ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ
Вопрос 1. Медицинская микробиология, предмет изучения, цели и задачи. Исторические этапы и основные направления развития медицинской микробиологии. Медицинская вирусология; предметы изучения, цели и задачи. Исторические этапы и основные направления медицинской вирусологии.
Предметом изучения медицинской микробиологии являются болезнетворные (патогенные) и условно-патогенные для человека микроорганизмы, их экология и распространенность, методы их выделения и идентификации, а также вопросы эпидемиологии, специфической терапии и профилактики вызываемых ими заболеваний.
Задачи:
-микробиологическая диагностикa инфекционных заболеваний
-разработка методов спецефической профилактики
-разработка лечения инфекционных заболеваний
Методы исследования в микробиологии. Их диагностическая значимость
микроскопический - изучение морфологии микробов с использованием специальной микроскопической техники;
бактериологический (культуральный) - получение чистых культур микробов и изучение их биологических свойств, позволяющие провести идентификацию, т.е. определение, вида микроба;
серологический - выявление антител к возбудителям в биологических жидкостях организма больного (чаще в сыворотке крови; от лат. serum - сыворотка);
аллергологический - оценка аллергических феноменов, возникающих в организме человека (на коже, слизистых оболочках или в крови) под действием компонентов или цельных клеток микроба-возбудителя;
биологический - моделирование инфекционных процессов на лабораторных животных или куриных эмбрионах;
хемотаксономический - изучение микробов по продуктам их жизнедеятельности непосредственно в организме (без предварительного культивирования на питательных средах). Для этого применяют газовую и газожидкостную хроматографию;
молекулярно-биологический - изучение состава микробных нуклеиновых кислот с помощью полимеразной цепной реакции, сиквенирования и гибридизации ДНК.
Основные этапы развития микробиологии, вирусологии и иммунологии:
1.Эмпирических знаний ( до изобретения микроскопов и их применения для изучения микромира).
Дж.Фракасторо (1546г.) предположил живую природу агентов инфекционных заболеваний- contagium vivum.
2.Морфологический период занял около двухсот лет. Антони ван Левенгук в 1675г. впервые описал простейших, в 1683г.- основные формы бактерий. Несовершенство приборов ( максимальное увеличение микроскопов X300) и методов изучения микромира не способствовало быстрому накоплению научных знаний о микроорганизмах.
3.Физиологический период (с 1875г.)- эпоха Л.Пастера и Р.Коха.
Л.Пастер- изучение микробиологических основ процессов брожения и гниения, развитие промышленной микробиологии, выяснение роли микроорганизмов в кругообороте веществ в природе, открытие анаэробных микроорганизмов, разработка принципов асептики, методов стерилизации, ослабления (аттенуации) вирулентности и получения вакцин (вакцинных штаммов).
Р.Кох- метод выделения чистых культур на твердых питательных средах, способы окраски бактерий анилиновыми красителями, открытие возбудителей сибирской язвы, холеры (запятой Коха), туберкулеза (палочки Коха), совершенствование техники микроскопии. Экспериментальное обоснование критериев Хенле, известные как постулаты (триада) Хенле- Коха.
4.Иммунологический период.
5. Современный молекулярно- генетический этап развития микробиологии, вирусологии и иммунологии начался во второй половине 20 века в связи с достижениями генетики и молекулярной биологии, созданием электронного микроскопа.
6.Перспективы развития.
На пороге 21 века микробиология, вирусология и иммунология представляют одно из ведущих направлений биологии и медицины, интенсивно развивающееся и расширяющее границы человеческих знаний. Иммунология вплотную подошла к регулированию механизмов самозащиты организма, коррекции иммунодефицитов, решению проблемы СПИДа, борьбе с онкозаболеваниями.
Создаются новые генно- инженерные вакцины, появляются новые данные об открытии инфекционных агентов — возбудителей “соматических” заболеваний (язвенная болезнь желудка, гастриты, гепатиты, инфаркт миокарда, склероз, отдельные формы бронхиаль-ной астмы, шизофрения и др.).
