5.1 Вплив фізичних чинників на мікроорганізми

Температура

По відношенню до температурних умов мікроорганізми розділяють на термофільних, психрофільних і мезофільних.

Термофільні види. Зона оптимального зростання дорівнює 50-60°З, верхня зона затримки зростання - 75°С. Термофилы мешкають в гарячих джерелах, беруть участь в процесах самонагревания гною, зерна, сіна.

Психрофільні види (холодолюбиві) ростуть в діапазоні температур 0-10°З, максимальна зона затримки зростання 20-30°С. До них відносить більшість сапрофітів, що мешкають в грунті, прісній і морській воді.

Мезофільні види краще ростуть в межах 20-40°З; максимальна 43-45°З, мінімальна 15-20°С. В довкіллі можуть переживати, але зазвичай не розмножуються. До них відносяться більшість патогенних і умовно-патогенних мікроорганізмів.

Висока температура викликає коагуляцію структурних білків і ферментів мікроорганізмів. Більшість вегетативних форм гинуть при температурі 60°З протягом 30 мін, а при 80-100°З - через 1 хв. Спори бактерій стійкі до температури 100°С, гинуть при 130°С і тривалішій експозиції (до 2 ч.).

Для збереження життєздатності відносно сприятливі низькі температури (наприклад, нижче 0°С), нешкідливі для більшості мікробів. Бактерії виживають при температурі нижче - 100°З; спори бактерій і віруси роками зберігаються в рідкому азоті (до - 250°С).

Вологість

При відносній вологості довкілля нижче 30% життєдіяльність більшості бактерій припиняється. Час їх відмирання при висушуванні по-різному (наприклад, холерний вібріон - за 2 діб, а мікобактерії - за 90 діб). Тому висушування не використовують як метод елімінації мікробів з субстратів. Особливу стійкість мають спори бактерій.

Широко поширено штучне висушування мікроорганізмів, або ліофілізацію. Метод включає швидке заморожування з наступним висушуванням під низьким (вакуумом) тиском (суха сублімація). Ліофільну сушку застосовують для збереження імунобіологічних препаратів (вакцин, сироваток), а також для консервації і тривалого збереження культур мікроорганізмів.

Вплив концентрації розчинів на зростання мікроорганізмів опосередкований зміною активності води як заходи доступної для організму води. І якщо вміст солей поза клітиною опиниться вище за їх концентрацію в клітині, то вода виходитиме з клітини. Пригноблення патогенних бактерій хлористим натрієм зазвичай починається при його концентрації близько 3%.

Випромінювання

Сонячне світло згубно діє на мікроорганізми, виключенням є фототрофные види. Найбільший микробицидный ефект робить короткохвильові УФ-промені. Енергію випромінювання використовують для дезинфекції, а також для стерилізації термолабільних матеріалів.

УФ-лучи (в першу чергу короткохвильові, тобто з довжиною хвилі 250-270 нм) діють на нуклеїнові кислоти. Микробоцидна дія заснована на розриві водневих зв'язків і освіті в молекулі ДНК димерів тимідину, що призводить до появи нежиттєздатних мутантів. Застосування УФ-излучения для стерилізації обмежене його низькою проникністю і високою поглинювальною активністю води і скла.

Рентгенівське і g -излучение у великих дозах також викликає загибель мікробів. Опромінення викликає освіту вільних радикалів, що руйнують нуклеїнові кислоти і білки з наступною загибеллю мікробних клітин. Застосовують для стерилізації бактеріологічних препаратів, виробів з пластмас.

Мікрохвильове випромінювання застосовують для швидкої повторної стерилізації середовищ, що тривало зберігаються. Стерилізуючий ефект досягається швидким підйомом температури.

Ультразвук

Певні частоти ультразвука при штучній дії здатні викликати деполімеризацію органел мікробних клітин, під дією ультразвука гази, що знаходяться в рідкому середовищі цитоплазми, активуються і усередині клітини виникає високий тиск ( до 10 000 атм). Це призводить до розриву клітинної оболонки і загибелі клітини. Ультразвук використовують для стерилізації харчових продуктів (молока, фруктових соків), питної води.

Тиск

Бактерії відносно мало чутливі до зміни гідростатичного тиску. Підвищення тиску до деякої межі не позначається на швидкості росту звичайних наземних бактерій, але врешті-решт починає перешкоджати нормальному зростанню і діленню. Деякі види бактерій витримують тиск до 3 000 - 5 000 атм, а бактерійні спори - навіть 20 000 атм.

В умовах глибокого вакууму субстрат висихає і життя неможливе.

