7. Українська мікробіологічна школа. Праці Заболотного, Дроботько, Дяченко, Пяткіна та ін.

Данило Заболотний (1866–1929), син селянина з с. Чоботарки (тепер с. Заболотне) на Вінничині, закінчив природничий відділ фізико-математичного факультету Одеського (Новоросійського) університету і медичний факультет Київського університету. Будучи ще студентом, він виконав низку наукових праць під керівництвом І.Мечникова і В. Підвисоцького. Разом з І. Савченком Заболотний у 1893 р., на багато років раніше від О. Безредки, в дослідах на собі довів, що холерна вакцина, прийнята через рот, забезпечує від захворювання на холеру. Все своє життя Д. Заболотний особливу увагу приділяє вивченню шляхів поширення чуми та її лікування. Він вивчає її в Індії, Аравії, Монголії, Китаї, в Поволжі, Казахстані, Забайкаллі. Під час експедиції в Монголію Заболотний заражається чумою. В 1911 році він доводить зв’язок поширення чуми з гризунами тарбаганами.

Вивчаючи сифіліс, він за два роки до Шаудіна і Гофмана відкриває спірохету, але не опубліковує цього. В 1898 р. Заболотний засновує першу в Росії кафедру бактеріології в Петербурзькому жіночому медичному інституті, яку очолює протягом багатьох років. В 1920 р. він засновує в Одесі першу в світі самостійну кафедру епідеміології. В 1927 р. Заболотний видав перший на російській мові оригінальний підручник “Основы зпидемиологии”.

У 1922 р. Д. Заболотного було обрано академіком Академії наук УРСР, у 1928 р. – президентом її, в 1926 р. – академіком Академії наук СРСР. В складі Академії наук УРСР він організує Інститут мікробіології, який носить тепер його ім’я. Особливу увагу Заболотний приділяв поширенню санітарної освіти серед населення, йому належить багато популярних праць санітарно-медичного характеру. Поховано Д. Заболотного, за його заповітом, в с.Чоботарці, поруч з дружиною, яка багато років учителювала в цьому селі. В хаті Заболотного в с. Чоботарці створено музей його імені. На могилі Д. Заболотного написано: “Тут поховано тіло померлого Президента Всеукраїнської Академії наук Данила Кириловича Заболотного, селянина с. Чоботарка”.

Дроботько Віктор (1885 с. (Дігтярі (смт)), Сумщина — 1966) — мікробіолог та епідеміолог. Дійсний член АН УРСР, з 1931 р. науковий співробітник Інституту Мікробіології ім. Д. Заболотного АН УРСР у Києві, згодом його керівник.

Мав понад 100 наукових праць з питань мікробіології риносклероми, кишкових інфекцій, харчових отруєнь, туберкульози тощо. В. Дроботько працював також у напрямку вивчення антибіотиків із вищих рослин.Автор антимікробного препарату - іманін. Належить низка наукових відкриттів. Започаткував новий напрямок - мікотоксикологія.

Дяченко вивчав патогенімікроорганізми!!!

Пяткін вивчав вірусологію, фізіологію мікроорганізмів та навіть написав книжку «мікробіологія» для студентів- медиків

8. Мікроскопічний метод діагностики інфекційних хвороб. Принципи мікроскопічного дослідження з використанням імерсійного, люмінесцентного, електронного мікроскопів. Принципи організації, апаратура, режим роботи в бактеріологічній лабораторії.

Основна мета - встановлення етіологічного агента інфекційної хвороби – збудника, що спричинив її виникнення

Ефективність мікробіологічної діагностики залежить від правильного вибору і забору досліджуваного матеріалу.

Матеріал для дослідження:

-Прижиттєва діагностика: Мокротиння, Гній, Рановий вміст, Сеча, Випорожнення, Секрети слизових оболонок, Кров, ліквор, Пунктати лімфатичних вузлів

-Постмортальна діагностика: трупний матеріал

-Об‘єкти зовнішнього середовища: ґрунт, вода, повітря, залишки харчових продуктів

Мікроскопічний метод діагностики належить до прямих (направлені на виявлення самого збудника в матеріалі від хворого) методів мікробіологічної діагностики

Мікроскопічний метод:

1)Світлова мікроскопія

- сухим об’єктивом

- водно-імерсійним об’єктивом

- оліє-імерсійним об’єктивом

- темнопольна мікроскопія

- фазовоконтрастна мікроскопія

- інтерференційна мікроскопія

2)Люмінісцентна мікроскопія

3)Електронна мікроскопія

Мікроскопічний метод оснований на виявленні збудника в досліджуваному матеріалі, розпізнаванні його за характерними морфологічними ознаками. Метод має орієнтовне значення і є ефективним за умов наявності в матеріалі 106 мікроорганізмів / мл, г матеріалу. Мікроскопія препаратів за допомогою імерсійної системи дає можливість визначити морфологію бактерій з метою ідентифікації збудника для постановки діагнозу інфекційного захворювання.

Морфологію вивчають: В нативних мазках-препаратах, В фарбованих мазках-препаратах, В препаратах для електронної мікроскопії

Критерії діагностики: форма клітини, розташування, ультраструктурні, компоненти, відношення до складних методів забарвлення, рухливість, внутрішньоклітинний паразитизм

Електронна мікроскопія:

 Застосовують для ідентифікації вірусів в дослідному матеріалі

 основана на виявленні імунних комплексів за допомогою електронного мікроскопу

 Матеріал змішують із специфічними сироватками, центрифугують.

