражения

13.1 Методы выявления коронавируса COVID-19

13.2 Лечение коронавирусной инфекции

13.3 Особенности клинических проявлений и лечения заболевания у детей

13.4 Основные принципы терапии неотложных состояний при коронавирусной инфекции

13.5 Профилактика коронавирусной инфекции

13.6 Маршрутизация пациентов и особенности эвакуационных мероприятий больных или лиц с подозрением на новую коронавирусную инфекцию, вызванную 2019-nCoV

Сведения об обеспеченности образовательного процесса учебной литературой



Введение

бактерия инфекция covid эпидемиология

Особо опасными инфекциями называются заболевания инфекционной природы, представляющие чрезвычайную эпидемическую опасность для окружающих.

Особо опасные инфекции появляются внезапно, распространяются молниеносно, охватывая значительную часть населения в кратчайшие сроки. Такие инфекции протекают с ярко-выраженной клинической картиной, как правило, имеют тяжелое течение и высокую летальность.

На сегодняшний день Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в список особо опасных инфекций включено более 100 заболеваний.

Также установлен перечень карантинных инфекций: полиомиелит, чума (легочная форма), холера, желтая лихорадка, натуральная оспа, лихорадка Эбола и Марбург, грипп (новый подтип), острый респираторный синдром (ТАРС), коронавирус COVID-19.

31 декабря 2019 года власти Китая проинформировали Всемирную организацию здравоохранения о вспышке неизвестной пневмонии в городе Ухань в центральной части страны (провинция Хубэй). Специалисты установили, что возбудителем болезни стал новый коронавирус, позже заболевание получило официальное название COVID-19. ВОЗ 11 марта объявила пандемию нового коронавируса в мире.

Коронавирусная инфекция COVID-19 - потенциально тяжёлая острая респираторная инфекция, вызываемая коронавирусом SARS-CoV. Представляет собой опасное заболевание, которое может протекать как в форме острой респираторной вирусной инфекции лёгкого течения, так и в тяжёлой форме, специфические осложнения которой могут включать вирусную пневмонию, влекущую за собой острый респираторный дистресс-синдром или дыхательную недостаточность с риском смерти.

Против болезни пока отсутствуют какие-либо специфические противовирусные средства лечения или профилактики. В большинстве случаев (примерно в 80 %) какое-либо специфическое лечение не требуется, а выздоровление происходит само по себе. Тяжёлые формы болезни с большей вероятностью могут развиться у пожилых людей и у людей с определёнными заболеваниями, включающими астму, диабет и сердечные заболевания. В тяжёлых случаях применяются средства для поддержания функций жизненно важных органов.

Заболевание вызывается новым вирусом, у людей к нему нет приобретённого иммунитета, поэтому к инфекции восприимчивы люди всех возрастных категорий. Распространяется вирус воздушно-капельным путём через вдыхание распылённых в воздухе в процессе кашля или чихания капель с вирусом, а также через попадание вируса на поверхности с последующим занесением в глаза, нос или рот. К числу эффективных мер профилактики относится частое мытьё рук и соблюдение правил респираторной гигиены.

В странах с жарким климатом распространены особо опасные инфекционные заболевания, такие как холера, лихорадки Денге, Зика, желтая лихорадка, чума, малярия и ряд других. Ежегодно в Российской Федерации регистрируются завезенные случаи заболеваний малярией, тропическими гельминтозами.

Ежегодно около 10-13 млн. российских граждан выезжает за рубеж для целей туризма и около 1 млн. граждан в командировки, деловые поездки. В нашу страну въезжает более 3,5 млн. иностранцев с туристическими и деловыми целями, в том числе, из стран с неустойчивой эпидемиологической обстановкой.

Перечень особо опасных инфекций для России (рис.1):

· Чума

· Холера

· Натуральная оспа

· Желтая лихорадка

· Сибирская язва

· Туляремия

· Коронавирус

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 Особо опасные инфекции в России

Выезжая в страны, потенциально опасные по вероятности инфицирования особо опасными инфекциями, заранее уточняйте у туроператоров, в территориальных отделах Роспотребнадзора об эпидемической ситуации в месте, куда планируется поездка, обратитесь к врачу с целью проведения вакцинации перед выездом.

Находясь на отдыхе, избегайте посещения болотистых местностей, лесов и парков с густой растительностью. В случае, если нет возможности избежать посещения - наденьте одежду, исключающую возможность укусов насекомых - с длинными рукавами, брюки, головной убор.

Как предотвратить укусы насекомых:

Существует 2 основных пути профилактики укусов насекомых - репелленты и настороженность (избегание укусов).

В помещениях должны быть сетки на окнах и дверях, если сеток нет - окна должны быть закрыты. Желательно наличие кондиционера.

Репеллент наносить на кожу каждые 3-4 часа в период между сумерками и рассветом.

Если комары проникают в помещение, над кроватями должна быть сетка, заправленная под матрас, убедиться, что сетка не порвана и под ней нет комаров.

В помещениях, предназначенных для сна использовать аэрозоли и специальные спирали

Одежда должна быть закрытая.

В случае появления признаков инфекционного заболевания (недомогание, жар, головная боль), обнаружения следов укусов кровососущих насекомых, появления высыпаний или любых других кожных проявлений - немедленно обратиться к врачу.



1. Основы общей бактериологии

Бактериоломгия -- наука о бактериях; раздел микробиологии, изучающий бактерии.

Общая бактериология изучает морфологию, физиологию и биохимию бактерий, их изменчивость и наследственность, эволюцию, распространение в природе и др.

Бактерии - это примитивные одноклеточные живые организмы. Они распространены повсеместно: на поверхности или внутри других организмов (животных, растений, человека), в большом количестве встречаются в почве, водоемах. Прямо или косвенно бактерии играют важную роль в жизни человека.