Фільтрування

Для видалення мікроорганізмів застосовують різні матеріали (дрібнопористе скло, целюлоза, коалин); вони забезпечують ефективну елімінацію мікроорганізмів з рідин і газів. Фільтрацію застосовують для стерилізації рідин, чутливих до температурних дій, розподіли мікробів і їх метаболитов (екзотоксинів, ферментів), а також для виділення вірусів.

ДІЯ ХІМІЧНИХ ЧИННИКІВ НА МІКРООРГАНІЗМИ

Здатність ряду хімічних речовин пригнічувати життєдіяльність мікроорганізмів залежить від концентрації хімічних речовин і часу контакту з мікробом. Дезінфектанти і антисептики дають неспецифічний мікробицидний ефект; хіміотерапевтичні засоби проявляють виборчу протимікробну дію.

По механізму дії протимікробні речовини розділяються на:

а) деполімеризуючі пептидогликан клітинної стінки

б) що підвищують проникність клітинної мембрани

в) блокуючі ті або інші біохімічні реакції

г) денатуруючі ферменти

д) окислюючі метаболиты і ферменти мікроорганізмів

е) розчинювальні ліпопротеїнові структури

ж) ушкоджувальні генетичний апарат або блокуючі його функції.

У мікроорганізмів хімічної деструкції передусім піддаються білки і ліпіди цитоплазматичної мембрани, білкові молекули джгутиків, фімбрій, секс-пілі, поурини клітинної стінки грампозитивних бактерій, зв'язуючі білки периплазми, протеїнові капсули, екзотоксини, ферменти-токсини і ферменти живлення. Деструкція гетерогенних полімерів (білки, поліефіри та ін.) відбувається як при дії окисників, так і при дії гідролізуючих і детергентных антисептиків ( кислоти, луги, солі двух- і полівалентних металів та ін.).

ВПЛИВ БІОЛОГІЧНИХ ЧИННИКІВ НА МІКРООРГАНІЗМИ

До біологічних можуть бути віднесені препарати, що містять живі особини, - бактеріофагів і бактерій, що мають виражену конкурентну активність по відношенню до патогенних і умовно-патогенних для людини і тварин видам мікробів. Вони вводяться в організм в життєздатному стані. Фаги і антагоністи чинять пряму ушкоджувальну дію на патогенні і умовно-патогенні мікроби; виготовлені з них лікарські препарати призначені для місцевого застосування, для них характерна специфічність дії на мікроорганізми і нешкідливість для пацієнта; метою їх внесення в організм людини і тварин є лікування або профілактика інфекційних захворювань. По механізму дії вони близькі до хімічних антисептиків.

Необхідно також пам'ятати і про молочно-кислих бактерій, які викликають процес молочно-кислого бродіння. Деякі молочно-кислі бактерії здатні синтезувати антибіотики і з їх допомогою пригнічувати розвиток хвороботворних мікробів.

Синергізм – додаткові переваги, що утворюються у разі успішного спывжиття двох чи декількох мікроорганізмів. Лактобактерії і нормальна E. Coli – синергісти.

Антагонзм - пригнічення життя й розвиток ін. мікроорганізмів. Зустрічаються переважно серед актиноміцетів і плісеневих грибів та серед бактерій. Їх антагонізм пояснюється головним чином виділенням у навколишнє середовище одним видом мікроорганізмів речовин {антибіотиків), що гальмують розвиток іншого виду.

Методи стерилізації та дезінфекції:

Фізичні методи

Дія високих температур – механізм дії полягає у здатності викликати денатурацію органічних сполук (частіше білків)

- Стерилізація сухим жаром -1600С - 1 год.

- Стерилізація вологою парою під тиском (автоклав) – 1210С, тиск – 1 атм. – 20-30 хв.

- Стерилізація текучою парою - 80-900С 3 доби.

- Тіндалізація (50-600С, 1 год – 5-6 діб.)

- Прожарювання

- Кип’ятіння (1000С, в присутності карбонату натрію – 30-40 хв.

- Пастеризація (повільне нагрівання до 50-650С – 10-30 хв.)

