 |
Методы микробиологической диагностики.
|
|
|
|
Задачи медицинской микробиологии.
К ним можно отнести следующие:
1.Установление этиологической (причинной) роли микроорганизмов в норме и патологии.
2.Разработка методов диагностики, специфической профилактики и лечения инфекционных заболеваний, индикации (выявления) и идентификации (определения) возбудителей.
3. Бактериологический и вирусологический контроль окружающей среды, продуктов питания, соблюдения режима стерилизации и надзор за источниками инфекции в лечебных и детских учреждениях.
4.Контроль за чувствительностью микроорганизмов к антибиотикам и другим лечебным препаратам, состоянием микробиоценозов (микрофлорой) повехностей и полостей тела человека.
Методы микробиологической диагностики.
Методы лабораторной диагностики инфекционных агентов многочисленны, к основным можно отнести следующие.
1. Микроскопический- с использованием приборов для микроскопии. Определяют форму, размеры, взаиморасположение микроорганизмов, их структуру, способность окрашиваться определенными красителями.
К основным способам микроскопии можно отнести световую микроскопию (с разновидностями- иммерсионная, темнопольная, фазово - контрастная, люминесцентная и др.) и электронную микроскопию. К этим методам можно также отнести авторадиографию (изотопный метод выявления).
2.Микробиологический (бактериологический и вирусологический) - выделение чистой культуры и ее идентификация.
3.Биологический - заражение лабораторных животных с воспроизведением инфекционного процесса на чувствительных моделях (биопроба).
4.Иммунологический (варианты - серологический, аллергологический) - используется для выявления антигенов возбудителя или антител к ним.
|
|
|
5.Молекулярно- генетический - ДНК- и РНК- зонды, полимеразная цепная реакция (ПЦР) и многие другие.
Заключая изложенный материал, необходимо отметить теоретическое значение современной микробиологии, вирусологии и иммунологии. Достижения этих наук позволили изучить фундаментальные процессы жизнедеятельности на молекулярно- генетическом уровне. Они обусловливают современное понимание сущности механизмов развития многих заболеваний и направления их более эффективного предупреждения и лечения.
2) Достижения научно- технического прогресса способствовали развитию новых биологических технологий создания диагностических, лечебных и профилактических препаратов, решению проблем сбалансированности питания, экологических проблем. Основные принципы биотехнологии- ферментация, культивирование микроорганизмов, растительных и животных клеток, генная и клеточная инженерия. Генная инженерия- сердцевина современной биотехнологии.
На основе достижений генетики разработаны высокоточные методы диагностики и идентификации микроорганизмов- определение плазмидного профиля, рестрикционный анализ, ДНК- гибридизация, полимеразная цепная реакция (ПЦР), секвенирование и мн.др. Методы основаны на использовании ряда специфических ферментов- рестриктаз (ферментов, расщепляющих ДНК в специфических участках), лигаз или синтетаз (обеспечивают соединение двух молекул), в частности ДНК- лигаз (получение рекомбинантных молекул ДНК), полимераз (ДНК- зависимая ДНК- полимераза обеспечивает ПЦР- многократное реплицирование специфического участка нуклеотидной последовательности).
Плазмиды (F- плазмиды) и вирусы (бактериофаги) используют в генной инженерии в качестве векторов для переноса генетического материала (генов). Метод клонирования заключается в том, что выделенный фрагмент (ген) вводится в состав плазмиды или другой самореплицирующейся системы и накапливается в размножающихся клетках. Практический вариант использования: микроорганизмы- продуценты биологически активных веществ (в том числе вакцин). Гибридомную технологию используют для получения моноклональных антител (МКА).
|
|
|
Кроме клонирования для получения генов используют секвенирование и химический синтез. С помощью генно- инженерных методов получают вакцины, антигены, диагностикумы, гормоны, иммуномодуляторы. Одним из крупных разделов биотехнологии является производство антибиотиков и различных химиотерапевтических препаратов антибактериального действия.
