57Патогенные микроорганизмы
Инфекция – сложный биологический процесс, возникающий в результате проникновения патогенных микробов в организм и нарушения постоянства его внутренней среды.Возникновение инфекции зависит от нескольких факторов: степени патогенности (вирулентности) микроба, состояния макроорганизма и условий внешней среды. Патогенность – это способность микроба определенного вида присоответствующих условиях вызывать характерное для него инфекционное заболевание. Следовательно, патогенность есть видовой признак.
Вирулентность – это степень патогенности определенного штамма микроба,т. е. индивидуальный признак. Например, бацилла сибирской язвы является патогенной, так как обладает свойством вызывает заболевание сибирской язвой. Но штамм одной культуры вызывает заболевание и смерть через 96 часов, а другой – через 6-7 дней. Следовательно, вирулентность первого штамма более высокая, чем второго. Вирулентность микроба может быть повышена путем его пассажей через чувствительный организм лабораторных животных, т.е. последовательным заражением ряда животных (после гибели первого зараженного животного выделенными из него микробами заражают следующее животное и т.д.). В естественных условиях вирулентность бактерий повышается путем пассажа
через восприимчивый организм, поэтому больных заразной болезнью необходимо немедленно изолировать от здоровых.Снизить вирулентность микроба в лабораторных условиях можно путем пересевов и выращивания на питательных средах при повышенной температуре или при добавлении в среду некоторых химических веществ (бычья желчь, слабый раствор карболовой кислоты и пр.). Основываясь на этом принципе, готовят ослабленные живые вакцины, которые затем применяют против заразных болезней. Вирулентность микроба может понижаться и в естественных условиях под действием солнечных лучей, высушивания и пр.
Таким образом, вирулентность как мера патогенности – величина переменная. Она может быть повышена, понижена и даже утеряна. Патогенность как особое качество болезнетворного вида микроба проявляется в агрессивных его свойствах и в токсическом действии на организм. Агрессивность – это способность патогенного микроба жить, размножаться и распространяться в организме, противостоять неблагоприятным влияниям, оказываемым организмом. Некоторые патогенные микробы, размножаясь в организме или на питательной среде в пробирке, вырабатывают растворимые продукты, получившие название агрессины. Назначение агрессинов - подавлять действие фагоцитов. Сами агрессины безвредны для организма, но если их прибавить к несмертельной дозе культуры соответствующего микроба, они вызывают смертельно протекающую инфекцию.
Токсичность – способность патогенного микроба вырабатывать и выделять
ядовитые вещества, вредно действующие на организм. Токсины бывают двухвидов – экзотоксины и эндотоксины.
Экзотоксины – выделяются в окружающую среду при жизни микробов в организме или на искусственных питательных средах, а также в пищевых продуктах. Они очень ядовиты. Например, 0,005 мл жидкого столбнячного токсина или 0,0000001 мл ботулинического токсина убивает морскую свинку. Микробы, способные образовывать токсины, получили название токсигенных. Под влиянием нагревания и света экзотоксины легко разрушаются, а под действием некоторых химических веществ теряют токсичность. Эндотоксины прочно связаны с телом микробной клетки и освобождаются только после ее гибели и разрушения. Они весьма устойчивы при действии высоких температур и не разрушаются даже после нескольких часов кипячения. Ядовитое действие многих бактерийных экзотоксинов связано с ферментами –лецитиназой (разрушает эритроциты), коллагеназой, гиалуронидазой (расщепляет гиалуроновую кислоту) и рядом других ферментов, которые производят в организме разрушение жизненно важных соединений. Условленно также, что некоторые патогенные бактерии (дифтерийные стафилококки и стрептококки) продуцируют фермент дезоксирибонуклеазу В процессе жизнедеятельности патогенные микробы выделяют и другие вещества, обусловливающие их вирулентность.