 Утворені комплекси виявляють за допомогою електронної мікроскопії. Віруси, оточені молекулами специфічних імуноглобулінів мають вигляд вінка

Електронна мікроскопія – застосовують електронний мікроскоп роздільна здатність якого 0,2 нм, збільшення 700000-1,5 млн разів, застосовують для дослідження ультраструктури клітинних мікроорганізмів і вивчення морфології вірусів, які невидимі в світловий мікроскоп (< 0,2 мкм або 200 нм)

Люмінісцентна мікроскопія –Використовується здатність деяких об’єктів і барвників світитися при освітленні їх УФ, синіми або ін. коротко хвилевими променями світа.

Мікробіологічна лабораторія призначена для виконання бактеріологічних досліджень, серологічних та вірусологічних досліджень

Правила роботи в мікробіологічній лабораторії:

1. Вхід в лабораторію без спецодягу забороняється. Спецодяг є індивідуальним захистом для працюючого. Він також попереджує забруднення сторонніми мікробами досліджуваного матеріалами.

2. Забороняється їсти

3. В лабораторії не допускаються різки рухи, ходіння без потреби

4. При випадковому потраплянні досліджуваного матеріалу не руки, робоче місце, одяг або взуття, необхідно попередити викладача і під його керівництвом провести дезінфекцію

5. Робоче місце повинно утримуватись в повному порядку. Бактеріологічні петлі та чашки знезаражують в полум’ї пальника, а використані шпателі та піпетки – в ємкостях з дезрозчином

6. Після закінчення досліджень поживні середовища з посівами поміщають в термостат. Мікроскопи приводять в неробочий стан (маленьке збільшення, опущений тубус і компресор). Робочі місця протирають дезінфікуючими розчинами

3.1 Типи і механізми живлення бактерій. Поживні середовища, які використовують в мікробіології, вимоги до них, класифікація.

Бактеріям притаманний голофітний тип живлення – вони утилізують поживні речовини із водних розчинів всією поверхнею клітини

Механізми проникнення поживних речовин в клітину:

 Енергонезалежні

1)Проста дифузія:

– відбувається за рахунок різниці градієнту концентрації (проникнення мілких молекул)

– відбувається проникнення середніх ліпофільних молекул також і при вирівнюванні градієнту концентрації

2)Полегшена дифузія – відбувається за участю мембранних білків-пермеаз, постійно локалізованих в порах

Схема полегшеної дифузії:

 Енергозалежні

1)Активний транспорт – відбувається за участю специфічних для речовин ферментів-перенощиків, локалізованих в ЦПМ, проти градієнту концентрації

Механізм активного транспорту:

2)Транспорт, обумовлений фосфорилюванням –

забезпечується фосфорильованим мембранним ферментом. Відбувається як за градієнтом концентрації, так і проти нього

Класифікація бактерій за типом живлення:

 Залежно від джерела вуглецю та азоту

1)Аутотрофи (аміноаутотрофи) джерелом є неорганічні сполуки

вуглецю і азоту

2)Гетеротрофи (аміногетеротрофи)

джерелом є органічні сполуки вуглецю та азоту

Гетеротрофи класифікуються:

Сапрофіти – засвоюють органічні речовини відмерлих організмів

Паразити – засвоюють органічні речовини живих організмів

Паразитизм:

 Умовний (необлігатний) – бактерії можуть засвоювати органічні речовини зі штучних середовищ

 Обов’язковий (облігатний) – бактерії засвоюють органічні речовини живого організму, розвиваються лише внутрішньоклітинно (рикетсії, хламідії)

Класифікація поживних середовищ:

 за походженням (природні, синтетичні, напівсинтетичні)

 за консистенцією (рідкі,напіврідкі, щільні)

 за призначенням:

- універсальні

- спеціальні(селективні, диференційно-діагностичні, транспортні, консервуючі, середовища накопичення

Культуральні властивості бактерій:

 На рідких середовищах бактерії утворюють:

-помутніння

-плівку

-осад

-їх комбінації

 На твердих середовищах утворюють колонії

Колонія – це видиме неозброєним оком скупчення біомаси бактеріальних клітин на поверхні або в товщі щільного поживного середовища

Характеристика колонії:

 Розмір (карликові, малі, середні, великі, гігантські)

 Колір (залежить від кольору пігментів бактерій)

 Характер краю (рівний, хвилястий, волокнистий тощо)

 Форма (кругла, овальна, розеткоподібна тощо)

 Консистенція (м’яка, в’язка, крихка)

3.2 Дихання бактерій. Аеробний та анаеробний типи дихання. Ферменти та структури клітини, що беруть участь в процесі дихання. Методи вирощування анаеробних бактерій.

Класифікація бактерій за типом дихання:

1) Аероби – використовують як кінцевий акцептор кисень

 облігатні – парціальний тиск кисню 20%

 мікроаерофіли – парціальний тиск кисню 5%

2) Анаероби – використовують сульфати, карбонати, нітрати, піруват

 факультативні – можуть використовувати кисень

 облігатні – гинуть в кисневих умовах

Аеробні бактерії в процесі дихання окислюють різні органічні сполуки. При повному окисленні молекули глюкози вивільнюється певна кількість калорій тепла. При неповному окисленні вивільнюється відповідно ступеню окислення менша кількість енергії.

Інтенсивність процесів аеробного дихання залежить від віку культури, температури і поживних субстратів. Посилене дихання і прискорений обмін речовин пов’язані зі швидкістю поділу клітин, з підвищенням синтезу білка в клітині, що призводить до посилення відновних властивостей середовища, у якому розвиваються мікроби.