Появилось понятие о новых и возвращающийся. Примеры реставрации старых патогенов- микобактерии туберкулеза, риккетсии группы клещевой пятнистой лихорадки и ряд других возбудителей природноочаговых инфекций. Среди новых патогенов- вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), легионеллы, бартонеллы, эрлихии, хеликобактер, хламидии (Chlamydia pneumoniae). Наконец, открыты вироиды и прионы — новые классы инфекционных агентов.
Исследования И. И. Мечникова (1845—1916) показали, что большую роль в формировании иммунитета играют особые клетки — макро- и микрофаги. Эти клетки поглощают и переваривают чужеродные частицы, в том числе бактерии. Исследования И. И. Мечникова по фагоцитозу убедительно доказали, что, помимо гуморального, существует клеточный иммунитет. И. И. Мечников, ближайший помощник и последователь Л. Пастера, заслуженно считается одним из основоположников иммунологии. Его работы положили начало изучению иммунокомпетентных клеток как морфологической основы иммунной системы, ее единства и биологической сущности.
Д.И.Ивановский (1864— 1920) открыл вирусы — представителей царства vira. Один из основоположников вирусологии. Впервые открыл проходящий через бактериологические фильтры возбудитель табачной мозаики, названный впоследствии вирусом. Труды по фитопатологии и физиологии растений.
Гамалея - выдающийся микробиолог. Вместе с И. И. Мечниковым в 1886 году организовал в Одессе первую в России бактериологическую станцию. Автор многих работ по микробиологии и иммунологии (по профилактике холеры, чумы, оспы, паразитарных тифов, бешенства). Открыл бактериолизины, возбудители холеры птиц. Обосновал значение дезинсекции для ликвидации сыпного и возвратного тифов. В 1888 году ученый издал книгу "О прививках против сибирской язвы".Здровский (1890-1976 года), российский микробиолог, иммунолог и эпидемиолог, академик АМН. Исследования по проблемам тропических болезней, бруцеллеза и др. Под руководством Здродовского разработаны методы вакцинации против столбняка, дифтерии и др. инфекций. Автор книги "Учение о риккетсиях и риккетсиозах".
Смородинцев, российский вирусолог и иммунолог. Труды по этиологии и профилактике гриппа, энцефалитов и др. вирусных инфекций. Совместно с М. П.
Чумаковым разработал и внедрил вакцину против полиомиелита.
Ермольева, российский микробиолог. Получила первые отечественные образцы антибиотиков - пенициллина, стрептомицина и др.; интерферона.
Жданов, российский вирусолог. Труды по вирусным инфекциям, молекулярной биологии и классификации вирусов, эволюции инфекционных болезней.
Вирусология — раздел микробиологии, изучающий вирусы, их морфологию, физиологию, генетику, а также эволюцию вирусов и вопросы экологии. Медицинская и ветеринарная вирусология прежде всего рассматривают вирусы, поражающие человека и животных, изучает их роль в развитии инфекционных и онкологических заболеваний, определяет способы диагностики, терапии и профилактики вирусных заболеваний.
Впервые существование вируса (как нового типа возбудителя болезней) доказал в 1892 году русский учёный Д. И. Ивановский. После многолетних исследований заболеваний табачных растений, в работе, датированной 1892 годом, Д. И. Ивановский приходит к выводу, что мозаичная болезнь табака вызывается «бактериями, проходящими через фильтр Шамберлана, которые, однако, не способны расти на искусственных субстратах». На основании этих данных были определены критерии, по которым возбудителей заболеваний относили к этой новой группе: фильтруемость через «бактериальные» фильтры, неспособность расти на искусственных средах, воспроизведение картины заболевания фильтратом, освобождённым от бактерий и грибов. Возбудитель мозаичной болезни называется Д. И. Ивановским по-разному, термин «вирус» ещё не был введён, иносказательно их называли то «фильтрующимися бактериями», то просто «микроорганизмами».
Пять лет спустя, при изучении заболеваний крупного рогатого скота, а именно — ящура, был выделен аналогичный фильтрующийся микроорганизм. А в 1898 году, при воспроизведении опытов Д. Ивановского голландским ботаником М. Бейеринком, он назвал такие микроорганизмы «фильтрующимися вирусами». В сокращённом виде это название и стало обозначать данную группу микроорганизмов.