Методы воздействия на микроорганизмы по виду использованного фактора можно разделить на физические и химические, по характеру воздействия- на неизбирательные (обеззараживание- дезинфекция, стерилизация) и избирательные (химиотерапевтические).
Физические методы.
1.Термическая обработка- прокаливание, кипячение, пастеризация, автоклавирование.
2.Облучение- ультрафиолетовое, гамма- и рентгеновское, микроволновое.
3.Фильтрование (оптимально- бактериологические фильтры с диаметром пор около 200 нм).
Химические методы.
1.Неспецифического действия- дезинфектанты (обработка помещений и др., антисектики- обработка живых тканей). Среди них- препараты йода и хлора, спирты, альдегиды, кислоты и щелочи, соли тяжелых металлов, катионные детергенты, фенолы, окислители, природные препараты- деготь, ихтиол, хлорофиллипт.
2.Избирательно подавляющие жизнедеятельность микроорганизмов- антибиотики и химиотерапевтические препараты.
Эре антибиотикотерапии предшествовал период разработки антимикробных химиопрепаратов. Некоторые вехи: в 1891г. Д.А.Романовский сформулировал основные принципы химиотерапии инфекционных болезней, предложил хинин для лечения малярии, П.Эрлих в 1906г. предложил принцип химической вариации. Синтезированы производные мышьяка сальварсан и неосальварсан, предложен химиотерапевтический индекс. Круг химиопрепаратов постепенно расширялся. В 1932г. открыты подходы к созданию сульфаниламидных препаратов. Однако поистинне революционное значение имело открытие антибиотиков.
|
|
|
Одним из универсальных механизмов антогонизма микроорганизмов является синтез антибиотиков, которые тормозят рост и размножение микроорганизмов (бактериостатическое действие) или убивают их (бактерицидное действие). Антибиотики- вещества, которые могут быть получены из микроорганизмов, растений, животных тканей и синтетическим путем, обладающие выраженной биологической активностью в отношении микроорганизмов.
Биохимические и генетические механизмы лекарственной устойчивости микроорганизмов.
Существует два типа лекарственной устойчивости- естественная (природная) и приобретенная (в результате мутаций, обмена R- плазмидами др.).
Естественная лекарственная устойчивость является видовым признаком, чаще связана с недоступностью антибиотика к его мишени, т.е. невозможностью осуществления его механизма действия. В природных условиях, особенно в почве, микроорганизмы находятся в конкурентной борьбе за субстраты. Антибиотики- один из селективных факторов отбора. Микроорганизмы- продуценты антибиотиков защищены от синтезируемых антибиотиков генетическими механизмами (генетически детерминированная устойчивость, кодируемая в хромосоме или обусловленная наличием R- плазмид). Микроорганизмы в условиях совместного обитания вынуждены вырабатывать устойчивость к антибиотикам.
Резистентность к антибиотикам у микробов может быть связана с негенетическими факторами (низкая метаболическая активность, переход в L- форму).
Основную роль в лекарственной устойчивости принадлежит R- плазмидам, способным передаваться в другие бактерии и формировать своеобразный генофонд лекарственной устойчивости микроорганизмов. Резистентность современных стафилококков к пенициллину доходит до 100%.
На биохимическом уровне в формировании резистентности могут участвовать различные механизмы.
1.Разрушение молекулы антибиотика (пенициллины и другие бета- лактамные антибиотики разрушаются ферментом бета- лактамазой).
2.Модификация структуры молекулы антибиотика, приводящая к утрате биологической активности (так действуют изоферменты).
|
|
|
3.Изменение структуры мишеней, чувствительных к антибиотику (белков 70S рибомос- устойчивость к тетрациклинам, стрептомицину, макролидам, гираз- к хинолонам, рнк- полимераз- к рифампицину, пенициллинсвязывающих белков- транспептидаз- к бета- лактамам).
4.Образование бактериями “обходного” пути метаболизма.
5.Формирование механизмов активного выведения антибиотика из клетки.
Из-за формирования антибиотикоустойчивых популяций микроорганизмов с целью эффективного лечения необходимо предварительно определять чувствительность данного антибиотика к выделенной культуре возбудителя.
