1_MIKROBIOLOGIYa_metoda_1_Morfologia

Занятие №1

1. Систематика, таксономия и классификация микроорганизмов.

Микроорганизмы – это клетки, невидимые невооруженным взглядом, размер которых не превышает 0,1 мм. Появились более 3 млрд. лет назад. К миру микроорганизмов отнесены также вирусы - формы, не имеющие клеточного строения, являющиеся переходными между неживыми и живыми видами.

Для упорядочения микроорганизмов по схожести признаков и отнесения их к определенной группе используют науку, называемую

систематикой.

Существует несколько принципов систематики микроорганизмов:

1)естественная (филогенетическая) – основана на объединении микроорганизмов в различные категории по общности клеточной организации;

2)искусственная (ключевая) – объединяет микроорганизмы в различные категории по общности легко выявляемых фенотипических свойств;

3)геносистематика – характеризует наследственный материал (при изучении ДНК);

4)много (или поли) фазная – учитывает фенотипические, генотипические и филогенетические характеристики.

Использование геносистематики стало возможным с 90-х годов 20го века благодаря развитию и внедрению в микробиологическую практику следующих методов молекулярной биологии:

1)определение нуклеотидного состава ДНК (соотношение азотистых оснований – (Г+Ц):(А+Т));

2)молекулярная гибридизация ДНК;

3)секвенирование определенного гена или полного бактериального генома – наиболее точный и совершенный метод.

Таксономия – раздел систематики, изучающий принципы классификации микроорганизмов (законы расположения микроорганизмов, показывающие степень их сходства и эволюционной взаимосвязи).

1

В основе современной таксономии микроорганизмов лежат их морфологические, биохимические, физиологические и молекулярнобиологические признаки.

При классификации микробов применяют следующие

таксономические категории, начиная с низшей:

Вид → род → семейство → порядок → класс → тип → царство → домен («империя»).

Для научного названия микроорганизмов используют термин «номенклатура». В соответствии с номенклатурой К.Линнея вид микроорганизмов имеет бинарное обозначение (двумя латинскими словами, первое обозначает род, второе – вид). Таксоны, имеющие ранг рода и выше, имеют унитарное обозначение (одним латинским словом).

Основной таксономической единицей является вид.

Вид микроорганизмов – это совокупность особей, имеющих единое происхождение и генотип, объединенные по близким свойствам, отличающим их от других представителей рода.

Название рода может быть основано на морфологических признаках соответствующего микроорганизма (Streptococcus, Staphylococcus, Vibrio и др.) или являться производным от фамилии автора, который открыл или изучил данный возбудитель (Bordetella, Shigella, Brucella и др.).

Видовое название часто связано с наименованием основного заболевания, вызываемого этим микроорганизмом (Mycobacterium tuberculosis – туберкулеза, Vibrio cholerae – холеры,

Streptococcus.pneumoniae – пневмонии и др.) или с основным местом обитания (Enterococcus faecalis, Gardnerella vaginalis и др.).

В русскоязычной медицинской литературе возможно использование соответствующего русифицированного названия бактерий (Staphylococcus aureus - золотистый стафилококк,

Corynebacterium diphtheriae – коринебактерия дифтерии и др.).

Совокупность однородных микроорганизмов, выделенных на питательной среде, характеризующихся сходными морфологическими, тинкториальными (отношение к красителям),

2

культуральными, биохимическими и антигенными свойствами,

называется чистой культурой.

Штаммы – это чистые культуры микроорганизмов одного вида, выделенные из определенного источника в разное время или из различных источников и отличающиеся от других представителей вида.

Для популяции микроорганизмов в пределах вида характерна гетерогенность (разнородность), т.е. группы особей, относящиеся к одному и тому же виду, которые могут отличаться между собой по ряду свойств. Такие группы обозначают термином «вар», или «вариант».

Совокупность микроорганизмов с внутривидовыми наследственными отличиями по морфологическим свойствам называется морфоваром, по ферментативным – хемоваром (ферментоваром), по антигенным – сероваром, по биологическим – биоваром, по устойчивости к антибиотикам – резистенсваром, по экологической нише – эковаром, по чувствительности к бактериофагам – фаговаром и т.д.

Установление принадлежности микроорганизмов к определенному таксону называется идентификацией.

Сведения по систематике и идентификации микроорганизмов собраны в следующих пособиях:

1.«Руководство по систематике бактерий Берджи» («Bergey′s Manual of Systematic Bacteriology») в 4-х томах; в нем содержится наиболее полная информация по систематике, классификации и номенклатуре бактерий, подробное описание видов, методы получения чистых культур микроорганизмов и т.д.;

2.краткий «Определитель бактерий Берджи» («Bergey′s Manual of Determinative Bacteriology», в дословном переводе «Руководство по идентификации бактерий Берджи»). «Определитель» составлен на основе «Руководства по систематике», но наиболее полно содержит материал только для идентификации бактерий, а сведения по систематике и номенклатуре представлены в нем в крайне сокращенном варианте. Он широко используется в работе практических бактериологических лабораторий, позволяет

установить вид микроорганизмов по легко выявляемым

3

фенотипическим свойствам (морфологическим, физиологическим, в т.ч. ферментативным).