Дихання у анаеробів - шляхом ферментації субстрату с утворенням невеликої кількості енергії. До анаеробних процесів належать спиртове бродіння, молочнокисле бродіння, маслянокисле бродіння. Анаероби ферментують здебільшого без азотисті сполуки, викликаючи бродіння. Між аеробним і анаеробними типами дихання немає чіткої межі. Дихання бактерій проходить за участю ферментів оксидаз і дегідраз, яким притаманна виражена специфічність.

Способи створення анаеробних умов:

 Анаеростат – апарат, з якого відкачують повітря і заповнюють інертним газом

 Хімічний спосіб – культивування в ексикаторі з поглиначами кисню (лужний р-н пірогалолу)

 Газовий пакет з регенератором

 Біологічний спосіб – одночасне культивування в герметизованій чашці Петрі облігатних аеробів з анаеробами

 Культивування в товщі середовища

Методи вирощування анаеробних бактерій

Для культивування анаеробів потрібно створити знижений парціальний вміст кисню в середовищі чи повітрі , з яким воно межує, що досягається декількома способами.

1. Посів анаеробної культури уколом в високий стовпчик цукрового агару. Це найбільш простий спосіб.

2. Додавання в середовище редукуючи речовин. Найчастіше застосовується середовище Кітта-Тароцці: бульйон з 0,5% глюкозою і шматочками свіжих органів тварин(чи з м’ясним фаршем). Шматочки органів, а також глюкоза володіє редукуючи ми властивостями. Середовище зверху заливають шаром масла.

Поживні середовища перед посівом анаеробів «регенерують», кип’ятять для видалення кисню. Після посіву їх заливають зверху шаром парафінового чи вазелінового масла для відокремлення від атмосферного повітря.

3. Видалення повітря. Із середовища механічним шляхом. Для цього використовують анаеростати, з яких повітря викачується насосом.

4. Заміна повітря індиферентним газом. таким газом , наприклад, є водень, який отримують в апараті Кіппа і через приєднану трубку надходить в посудину, де знаходяться посіви анаеробів, витісняючи повітря з киснем.

5. Механічний захист від кисню повітря. Зручний спосіб Віняля-Вейона: беруть скляну трубку довжиною близько 30см і шириною 3-6мм. Один кінець її витягують в капіляр, а з іншого роблять перетяжку і вставляють ватну пробку; засівають в розтоплений агар досліджуваний матеріал, перемішують середовище і потім засипають агар в стерильну трубку. Потім запаюють капіляр і трубку поміщають в термостат. В середовищі виростають видимі ззовні колонії бактерій, які можна дістати, розпилявши трубку.

6. Хімічне поглинання кисню, наприклад основним розчином пірогалолу (10% розчин основи і пірогалолу) в особливих пристроях.

7. Біологічний метод – комбінований посів культури анаеробів і аеробів (способом Фортнера). Посів виконують на чашку з товстим шаром кров’яного агару, розподіленого навпіл вирізаною посередині чашки, прокаленим стерильним скальпелем, невеликою межею. На одній половині агару роблять посів культури аероба, на іншій – посів культури анаероба. Чашку обмащують парафіном і поміщають в термостат. Спочатку відбувається ріст аеробів. Коли вони в достатній мірі вичерпаються з чаші кисень, починається ріст анаеробів.

2.2 Морфологія та будова бактерій. Роль окремих структур для життєдіяльності бактерій та у патогенезі інфекційних захворювань. Методи їх виявлення

Морфологічні особливості бактерій і їх ультраструктура є, як правило сталою (постійною) ознакою, що дозволяє використовувати їх в якості ідентифікаційного критерію

Сферичні – коки (гр. кokkos-ягода, зерно) – мають кулясту, овальну, бобовидну, ланцетовидну форму

В залежності від характеру розташування в полі зору, що пов’язано із кількістю площин поділу, виділяють:

• мікрококи (поодинокі коки)

• диплококи (по 2)

• тетракоки (по 4)

• стрептококи (ланцюги)

• сарцини (пакети по 8 - 16 коків)

• стафілококи (грона)

Паличкоподібні або палички – мають циліндричну форму, розрізняються за розмірами, формою кінців клітини, розташуванням і спороутворенням

За розташуванням: поодинокі, диплобактерії (диплобацили), стрептобактерії (стрептобацили)

За спороутворенням:

• Споронеутворюючі- власне бактерії

• Cпороутворюючі

- бацили – діаметр спори не перевищує d бактерії

- клостридії – d спори > d бактерії, тому при спороутворенні клітина деформується (closter-веретено)

Звивисті бактерії – спіралеподібні бактерії, які мають 1 або більше завитків

За кількістю завитків:

• Вібріони (1/4 завитка)

• Спірили (1-2 завитка)

• Спірохети (3-25 завитків)

- борелії (3-8 завитків)

- трепонеми (8-15 завитків)

- лептоспіри (20-25 завитків)

Ниткоподібні – розміри від 50 мкм (актиноміцети)

Ультраструктура бактерій:

Клітинна оболонка бактерій:

- капсула

- клітинна стінка

- цитоплазматична мембрана

Поверхневі структури бактерій:

- джгутики

- мікроворсинки

(пілі або війки, фімбрії)

Внутрішні структури:

- цитоплазма

- нуклеоїд

- рибосоми

- лізосоми, мезосоми

- включення

Капсула – зовнішній шар, розташований поверх клітинної стінки, який не фарбується аніліновими барвниками

За хімічним складом виділяють:

• Полісахаридні капсули

• Поліпептидні капсули

• Змішані капсули

За здатністю утворювати капсулу виділяють:

• Безкапсульні мікроорганізми

• Капсульні мікроорганізми, які утворюють капсулу

- тільки в макроорганізмі

- в макроорганізмі і на спеціальних поживних середовищах

- постійно

В залежності від товщини і щільності зв’язку з стінкою клітини капсули поділяють на:

• макрокапсули (істинні) – видимі в світловий мікроскоп, товщина > 0,2 мкм, виявляють за допомогою спеціального методу забарвлення за Бурі-Гінсом

• мікрокапсули (товщина < 0,2мкм), невидимі в світловий мікроскоп, виявляють за допомогою електронної мікроскопії або за допомогою серологічних реакцій

• Капсулоподібна оболонка або слизовий шар – нещільно зв’язана з поверхнею клітини (ліпідо-полісахарідний шар)

Функції та властивості капсули:

1.Захисна функція:

• Захист від несприятливих факторів навколишнього середовища ( інсоляції, висушування, бактеріофагів)

• Антифагоцитарна роль (обумовлює патогенні властивості капсульних бактерій)

2.Адгезивна функція

• Полісахариди капсули споріднені до певних клітин або тканин організму людини (тропізм)

3.Антигенні властивості

• Полісахариіди або поліпептиди капсул утворюють К-АГ – при потраплянні в організм викликає імунну відповідь

• Використовують для виготовлення вакцин проти капсульних бактерій

Будова клітинної стінки:

Для вивчення будови і хімічного складу клітинної стінки бактерій в умовах звичайної баклабораторії використовують складний метод забарвлення за Грамом.

В залежності від будови і хімічного складу клітинної стінки бактерії поділяють на:

грампозитивні (забарвлюються за методом Грама у синьофіолетовий колір)

грамнегативні – забарвлюються у рожевий колір.

Основним компонентом клітинної стінки гр(+) і гр(-) бактерій є пептидоглікан (син. муреїн,мукопептид протеоглікан) – складний біополімер, побудований із полісахаридних і пептидних ланцюгів і являє собою складну сітчасту макромолекулу (“муреїновий мішок”), який покриває протопласт бактерії.

Особливості будови клітинної стінки гр(+) бактерій:

1. пептидоглікан складає до 90% сухого залишку, який має багатошарову будову (одноманітність)

2. до складу клітинної стінки входять тейхоєві кислоти , які прошнуровують усю товщу клітинної стінки

3. ліпіди, як правило, відсутні; винятком є кислотостійкі бактерії, які містять велику кількість нейтральних жирів, восків,парафінів

4. білки розташовуються назовні від клітинної стінки (наприклад, білок А у Staphylococcus і білок М у Streptococcus)

5. товщина клітинної стінки > 20нм (20-40нм)

Особливості будови клітинної стінки гр(-) бактерій:

• 1. складається із трьох шарів, різних за хім. будовою:

• - внутрішній шар ригідний представлений 1 або 2 шарами пептидоглікану,який складає 20% сухого залишку

• середній шар - ліпопротеїновий (зовнішня мембрана) зовнішній шар - ліпополісахаридний пластичний шар

• до складу пластичного шару входять білки, фосфоліпіди, ліпополісахариди

• 2. товщина клітинної стінки < 20нм.

• 4. менш ригідна,чим клітинна стінка гр(+) бактерій

Функції клітинної стінки :

1. Захисна - від шкідливих факторів зовнішнього середовища

2. Формоутворююча –надає форми за рахунок ригідності

3. Рецепторна (рецептори для бактеріофагів, хімічних речовин, бактеріоцинів)

4. Імуногенна (компоненти клітини стінки є повноцінними АГ і подразнюють імунну систему людини)

5. Транспортна

6. Приймає участь у поділі клітини

7. Токсичні властивості (ендотоксин)

8. Будова та хімічний склад клітинної стінки бактерії обумовлює її тінкторіальні властивості (здатність сприймати барвники)

Поверхневі структури: До поверхневих структур мікроорганізмів відносять органели руху – джгутики, пілі (фімбрії)

Джгутики бактерій – орган руху, побудований із особливого скоротливого білка флагеліну;

Наявність джгутиків, їх кількість і характер розташування є ідентифікаційною ознакою певних мікроорганізмів.

• Джгутики складаються з базального тільця, за допомогою якого вони кріпляться до бактерії, гачка і власне джгутика (білок флагелін).

• Базальне тільце побудоване як система кілець (2 у гр(+) і по 4 (2по2) у гр (-), нанизаних на осьовий циліндр. В базовому тільці утворюється обертовий момент , який передається на джгутик, завдяки руху якого бактерія рухається.

• Направлений рух бактерій називається таксис

• (аеро-, хемофототаксис)

За видом руху виділяють:

• Ковзаючі – рух за рахунок скорочення тіла

• Плаваючі – рух за допомогою жгутиків

• а)монотрихи – один джгутик з одного боку б)лофотрихи – два або декілька з одного боку в)амфітрихи – по одному або декілька з обох полюсів г)перитрихи – джгутики по всій поверхні тіла

До поверхневих структурних елементів відносять також пілі або фімбрії.

Розрізняють пілі двох типів:

1. Пілі загального типу (common-пілі) – забезпечують адгезію бактерій на певних органах або тканинах

2. F – пілі або sex- пілі – слугують для передачі генетичного матеріалу під час кон”югації двох різних клітин.

Джгутики виявляють у плаваючих бактерій, здатних до руху у рідкому або напіврідкому середовищі. Існують як прямі, так і непрямі способи виявлення джгутиків.