Одной из сред жизни бактерий являются другие живые организмы, в том числе человек. Отношения, которые возникают при этом могут быть разными. Есть бактерии, которые приносят пользу. Так, в кишечнике человека живут бактерии (к примеру, кишечная палочка), которые способствуют процессам пищеварения, синтезируют некоторые витамины и препятствуют деятельности болезнетворных бактерий. В случае чрезмерного приема антибактериальных препаратов эти полезные бактерии погибают, что негативно отражается на здоровье. Сама же кишечная палочка, благодаря поселению в кишечнике человека, постоянно обеспечена питательными веществами.

Среди бактерий есть также немало паразитических видов, которые поселяясь в организме человека, растений и животных, провоцируют развитие разнообразных заболеваний. От больного в другой организм бактерии могут проникать вместе с едой, водой, воздухом, через покровы тела. Самый распространенный путь проникновения бактерий в организм человека - воздушно-капельный.



1.1 Морфология бактерий

Морфология бактерий - это раздел микробиологии, изучающий форму, размеры, строение бактерий и их взаимное расположение относительно друг друга.

Размеры бактерий измеряются в мкм и колеблются от 0,1 до 10 мкм; размеры отдельных клеточных структур - в нм.

Существуют 4 основные формы бактерий - шаровидные, палочковидные, извитые, ветвящиеся.

Шаровидные бактерии - кокки (coccus - зерно) имеют правильно сферическую или эллипсовидную форму, по расположению в мазке различают:

- микрококки (от греч. micros - малый) распределяются в мазке беспорядочно, по одному;

- диплококки (от греч. diplos - двойной ) - попарно;

- тетракокки - по 4;

- сарцины (от греч. sarcina - связка, тюк) - «пакетами» по 8, 16, 32 и более;

- стафилококки (от греч. staphyle - гроздь винограда) - в виде гроздьев винограда;

- стрептококки (от греч. streptos - цепочка)- в виде цепочки кокков.

Характер расположения в мазках зависит от особенностей деления бактериальных клеток в процессе размножения и наличием капсулы.

Палочковидные формы подразделяются на:

- бактерии (не образуют спор);

- бациллы (аэробные спорообразующие микроорганизмы);

- клостридии (спорообразующие анаэробы).

Палочки бывают короткими, длинными с закругленными и заостренными концами.

По расположению в мазках выделяют:

- диплобактерии;

- стрептобактерии;

- располагающиеся беспорядочно.

Извитые бактерии делятся на:

- вибрионы - изогнутость тела не превышает четверти оборота спирали (холерный вибрион);

- спириллы и спирохеты - имеют по одному или несколько оборотов (например, возбудитель сифилиса), спирохеты отличаются от спирилл подвижностью.

Нитевидные формы (ветвящиеся) - это палочки с разветвлениями на одном или обоих концах (например, актиномицета).

Но размеры и форма бактерий могут изменяться под влиянием окружающей среды (состав питательной среды, ее pH, температура, лекарственные препараты и др.), а также в зависимости от возраста культуры.

Кокковидные патогенные бактерии обычно имеют форму правильного шара диаметром 1,0?1,5 мкм; некоторые -- бобовидную, ланцетовидную, эллипсоидную форму. По характеру взаиморасположения образующихся после деления клеток кокки подразделяют на следующие группы:

1) микрококки (от лат. mikros -- малый), делятся в одной плоскости, располагаются одиночно и беспорядочно, сапрофиты, патогенных для человека нет;

2) диплококки (от лат. diplos -- двойной), деление происходит в одной плоскости с образованием пар клеток, имеющих либо бобовидную, либо ланцетовидную форму;

3) стрептококки (от греч. streptos -- цепочка), деление клеток происходит в одной плоскости, но размножающиеся клетки сохраняют между собой связь и образуют различной длины цепочки, напоминающие нити бус;

4) стафилококки (от лат. staphyle -- гроздь винограда), деление происходит в нескольких плоскостях, а образующиеся клетки располагаются скоплениями, напоминающими гроздья винограда;

5) тетракокки (от лат. tetra Ї четыре), деление клеток происходит в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с образованием тетрад;

6) сарцины (от лат. sarcina -- связка, тюк), деление клеток происходит в трех взаимно перпендикулярных плоскостях с образованием пакетов (тюков) из 8, 16, 32 и большего числа особей.

Палочковидные (цилиндрические) формы бактерий Палочки бывают:

* длинными -- более 3 мкм;

* короткими -- 1,5?3,0 мкм;

* очень короткими -- менее 1,0 мкм -- (коккобактерии).

По диаметру их делят на тонкие (например, Mycobacterium tuberculosis -- возбудитель туберкулеза) и толстые (например, Clostridium perfringens -- возбудитель газовой гангрены).

Концы палочек могут быть:

* закругленными,

* заостренными,

* утолщенными,

* обрезанными;

* палочка может иметь овоидную (яйцевидную) форму (Yersinia pestis

-- возбудитель чумы).

По взаиморасположению палочковидные бактерии подразделяют на три группы

1) монобактерии -- палочки располагаются одиночно и беспорядочно, сюда относится большинство палочковидных форм;

2) диплобактерии, располагающиеся попарно;

3) стрептобактерии Ї бактерии, располагающиеся цепочкой.

Извитые (спиралевидные) бактерии по количеству и характеру завитков, а также по диаметру клеток подразделяют на три группы:

1) вибрионы (от греч. vibrio -- извиваюсь, изгибаюсь) имеют один изгиб, не превышающий четверти оборота спирали;

2) спириллы (от греч. speira -- завиток) -- клетки, имеющие большой диаметр и малое (2?3) число завитков;

3) спирохеты - имеют от 3 до 20?30 завитков.

Нитевидные формы бактерий.

Различают два типа нитевидных бактерий:

* образующие временные нити;

* образующие постоянные нити.

Временные нити образуют палочковидные бактерии при нарушении условий их роста или регуляции клеточного деления. При восстановлении механизма регуляции деления и нормальных условий роста эти бактерии восстанавливают обычные для них размеры.