Согласно Руководству Берджи последних изданий (2001-2011) бактерии делят на два домена: «Bacteria» и «Archaea» (табл.1).

Домен «Bacteria» (эубактерии) включает 30 типов бактерий. Все медицински значимые виды микроорганизмов относят именно к нему.

Бактерии, входящие в домен «Archaea» (архебактерии), представляют одну из древних форм жизни. Архебактерии не содержат пептидогликан в клеточной стенке, имеют особые рибосомы и рибосомные РНК (рРНК). Среди них нет возбудителей инфекционных болезней.

Основными таксономическими критериями, позволяющими отнести микроорганизмы к той или иной группе, являются:

-морфология клеток (кокки, палочки, извитые);

-отношение к окраске по Граму (Грам+ и Грам-);

-тип энергетического метаболизма (аэробы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы);

-способность к спорообразованию.

4

Дальнейшая дифференциация групп на семейства, роды, виды проводится на основании изучения ферментативных свойств, приводимых в «Определителях бактерий».

Если видовую принадлежность исследователям определить не удается и определена только принадлежность к роду, то употребляется термин species (spp), например Еnterococcus spp.

Прокариотические клетки имеют ряд особенностей, отличающих их от эукариотов:

1)генетический материал представлен кольцевидно замкнутой молекулой ДНК, не ограниченной от цитоплазмы мембраной и называемой нуклеоидом;

2)имеют внехромосомные факторы наследственности - плазмиды, транспозоны и Is-последовательности;

3)тип деления – бинарный, у актиномицетов бинарный и спорообразование;

4)клеточная стенка состоит из пептидогликана;

5)не имеют сети внутриплазматических мембран (эндоплазматической сети, аппарата Гольджи, митохондрий);

6)аналогом митохондрий служат производные цитоплазматической мембраны – мезосомы;

7)возможно получение энергии путем анаэробного дыхания;

8)отсутствуют хитин, гистоновые белки, стеролы.

2.Организация лабораторной микробиологической службы

вРФ, требования к организации и проведению работы с патогенными биологическими агентами (ПБА) III и IV групп опасности; соблюдение режима работы и техники безопасности.

Объект изучения медицинских микробиологических лабораторий

– патогенные биологические агенты (ПБА) – патогенные для человека микроорганизмы (вирусы, бактерии, грибы, простейшие), генно-инженерно модифицированные микроорганизмы, яды

5

биологического происхождения (токсины), гельминты, а также материал (включая кровь, биологические жидкости и экскременты организма человека), подозрительный на содержание ПБА.

Бактериологические лаборатории могут иметь различное функциональное назначение.

По выполняемым задачам выделяют лаборатории:

1)в составе ЛПУ (клинико-диагностические);

2)в составе ФБУЗ (федеральных бюджетных учреждений здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии») - проводят профилактическое обследование населения, санитарно-бактериологическое исследование объектов окружающей среды;

3)учебные (на базе вузов);

4)проблемные (в научно-исследовательских институтах);

5)отраслевые (на предприятиях по выпуску бактерийных препаратов, антибиотиков);

6)производственные (на производствах, где необходим микробиологический контроль сырья, готовой продукции, воды, производственных помещений, например, на предприятиях пищевой промышленности, водоканалах);

7)специализированные (по контролю за особо опасными инфекциями, а также за отдельными группами бактерий: микобактериями, риккетсиями, лептоспирами и др.).

По направленности исследований бактериологические лаборатории могут быть:

-бактериологическими;

-вирусологическими;

-микологическими;

-протозоологическими.

Условия работы с возбудителями инфекционных заболеваний зависят от степени опасности микроорганизмов для человека. По этому признаку выделено четыре группы патогенности, или опасности, возбудителей (I-IV).

В Санитарных правилах СП 1.3.3118-13 Безопасность работы с микроорганизмами I-II групп патогенности (опасности) приведены

6

перечни бактерий, риккетсий, хламидий, грибов, простейших и вирусов, относящихся к каждой из групп патогенности.

Микроорганизмы I и II групп патогенности (табл.2) являются возбудителями ООИ особо опасных инфекций (ООИ).

ООИ – инфекционные заболевания, представляющие особую опасность для здоровья населения, способные к внезапному появлению, быстрому распространению, характеризующиеся тяжелым течением и высокой летальностью.

Из группы ООИ выделяют карантинные, или конвенционные инфекции: чума, холера, геморрагические лихорадки Лассо, Мачупо, Марбурга, Эбола, желтая лихорадка. Разработаны международные правила (конвенция) по предоставлению информации в ВОЗ об их появлении и мерам профилактики. ВОЗ обрабатывает и рассылает информацию во все страны мира с целью своевременного проведения карантинных мероприятий.