Методи виявлення джгутиків:

Прямі (мікроскопічні методи):

а) електронна мікроскопія – дозволяє вивчити будову джгутиків, встановити їх кількість і розташування (монотрихи,амфітрихи, лофотрихи, перитрихи)

б) світлова мікроскопія мазків , забарвлених спеціальними методами (Леффлера, імпрегнація сріблом)

Непрямі методи – базуються на вивченні рухливості бактерій:

а)бактеріоскопічний метод – мікроскопія нативних препаратів ”роздавлена” або висяча крапля – для вивчення монотрихіальної рухливості

б) бактеріологічний метод – посів уколом в стовпчик напіврідкого агару (визначення перитрихів) або посів в конденсаційну воду скошеного агару

Внутрішні структури бактерій:

• Включення – це продукти метаболізму бактерій, які розташовуються в цитоплазмі і використовуються клітиною в якості запасних поживних речовин.

• За хімічним складом це можуть бути як органічні (білки, жири, глікоген, крохмаль), так і неорганічні сполуки (сірка, поліфосфати, залізо).

Ідентифікаційне значення в медичній мікробіології мають тільки зерна волютину (поліфосфати) у Corynebacterium diphtheriaе, які виявляють за методом забарвлення за Нейсером (тіла бактеріальних клітин жовті, зерна – синьо-чорні).

Спори бактерій – округлі або овальні утворення, які формуються всередині бактеріальної клітини за несприятливих умов зовнішнього середовища.

Основна мета спороутворення у бактерій – збереження виду в несприятливих умовах.

Найбільш впливовим фактором для утворення спори є відсутність поживних речовин, наявність кисню в оточуючому середовищі для анаеробних бактерій, висушування.

Процес спороутворення у бактерій проходить у 4 стадії і триває 18-20 годин.

В організмі людини або на поживних середовищах (сприятливі умови) спори проростають і утворюють вегетативну форму.

Процес проростання спори триває 5-6 годин.

Виявляють спори за методами Ожешко або Ціля-Нільсена (спори забарвлюються у червоний колір, вегетативні клітини – у синій).

2.4 Морфологія і класифікація мікроскопічних грибів, патогенних для людини. Методи їх вивчення

Форма клітин у молодих культур може бути кругла, яйцеподібна або витягнута, у зрілих клітин – грушоподібна, веретеноподібна, амебоподібна.

Гриби мають диференційоване ядро (одне або кілька), клітинну стінку, цитоплазматичну мембрану. У молодих культур цитоплазма гомогенна, у дорослих – зерниста; містяться мітохондрії, комплекс Гольджі, вакуолі, включення. Основний структурний компонент – міцелій, який складається з безбарвних ниток гіфів. Спорин’я утворює склєроций у вигляді щільного сплетення гіф міцелію. Морфологія різноманітна, особливо в культурах на різних поживних середовищах, де спостерігається виражений поліморфізм. Тканинні форми патогенних грибів менш поліморфні, вони відрізняються від культуральних, це враховується в діагностиці мікозів.

Найбільше значення для медицини мають ооміцети, аскоміцети, базидіоміцети, дейтероміцети.

Культивують в аеробних умовах при т 22-27С на поживних середовищах, які містять азотисті і вуглецевмісні речовини. Найкраще рН 6,0-6,5, але патогенні гриби можуть рости при рН 3-10. Патогенним грибам потрібні різноманітні фактори росту( вітаміни, амінокислоти) і мікроелементи. Виробляють різнокольорові пігменти, які ділять на розчинні у воді і розчинні у спирті, ацетоні. Деяка кількість грибів здатна продукувати екзотоксини, більшість продукує ендотоксини.

2.3 Морфологія і класифікація найпростіших, патогенних для людини. Методи їх вивчення

Найпростіші – одноклітинні еукаріотні тваринні організми, більше організовані у порівнянні із бактеріями. Мають цитоплазму, диференційоване ядро (деякі представники багатоядерні), різну за своїми оптичними властивостями оболонку, примітивні органоїди. Розмножуються простим і множинним поділом, статевим шляхом, складним способом (статевим і нестатевим). Деякі форми можуть утворювати цисти. Тип Найпростіші має чотири класи: джгутикові, саркодові, споровики, війчасті. Патогенними є збудники лейшманіоза, трипаносомоза, тріхомоніаза, лямбліоза, амебіаза, малярії, токсоплазмоза, балантидіаза.

Найпростіші (Protozoa) – еукаріотичні одноклітинні мікроорганізми, що складають підцарсвто царства тварин (Animalia). Найпростіші включають 7 типів, із яких 3 типи (Sarcomastigophora, Apicomplexa, Ciliophora) мають представників, що викликають захворювання у людини. Розміри найпростіших коливаються в межах від 5 до 30 мкм.

Ззовні найпростіші вкриті мембраною(пеликулою) – аналогом цитоплазматичної мембрани клітин тварин. Деякі представники найпростіших мають опорні фібрили. Цитоплазма і ядро відповідають по будові еукаріотичним клітинам: цитоплазма складається з ендоплазматичного ретикулума, мітохондрій, лізосом, і ін.; ядро має ядерце і ядерну оболонку. Рух найпростіших здійснюється за допомогою джгутиків, війок і шляхом утворення псевдоподій. Найпростіші можуть харчуватися шляхом фагоцитозу чи утворенням особливих структур. Багато найпростіших при неблагоприємних умовах утворюють цисти – стадію спокою, що стійка до змін температури, вологості і т.д.

Тип Sarcomastigophora. Підтип Mastigophora(джгутикові) включає в себе наступних патогенних представників: трипаносому – збудника африканського трипаносомозу (сонної хвороби); лейшманії – збудника шкірної і вісцеральної форм лейшманіозів; трихонади, що передається статевим шляхом і паразитують в товстій кишці людини; лямблії – збудника лямбліозу. Ці найпростіші характеризуються наявністю джгутиків: один у лейшманій, 4 вільних джгутики і ундулююча мембрана у трихомонад.