58) Антибиотики – это вещества (метаболиты), продуцируемые микроорганизмами (бактериями, актиномицетами, простейшими, грибами), высшими растениями, клетками тканей животного происхождения. Антибиотики способны избирательно ингибировать рост и развитие микроорганизмов. Несмотря на то, что антибиотики ингибируют также функциональные свойства и тканевых клеток различных органов и систем макроорганизма (в том числе и иммунокомпетентных), эти препараты в настоящее время очень широко используются при лечении инфекционных заболеваний, а также и при лечении некоторых злокачественных образований.
Антибиотики, являющиеся конечными продуктами метаболизма самых разнообразных микроорганизмов, обладающих выраженной антимикробной активностью, обычно продуцируются клетками в окружающую среду.
При культивировании в лабораторных условиях микроорганизмов метаболиты выделяются в питательную среду, откуда извлекаются химическими методами.
Антибиотики классифицируются по происхождению, химическому составу, механизмам ингибирующего действия на микробные клетки, антимикробному спектру.
По своему происхождению антибиотики подразделяются на три группы: 1. Антибиотики природного (животного или растительного) происхождения. 2. Антибиотики синтетические. 3. Антибиотики полусинтетические.
К антибиотикам животного происхождения относятся лизоцим, эритрин, экмолин, интерферон и др.
Антибиотики растительного происхождения подразделяются на: а) образуемые высшими и низшими растениями – фитонциды. К ним относятся новоиманин, бинан, сальвин, хлорофиллипт, эвкаван и др; б) синтезируемые актиномицетами (стрептомицин, хлорамфеникол, биомицин, террамицин, эритромицин, альбомицин и др.); в) синтезируемые плесневыми грибами (пенициллин и пенициллноподобые препараты, метициллин, тетрациклины, неомицин, тобрамицин и др.); г) образуемые бактериями (грамицидин, полимиксин, продигиозин, пиоцианин, тиротрицин и др.).
К синтетическим антибиотикам относятся синтомицин, левомицетин, саназин. Эти антибиотики получают путем химического синтеза, базирующегося на точном знании строения потенциальных антибиотических препаратов.
К полусинтетическим антибиотикам можно отнести, например, карбенициллин. Получение этих антибиотиков всегда осуществляется в два этапа, природный и синтетический.
Первый вариант получения полусинтетических антибиотиков начинается с природного этапа, который в целом аналогичен получению антибиотиков из природных источников. Второй – синтетический, заключающийся в том, что к полученному природным путем антибиотическому препарату добавляют вещества, вступающие в химическую реакцию с этим препаратом. Образовавшийся таким способом новый антибиотик обладает более высокими антибиотическими и более слабыми токсико – аллергическими свойствами.
По химическому составу наиболее распространенные антибиотики относятся к следующим группам: 1. Азотсодержащие гетероциклические соединения, имеющие в своем составе беталактамное кольцо (пенициллины, цефалоспорины). 2. Ароматические соединения, производные диоксинаминофенилпропана (левомицетин). 3. Содержащие четыре конденсированных шестизначных цикла (тетрациклины). 4. Аминогликозиды, в состав которых входят аминосахара (мономицин, стрептомицин, канамицин, гентамицин и др.). 5. Макролиды, которые содержат макроциклическое лактонное кольцо (эритромицин, рифампицин, олеандомицины). 6. Ациклические соединения с несколькими сопряженными двойными связями (нистатин, леворин и др.).
Механизм антимикробного действия антибиотиков разнообразен. Одни нарушают синтез клеточной стенки микробной клетки (пенициллин, цефалоспорин), другие тормозят процессы синтеза белка в клетке (стрептомицин, тетрациклин, левомицетин), третьи угнетают синтез нуклеиновых кислот в клетках (рифампицин и др.).
Для каждого антибиотика характерен спектр действия, т.е. препарат может оказывать губительное действие на определенные виды микроорганизмов.