Основными методами определения антибиотикочувствительности бактерий in vitro является метод серийных разведений, диффузии в агар (бумажных дисков), определение способности к продукции бета- лактамазы, in vivo- на модели безмикробных животных, определение концентрации антибиотиков в крови и моче.
Метод диффузии в агар с применением стандартных дисков, пропитанных различными антибиотиками в определенных концентрациях (зависят от терапевтической дозы и соотвествуют рекомендациям ВОЗ). Основан на использовании стандартных питательных сред, дисков и методов. Оценка результатов связана с существованием зависимости между размером зоны подавления роста исследуемых культур вокруг дисков и значениями минимальных подавляющих концентраций (МПК) соответствующих антибиотиков (чувствительностью микроорганизмов). Имеются специальные таблицы для оценки результатов, в соответствии с которыми культуры определяют как чувствительные, умеренно устойчивые и устойчивые (резистентные) к тестируемому антибиотику.
Метод серийных разведений антибиотиков позволяет более точно определить МПК, однако из-за громоздкости применяется реже.
Бета- лактамазный тест (определение способности к образованию бета- лактамаз) чаще определяют методом дисков с нитроцефином - цефалоспорином, изменяющим окраску дисков при гидролизе. Положительный тест свидетельствует о резистентности бактерий ко всем бета- лактамаза- чувствительным пенициллинам.
Существует ряд причин, обусловливающих различную чувствительность микроорганизмов к антибиотикам in vitro и in vivo.
На антимикробную активность in vitro влияют многие факторы, в том числе:
- рН среды;
- компоненты среды;
- концентрация микроорганизмов;
- условия и время культивирования.
На антимикробную активность препаратов in vivo также влияют различные факторы, из которых необходимо отметить:
- фармакодинамику препарата в организме (скорость всасывания, выведения, расщепления и т.д.);
|
|
|
- локализацию микробов в организме (особенно внутриклеточную локализацию).
3) 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).
Молоком Пастер озаботился в самую последнюю очередь. Сам процесс, названный в его честь пастеризацией, Луи открыл не для молока, а для сохранения полезных свойств и вкуса вина. Еще в 1864 году он приступил к изучению вопроса возникновения болезней вин. Путем долгих наблюдений Пастер не только определил различные микроорганизмы, способные вызывать болезнь, но и предложил новый способ борьбы с «вредителями». Оказалось, что вино достаточно прогреть до 50-60 градусов, чтобы избавить от заразы. Кстати, после того, как он открыл способ «лечить» вино, он предложил кипятить и молоко. И уже после этого ни разу в жизни не выпил сырого молока. Особенно раздражало окружающих почти что маниакальное стремление Пастера каждый овощ или фрукт мыть кипяченой водой.
Благодаря многолетним работам Пастера и его учеников были найдены и стали использоваться на практике вакцины против куриной холеры, сибирской язвы, краснухи свиней и, наконец, против бешенства.
4) 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.
Сибирская язва
В 1872 году Кох назначается уездным санитарным врачом в Вольштейне (ныне Вольштын в Польше). Он обнаружил, что в окрестностях Вольштейна среди крупного рогатого скота, а также овец распространено эндемическое заболевание — сибирская язва, которая поражает лёгкие, вызывает карбункулы кожи и изменения лимфоузлов. Зная об опытах Луи Пастера над животными, больными сибирской язвой, Кох с помощью микроскопа изучает возбудителя, который, предположительно, вызывает сибирскую язву. Проведя серию тщательных, методичных экспериментов, он устанавливает, что единственной причиной заболевания является бактерия Bacillus anthracis, и изучает её биологический цикл развития. Устанавливает эпидемиологические особенности болезни, показывает, что одна палочка бактерии может образовать многомиллионную колонию. Эти исследования впервые доказали бактериальное происхождение заболевания.
