15

Введение

Современная медицинская микробиология - наука о биологии патогенных для человека бактериях, вирусах, грибах, простейших, патогенезе заболеваний, вызываемых микробами, иммунитете, этиологической диагностике, специфической терапии и иммунопрофилактике инфекционных заболеваний.

Микробиология на сегодня насчитывает более 300 лет, начиная с инструментального периода Левенгука. Микробиология (греч. micros - малый, bios -жизнь, logos -учение) - это учение о микроскопических живых существах, т.е. наука о микромире. Наука о микробах на сегодня является фундаментальной биологической наукой.

Предметом изучения микробиологии являются разнообразные микроорганизмы – как прокариоты, так и эукариоты.

Целью медицинской микробиологии является всестороннее изучение микроорганизмов, имеющих значение в патологии человека, разработка средств и способов этиологической диагностики, иммунопрофилактики и иммунодиагностики.

Такая цель ставит многочисленные задачи:

1. Изучение биолого-генетических свойств микроорганизмов, способов и механизмов их культивирования и пр.

2. Изучение механизмов вовлечения в патологический процесс организма человека патогенными, оппортунистическими и условно-патогенными микроорганизмами и пр.

3. Изучение механизмов невосприимчивости организма к инфекционным агентам, механизмов реагирования организма на внедрение и патогенное воздействие микробов, структуры и свойств патогенных и иммуногенных факторов микроорганизмов, эффективных способов иммунодиагностики и пр.

4. Изучение способов микробиологической диагностики и идентификации микробов, обнаружение возбудителей с помощью молекулярно-генетических методов диагностики.

В процессе развития медицинская микробиология поделилась на несколько разделов, являющихся достаточно обширными и самостоятельными. Они изучают царства микробов, методы выделения и культивирования микроорганизмов, отношения между популяциями микробов и людьми и пр.:

1. Общая микробиология. Изучает общие вопросы строения, морфологии, генетику, классификацию, методы выделения и культивирования микробов, антибактериальные веществ, иммунотерапию, иммунодиагностику и иммунопрофилактику.

2. Общая вирусология. Изучает природу и морфологию вирусов, классификацию, репродукцию и генетику, устойчивость вирионов и отношение их к лекарственным веществам, вопросы культивирования вирионов, методы вирусологической диагностики и иммунодиагностики вирусов.

3. Общая и инфекционная иммунология. Изучает вопросы общей и специфической защиты организма человека от микроорганизмов, проявляющих патогенность; роль главной системы гистосовместимости; антигенность и иммуногенность живых тел и веществ; иммунную систему; виды иммунологического реагирования организма человека и пр.

4. Частная микробиология. Изучает структуру и свойства возбудителей инфекционных болезней. Методы культивирования и выделения возбудителей в чистой культуре с целью этиологической диагностики инфекционных болезней, иммунодиагностику.

5. Частная вирусология. Изучает свойства, строение и патогенность вирусов как возбудителей инфекционных заболеваний, методы культивирования вирусов, методы выделения их из клинического материала с целью этиологической диагностики вирусных заболеваний и пр.

6. Санитарная микробиология. Изучает вопросы загрязнения окружающей среды, санитарно-показательные микроорганизмы, условия микробного загрязнения внешней среды, методы выделения микробов из объектов внешней среды, профилактику микробных загрязнений объектов и заболеваний людей и пр.

7. Клиническая бактериология. Изучает методы диагностики возбудителей в разном клиническом материале, возможности бактериологического исследования органов и систем организма человека, послеоперационные инфекции, внутрибольничные инфекции и пр.

8. Медицинская микология. Изучает вопросы общей и частной микологии, строение и свойства микроскопических грибов, вызывающих заболевания у людей, методы выделения и идентификации, иммунодиагностики. Изучение свойств конкретных возбудителей микозов, клиники, патогенеза, профилактики и лечения.

9. Медицинская паразитология. Изучает строение и свойства простейших, гельминтов и др. паразитов - возбудителей заболеваний человека, патогенез, клинику. Разработку методов выделения и диагностики, профилактики и лечения.

Часть 1

Общая медицинская микробиология

Глава 1. Краткая история становления

медицинской микробиологии

В настоящее время специалистам, возможно, просто наблюдательным людям, хорошо представляется, что мир живых видимых объектов не только окружен, но и «пронизан» не менее значительным, до конца не распознанным миром невидимых глазом микробов. Эти микроорганизмы находятся на поверхности тела человека, животных, птиц, растений и пр., а также - внутри этих организмов.