Дія ультразвуку

деполяризує органели клітини, сприяє утворенню кавітаційних порожнин, в яких денатурують білки за рахунок миттєвого місцевого нагрівання

Механічні методи

Фільтрування

- рідин – використовують фільтри з різним діаметром пор

- повітря – використовують системи приточно-витяжної вентиляції (обмін повітря + УФО або фільтри з мікробоцидними речовинами

Хімічні методи

Стериль’янти – речовини, які при певній концентрації і режимі обробки знешкоджують вегетативні та спорові форми мікроорганізмів

Дезінфектанти – речовини для обробки об”єктів зовнішнього середовища

5.2

Асептика – це комплекс запобіжних заходів у клінічній, мікробіологічній та виробничій роботі, спрямованих на попередження занесення в зону діяльності сторонніх мікроорганізмів з тіла людини, повітря, інструментів або інших об’єктів зовнішнього середовища та розвитку небажаних процесів

Заходи асептики

- механічне очищення

- хімічне очищення

- стерилізація

- дезінфекція

- герметизація

- ізоляція

Заходи асептики

Стерилізація – це сукупність методів повного видалення усіх життєвих форм мікроорганізмів, включаючи спори, з об’єктів навколишнього середовища

Дезінфекція – це сукупність методів для пригнічення життєдіяльності, зменшення кількості або знищення певних груп мікроорганізмів на об’єктах оточуючого середовища

Ступені дезінфекції

А – знешкодження аспорогенних форм бактерій, мікоплазм, рикетсій, найпростіших

В – знешкодження грибів, мікобактерій

С – знищення збудників особливо-небезпечних інфекцій

D – знищення спор і цист

D (0) – зниження кількості умовно-патогенних мікроорганізмів до субінфекційних доз

Розрізняють:

профілактичну дезінфекцію – використовують для запобігання розповсюдження інфекції без її виявлення (вода, харчові продукти)

вогнищеву дезінфекцію – проводиться у вогнищі інфекції

Антисептика

комплекс лікувально-профілактичних заходів, які направлені на знешкодження мікроорганізмів, здатних викликати інфекційний процес на цілій або ушкодженій шкірі, слизових оболонках, в ранах

Види антисептики

профілактична антисептика – сукупність методів зменшення кількості або повного видалення мікроорганізмів з шкіри, слизових, ран з метою попередження розвитку інфекційних ускладнень

терапевтична антисептика – сукупність методів, направлених на лікування місцевих уражень і попередження розвитку генералізованої інфекції

Методи антисептики

Механічні методи

Первинна хірургічна обробка

Вакуумна обробка рани

Дренування ран

Фізичні методи

Обробка ран ультразвуком

Використання СО2-лазера

для обробки ранових поверхонь

Хімічні методи

Антисептики – це хімічні препарати протимікробної дії, які використовуються для терапевтичної та профілактичної антисептики шкіри, слизових оболонок, ран, порожнин

Вимоги до антисептиків

Висока антимікробна активність;

Нешкідливість для організму;

Хороша розчинність в ліпідах;

Збереження активності в присутності патологічних та фізіологічних субстратів;

Відсутність антигенних властивостей;

Екологічна чистота та економічність.

Класифікація антисептиків за джерелом отримання

Антисептики отримані з хімічних елементів та їх неорганічні похідні (КМnO4, AgN03 та ін)

Антисептики, отримані з органічних сполук абіогенної природи (органічні сполуки йоду, саліцилова кислота, спирти, альдегіди, барвники, поверхнево-активні речовини та ін.)

Біоорганічні сполуки та їх синтетичні аналоги

Антибіотики антисептичного призначення (мікроцид)

Антисептики, рослинного походження (хлорофіліпт, екстракти та олії з часнику, календули, евкаліпту тощо)

Антисептики, тваринного походження (ектерицид, лізоцим)

Основні механізми дії хімічних антисептиків на мікробні клітини

Денатуруючий – денатурація білків

Окислювальний – окислення ферментів

Мембраноатакуючий – підвищення проникності або руйнування оболонок клітин

Антиметаболітний

Класифікація антисептиків

Поверхнево-активні речовини (детергенти) - декаметоксин, хлоргексидину біглюконат, катамін АБ, етоній, декамін, меристоній, бензалконіум-хлорид

Механізм дії: здатні зменшувати поверхневий натяг на межі розподілу двох фаз дифільності. Вимивають фосфоліпіди із складу ЦПМ і клітинної стінки, порушують їх проникність.