Группа III: возбудители бактериальных, грибковых, вирусных и протозойных инфекций, выделенные в самостоятельные нозологические формы (возбудители коклюша, дифтерии, брюшного тифа, столбняка, ботулизма, туберкулеза, кандидоза, малярии, лейшманиоза, гриппа, полиомиелита и др.). В эту группу также включены аттенуированные штаммы бактерий групп I, II, III.

Группа IV: возбудители полиэтиологических заболеваний, не выделенных в самостоятельные нозологические формы - бактериальных, вирусных, грибковых септицемий, менингитов, пневмоний, энтеритов, токсикоинфекций и острых отравлений (возбудители анаэробных газовых инфекций, синегнойной, стафилококковой и стрептококковой инфекции, аспергиллеза, амебиаза, аденовирусы, герпесвирусы и др.).

7

Таблица 2

Микроорганизмы I-II групп патогенности

8

Требования к организации работы с ПБА групп опасности

III и IV

Базовые лаборатории, работающие с ПБА групп III и IV, должны располагаться в отдельном здании или в изолированной части здания. Они должны иметь два выхода: один для сотрудников, другой – для доставки материала для исследований (допускается передача материала через передаточное окно). В лабораториях вузов, научноисследовательских институтов и на предприятиях по выпуску бактерийных препаратов допускается наличие одного входа. В лаборатории должны быть водопровод, электричество, отопление, приточно-вытяжная вентиляция, естественное и искусственное освещение.

Помещения территориально делят на «чистую» и «грязную» зоны.

«Грязная» зона обеспечивает безопасное перемещение исследуемого материала по лаборатории и обязательно включает:

помещения для приема и регистрации материала;

боксы и комнаты для проведения микробиологических исследований, оборудованные термостатами, холодильниками, бактерицидными лампами;

автоклавную для обеззараживания материала.

В«грязной» зоне могут также располагаться дополнительные помещения:

для проведения серологических исследований;

для проведения люминесцентной микроскопии;

для ПЦР-диагностики и др.

Покрытие лабораторной мебели, поверхностей помещений должны быть гладкими и устойчивыми к действию моющих и дезинфицирующих средств.

В «чистой» зоне располагаются:

-гардероб для верхней одежды;

-комнаты отдыха;

-комната для работы с документацией;

-комната для надевания рабочей одежды;

-подсобные помещения;

-душевая;

-туалет;

-помещения для предварительных работ (препараторская, моечная, комната приготовления и разлива питательных сред и др.);

-стерилизационная;

-помещения с холодильниками для хранения питательных сред и диагностических препаратов.

В«чистой» зоне возможна работа с неживыми ПБА (серологические и биохимические исследования).

Вся мебель и оборудование должны быть промаркированы (иметь надпись о предназначении для чистого или инфицированного материала).

Требования к проведению работ с ПБА групп III-IV

К работе допускаются специалисты с высшим и средним специальным образованием, прошедшие инструктаж по соблюдению требований безопасности работы с ПБА и медосмотр при обязательном использовании спецодежды и средств индивидуальной защиты. В грязной зоне запрещается курить, принимать пищу, напитки, хранить верхнюю одежду.

9

После окончания работы все объекты, содержащие ПБА, должны быть убраны в хранилища (холодильники, термостаты), лабораторные столы продезинфицированы. Использованные пипетки полностью (вертикально) погружают в емкости с дезраствором. Остатки ПБА, использованную посуду и оборудование собирают в биксы (контейнеры из нержавеющей стали, имеющие в корпусе закрывающиеся отверстия) и передают в автоклавную для обеззараживания. После окончания работы с ПБА моют руки и обрабатывают их антисептическим раствором.

В лабораториях должен вестись учет движения и хранения ПБА в журналах по семи формам (№512/у - №520/у); страницы в них должны быть пронумерованы, прошнурованы (табл.3).

Таблица 3

Журнал учета движения патогенных биологических агентов (ф. № 514/у)

3. Изучение микроскопических методов исследования микроорганизмов.

Основу микробиологической диагностики инфекционных заболеваний составляют методы:

-микробиологический (бактериологический) и вирусологический;

-биологический;

-серологический;

-аллергологический;

-микроскопический;

-молекулярно-биологический.

Микробиологический (бактериологический) метод – «золотой стандарт» микробиологической диагностики – направлен на выделение чистых культур микроорганизмов на питательных средах и их идентификацию до вида и варианта, определение чувствительности к антибиотикам.

Вирусологический метод – предполагает выделение вирусов в биологических объектах, их индикацию и идентификацию.

Биологический метод направлен на выделение возбудителей и/или их токсинов путем заражения лабораторных животных с последующей их идентификацией по стандартным схемам.

Иммуносерологический метод направлен на выявление специфических антигенов возбудителя или антител к ним, вырабатывающихся и накапливающихся в организме инфицированного человека, с использованием серологических реакций.

10