До підтипу Sarcodina (саркодові) відноситься дизентерійна амеба – збудник амебної дизентерії людини. Морфологічно з нею схожа непатогенна кишкова амеба. Ці найпростіші пересуваються шляхом утворення псевдоподій. Поживні речовини захоплюються і погружаються в цитоплазму клітин. Статевий шлях розмноження у амеб відсутній. При несприятливих умовах вони утворюють цисту.

Тип Apicomplexa. В класі Sporozoa (споровики) патогенними представниками є збудники токсоплазмозів, кокцидіозів, саркоцистозів, малярії і пневоцистозу. Збудник пнемоцистозу умовно віднесений до найпростіших. Життєвий цикл збудника малярії характеризується чергуванням статевого розмноження (в організмі комарів Anopheles)

І безстатевого ( в клітинах тканин і еритроцитів людини вони розмножуються шляхом множинного поділу). Токсоплазми мають півмісяцеву форму. Токсоплазмозом людини заражається від тварин. Токсоплазми можуть передаватися через плаценту і вражати центральну нервову систему і очі плоду.

Тип Ciliophora. Патогенний представник – збудник балантидіазу вражає товстий кишечник людини. Балантидії мають численні війки і тому є рухливі.

Методи вивчення

Морфологія найпростіших вивчається як в живому так і в забарвленому вигляді. Просте забарвлення (фуксином чи синькою) непридатна, так як вона не дозволяє вивявити складну структуру цих мікроорганізмів. Найбільш простим способом, що дозволяє диференціювати окремі елементи клітини, є метод забарвлення за Романовським-Гімзе. При цьому фіксація мазків повинна виконуватись не над полум’ям, а в якому-небуть фіксаторі(наприклад сумішшю спирту з ефіром по Нікіфорову).

3.3

Ферменти бактерій, їх роль в обміні речовин. Ферменти патогенності. Використання для диференціації бактерій.

Для відтворення метаболічних процесів бактерії використовують ферменти. Їх набір – генетично детермінована ознака. Вивчення ферментативної активності збудників проводять з метою ідентифікації.

Класифікація ферментів

За механізмом дії:

 оксидоредуктази

 трансферази

 гідролази

 ліази

 лігази

 ізомерази

За місцем локалізації:

 ендоферменти – локалізуються в цитоплазмі, ЦПМ або периплазматичному просторі

 екзоферменти – виділяються в зовнішнє середовище

За генетичним контролем:

Конститутивні – постійно синтезуються клітиною

Індуктивні – синтезуються в присутності субстрату

Репресивні – їх синтез пригнічується надмірним накопиченням продуктів метаболізму реакції, яка ними каталізується

За субстратом:

 протеолітичні

 цукролітичні

- ряд Гісса(глюкоза, лактоза, маніт, мальтоза, сахароза +МПБ+ індикатор);

- довгий ряд Гісса - до 20 вуглеводів;

- СистемиІндикаторніПаперові;

- Тест системи (ентеротести,стафілотести);

- системи мультимікротестів;

- середовища ДСС(Енна, Лєвіна, Плоскірєва).

 Лі політичні

 Амілолітичні

 Пептолітичні

 Гемолітичні

 Лецитиназна активність

Окрема група - ферменти захисту та агресії

Практичне значення

Ферменти використовують:

 з метою ідентифікації збудників інфекційних хвороб

 як лікувальні препарати:

- фібринолізин – для попередження тромбоемболій при свіжих інфарктах

- пеніциліназа – для профілактики анафілаксії на пеніцилін

 стрептодорназа – для розрідження гною і полегшення дренажування

 в промисловості їх використовують у виробництві біологічних препаратів (вітаміни групи В, аскорбінової кислоти, амінокислот, генній інженерії )

Ферменти патогенності:

- Гіалуронідаза – руйнує гіалуронову кислоту сполучної тканини

- Лецитиназа – руйнує лецитин клітинних оболонок

- ДНК-аза та РНК-аза

- Фібринолізин – руйнує фібрин кров´яних згустків

- Плазмокоагулаза – коагулює білки плазми, закриває власні рецептори

- Колагеназа – руйнує колаген

- Гемолізин – руйнує мембрани еритроцитів

3,4

Ріст і розмноження бактерій. Механізм клітинного поділу, фази розмноження культури бактерій у стаціонарних умовах.

Ріст – процес збільшення біомаси клітини внаслідок синтезу нових речовин

Розмноження – процес відтворення подібних собі особин, який забезпечує існування виду

Механізми розмноження(клітинного поділу):

 бінарний поділ

 дроблення і спороутворення (у актиноміцетів)

 брунькування

Фази розмноження бактерій в ізольованому середовищі

 Лаг-фаза – адаптація до нових умов

 Експоненціальна фаза – інтенсивне розмноження (збільшення кількості особин в геометричній прогресії)

 Стаціонарна фаза – кількість відмерлих особин дорівнює кількості живих, що розмножуються

 Фаза відмирання – інтенсивне відмирання (кількість відмерлих збільшується в геометричній прогресії)

Крива росту мікроорганізмів в поживному середовищі

3.5

Бактеріологічний метод дослідження. Принципи виділення чистих культур бактерій та їх ідентифікації

| Методы выделения чистых культур. Выделение от¬дельных видов бактерий и получение чис¬той культуры являются основой бактери¬ологической работы, так как на практике чаще всего приходится иметь дело с материалом, содержащим смесь микробов. Установление же вида микроба и изучение всех его свойств возможно только тогда, когда бактерии полу-чены в чистом, изолированном виде, т. е. в чистой культуре. Основной задачей при исследовании материала, содержа¬щего смесь микробов, является получение отдельных коло¬ний (скопление микробов одного вида, выросших из одного зародыша) по возможности всех микробов, находящихся в исследуемом материале. Простейший способ — механичес-кое разобщение микробов на поверхности плотной пита¬тельной среды. Для этой цели наиболее часто применяется агар, разливаемый в так называемые чашки Петри (рис 49).