Галоїди

Похідні хлору - хлорамін, гіпохлорид натрію, пантоцид, хлоран, хлорантоїн, клорсепт – Механізм дії: пошкоджують сульфгідрильні групи білків-ферментів

Похідні йоду – 5% спиртовий розчин йоду, розчин Люголя, йодинол, йодонат, йодопірон, повідон-йод

Механізм дії: галогенізують білки

Окислювачі

перекис водню, перманганат калію, первомур

Механізм дії: окислюють сульфгідрильні та гідроксильні групи білків та ліпідів

Альдегіди

формальдегід (формідрон, лізоформ), глютаральдегід (деконекс, хеліпур, сайдекс), гексаметилентетраамін (кальцекс), циміналь, цимізоль, ципідол –

Мезанізм дії - коагуляція білків, (алкілують аміногрупи, сульгідрильні та карбоксильні групи)

Кислоти і луги

борна, саліцилова, оцтова, бензойна кислоти (консерванти), надмурашина кислота, надоцтова кислота (дезоксон, вофастеріл, перстеріл)

Механізм дії - коагуляція білків.

Феноли

карболова кислота, гексахлорофен, резорцин, ваготіл, триклозан, триклокарбан –

Механізм дії - денатурація білків

Похідні важких металів

Похідні ртуті – сулема, мертіолят, діоцид

Похідні срібла – срібла нітрат, протаргол, коларгол

Механізм дії: Осаджують (коагулюють) білки та інші органічні сполуки у вигляді альбумінатів

Барвники

діамантовий зелений, метиленовий синій, етакридіну лактат (ріванол) -

Механізм дії: денатурація білків

Спирти

етиловий, пропиловий та ізопропиловий

Механізм дії: зневоднюють мікробні клітини, вимивають ліпіди із оболонок клітин, денатурують білки

5.3

Антибіотики – це хіміотерапевтичні препарати, мікробного, напівсинтетичного або синтетичного походження, які в малих концентраціях зумовлюють гальмування розмноження або загибель чутливих до них мікроорганізмів та пухлинних клітин у внутрішньому середовищі організму

Класифікація антибіотиків за механізмом дії на мікробну клітину:

- порушують синтез клітинної стінки

- порушують функцію ЦПМ

- порушують синтез білка

- порушують синтез нуклеїнових кислот

I. Порушують синтез клітинної стінки:

Пеніциліни (природні, напівсинтетичні, потенційовані)

Цефалоспорини (I-IV поколінь)

Монобактами (азтреонам)

Карбапенеми(іміпенем, меріпенем)

Бацитрацин

Ванкоміцин

Циклосерин

II. Антибіотики, які порушують функцію ЦПМ:

Граміцидини

Поліміксини

Полієни (ністатин, леворин, амфотерицин) – протигрибкові антибіотики

III. Антибіотики, які порушують синтез білка:

Аміноглікозиди (гентаміцин, стрептоміцин та ін.)

Лінкозаміди (лінкоміцин, кліндаміцин)

Тетрацикліни

Макроліди

Азаліди (сумамед)

Хлорамфенікол (левоміцетин)

IV. Антибіотики, які порушують синтез нуклеїнових кислот:

Ріфаміцини

Фторхінолони

Протипухлинні (актиноміцин, руброміцин, бруломіцин)

Резистентність – це збереження здатності до розмноження в організмі людини в присутності терапевтичних доз препарату

Розрізняють резистентність:

Природну

Набуту

Природна - обумовлена відсутністю певної анатомічної структури клітини, яка є мішенню для антимікробного засобу або особливостями метаболізму

Набута виникає як результат:

Випадкових мутацій

Індукованих мутацій

Передачі позахромосомних факторів, які містять r-гени (плазміди та ін)

Механізми формування резистентності бактерій до ХТЗ

Продукція бактеріями ферментів, які модифікують ХТЗ і не дозволяють їм включатись в мішені (β-лактамази, ацетилтрансферази, фосфорилази, нуклеотидази)

Зміна проникності клітинної стінки

Прискорення виведення ХТЗ за межі клітини за допомогою транспортних білків

Зміна структури молекул-мішеней

Перехід на нові метаболічні шляхи

Принципи раціональної хіміотерапії

Визначення чутливості виділеного збудника до ХТП. При необхідності термінового призначення, після відбору матеріалу, препарат призначають емпірично (виходять із спектру активності).

Враховують:

Локалізацію процесу

Припущення про можливого збудника

Вік хворого

Наявність патології нирок та печінки

Призначення оптимальної дози.

Оптимальна доза – це доза ХТЗ, при якій концентрація його в крові або в тканинах хворого перевищує його мінімальну пригнічуючу концентрацію in vitro в 2-3 рази.

Оптимальний термін проведення ХТ. Тривалість лікування ХТЗ визначається станом хворого і продовжується не менше ніж на 72 год. після нормалізації температури. (в цілому 5-7, 7-10 діб).

Оптимальний шлях введення (оральний, в/м, в/в). Шлях введення залежить від важкості захворювання.