1.2 Ультраструктура бактерий

Ультраструктура бактериальной клетки отражает уникальность ее организации (рис.2).

Рисунок 2 Ультраструктура бактериальной клетки

С помощью электронно-микроскопического исследования ультратонких срезов бактерий, цитохимических и других методов исследования можно установить структуру определенных органелл, определить их химический состав и функциональную роль, которую они играют в процессе жизнедеятельности клетки. Бактериальная клетка окружена внешней оболочкой, которая состоит из капсулы, капсулоподобной оболочки и клеточной стенки. От их состава зависит способность клетки воспринимать анилиновые красители (тинкториальные свойства). Капсулы в зависимости от степени выраженности подразделяют на микро- и макрокапсулы. Первые обнаруживаются только при электронно-микроскопическом исследовании в виде микрофибрилл из мукополисаха-ридов, которые тесно прилегают к клеточной стенке. Макрокапсулы представляют собой выраженный слизистый слой, снаружи покрывающий клеточную стенку. Он состоит из полисахаридов и редко из полипептидов (например, у сибиреязвенных бактерий). Как правило, макрокапсулу образуют немногие виды патогенных бактерий (пневмококки и др.) при неблагоприятных условиях среды, например в организме животных или человека. Однако у некоторых видов (клеб-сиеллы пневмонии) макрокапсула обнаруживается постоянно.

Капсулоподобная оболочка - липидо-полисахаридное образование, сравнительно непрочно связанное с поверхностью клетки, вследствие чего в отличие от капсулы может выделяться в окружающую среду.

Клеточная стенка (КС) представляет собой биогетерополимер сложного химического состава, который покрывает всю поверхность прокариотической клетки.

У грамположительных бактерий пептидогликан связан с тейхоевыми и липотейхоевыми кислотами за счет чего он имеет многослойную структуру.

У грамотрицательных бактерий пептидогликан однослоен и покрыт наружной мембраной с мозаичным строением.

Жгутики. На поверхности ряда бактериальных клеток располагаются жгутики. В их состав входит белок флагелин, который по своей структуре относится к сократимым белкам типа миозина. Жгутики прикрепляются к базальному телу, состоящему из системы нескольких дисков, вмонтированных в цитоплазматическую мембрану и КС. Количество и расположение жгутиков у разных бактерий неодинаково. Жгутики выполняют локомоторную функцию. Монотрихи имеют на одном из полюсов клетки только один жгутик, лофотрихи - пучок жгутиков, у амфитрихов жгутики расположены на обоих полюсах клетки, а у перитрихов - по всей ее поверхности.

Пили (pili, синоним ворсинки, фимбрии) - тонкие полые нити белковой природы длиной 0,3-10 мкм, толщиной 10 нм, покрывающие поверхность бактериальных клеток. В отличие от жгутиков не выполняют локомоторную функцию. По своему функциональному назначению подразделяются на несколько типов.

Пили 1 общего типа обусловливают прикрепление или адгезию бактерий к определенным клеткам организма хозяина. Их количество велико - от нескольких сотен до нескольких тысяч на одну бактериальную клетку. Адгезия является первоначальной стадией любого инфекционного процесса.

Пили 2 типа (синоним: конъюгативные, или половые пили) участвуют в конъюгации бактерий, обеспечивающей перенос части генетического материала от донорной клетки к реципиентной. Они имеются только у бактерий-доноров в ограниченном количестве (1-4 на клетку).

Цитоплазматическая мембрана (ЦМ) является жизненно необходимым структурным компонентом бактериальной клетки. Она ограничивает протопласт, располагаясь непосредственно под клеточной стенкой. ЦМ в химическом отношении представляет собой липопротеин, состоящий из 15-30% липидов и 50-70% протеинов.

Мезосомы являются производными ЦМ. Они имеют неодинаковое строение у разных бактерий, располагаясь в разных частях клетки либо в виде концентрических мембран, либо пузырьков, трубочек, либо в форме петли, характерной в основном для грамотрица-тельных бактерий. Мезосомы связаны с нуклеоидом. Они участвуют в делении клетки и спорообразовании.

Цитоплазма у прокариот, так же как и у эукариот, представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из воды (около 75%), минеральных соединений, белков, РНК и ДНК, которые входят в состав органелл нуклеоида, рибосом, мезосом, включений.

Нуклеоид является эквивалентом ядра эукариот, хотя отличается от него по своей структуре и химическому составу. Он лишен ядерной мембраны, не содержит хромосом, не делится митозом. В составе нуклеоида отсутствуют основные белки- гистоны. Исключение составляют только некоторые бактерии. В нем содержится двунитевая кольцевая молекула ДНК, а также небольшое количество РНК и белков.

Рибосомы у бактерий представляют собой рибонуклеопро-теиновые частицы размером 20 нм, состоящие из двух субъединиц 30S и 50S. Перед началом синтеза белка происходит объединение этих субъединиц в одну - 70S.

Включения являются продуктами метаболизма про- и эукариотических микроорганизмов, которые располагаются в их цитоплазме и используются в качестве запасных питательных веществ. К ним относятся включения гликогена, крахмала, серы, полифосфата (волютина) и др.

1.3 Метаболизм бактерий

Метаболизм бактерий Ї совокупность физико-химических процессов (химических превращений и реакций), направленных на воспроизводство структур и обеспечение жизненных функций микробной клетки, таких как:

* рост и размножение;

* отложение резервного пищевого материала;

* транспорт питательных веществ в микробную клетку;

* выделение продуктов метаболизма (токсинов, ферментов, антибиотиков и других биологически активных веществ);

* движение;

* спорообразование;

* адгезия на рецепторах клеток хозяина и проникновение в них;

* различных адаптивных реакций на изменение внешней среды.

Анаболизм -- совокупность биохимических реакций, осуществляющих синтез компонентов клетки.

Катаболизм -- совокупность реакций, обеспечивающих клетку энергией.