Антибиотики широкого спектра действия активны в отношении различных групп микроорганизмов (тетрациклины) или угнетают размножение грамположительных и грамотрицательных микробов (стрептомицин).
Некоторые антибиотики действуют наиболее узкий круг микроорганизмов. Например, к полимиксину чувствительны преимущественно грамотрицательные бактерии.
По группам объектов, на которые действуют антибиотики, их разделяют на: 1. Антибактериальные, угнетающие развитие бактерий и составляющие наиболее обширную группу различных по химическому составу препаратов. Для лечения инфекций, вызываемых бактериями, чаще используют антибиотики широкого спектра действия (тетрациклины, левомицетин, стрептомицин, гентамицин, кантамицин, полусинтетические пенициллины, цефалоспорины и др.). 2. Противогрибковые антибиотики (нистатин, леворин, амфотерицин В, гризео – фульвин, трихомицин, миткогептин, амфоглекамин и др.) оказывают угнетающее действие на рост несовершенных и совершенных микроскопических грибов, так как нарушают целостность цитоплазматических мембран микробных клеток. 3. Противоопухолевые антибиотики (актиномицины, митозаны, оливомицин, митрамицин, рубомицин, адриамицин, карминомицин, брунеомицин, блеомицин) угнетают синтез нуклеиновых кислот в животных клетках и используются для лечения различных форм злокачественных новообразований.
Антибиотики могут оказывать на микроорганизмы бактериостатическое и бактерицидное действие. Бактерицидное действие антибиотиков вызывает гибель микроорганизмов, а бактериостатическое действие подавляет или задерживает их размножение. Характер оказываемого действия на микробные клетки зависит от характеристики антибиотика, его концентрации, а также от особенностей самого микроорганизма.
Биологическую активность антибиотиков измеряют в международных единицах действия (ЕД). За единицу активности антибиотика принимают наименьшее количество препарата, которое оказывает антимикробное действие на чувствительные к нему тест – микробы (например, для пенициллина – золотистый стафилококк, для стрептомицина – кишечная палочка и т.д.).
В настоящее время единицы активности антибиотиков выражают в микрограммах (1 мкг – 0,000001 г) чистого препарата. Так, за единицу активности пенициллина принимают 0,6 мкг, а для большей части антибиотиков 1ЕД соответствует 1 мкг.
Природные антибиотики получают биосинтетическим путем. Штаммы микроорганизмов (бактерий, грибов, актиномицетов) выращивают в жидкой питательной среде требуемого состава и конкретном значении рН среды, при определенном температурном режиме и соответствующей аэрации среды.
Антибиотические вещества являются конечными продуктами процессов метаболизма микроорганизмов и продуцируются клетками в питательную среду, откуда их извлекают химическими методами. Изучение химической структуры антибиотиков позволило получить синтетические препараты методом химического синтеза.
Большим достижением является разработка методов получения полусинтетических антибиотиков, основанных на изменении химической структуры природного препарата. В последние годы в клинической практике широко применяют полусинтетические пенициллины, цефалоспорины, рифампицин и другие антибиотики.
Успешное применение антибиотиков с лечебной и профилактической целью в медицине, ветеринарии, животноводстве послужило толчком к применению этих препаратов в растениеводстве против инфекций растений.
Проведенные исследования показали, что в естественных условиях антибиотики хорошо проникают через корневую систему и поступают в надземные части растений. В дальнейшем были разработаны методы введения антибиотиков и через надземные органы (стебли, листья, семена).
Сегодня мы знаем, что антибиотики обладают многогранным действием. Антибиотикопрофилактика и антибиотикотерапия могут сопровождаться осложнениями, возникающими в макроорганизме. Применение антибиотиков обусловило также и изменения различных свойств микроорганизмов.
Наряду с ингибированием микробов, они способствуют развитию дисбактериоза, угнетают иммунную защиту макроорганизма, могут обусловить развитие аллергии, у микроорганизмов к антибиотикам развивается резистентность.