В 1876 и 1877 годах при содействии ботаника Фердинанда Кона и патолога Юлия Конгейма в университете Бреслау (ныне польский город Вроцлав) публикуются статьи Коха по проблемам сибирской язвы. Эти работы приносят ему широкую известность. Также Кох публикует описание своих лабораторных методов, в том числе окраски бактериальной культуры и микрофотографии её строения. Результаты работы Коха были представлены учёным лаборатории Конгейма, в том числе Паулю Эрлиху.
Работы Коха приносят ему широкую известность и в 1880 году, благодаря усилиям Конгейма, Кох становится правительственным советником в Имперском отделении здравоохранения в Берлине.
В 1881 году Кох публикует работу «Методы изучения патогенных организмов» («Methods for the Study of Pathogenic Organisms»), в которой описывает способ выращивания микробов на твёрдых питательных средах. Этот способ имел важное значение для изолирования и изучения чистых бактериальных культур. Вскоре после этого между Кохом и Пастером — до этого времени лидером в микробиологии — развернулась острая дискуссия. После того, как Кох опубликовал резко критические отзывы о пастеровских исследованиях сибирской язвы, лидерство последнего пошатнулось, и между двумя выдающимися учёными вспыхивает вражда, продолжающаяся несколько лет. Всё это время они ведут острые споры и дискуссии на страницах журналов и в публичных выступлениях.
Туберкулёз
Позже Кох предпринимает попытки найти возбудителя туберкулёза, болезни в то время широко распространённой и являющейся основной причиной смертности. Близость клиники Шарите, заполненной туберкулёзными больными, облегчает ему задачу — он ежедневно, рано утром приходит в больницу, где получает материал для исследований: небольшое количество мокроты или несколько капель крови больных чахоткой.
Однако, несмотря на обилие материала, ему всё же никак не удаётся обнаружить возбудителя болезни. Вскоре Кох понимает, что достичь цели можно только с помощью красителей. К сожалению, обычные красители оказываются слишком слабыми, но спустя несколько месяцев безуспешной работы ему всё же удается найти необходимые вещества.
Растёртую туберкулёзную ткань 271-ого препарата Кох окрашивает в метиловой синьке, а затем в едкой красно-коричневой краске, используемой в отделке кожи, и обнаруживает крохотные, слегка изогнутые, ярко-сине окрашенные палочки — палочки Коха.
24 марта 1882 года, когда объявил о том, что сумел выделить бактерию, вызывающую туберкулёз, Кох достиг величайшего за всю свою жизнь триумфа. В то время это заболевание было одной из главных причин смертности. В своих публикациях Кох выработал принципы «получения доказательств, что тот или иной микроорганизм вызывает определённые заболевания». Эти принципы до сих пор лежат в основе медицинской микробиологии.
Холера
Изучение Кохом туберкулёза было прервано, когда он по заданию германского правительства в составе научной экспедиции уехал в Египет и Индию с целью попытаться определить причину заболевания холерой. Работая в Индии, Кох объявил, что он выделил микроб, вызывающий это заболевание — холерный вибрион.
Возобновление работы с туберкулезом
В 1890 году Кох объявляет, что такой способ найден. Он выделил стерильную жидкость, содержащую вещества, вырабатываемые туберкулезной палочкой в течение её жизнедеятельности — туберкулин, который вызывал аллергическую реакцию у больных туберкулезом. Однако в практике туберкулин применять для лечения туберкулеза не стали, так как он не обладал никакими особыми терапевтическими свойствами, а даже наоборот, его введение сопровождалось токсическими реакциями и вызывало отравление, что стало причиной его острейшей критики. Протесты против применения туберкулина стихли, после того как обнаружилось, что туберкулиновая проба может использоваться в диагностике туберкулеза, что сыграло большую роль в борьбе с туберкулезом у коров.