Выделение чистых культур методом рассева на чашки. Посев шпателем (метод Дригальского). Простейшим спо¬собом разъединения микробов является последовательное

растирание материала стеклянным шпателем (рис. 50) или петлей по поверхности агара на нескольких чашках Петри с питательной средой.

Агар в чашках приготовляют заранее следующим обра¬зом: стерильный агар, находящийся в колбах или флаконах, расплавляют на водяной бане. Колбу с расплавленным ага¬ром берут в правую руку, а левой вынимают пробку. Обжи¬гают горлышко колбы и большим и указательным пальца¬ми левой руки приподнимают крышку чашки лишь настоль¬ко, чтобы в щель могло пройти горлышко колбы со средой. Вводят горлышко под крышку чашки (не касаясь ее краев), наливают в чашку 10—15 мл питательной среды, быстро выводят горлышко колбы из чашки и закрывают ее крыш-ку. Тотчас же обжигают край горлышка колбы и пробку и

закрывают колбу. Если среда не распределилась равномер¬но по дну чашки, то, осторожно покачивая чашку, среду распределяют ровным слоем толщиной приблизительно 0,5 см. Пока среда не застынет, чашки нельзя передвигать или переносить. Застывшую среду подсушивают в термо¬стате или в закрытых чашках в течение 1—2 часов или в от¬крытых чашках в течение 30 минут. В последнем случае от¬крытые чашки помещают дном вверх на полках термостата, покрытых стерильной бумагой.

Первый день: посев исследуемого матери¬ала. Посев производится на трех пронумерованных чаш¬ках Петри (I, II, III) с питательной средой. Для посева за¬ранее заготовляются стеклянные шпатели, завернутые в бумагу и простерилизованные. Можно сделать шпатель из пастеровской пипетки, загнув под углом ее конец в.пламе¬ни горелки.

1. На поверхность питательной среды в чашке I наносят петлей или стерильной пастеровской пипеткой каплю иссле¬дуемого материала и растирают ее стерильным шпателем, двигая его сначала взад и вперед на небольшом участке, а затем круговыми движениями по всей поверхности пита¬тельной среды. При этом крышку чашки приоткрывают ле¬вой рукой лишь настолько, чтобы в щель мог пройти шпа¬тель.

2. Вынимают шпатель из чашки I, закрывают ее и быст¬ро переносят шпатель в чашку II, не прожигая его. Растирают материал по всей поверхности среды, прикаса¬ясь к ней той же стороной шпателя, которой растирался материал в чашке I. Чашку II закрывают.

3. Так же переносят шпатель в чашку III и растирают материал по поверхности питательной среды той же сторо¬ной шпателя. Закрывают чашку. Шпатель прожигают или опускают в дезинфицирующую жидкость.

4. Чашки надписывают (название материала, фамилия больного, дата) и ставят в термостат вверх дном, чтобы об¬разующиеся капельки паров воды, попадающие на крышку, не стекали на поверхность среды и не размывали посева. Чашки находятся в термостате 18—24 часа.

Второй день: изучение колоний и выделе¬ние чистых культур. Через сутки засеянные чашки вынимают из термостата и изучают полученные посевы. На

чашке 1, где было много материала, получился сплошной рост бактерий и отдельных колоний не видно. На чашке II и в особенности на чашке III колонии распределились изо¬лированно, поэтому легко доступны исследованию (рис. 51).

Прежде всего изучают колонии макроскопичес¬ки, невооруженным глазом. Просматривают чашку (не от¬крывая) со стороны дна в проходящем свете, держа ее на уровне глаз на расстоянии 20—30 см. Обнаруживают, что посев смеси микробов дал рост неоднородных колоний. От¬мечают величину колоний (крупная, мелкая, точечная), форму (правильная круглая, неправильная, плоская, воз¬вышающаяся над поверхностью среды), цвет (бесцветная, окрашенная), консистенцию (плотная, крошащаяся, мяг¬кая), характер поверхности (гладкая, морщинистая, блес-тящая, тусклая, влажная, сухая, слизистая и т. д.).

Еще лучше видна разница в структуре колоний при рассмотрении их с увеличением. Для этого пользуются или

лупой, или вынутым из тубуса микроскопа окуляром', или микроскопом со слабой сухой системой при суженной диаф¬рагме или несколько опущенном конденсоре. При изучении под микроскопом чашку помещают на столике вверх дном и, передвигая ее, отмечают на ней карандашом колонии различной формы, очерчивая их кружком.

Под микроскопом резко выявляется строение колоний: характер краев (ровные, фестончатые, зазубренные), характер поверхности (гладкая, шероховатая), структура (гомогенная, зернистая, однородная или различающаяся в центре и по периферии).

Каждому виду микробов свойствен определенный харак¬тер колоний. Нередко характер колоний имеет диагности¬ческое значение для определения возбудителей болезни.

3. Из части каждой из намеченных колоний делают маз-I ки, окрашивают их по Граму.