Схема изучения метаболизма - этапы:

1. Начальный (периферический) метаболизм - проникновение веществ в клетку извне и распад до промежуточных продуктов.

2. Амфиболизм (промежуточный метаболизм) - образование промежуточных продуктов метаболизма, общих для катаболических и анаболических путей.

3. Конечные, строго специализированные этапы конструктивного метаболизма (ведут к построению структур клетки) и энергетического метаболизма (образование АТФ).

Механизмы проникновения питательных веществ в клетку:

* Простая диффузия (для истинных растворов). Энергонезависимый процесс.

* Облегченная диффузия («паром по течению») - в направлении градиента концентрации с участием белков - переносчиков. Энергозависимый процесс.

* Активный транспорт - против концентрационного и электрохимического градиента с участием пермеаз (амино-, оксикислотных, ионных и др.). Процесс идет с затратой энергии АТФ, зависит от заряда веществ и их трансформации в процессе переноса.

Микроорганизмы по способности усваивать источники углерода делятся на две группы: автотрофы (лат. autos -- сам, trophe -- питание) синтезируют все углеродсодержащие компоненты клетки из СО2 как единственного источника углерода и гетеротрофы (лат. heteros -- другой, «питающийся за счет других») используют разнообразные органические углеродсодержащие соединения.

В зависимости от источников энергии и микроорганизмы подразделяют на фототрофы (фотосинтезирующие), способные использовать солнечную энергию, и хемотрофы (хемосинтезирующие), получающие энергию за счет окислительно-восстановительных реакций.

В зависимости от используемых доноров электронов бактерии разделяют на литотрофы (используют неорганические доноры электронов) и органотрофы (используют органические соединения).

Прототрофы Ї микроорганизмы, способные синтезировать все необходимые им органические соединения из глюкозы и солей аммония.

Ауксотрофы Ї микроорганизмы, не способные синтезировать какие-либо органические соединения. Они получают эти соединения в готовом виде из окружающей среды или организма человека.

Ферменты (от греч. fermentum Ї закваска ) Ї высокоспецифические белковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках, без которых не возможны жизнь и размножение. Ферменты распознают соответствующие им метаболиты (субстраты), вступают с ними во взаимодействие и ускоряют химические реакции. Ферменты являются белками.

Ферментный состав микроорганизма определяется геномом и является достаточно стабильным признаком. Определение ферментов широко применяется для биохимической идентификации бактерий.

Эндоферменты катализируют метаболизм проходящий внутри клетки.

Экзоферменты выделяются клеткой в окружающую среду.

Конститутивные ферменты постоянно синтезируются в определенных концентрациях.

Индуцибельные ферменты - это ферменты, концентрация которых увеличивается при поступлении соответствующего субстрата.

Ферменты агрессии: гиалуронидаза, фибринолизин, нейраминидаза, коллагеназа, лецитиназа (лецитовителлаза), коагулаза, уреаза, аминокислотные декарбоксилазы, дезоксирибонуклеаза.

Культивирование Ї получение культур микроорганизмов в условиях искусственной питательной среды.

Цели культивирования:

* получение чистых культур патогенных микроорганизмов и их идентификация;

* накопление биомассы продуцентов БАВ (витаминов, гормонов, аминокислот, антибиотиков и др.);

* получение диагностических и профилактических препаратов (вакцин, диагностикумов);

* хранение эталонных музейных культур.

Культура - популяция микроорганизмов, выращенная на питательной среде.

Чистая культура - популяция одного вида микроорганизмов, выращенная из изолированной колонии на питательной среде.

Большинство патогенных микробов выращивают на питательных средах при температуре 37°С в течение 1?2 сут.

Классификация питательных сред

По консистенции: жидкие, полужидкие, плотные.

По происхождению: естественные (молоко, картофель), искусственные, полусинтетические, синтетические.

По составу: простые (МПА, МПБ, овощи, молоко), сложные (1% глюкозы, 10?20% сыворотки крови, 20?30% асцитической жидкости, 5?10% дефибринированной крови).

По назначению:

* универсальные -- среды, на которых хорошо растут многие виды бактерий. К ним относятся мясо-пептонный бульон (МПБ) и мясо-пептонный агар (МПА);

* специальные Ї среды, специально приготовленные для получения роста бактерий, которые не растут на универсальных средах;

* дифференциально-диагностические Ї среды, позволяющие отличать одни виды бактерий от других по ферментативной активности;

* селективные -- среды, содержащие вещества, используемые микроорганизмами определенных видов и препятствующие росту других микроорганизмов. Селективные среды позволяют направленно отбирать из исследуемого материала определенные виды бактерий;

* дифференциально-селективные -- среды, сочетающие в себе свойства дифференциально-диагностических и селективных сред;

* консервирующие;

* обогатительные.

1.4 Размножение бактерий на жидких и плотных питательных средах

Рост Ї координированное воспроизведение всех компонентов бактериальной клетки и увеличение ее биомассы. Размножение Ї воспроизводство и увеличение количества клеток, приводящее к образованию бактериальной популяции.

Бактерии характеризуются высокой скоростью размножения. Скорость размножения зависит от видовой принадлежности, состава питательной среды, рН, температуры, аэрации.

На плотных питательных средах бактерии образуют скопления клеток, называемые колониями. Колонии разных видов отличаются по размерам, форме, консистенции, окраске, характеру краев, характеру поверхности, прозрачности. Характер роста на жидких питательных средах: пленочный (образованием пленки на поверхности питательной среды), диффузное помутнение, придонный (образование осадка).

Фазы развития бактериальной популяции

1. Исходная стационарная фаза (~ 1?2 ч.). Число бактерий не увеличивается, клетки не растут.

2. Лаг-фаза или фаза задержки размножения (~ 2 ч.).

3. Log-фаза Ї логарифмическая или экспоненциальная фаза (~ 3?5 ч). Популяция делится с максимальной скоростью и идет увеличение особей в геометрической прогрессии.