5) Научные труды Мечникова относятся к ряду областей биологии и медицины. В 1866—1886 Мечников разрабатывал вопросы сравнительной и эволюционной эмбриологии, будучи (вместе с Александром Ковалевским) одним из основоположников этого направления. Предложил оригинальную теорию происхождения многоклеточных животных
Обнаружив в 1882 явления фагоцитоза (о чём доложил в 1883 на 7-м съезде русских естествоиспытателей и врачей в Одессе), разработал на основе его изучения сравнительную патологию воспаления (1892), а в дальнейшем — фагоцитарную теорию иммунитета («Невосприимчивость в инфекционных болезнях» — 1901; Нобелевская премия — 1908, совместно с П. Эрлихом). Многочисленные работы Мечникова по бактериологии посвящены вопросам эпидемиологии холеры, брюшного тифа, туберкулёза и др. инфекционных заболеваний. Мечников совместно с Э. Ру впервые вызвал экспериментально сифилис у обезьян (1903).
Теория фагоцитов – утверждение, что животный организм обладает способностью защищаться от болезней благодаря наличию в нем блуждающих клеток, противостоящих болезнетворным микробам, - получила первое блестящее подтверждение.
От низших животных Мечников перешел к высшим – млекопитающим. Здесь ему пришлось еще раз убедиться в том, что фагоциты не всегда поедают микробов. Если вводимые им в организм животного сибиреязвенные палочки искусственно были ослаблены, они становились добычей фагоцитов, и животное выздоравливало. Если впрыскивали сильную культуру сибиреязвенных палочек, фагоциты не справлялись с ними, наступала смерть.
Мечников стал впрыскивать кроликам постепенно увеличивающиеся порции вакцины сибирской язвы. Подготовив таким образом кролика, Мечников брал второго, который не подвергался вакцинации, и обоим вводил сильную дозу
микробов сибирской язвы. Первый кролик выживал – его фагоциты справлялись с работой и поедали микробов, а второй погибал – его фагоциты не в силах были уничтожить врага.
После этих опытов Мечников с еще большей уверенностью заявил, что невосприимчивость, или иммунитет, заключается в приучении фагоцитов к борьбе с сильно ядовитыми микробами. Иммунитет, как оказалось, стоял в прямой зависимости от “дрессировки” фагоцитов. Если постепенно приучить фагоциты ко все увеличивающимся и увеличивающимся дозам вводимых микробов, то белые кровяные тельца – блуждающие клетки – справятся и с самыми опасными из них.
6) Во второй половине XIX и начале XX века наука окончательно установила бактериальную природу заразных заболеваний и их возбудителей. Однако продолжала оставаться значительная часть инфекционных болезней, этиологию которых в то время с помощью микроскопических и бактериологических методов не удалось расшифровать (оспа, бешенство, ящур, желтая лихорадка и др.). Этот кризис нашел разрешение в работах русского ученого-ботаника Д. И. Ивановского. В 1891―1892 гг., изучая мозаичную болезнь табака в Никитском ботаническом саду (Крым), он установил, что профильтрованный сок из листьев пораженных растений, совершенно лишенный микробов, при нанесении его на поверхность табачного листа через 7―10 дней у здоровых до этого растений вызывал явные признаки мозаичной болезни.
В результате этих исследований Д. И. Ивановский сделал вывод, что мозаичная болезнь табака вызывается фильтрующимися микроорганизмами. Голландский микробиолог М. Бейеринк повторил опыты Д. И. Ивановского и предложил возбудителя табачной мозаики считать жидким заразным началом, а не микроорганизмом.
Однако Д. И. Ивановский в серии поставленных экспериментов показал, что контагий (заразное начало) не может быть растворимым, не может быть отнесенным к ферментам, а является мелким микробом, проходящим через бактериальные фильтры, не способным расти на обычных питательных средах, т. е. вирусом в современном представлении. Таким образом, Д. И. Ивановский является действительным основателем учения о вирусах.
7) –
8) Роль Пермских ученых в развитии микробиологии (В.М. Здравосмыслов, А. В. Пшеничнов, Б.;И. Райхер)
Здравосмыслов Владимир Михайлович (I87I-I942) – один из основателей микробиологической службы на Западном Урале. В 1892 году окончил медицинский факультет Казанского университета. В 1897 году организовал в Перми земскую бактериологическую лабораторию с антирабической станцией и до 1930 г. руководил этим учреждением.