Передбачення формування резистентності збудника до ХТП

-комбінування ХТП з різними механізмами дії

-контроль чутливості в процесі лікування

-при необхідності зміна ХТП на інший (з іншим механізмом дії)

При тривалій антибіотикотерапії призначення протигрибкових препаратів для профілактики кандидозу

Вибір препарату повинен узгоджуватись із даними про його токсичність та індивідуальну переносимість

5.4

Антибіотики – це хіміотерапевтичні препарати, мікробного, напівсинтетичного або синтетичного походження, які в малих концентраціях зумовлюють гальмування розмноження або загибель чутливих до них мікроорганізмів та пухлинних клітин у внутрішньому середовищі організму

Класифікація антибіотиків

- за хімічною структурою:

• біосинтетичні (природні)

• напівсинтетичні

• cинтетичні

- за походженням

• синтезовані бактеріями

• синтезовані актиноміцетами

• синтезовані грибами

• рослинні (фітонциди)

• тваринні (лізоцим, інтерферон)

Активність антибіотиків виражається в міжнародних одиницях (ОД); 1 ОД — це активність 1 мкг чистого препарату антибіотиків. Наприклад, за 1 ОД пеніциліну вважають найменшу кількість препарату, що пригнічує ріст еталонного штаму стафілокока в 50 мл живильного середовища. Одиниця дії (ОД) відповідає активності ; 0,6 мкг хімічно чистої кристалічної натрієвої солі бензилпеніциліну.

Змістовний модуль 5

5.5.

Методи визначення чутливості мікробів до антибіотиків. Поняття про бактерицидну та бактеріостатичну дію, їх визначення.

Антибіотики - це речовини мікробного, рослинного або тваринного походження, їх напівсинтетичні та синтетичні аналоги і похідні, що вибірково пригнічують життєдіяльність мікроорганізмів, вірусів, найпростіших, грибів, а також затримують ріст пухлин. Оцінка чутливості мікробів до антибіотиків та вивчення їх фармакокінетики в організмі хворого є основними лабораторними показниками, які при їх співставленні дозволяють прогнозувати ефективність антибактеріальної терапії. Найрозповсюдженішими методами визначення антибіотико чутливості мікроорганізмів є:

1. диско-дифузійний метод - найпростіший якісний метод, який широко використовується для епідеміологічного контролю резистентності. Чутливість мікроорганізмів до антибіотиків слід визначати тільки у чистій культурі. Бактеріальну суспензію рівномірно розподіляють по поверхні середовища при похитуванні чашки Петрі, надлишок рідини видаляють піпеткою. Чашки висушують при кімнатній Т 20-30 хв , а потім на них на однаковій відстані кладуть диски з антибіотиками. Оцінку результатів проводять за таблицею, яка містить граничні значення діаметрів зон затримки росту для резистентних, помірно резистентних та чутливих штамів, а також значення мінімальної пригнічуючої концентрації антибіотиків для стійких і чутливих штамів. За ступенем чутливості до антибіотиків мікроорганізми поділяють на 3 групи: - чутливі до антибіотиків ( збудники знищуються в організмі при використанні звичайних терапевтичних доз препаратів); - помірно-резистентні ( для них лікувальний ефект може бути досягнутий при використанні максимальних терапевтичних доз препаратів); - резистентні ( бактерицидних концентрацій препаратів в організмі створити неможливо. Тому що вони будуть токсичними); отримують результати через 24 год.

2. метод серійних розведень – його використовують при необхідності одержання кількісних даних для проведення регульованої антибіотико терапії, переважно при тяжкому перебігу інфекційних процесів. Принцип методу полягає у попередньому приготуванні різних концентрацій протимікробного препарату у поживному середовищі, в які надалі вносять стандартну кількість завису мікроорганізмів. Метою дослідження є визначення мінімальних бактерицидних і бактеріостатичних концентрацій протимікробного препарату для конкретного штаму мікроорганізмів, по яким судять про чутливість даного мікроорганізму до даного антимікробного препарату. Отримання результату можливе через 24 -48 год.

3. сучасні прискорені методи, які передбачають отримати результати через 3- 10 год. – еліпс-тест, алямар- тест та ін.

Бактерицидна дія - це концентрації, які викликають інактивацію мікроорганізмів. Бактеріостатична дія – це концентрації, які гальмують розмноження мікроорганізмів. Їх визначають за допомогою методу послідовних двократних розведень, внаслідок якого визначають мінімальну бактеріостатичну і бактерицидну концентрації протимікробного препарату для конкретного штаму мікроорганізмів.