4. Фаза отрицательного ускорения (~ 2 ч.). Связана с истощением лимитирующего метаболита или накоплением токсических продуктов метаболизма.

5. Стационарная фаза максимума. Количество образующихся и отмирающих клеток одинаково.

6. Фаза ускоренной гибели (~ 3 ч.).

7. Логарифмическая фаза гибели (~ 5 ч.).

8. Фаза уменьшения скорости отмирания - остающиеся живые особи переходят в состояние покоя.

Энергетический метаболизм бактерий

Аэробы Ї микроорганизмы, использующие аэробный (окислительный) тип биологоческого окисления субстратов. Метаболизм аэробов осуществляется только при наличии в среде обитания высокой концентрации свободного кислорода, который выполняет функцию конечного акцептора отнятых от субстрата электронов. Культивирование аэробов осуществляют на средах с полным доступом кислорода воздуха.

Облигатные анаэробы Ї микроорганизмы, использующие анаэробный тип биологического окисления (брожение). Метаболизм осуществляется только в средах с низким окислительно-востановительным потенциалом при отсутствии кислорода.

Повышение концентрации кислорода в среде ведет к гибели вегетативных форм. Количество извлекаемой в процессе брожения энергии невелико, поэтому облигатные анаэробы вынуждены сбраживать большое количество субстрата.

Факультативные анаэробы Ї микроорганизмы, способные извлекать энергию из субстратов аэробным (окислительным) и анаэробным (бродильным) путями биологического окисления. Метаболизм может осуществляться как в условиях полного доступа кислорода в среду, так и в условиях анаэробиоза.

Методы создания анаэробиоза

Физические: посев в столбик сахарного МПА, кипячение (регенерация) жидких питательных сред с последующим масляным покрытием, механическое удаление кислорода в анаэростатах, замена кислорода индиферентным газом, трубки Вейона-Виньяля.

Химические:газогенераторные пакеты.

Биологические: среда Китта-Тароцци, метод Фортнера.

1.5 Распространение бактерий в природе

Распространение бактерий на планете

Бактерии широко распространены в природе: населяют воздух, воду и почву, находятся в живых организмах.

Бактерии были обнаружены даже на дне океана на глубине нескольких километров, в термальных источниках, температура воды в которых достигает 90?, в нефтеносных шарах. Бактерии способны существовать в таких условиях, где другие живые организмы не встречаются вообще. Если брать во внимание среду обитания микроорганизмов, то их можно поделить на три группы: сапрофиты (обитатели почвы); эпифиты (среда обитания -- поверхность живых растений); паразиты (населяют организмы других живых существ). Микрофлора почвы

Основным источником распространения бактерий является почва. Этому способствуют: наличие большого количества питательных веществ (минеральных, органических); достаточная влажность субстрата, защита их от действия прямого солнечного излучения и резких колебаний температуры.

Пример 1 Наибольшее количество бактерий содержится на глубине до 30 см. Песчаная почва содержит их меньшее количество, чем чернозём. Один грамм чернозёма содержит около 10 миллиардов бактерий.

Огромная роль бактерий в процессах обогащения и образования грунтов, в повышении их плодородия.

Происходит разложение органических веществ -- остатков мёртвых животных и отмерших растений, которые попадают в почву. Благодаря этому образуются неорганические вещества, которые позже могут служить пищевой базой для других организмов, в основном растений, а так же одновременно выделяется углекислый газ, необходимый для фотосинтеза растений. Большое количество перегноя бактерии образуют после дополнительного удобрения почвы навозом, выращивания многолетних и однолетних травянистых растений, у которых отмирают многочисленные корни. При наличии кислорода в почве бактерии за короткий период времени превращают перегной в минеральные вещества, необходимые для питания растений, в том числе и культурных.

Больше всего бактерий можно встретить в почвах, которые содержат много органических остатков (культивированных, удобряемых, достаточно увлажнённых). Встречаются в почве и патогенные (болезнетворные) бактерии. Они попадают в грунт вместе с трупами животных, бытовыми и промышленными отбросами. Они могут быть возбудителями тяжёлых заболеваний -- столбняка, ботулизма, газовой гангрены и др.

Почва является основным первоисточником попадания бактерий в воздух и в воду. Микрофлора воды.

Вода -- благоприятная среда для жизнедеятельности бактерий. Загрязнение воды может составлять до миллиона бактерий в 1 мл. Бактерии попадают в водоёмы со сточными почвенными водами, из воздуха и др. Количество бактерий в воде зависит от её природы. Воды открытых водоёмов содержат наибольшее количество бактерий, а артезианские воды -- значительно меньше, потому что проходят сквозь слои почвы и частично очищаются. Вода является источником распространения патогенных бактерий, особенно во время эпидемий дизентерии, брюшного тифа, холеры и других инфекций. Они могут сохранятся в воде несколько месяцев.

Промышленные сточные воды и бытовые сточные воды, а так же дождевые воды, в которые из воздуха и с поверхности почвы попадает большое количество бактерий являются основным источником бактериального загрязнения естественных водоёмов. В таких стоках содержится большое количество химических соединений -- хлоридов, аммиака, сероводорода, соли азотной и фосфорной кислот. Очищенные сточные воды и питьевую воду обеззараживают путём облучения ультрафиолетовыми лучами, озонирования. Микрофлора воздуха

Воздух считается наименее благоприятной средой для существования бактерий, потому что его влажность ниже необходимой для их развития и не содержит необходимых питательных веществ.

В воздух бактерии попадают с пылью. В воздушной среде они или гибнут, или их споры сохраняются на поверхности почвы и предметов. Содержание бактерий в воздухе зависит от различных факторов: С высотой количество бактерий в воздухе уменьшается. Более заселены бактериями нижние слои атмосферы.

Пример 2 Над поверхностью океанов, лесов, над снежными равнинами и горными вершинами бактерии почти отсутствуют, а над поверхностью суши их намного больше. Количество бактерий в воздухе зависит от близости к населённым пунктам.