В 1900 г. в лаборатории было организовано производство противодифтерийной сыворотки, с 1908 г. - скарлатиновой и холерной вакцин, туберкулина, культур мышиного и крысиного тифа.
В.М. Здравосмыслов руководил Пермским бактериологическим институтом, при котором организовал курсы для врачей, медсестер, оспопрививателей, дезинфекторов. С I9I6 г. по 1931 г. возглавлял кафедру микробиологии, сначала Пермского государственного университета, а затем медицинского института.
С 1931 г. работал в Свердловске, с 1934 г. в Ростове-на-Дону. В.М. Здравосмыслов опубликовал около 20 работ по медицинской микробиологии и иммунологии. Он был сторонником эимической теории иммунитета, занимался разработкой методов микробиологических исследований и производства бактериальных препаратов и антитоксических сывороток.
Пшеничнов Алексей Васильевич (1900-1975) - после окончания в 1925 г. медицинского факультета Пермского университета включился в борьбу с сыпным тифом. Эта проблема стала одной из ведущих во всей его последующей научной деятельности.
За работы в этой области ему без защиты диссертации были присвоены: научная степень кандидата медицинских наук и звание профессора.
С 1939 г. Алексей Васильевич стал заведующим кафедрой микробиологии Пермского государственного медицинского института.
В 1941 г. он защитил докторскую диссертацию "Материалы по эпидемиологии сыпного тифа".
В 1942 г. профессор предложил оригинальный метод заражения кровососущих насекомых - метод эпидермомембран.
В тяжелых условиях войны профессор А.В. Пшеничнов и доцент Б.И. Райхер создали вакцину против сыпного тифа и были удостоены Государственной премии. В дальнейшем под руководством А.В. Пшеничнова сотрудники кафедры микробиологии и риккетсиозной лаборатории ПНИИВС решили еще многие вопросы по проблеме сыпного тифа.
Большую научную ценность также представляют исследования А;В. Пшеничнова и его сотрудников по работе над проблемой клещевого энцефалита на Западном Урале.
А.В. Пшеничнов опубликовал также 216 научных работ. Под его руководством выполнено более 1000 научных исследований.
Он был руководителем 48 кандидатских и консультантом 5 докторских диссертаций.
Много внимания уделял А.В. Пшеничнов педагогической, организаторской и общественной работе. •
Борис Иосифович Райхер (I9I0-I959) окончил в 1931 г. I Ленинградский медицинский институт и приступил к работе санитарного врача на Урале. В 1932 г. уже был выдвинут заведующим отделом паразитарных тифов в Нижне-Тагильском санитарно-бактериологическом институте. В 1938 г. он переехал в Пермь на работу в качестве ассистента кафедры микробиологии медицинского института.
В 1942 г. под руководством профессора А.В. Пшеничнова выполнил и защитил кандидатскую диссертацию на тему "Экспериментальные и эпидемиологические наблюдения над периодом инкубации при сыпном тифе". Вскоре был утвержден в должности доцента кафедры микробиологии. Вслед за этим наступил наиболее плодотворный период его научной работы в творческом сотрудничестве с профессором А.В. Пшеничновым.
В 1943 году они создали вакцину против сыпного тифа, которая была названа вакциной Пшеничнова-Райхера. За этот препарат они были удостоены Государственной премии СССР.
В 1944 г. Б. И. Райхер успешно защитил докторскую диссертацию на тему "Материалы к учению о сыпном тифе" и через год был утвержден в звании профессора. Основным направлением научной деятельности Б.И. Райхера и в дальнейшем оставались экспериментально-эпидемиологические вопросы по проблеме риккетсиозов. За короткую творческую жизнь им было опубликовано 58 работ. Под его руководством были выполнены 4 кандидатские диссертации.
Свою научную работу Б.И. Райхер всегда тесно связывал с практическим здравоохранением и эта хорошая традиция сохранилась до настоящего времени на кафедрах микробиологии и эпидемиологии.