Человечество, в лице его первых представителей, появившись на земле, сразу попали, к своему счастью и несчастью, в невидимый мир микроорганизмов - с первым вздохом, с первым глотком пищи. Сейчас стало ясным, что с помощью микробов запускаются разные механизмы брожения и гниения, они синтезируют необходимые для человека витамины, до определенной степени защищают его от «заразных» кишечных заболеваний и т.д. Но есть микроорганизмы, которые поражают практически все органы и системы человека, вызывая многочисленные и многообразные заболевания, иногда и "повальные" - в виде эпидемий и пандемий.

Мыслители прошлых тысячелетий высказывали эвристические положения о природе заразных болезней, нашедшие выражение в достаточно стройной гипотезе итальянского врача Фракасторо - о живом «контагии», вызывающем болезни.

До определенного периода человечество было не в состоянии доказать заразность этих инфекционных болезней, поскольку человек с нормальным зрением может различать только те предметы, размеры которых не менее 0,7-0,8 мм.

Поэтому с давних времен люди старались расширить возможности человеческого глаза с помощью приборов. При археологических раскопках в Древнем Вавилоне находили самые простые оптические приборы - линзы из отшлифованного горного хрусталя.

Настоящий шаг в совершенствовании оптики сделала астрономия. Шлифовальщики стекол Голландии сконструировали первые подзорные трубы. Первые микроскопы были сконструированы в Голландии Гансом и Захарием Янсенами в 1590 г, но они давали слабое увеличение - в 25 раз и не позволяли видеть микроорганизмы. Галилео Галилей (1610) был первым, кто с успехом направил оптическое устройство на изучение звезд и планет. В 1965 г микроскоп, состоящий из двух двояковыпуклых линз, дающий увеличение в 30 раз, сконструировал английский физик Р. Гук. Рассматривая срезы пробки, он увидел ячеистое строение древесной ткани. Эти ячейки им были названы «клетками».

Первым человеком, увидевшим микроорганизмы, был не врач и не исследователь, а голландский продавец шелка и шлифовальщик стекол Антони ван Левенгук (1612-1723). Вначале он шлифовал линзы для изучения структуры шелкового и льняного волокна, затем, увлекшись, он достиг большого совершенства в деле изготовления линз, соединяя их по две, оправляя в латунь и серебро. «Микроскопии» Левенгука давали увеличение в 270-300 раз.

Обладая особой природной любознательностью, Левенгук впервые (1674), посмотрел под микроскопом дождевую воду и увидел множество движущихся телец. Впоследствии он смотрел все подряд: эритроциты, слюну, зубной налет, перец, шелк, ткани, воду водоемов и пр., подробно описывая и делая зарисовки всего, что он увидел. Из письма Левенгука: «24 апреля 1676 г я посмотрел на воду под микроскопом и с большим удивлением увидел в ней огромное количество мельчайших живых существ. Некоторые из них были в длину раза в 3-4 больше, чем в ширину, хотя и не были толще волосков, покрывающих тело вши… Другие имели правильную овальную форму. Был там и третий тип организмов – многочисленные существа с хвостиками». В Королевское общество Лондона он отправил около 300 писем, где им были зарисованы и описаны многочисленные микротела. Левенгук стал членом Королевского общества, к нему приезжал русский царь и купил несколько микроскопов.

Открытие Левенгука привлекло внимание специалистов, у него появились ученики и многочисленные последователи.

Догадку о связи описанных Левенгуком «микроглобул» с процессами брожения и гниения впервые высказал французский натуралист Ж.Бюффон (1707-1788). Французский химик Ж. Делазье (1827) описал строение организмов (дрожжей), формирующих пленку на поверхности пива. В 1827 г итальянский естествоиспытатель А. Басси обнаружил явление переноса микроскопического гриба при заболевании шелковичных червей.

Общепринято, что основу современной микробиологии и иммунологии заложил Луи Пастер, выдающийся французский биохимик (1822-1895). Изучая изомеры винной кислоты (по просьбе виноделов и пивоваров Франции, несших большие убытки по причине порчи продукта), Пастер пришел к выводу, что в процессе брожения принимают участие микробы. А виновниками «болезней» вина и пива также были микроорганизмы, что он установил опытным путем. Луи Пастер предложил метод прогревания вина, названный пастеризацией. Значительной заслугой Пастера является решение проблемы о «самозарождении жизни». Он прокипятил воду и отлив часть ее, плотно закрыл в сосуде. В воде закрытого сосуда микробов не было несколько дней. В той части воды, которая оставалась незакрытой, появилось множество микроорганизмов. Простым и изящным опытом Пастер развеял споры о самозарождении, доказав, что микробы проникают в объект из окружающей среды.

Луи Пастер впервые выделил сибиреязвенный микроб, из которого была получена вакцина. Кроме того, им впервые была получена вакцина против бешенства. Пастером экспериментально разработаны основы вакцинопрофилактики. При жизни Пастера, благодарные виноделы Франции поставили ему бронзовый памятник.