Пример 3 В воздухе больших городов бактерий содержится больше, чем в воздухе посёлков и деревень. Летом бактерий больше, чем в холодное время года. Пример 4 1 метр кубический воздуха находятся десятки тысяч различных бактерий. В составе микрофлоры воздуха содержатся так же разнообразные болезнетворные бактерии: возбудители туберкулёза, менингита, инфекций дыхательных путей и др. Микрофлора организма человека.

На коже человека и внутри организма так же постоянно проживают бактерии. В результате общения с природой и с другими людьми происходит взаимообмен микрофлорой. В организм человека бактерии попадаю с водой, пищей, из воздуха.

Очень разнообразна микрофлора полости рта. Влажность, температура, щёлочная реакция слюны, остатки еды -- это всё способствует развитию бактерий.

В рту много микрококков, стафилококков, стрептококков, спирохет, вибрионов, бацилл. Щедро засеяны микробами зубы, повреждённые кариесом, зубной налёт, миндалины.

Органы дыхания постоянной микрофлоры не имеют и полностью зависят от содержания бактерий в воздухе, что вдыхается.

Микрофлора желудочно -- кишечного тракта щедра и разнообразна. В кишечнике постоянно проживают кишечная палочка, некоторые кокки. Руки человека загрязняются микробами из окружающей среды (воздух, предметы). На руках можно обнаружить множество разнообразных бактерий, опасных для здоровья человека, которые вызывают дизентерию, сальмонеллёз, брюшной тиф, гепатит и др. Жизнь на Земле невозможна без жизнедеятельности бактерий, так ка они берут участие в кругообороте веществ в природе, осуществляя химические превращения, недоступные ни животным, ни растениям.

Основные пути распространения бактерий представлены на рис. 3.



Рисунок 3 Распространение бактерий в окружающем мире



2. Основы общей вирусологии

2.1 Общие свойства вирусов

Вирусология - наука, изучающая морфологию, физиологию, генетику, экологию и эволюцию вирусов.

Слово «вирус» означало яд. Этот термин применил ещё Л. Пастер для обозначения заразного начала. В настоящее время под вирусом подразумеваются мельчайшие реплицирующиеся микроорганизмы, находящиеся всюду, где есть живые клетки.

Открытие вирусов принадлежит русскому учёному Дмитрию Иосифовичу Ивановскому, который в 1892 году опубликовал работу по изучению мозаичной болезни табака. Д. И. Ивановский показал, что возбудитель этой болезни имеет очень малые размеры и не задерживается на бактериальных фильтрах, являющихся непреодолимым препятствием для мельчайших бактерий. Кроме того, возбудитель мозаичной болезни табака не способен культивироваться на искусственных питательных средах.

В 1898 году Леффлер и Фрош показали, что широко распространённая болезнь крупного рогатого скота - ящур вызывается агентом, который также проходит через бактериальные фильтры. Этот год считается годом открытия вирусов животных.

В 1901 году Рид и Кэррол показали, что фильтрующиеся агенты можно выделить из трупов людей, умерших от жёлтой лихорадки. Этот год считается годом открытия вирусов человека.

Ф. Д'Эррель и Ф.Туорт в 1917-1918 г.г. обнаружили вирусы у бактерий, назвав их «бактериофагами». Позднее были выделены вирусы из насекомых, грибов, простейших.

Вирусы - мелкие, фильтрующиеся (т.е. проходящие через бактериальные фильтры) формы микроорганизмов, утерявшие способности расти на обычных субстратах. Строение вируса можно рассмотреть на рис. 4.

Рисунок 4 Строение вируса

Вирусы имеют кардинальные отличия от других прокариотических микроорганизмов:

1. Вирусы не имеют клеточного строения и проявляют свойства живого только внутри клетки-хозяина.

2. Вирусы имеют субмикроскопические размеры, варьирующие у вирусов человека от 15-30 нм до 250 и более нм.

3. Вирусы имеют в своём составе только один тип нуклеиновой кислоты: или ДНК, или РНК, где закодирована вся генетическая информация вируса.

4. Вирусы не обладают собственными метаболическими (отсутствуют рибосомы) и энергетическими (отсутствуют митохондрии) системами.

5. Размножение вирусов происходит с использованием белок синтезирующих и энергетических систем клетки-хозяина, поэтому вирусы облигатные внутриклеточные паразиты.

6. Вирусы не способны к росту и бинарному делению. Они размножаются путём репродукции их белков и нуклеиновой кислоты в клетке хозяина с последующей сборкой вирусной частицы.

В силу своих особенностей вирусы выделены в отдельное царство Vira, включающее вирусы позвоночных и беспозвоночных животных, растений и простейших. В основу современной классификации вирусов положены следующие основные критерии:

1. Тип нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), её структура (одно- или двунитчатая, линейная, циркулярная, непрерывная или фрагментированная).

2. Наличие липопротеидной оболочки (суперкапсида).

3. Стратегия вирусного генома (т.е. используемый вирусом путь транскрипции, трансляции, репликации).

4. Размер и морфология вириона, тип симметрии, число капсомеров.

5. Феномены генетических взаимодействий.

6. Круг восприимчивых хозяев.

7. Патогенность, в том числе патологические изменения в клетках и образование внутриклеточных включений,

8. Географическое распространение.

9. Способ передачи.

10. Антигенные свойства.

Царство Vira подразделено по типу нуклеиновой кислоты на два подцарства - рибовирусы и дезоксирибовирусы. Подцарства делятся на семейства (в настоящее время выделяют - 18), которые в свою очередь подразделяются на рода. Понятие о виде вирусов пока еще четко не сформулировано, так же как и обозначение разных видов.

В качестве таксономических характеристик первостепенное значение придается типу нуклеиновой кислоты и ее молекулярно-биологическим признакам (дву - или однонитевая, сегментированная или несегментированная, с повторяющимися и инвертированными последовательностями и др.). Однако на практике в основном используются морфологические признаки, структурная характеристика, размеры вириона, наличие или отсутствие суперкапсида, антигены, внутриядерная или цитоплазматическая локализация и др., а также резистентность к температуре, рН, детергентам и т.д.