Б.И. Райхер был талантливым организатором противоэпидемических мероприятий, его лекции для студентов и врачей пользовались большой популярностью. В преподавательской и методической работах профессор Б.И. Райхер всегда был образцом для сотрудников института.
9) Систематика микроорганизмов.
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.
В современном представлении вид в микробиологии - совокупность микроорганизмов, имеющих общее эволюционное происхождение, близкий генотип (высокую степень генетической гомологии, как правило более 60%) и максимально близкие фенотипические характеристики.
Нумерическая (численная) таксономия основывается на использовании максимального количества сопоставляемых признаков и математическом учете степени соответствия. Больщое число сравниваемых фенотипических признаков и принцип их равной значимости затрудняло классификацию.
При изучении, идентификации и классификации микроорганизмов чаще всего изучают следующие (гено- и фенотипические) характеристики:
1.Морфологические- форма, величина, особенности взаиморасположения, структура.
2.Тинкториальные- отношение к различным красителям (характер окрашивания), прежде всего к окраске по Граму. По этому признаку все микроорганизмы делят на грамположительные и грамотрицательные.
Морфологические свойства и отношение к окраску по Граму позволяют как правило отнести изучаемый микроорганизм к крупным таксонам- семейству, роду.
3.Культуральные- характер роста микроорганизма на питательных средах.
4.Биохимические- способность ферментировать различные субстраты (углеводы, белки и аминокислоты и др.), образовывать в процессе жизнедеятельности различные биохимические продукты за счет активности различных ферментных систем и особенностей обмена веществ.
5.Антигенные- зависят преимущественно от химического состава и строения клеточной стенки, наличия жгутиков, капсулы, распознаются по способности макроорганизма (хозяина) вырабатывать антитела и другие формы иммунного ответа, выявляются в иммунологических реакциях.
6.Физиологические- способы углеводного (аутотрофы, гетеротрофы), азотного (аминоавтотрофы, аминогетеротрофы) и других видов питания, тип дыхания (аэробы, микроаэрофилы, факультативные анаэробы, строгие анаэробы).
7.Подвижность и типы движения.
8.Способность к спорообразованию, характер спор.
9.Чувствительность к бактериофагам, фаготипирование.
10.Химический состав клеточных стенок- основные сахара и аминокислоты, липидный и жинокислотный состав.
11.Белковый спектр (полипептидный профиль).
12.Чувствительность к антибиотикам и другим лекарственным препаратам.
13.Генотипические (использование методов геносистематики).
В последние десятилетия для классификации микроорганизмов, помимо их фенотипических характеристик (см. пп.1- 12), все более широко и эффективно используются различные генетические методы (изучение генотипа- генотипических свойств). Используются все более совершенные методы- рестрикционный анализ, ДНК- ДНК гибридизация, ПЦР, сиквенс и др. В основе большинства методов лежит принцип определения степени гомологии генетического материала (ДНК, РНК). При этом чаще исходят из условного допущения, что степень гомологии более 60% (для некоторых групп микроорганизмов- 80%) свидетельствует о принадлежности микроорганизмов к одному виду (различные генотипы - один геновид), 40- 60%- к одному роду.
Идентификация.
Основные фено- и генотипические характеристики, используемые для классификации микроорганизмов, используются и для идентификации, т.е. установления их таксономического положения и прежде всего видовой принадлежности- наиболее важного аспекта микробиологической диагностики инфекционных заболеваний. Идентификация осуществляется на основе изучения фено- и генотипических характеристик изучаемого инфекционного агента и сравнения их с характеристиками известных видов. При этой работе часто применяют эталонные штаммы микроорганизмов, стандартные антигены и иммунные сыворотки к известным прототипным микроорганизмам. У патогенных микроорганизмов чаще изучают морфологические, тинкториальные, культуральные, биохимические и антигенные свойства.
Номенклатура- название микроорганизмов в соответствии с международными правилами. Для обозначения видов бактерий используют бинарную латинскую номенклатуру род/вид, состоящую из названия рода (пишется с заглавной буквы) и вида (со строчной буквы). Примеры- Shigella flexneri, Rickettsia sibirica.