Практически в это же время проводил замечательные эксперименты немецкий ученый Роберт Кох (1843-1910). Он внес в микробиологию один из самых значительных вкладов: продолжил исследования по сибирской язве и доказал этиологическую роль возбудителя. Этим он окончательно завершил спор ученых о значении микроорганизмов в этиологии инфекционных заболеваний. Он предложил несколько критериев для доказательств отношений «этиология-заболевание», которые были названы «триада Генле-Коха», которая сыграла важную роль на ранних этапах медицинской микробиологии.

Кох разработал основные методики в микробиологии: ввел в практику микробиологии твердые питательные среды, разработал метод получения чистой культуры микробов. Он показал возможность использования анилиновых красителей для изучения тинкториальных свойств микробов, предложил конденсор и иммерсионную систему для микроскопирования, ввел в практику микробиологии микрофотографирование объектов, чем пользуются до настоящего времени.

В 1882 г Р. Кох выделил от больного туберкулезом микробы, изучил их и доказал, что именно они являются возбудителями туберкулеза. В честь его возбудитель туберкулеза был назван палочкой Коха. Он много времени посвятил изучению способов профилактики и лечения туберкулеза. Именно с лечебными целями им был получен туберкулин, экстракт из туберкулезных палочек, названный в честь Коха. Сейчас модифицированный туберкулин ограниченно применяется для аллергодиагностики туберкулеза.

В 1883 г благодаря усилиям Коха и сотрудников его школы от больного холерой был впервые выделен возбудитель - холерный вибрион, впоследствии названный вибрионом Коха. Им был открыт возбудитель египетского конъюнктивита и успешно начато изучение раневых инфекций.

Микробиологическая школа Р. Коха была в Европе одной из самых значительных, его последователями были Ф. Лефлер, К. Эберт, Э. Клебс и др. ученые, прославившие эту школу. В 1905 г Р. Коху была присуждена Нобелевская премия по медицине, за выдающийся вклад в развитие микробиологии.

Ханс Грам (1884) предложил базовый метод окраски микроорганизмов анилиновыми красителями. В настоящее время данный способ окраски называют методом Грама (описан далее).

Примерно в эти же годы (1888) два бактериолога - француз Э. Ру и немец А. Иерсен (школа Л. Пастера) доказали токсигенность дифтерийных и столбнячных культур микробов. Ими был выделен дифтерийный экзотоксин. В 1924 г французский бактериолог Г. Рамон впервые разработал метод получения дифтерийного анатоксина, что до настоящего времени имеет значение в конструировании противодифтерийных и противостолбнячных вакцин.

Д.И. Ивановский (1892), будучи аспирантом Петербургского университета, изучал болезни табака. Им был применен метод ультрафильтрования, показавший, что заразное начало проходит через фильтр. Вирус мозаичной болезни табака был первым представителем (1891) ныне огромного царства Vira, а вторым был вирус ящура, открытый ученым Ф. Лефлером (1897).

С 1839 г по 1974 г исследователями были открыты 74 патогенных микроорганизма.

Л.С. Ценковский (1822-1887) был родоначальником русской микробиологии. Он исследовал микроскопические водоросли, грибы, простейшие. Ценковский описал большое число простейших.

В 1875 г работами Ф. Леш (1840-1903) были заложены основы медицинской протозоологии. Он впервые выделил из фекалий кишечных больных амебы. Заболевание стали именовать амебной дизентерией.

В 1892 г ученик Пастера, русский ученый Н.Ф. Гамалея (1860-1949) обнаружил явление спонтанного растворения микробов, которое впоследствии было названо бактериофагией.

Московский микробиолог Г.Н. Габричевский (1860-1907) внес большой вклад в науку микробиологию, изучая скарлатину, дифтерию и чуму. Он организовал производство противодифтерийной сыворотки.

Благодаря комплексным экспедициям, под руководством Д.К. Заболотного (1866-1929) были изучены вопросы эпидемиологии чумы, доказана роль тарбаганов в сохранении чумы в природе и пути ее передачи.

Л.А. Зильбер (1894-1966) один из первых открыл вирус клещевого энцефалита, начал изучение роли вирусов в качестве онкогенных факторов, сформулировал вирусную теорию происхождения опухолей.

Тимаков В.Д. (1905-1977) изучал средства и методы профилактики инфекционных болезней, генетику микроорганизмов, вопросы бактериофагии, L-формы бактерий.

В этом кратком очерке мы не перечислили многих ученых микробиологов мирового значения. Много имен крупных ученых прозвучат в разделах общей микробиологии, в соответствии с конкретными задачами науки.