2.2 Морфология и ультраструктура вирусов

Вирусы существуют в трех качественно различных формах:

- внеклеточной - вирион;

- внутриклеточной - вирус.

- интегрированный с ДНК хозяина вирус (провирус).

Классификация и морфология вирусов наглядно представлена на рис. 5.

Рисунок 5 Классификация и морфология вирусов

По строению различают 2 типа вирусных частиц: простые и сложные.

Внутренняя структура простых и сложных вирусов сходна.

1. Сердцевина вируса - вирусная нуклеиновая кислота - вирусный геном, который может быть представлен одной из 4 молекул РНК или ДНК: однонитчатыми и двунитчатыми РНК и ДНК. Большинство вирусов имеют один цельный или фрагментированный геном, имеющий линейную или замкнутую форму.

Однонитчатые геномы могут иметь 2 полярности:

1) позитивную, когда вирионная нуклеиновая кислота одновременно служит и матрицей для синтеза новых геномов и выполняет роль РНК. Ее называют плюс-нить и обозначают знаком “+”.

2) негативную, выполняющую только функцию матрицы для синтеза иРНК. Их называют минус-нить и обозначают знаком “--”

Геном вирусов содержит гены, которые делятся на структурные, кодирующие синтез белков, входящих в состав вириона, и регуляторные, которые изменяют метаболизм клетки хозяина и регулируют скорость размножения вирусов.

Ферменты вирусов также закодированы в геноме. К ним относятся: РНК-зависимая РНК-полимераза (транскриптаза), которая обнаружена у всех РНК-содержащих вирусов с негативной полярностью. Поксвирусы содержат ДНК-зависимую РНК-полимеразу. Ретровирусы имеют уникальный фермент - РНК-зависимую ДНК-полимеразу, называемую обратной транскриптазой. В геноме некоторых вирусов имеются гены, кодирующие РНК-азы, эндонуклеазы, протеинкиназы.

2. Снаружи нуклеиновая кислота покрыта белковым чехлом - капсидом, образуя комплекс - нуклеокапсид (в химическом смысле - нуклеопротеид). Капсид состоит из отдельных белковых субъединиц - капсомеров, которые представляют уложенную определённым образом полипептидную цепь, создающую симметричную конструкцию.

Если капсомеры укладываются по спирали, такой тип укладки капсида носит название спиральной симметрии. Если капсомеры укладываются по граням многогранника (12-20-гранника), такой тип укладки капсида носит название икосаэдрической симметрии.

Капсид представлен ?-спиральными белками, способными к полимеризации, которые выполняют защиту генома от различных воздействий, выполняют рецепторную функцию у этой группы вирусов, обладают антигенными свойствами.

3. Сложные вирусы имеют внешнюю оболочку - суперкапсид, расположенную поверх капсида. В состав суперкапсида входят внутренний белковый слой - М-белок, затем более объёмный слой липидов и углеводов, извлечённых из клеточных мембран клетки-хозяина. Вирусспецифические гликопротеиды проникают внутрь суперкапсида, образуя снаружи фигурные выпячивания, которые выполняют рецепторную функцию.

2.3 Взаимодействие вируса с клеткой. Репродукция (размножение) вирусов

Вирусы - облигатные внутриклеточные паразиты, способные размножаться только в живой клетке. В отличие от прокариотических и эукариотических микроорганизмов вирусы не размножаются бинарным делением. Размножение вирусов происходит путём репродукции (англ, "reproduce" - воспроизводить, делать копию), то есть воспроизведение их нуклеиновых кислот и белков с последующей сборкой вирионов (рис.6).

Рисунок 6 Цикл размножения вируса

Синтез нуклеиновых кислот и белков вируса происходит в разных частях клетки (ядре и цитоплазме). Такой способ репродукции получил название дизъюнктивного (разобщённого).

Процесс репродукции вирусов условно можно разделить на 2 фазы.

Первая фаза включает 3 стадии:

1) Адсорбцию вируса на чувствительных клетках. Адсорбция представляет собой специфическое связывание вирионного белка (антирецептора) с комплементарной структурой клеточной поверхности - клеточным рецептором. По химической природе рецепторы, на которых фиксируются вирусы, относятся к двум группам: мукопротеидным и липопротеидным. Вирусы гриппа, парагриппа, аденовирусы фиксируются на мукопротеидных рецепторах. Энтеровирусы, вирусы герпеса, арбовирусы адсорбируются на липопротеидных рецепторах клетки. Адсорбция происходит лишь при наличии определённых электролитов, в частности ионов Са2+, которые нейтрализуют избыточные анионные заряды вируса и клеточной поверхности и уменьшают электростатическое отталкивание Адсорбция вирусов мало зависит от температуры Начальные процессы адсорбции носят неспецифический характер, являются результатом электростатического взаимодействия положительно и отрицательно заряженных структур на поверхности вируса и клетки, а затем наступает специфическое взаимодействие прикрепительного белка вириона со специфическими группировками на плазматической мембране клетки. Простые вирусы человека и животных содержат прикрепительные белки в составе капсида. У сложно организованных вирусов прикрепительные белки входят в состав суперкапсида. Они могут иметь форму нитей (фибры у аденовирусов), либо шипов, грибоподобных структур у миксо-, ретро-, рабдо- и других вирусов. Вначале происходит единичная связь вириона с рецептором - такое прикрепление непрочное - адсорбция носит обратимый характер. Чтобы наступила необратимая адсорбция, должны появиться множественные связи между рецептором вируса и рецептором клетки, т. е. стабильное мультивалентное прикрепление. Количество специфических рецепторов на поверхности одной клетки составляет 104-105. Рецепторы для некоторых вирусов, например, для арбовирусов. содержатся на клетках как позвоночных, так и беспозвоночных, для других вирусов - только на клетках одного или нескольких видов.