В микробиологии часто используется и ряд других терминов для характеристики микроорганизмов.
Штамм- любой конкретный образец (изолят) данного вида. Штаммы одного вида, различающиеся по антигенным характеристикам, называют серотипами (серовариантами- сокращенно сероварами), по чувствительности к специфическим фагам- фаготипами, биохимическим свойствам- хемоварами, по биологическим свойствам- биоварами и т.д.
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.
Основной принцип бактериологической работы- выделение и изучение свойств только чистых (однородных, без примеси посторонней микрофлоры) культур.
Морфология бактерий.
Прокариоты отличаются от эукариот по ряду основных признаков.
1.Отсутствие истинного дифференцированного ядра (ядерной мембраны).
2.Отсутствие развитой эндоплазматической сети, аппарата Гольджи.
3.Отсутствие митохондрий, хлоропластов, лизосом.
4.Неспособность к эндоцитозу (захвату частиц пищи).
5.Клеточное деление не связано с циклическими изменениями строения клетки.
6. Значительно меньшие размеры (как правило). Большая часть бактерий имеет размеры 0,5- 0,8 микрометров (мкм) х 2- 3 мкм.
По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов.
1.Шаровидные или кокки (с греч.- зерно).
2.Палочковидные.
3.Извитые.
4.Нитевидные.
Кокковидные бактерии (кокки) по характеру взаиморасположения после деления подразделяются на ряд вариантов.
1. Микрококки. Клетки расположены в одиночку. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают.
2. Диплококки. Деление этих микроорганизмов происходит в одной плоскости, образуются пары клеток. Среди диплококков много патогенных микроорганизмов- гонококк, менингококк, пневмококк.
3. Стрептококки. Деление осуществляется в одной плоскости, размножающиеся клетки сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки. Много патогенных микроорганизмов- возбудители ангин, скарлатины, гнойных воспалительных процессов.
4. Тетракокки. Деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад (т.е. по четыре клетки). Медицинского значения не имеют.
5. Сарцины. Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки (пакеты) из 8, 16 и большего количества клеток. Часто обнаруживают в воздухе.
6. Стафилококки (от лат.- гроздь винограда). Делятся беспорядочно в различных плоскостях, образуя скопления, напоминающие грозди винограда. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно- воспалительные.
Палочковидные формы микроорганизмов.
1.Бактерии- палочки, не образующие спор.
2.Бациллы- аэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (эндоспоры).
3.Клостридии- анаэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры больше поперечника (диаметра) вегетативной клетки, в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку.
Необходимо иметь в виду, что термин “бактерия” часто используют для обозначения всех микробов- прокариот. В более узком (морфологическом) значении бактерии- палочковидные формы прокариот, не имеющих спор.
Извитые формы микроорганизмов.
1.Вибрионы и кампилобактерии- имеют один изгиб, могут быть в форме запятой, короткого завитка.
2.Спириллы- имеют 2- 3 завитка.
3.Спирохеты- имеют различное число завитков, аксостиль- совокупность фибрилл, специфический для различных представителей характер движения и особенности строения (особенно концевых участков). Из большого числа спирохет наибольшее медицинское значение имеют представители трех родов- Borrelia, Treponema, Leptospira.
Характеристика морфологии риккетсий, хламидий, микоплазм, более подробная характеристика вибрионов и спирохет будет дана в соответствующих разделах частной микробиологии.
Данный раздел завершаем краткой характеристикой (ключем) для характеристики основных родов микроорганизмов, имеющих медицинское значение, на основе критериев, применяемых в определителе бактерий по Берджи (Berge).
Таблица. Ключ к основным группам бактерий
Основные группы бактерий | Роды бактерий
1.Изгибающиеся бактерии с тонкими стенками, подвиж-
ность обеспечивается за счет скольжения- скользя-
Щие бактерии
2.Изгибающиеся бактерии с тонкими стенками, подвиж- Treponema
ность связана с наличием осевой нити- спирохеты Borrelia, Leptospira
3.Ригидны
|
|
|