В 1901 году было обнаружено первое вирусное заболевание человека — жёлтая лихорадка. Это открытие было сделано американским военным хирургом У. Ридом и его коллегами.
В 1911 году Фрэнсис Раус доказал вирусную природу рака — саркомы Рауса (лишь в 1966 году, спустя 55 лет, за это открытие ему была вручена Нобелевская премия по физиологии и медицине).
Ветеринарная вирусология исследует патогенные вирусы, их инфекционные свойства, разрабатывает меры предупреждения, диагностики и лечения вызываемых ими заболеваний. Раздел вирусологии, изучающий наследственные свойства вирусов, тесно связан с молекулярной генетикой. Первоначально вирусология развивалась в рамках микробиологии и лишь в середине 20 века выделилась в самостоятельную дисциплину. Вирусология занимает важное место среди медико-биологических наук, так как вирусные болезни широко распространены у человека; кроме того, вирусы служат моделями, на которых изучаются основные проблемы генетики и молекулярной биологии
В задачи входит изучение морфологии и химического состава, принципов систематики и номенклатуры вирусов, особенностей их репродукции и изменчивости, патогенеза и иммуногенеза при вирусных болезнях, а также методических приемов диагностики и специфической профилактики наиболее распространенных и экономически значимых болезней животных, вызываемых вирусами.
2. Основные принципы классификации, систематика и номенклатура бактерий. Определение понятий: вид, штамм, биовар.
Систематика - распределение микроорганизмов в соответствии с их происхождением и биологическим сходством. Систематика занимается всесторонним описанием видов организмов, выяснением степени родственных отношений между ними и объединением их в различные по уровню родства классификационные единицы - таксоны. Основные вопросы, решаемые при систематике (три аспекта, три кита систематики) - классификация, идентификация и номенклатура.
Классификация - распределение (объединение) организмов в соответствии с их общими свойствами (сходными генотипическими и фентипическими признаками) по различным таксонам.
Таксономия - наука о методах и принципах распределения (классификации) организмов в соответствии с их иерархией. Наиболее часто используют следующие таксономические единицы (таксоны) - штамм, вид, род. Последующие более крупные таксоны - семейство, порядок, класс.
Идентификация – установление видовой принадлежности микроорганизма по морфологическим, тинкториальным, культуральным, биохимическим и антигенным свойствам.
Номенклатура - название микроорганизмов в соответствии с международными правилами.
Все микроорганизмы подразделяются на неклеточные и клеточные формы. К неклеточным формам относятся: прионы, вироиды, вирусы. К клеточным формам относятся три домена: «Bacteria», «Archaea» - прокариоты, «Eukarya» - эукариоты. К прокариотам относятся бактерии и архебактерии, к эукариотам - грибы и простейшие.
Решением Международного кодекса для бактерий рекомендованы следующие таксономические категории: класс, отдел, порядок, семейство, род, вид. Название вида соответствует бинарной номенклатуре, т.е. состоит из двух слов. Например, возбудитель дифтерии пишется как Corynebacterium diphtheriae, возбудитель менингита - Neisseria meningitides, возбудитель туберкулеза - Mycobacterium tuberculosis. Первое слово – название рода и пишется с прописной буквы, второе слово обозначает вид и пишется со строчной буквы.
Согласно второму изданию (2001г.) Руководства Берджи по систематической бактериологии, бактерии делят на 2 домена: «Bacteria» и «Archaea». В домене «Bacteria» можно выделить следующие бактерии: 1) бактерии с тонкой клеточной стенкой – грамотрицательные; 2) бактерии с толстой клеточной стенкой – грамположительные; 3) бактерии без клеточной стенки (микоплазмы). Архебактерии не содержат пептидогликан в клеточной стенке. Термин «архебактерии» появился в 1977г. Это одна из древних форм жизни, на что указывает приставка «архее». Среди них нет возбудителей инфекционных заболеваний.