2) Проникновение вируса в клетку происходит двумя путями:

а) виропексисом (пиноцитозом);

б) слиянием вирусной суперкапсидной оболочки е клеточной мембраной

3) Депротеинизация вируса - освобождение генома вируса от вирусных защитных оболочек происходит либо с помощью вирусных ферментов, либо с помощью клеточных ферментов. Конечными продуктами депротеинизации являются нуклеиновые кислоты или нуклеиновые кислоты, связанные с внутренним вирусным белком.

Вторая фаза включает стадии реализации вирусного генома ведущая к синтезу вирусных компонентов:

1) Транскрипция - переписывание информации с ДНК или РНК вируса на и-РНК по законам генетического кода.

2) Трансляция - процесс перевода генетической информации, содержащейся в и-РНК, на специфическую последовательность аминокислот.

3) Репликация - процесс синтеза молекул нуклеиновых кислот, гомологичных вирусному геному

4) Сборку, созревание вирусных частиц

5) Выход вирионов из клетки осуществляется двумя путями:

а) путём «взрыва» клетки, в результате чего клетка разрушается. Этот путь присущ простым вирусам (пикорна-, рео-, папова- и аденовирусам),

б) выход из клеток путём почкования. Присущ вирусам, содержащим суперкапсид. При этом способе клетка сразу не погибает, может дать многократное вирусное потомство, пока не истощатся её ресурсы.



2.4 Методы лабораторной диагностики вирусных инфекций

Вирусоскопический метод - заключается в обнаружении вируса в исследуемом материале при помощи: световой микроскопии (с обязательным использованием специальных методов окраски, использованием протрав и импрегнации), электронной микроскопии, люминесцентной микроскопии.

Вирусологический метод - заключается в заражении исследуемым материалом чувствительной биологической модели (лаб. животное, куриный эмбрион, культура клеток, тканей, органов), индикации вируса и его последующей идентификации.

Серологический метод - применяется для выявления вирусного антигена или обнаружения специфических антител в исследуемой сыворотке. Особенность этого метода - исследование парных сывороток. Первую сыворотку берут у больного в острый период в начале болезни, хранят при t = 4-8єC, а вторую - через 10-14 дней. Сыворотки исследуют одномоментно! О болезни свидетельствует сероконверсия, т.е. нарастание титра антител во второй сыворотке по сравнению с первой (диагностическое значение имеет сероконверсия в 4 раза и выше.)

Экспресс-диагностика - использование чувствительных и надежных иммунологических методов (иммуноферментный анализ, иммуноблоттинг, вестерн-блотт и др.).

Методы культивирования вирусов

Для культивирования вирусов в лабораторных условиях используются следующие биологические модели:

1) культуры клеток (тканей, органов);

2) куриные эмбрионы;

3) лабораторные животные.

I. Культуры клеток.

В зависимости от техники приготовления культуры клеток классифицируют на:

- однослойные - клетки способны прикрепляться и размножаться на поверхности химически нейтрального стекла или пластика.

- суспензионные - клетки размножаются во всем объеме питательной среды при ее перемешивании.

- органные - цельные кусочки органов и тканей, сохраняющие исходную структуру вне организма (применение ограничено).

Наибольшее распространение имеют однослойные культуры клеток, которые можно разделить в зависимости от числа жизнеспособных генераций на

1) первичные (первично трипсинизированные),

2) полуперевиваемые (диплоидные)

3) перевиваемые.

По происхождению они классифицируются на эмбриональные, опухолевые и из взрослых организмов.

По морфогенезу - на фибробластные, эпителиальные и др.

Первичные культуры клеток - это клетки какой-либо ткани человека или животного, которые имеют способность расти в виде монослоя на пластмассовой или стеклянной поверхности, покрытой специальной питательной средой. Срок жизни таких культур ограничен. В каждом конкретном случае их получают из ткани после механического измельчения, обработки протеолитическими ферментами и стандартизации количества клеток. Первичные культуры, полученные из почек обезьян, почек эмбриона человека, амниона человека, куриных эмбрионов, широко используются для выделения и накопления вирусов, а также для производства вирусных вакцин.

Полуперевиваемые (или диплоидные) культуры клеток - клетки одного типа, способные in vitro выдерживать до 50-100 пассажей, сохраняя при этом свой исходный диплоидный набор хромосом. Диплоидные штаммы фибробластов эмбриона человека используются как для диагностики вирусных инфекций, так и при производстве вирусных вакцин. Чаще всего используют культуры фибробластов эмбриона человека (WI-38, MRC-5, IMR-9), коров, свиней, овец и т.д.

Перевиваемые клеточные линии характеризуются потенциальным бессмертием и гетероплоидным кариотипом. Источником перевиваемых линий могут быть первичные клеточные культуры (например, СОЦ - сердце обезьяны цинамобус, ПЭС - почки эмбриона свиньи, ВНК-21 - из почек однодневных сирийских хомяков; ПМС - из почки морской свинки, Vero - почка зеленой обезьяны и др.) отдельные клетки которых обнаруживают тенденцию к бесконечному размножению in vitro. Совокупность изменений, приводящих к появлению из клеток таких особенностей, называют трансформацией, а клетки перевиваемых тканевых культур - трансформированными. Другим источником перевиваемых клеточных линий являются злокачественные новообразования. В этом случае трансформация клеток происходит in vivo. Наиболее часто в вирусологической практике применяются такие линии перевиваемых клеток: HeLa - получена из карциномы шейки матки; Нер-2 - из карциномы гортани; Детройт-6 - из метастаза рака лёгкого в костный мозг; RH - из почки человека, КВ - карцинома ротовой полости, RD - рабдомиосаркома человека.

Культуры органов - представляют собой приготовленные в стерильных условиях срезы органов животных, которые на протяжении определенного срока (дни, недели) сохраняют свою жизнедеятельность в особенных условиях культивирования

...