Домены включают царства, типы, классы, порядки, семейства, роды, виды.
Основной таксономической единицей систематики бактерий является вид.
Вид – это совокупность особей, объединенных по близким свойствам, но отличающихся от других представителей рода.
Вид не является конечной единицей систематики. Внутри вида выделяют варианты микроорганизмов, отличающиеся отдельными признаками. Так, различают:
1) серовары (по антигенной структуре);
2) хемовары (по чувствительности к химическим веществам);
3) фаговары (по чувствительности к фагам);
4) ферментовары;
5) бактериоциновары;
6) бактериоциногеновары.
Бактериоцины – вещества, продуцируемые бактериями и губительно действующие на другие бактерии. По типу продуцируемого бактериоцина различают бактериоциновары, а по чувствительности – бактерициногеновары.
Для видовой идентификации бактерий необходимо знать следующие их свойства:
1) морфологические (форму и структуру бактериальной клетки);
2) тинкториальные (способность окрашиваться различными красителями);
3) культуральные (характер роста на питательной среде);
4) биохимические (способность утилизировать различные субстраты);
5) антигенные.
Штамм – чистая культура микроорганизмов, выделенных от одного источника и отличающихся от других представителей вида по антигенным, биохимическим, биологическим и др. свойствам.
Колония - видимая изолированная структура при размножении бактерий на плотных питательных средах. Может развиваться из одной или нескольких родительских клеток. Если колония развилась из одной родительской клетки, то потомство называется клон.
Культура - вся совокупность микроорганизмов одного вида, выросших на плотной или жидкой питательной среде.
Биовар или биотип — внутривидовая систематическая категория, разновидность штамма прокариот, которая имеет биохимические и/или физиологические признаки, отличающие её от других штаммов внутри определённого вида.
Пo форме клеток м/о собственно подразделяются на:
A) Шаровидные (кокки) правильной формы сферической или овальной формы:
а) микрококки располагаются беспорядочно.
б) диплококки - располагаются парами
в) стрептококки цепочки в виде пакетов из четырех кокков
г) тетракокки - располагаются в виде пакетов из четырёх кокков
д) сарцины - располагаются в виде пакетов из восьми кокков.
е) стафилококки - скопление кокков в форме виноградных гроздей.
Патогенные бактерии чаще всею представлены стафилококками, стрептококками, реже микрококками. Спор и жгутиков патогенные кокки не образуют. Капсулы имеют лишь S.pneumoniae. Стафилококки и стрептококки - грамположительные, диплококки - грамотрицательные.
Б) Палочковидные бактерии цилиндрической формы, различаются по расположению, размерам, форме клеток и их концов.
а) в виде одиночных клеток
б) диплобактерии - располагаются парами
в) стрептобактерии - располагаются в виде цепочек
Патогенные палочковидные бактерии располагаются в основном беспорядочно, попарно, многие палочковидные бактерии имеют жгутики и капсулы, бациллы и клостридии имеют споры. Коккобактерии и палочки окрашиваются грамотрицатсльно, бациллы, клостридии, корине- и микобактерии -грамположительно.
B) Извитые формы бактерий - представлены изогнутыми палочками с
а) одним изгибом (холерный вибрион)
б) с несколькими изгибами (кампилобактерии)
Спор и капсул вибрионы не образуют. В мазке напоминают паутинку, окрашиваются грамотрицательно. Размеры бактерий измеряются в мкм, их органелл - в нм.
. По патогенности (способности вызывать инфекционные заболевания)
1. Патогенные – микробы, вызывающие инфекционное заболевание
2. Непатогенные – микробы, не вызывающие инфекционное заболевание
3. Условно- патогенные – микробы, которые могут вызвать инфекционное заболевание при определенных условиях. По характеру расположения клеток в мазках выделяют:
Микрококки – отдельно расположенные клетки.
Диплококки – располагаются парами.
Стрептококки – клетки округлой или вытянутой формы, составляющие цепочку.
Сарцины – располагаются в виде «пакетов» из 8 и более кокков.
Стафилококки – кокки, расположенные в виде грозди винограда в результате деления в разных плоскостях.