Намеченные колонии пересеваются в пробирки с косым агаром. Из остатка колонии, находящегося на петле после посева, следует приготовить мазок и чжрасить его, чтобы микроскопией проверить чистоту изучаемой колонии и мор¬фологию микробов в ней.

Пробирки с посевами помещают в термостат на 18—24 часа.

4. Производят подсчет колоний (см. ниже).

Третий день: проверка чистоты культуры и изучение свойств микроба. Через сутки про¬бирки с посевами вынимают из термостата и убеждаются, что в каждой из них получен посев однородной культуры. Проверяется чистота культуры и изучается морфология бактерий в мазках, окрашенных по Граму. Посев петлей. Выделение чистых культур из смеси мик¬робов можно сделать посевом петлей штрихом.

1. Простерилизорованной на пламени горелки и охлажден¬ной петлей берут материал для посева и осторожно вводят петлю в чашку.

2. На поверхности питательной среды распределяют ма¬териал петлей параллельными штрихами на расстоянии 0,5 см один от другого от одного края чашки к другому, держа петлю плашмя (не царапать питательной среды).

3. Вынимают петлю из чашки. Тотчас же, закрыв чашку, обжигают петлю и ставят ее в штатив.

4. Чашку надписывают и помещают в термостат вверх дном на сутки.

Рост на агаре на первом штрихе сплошной, на следую¬щих — изолированными колониями.

Все дальнейшие манипуляции с изолированными коло¬ниями совершенно такие же, как при посеве шпателем.

При достаточном навыке посев петлей исследуемого ма¬териала (взятого в небольшом количестве) производят лишь на одну чашку с агаром, получая в последних штри¬хах рост микробов в виде изолированных колоний.

Метод пластинчатых разводок Коха. Этот метод выделе¬ния чистых культур на плотной среде употребляется в тех случаях, когда нужно произвести количественное оп¬ределение микробов — подсчет микробов в определенном объеме исследуемого материала (вода, гной и т. д.).

1. Расплавляют в кипящей воде в нескольких пробирках по 9 мл агара, а затем охлаждают его до 50—55°, оставляя пробирки на все время работы в горячей воде такой же тем¬пературы.

2. Стерильной пипеткой набирают 1 мл исследуемого ма¬териала, вносят в первую пробирку с агаром и переме¬шивают. Получается разведение 1(Н.

3. Далее последовательно переносят по 1 мл из пробир¬ки в пробирку, получая таким образом соответствующие разведения: 10^2, 10~3 и т. д. Количество пробирок, взятых в опыт, зависит от степени загрязненности исследуемого ма¬териала.

4. Приготовив разведение, приступают к разливке засе¬янного агара в стерильные чашки Петри (для того чтобы агар распределился равномерно, а не застыл комками, ре¬комендуется предварительно согреть чашки в термостате или же слегка нагреть над пламенем горелки): берут про¬бирки по порядку, открывают, обжигают край, выливают содержимое в чашку, открыв крышку лишь настолько, что¬бы в щель вошло устье пробирки.

Опорожненную пробирку и пробку опускают в дезинфи¬цирующий раствор или в специальный бак с крышкой. По¬качиванием чашки распределяют агар равномерно по всей поверхности ее дна.

5. Отмечают на чашках разведения, дают агару застыть и помещают чашки вверх дном в термостат на 18—24 часа.

Счет колоний. Для определения количества выросших колоний, а следовательно, степени загрязненности материала применяют либо прямой их подсчет через лупу, либо в случаях большого количества выросших колоний — при помощи специальных камер. Камеры для подсчета колоний представляют собой стеклянные пластинки, укрепленные на подставках и разделенные на ряд квадратов площадью 1 cmz. Некоторые из этих квад¬ратов в свою очередь разде¬лены на 9 малых квадратов (рис. 52).

Удобен для счета колоний специальный электроприбор с импульсным счетчиком, показания которого увеличивают¬ся при подсчете колоний электропером.

Выделение чистых культур анаэробов

Первый день. 1. Накопление материала. Иссле¬дуемый материал (например, землю, гной) засевают пасте¬ровской пипеткой на среду Китта — Тароцци, прокипячен¬ную в течение 20 минут перед посевом и'остуженную. После посева материала среду нагревают 15 минут при 80° для уничтожения вегетативной флоры; споры анаэробов п.^и этом не гибнут. Пробирки с посевом ставят в термостат. "

Второй день*. Через сутки среда оказывается помутнев¬шей (рост микробов), иногда в ней видны пузырьки газа. Делают мазки, окрашивают их по Граму и обнаруживают крупные споровые и неспоровые грамположительные па¬лочки. Микроскопическая картина дает только ориентиро¬вочное представление о микробной флоре исследуемого ма-териала.

2. Выделение чистой культуры может быть произведено по одному из следующих методов.

а) По Цейсслеру: каплю материала со среды Кит¬та— Тароцци помещают на середину чашки I с кровяным сахадным агаром, и распределяют по ней стеклянным шпа¬телем; этим же шпателем производится посев в чашках II и III. Чашки с посевами помещаются в термостат в анаэ¬робных условиях. На следующий день по форме колоний (при рассматривании через лупу) и микроскопии мазков из них производится ориентировочное определение вида мик-Чоба и пересев отдельных намеченных колоний на среду «дота — Та_2сцци для выделения чистой культуры и точно определения вида микроорганизмаб) По Вейнбергу: несколько капель из посева на треде Китта — Тароцци переносят в пробирку с бульоном, рткуда затем запаянным концом капилляра пастеровской [пипетки переносят их последовательно в несколько узких /Пробирок (или трубок Виньяля) с растопленным, прокипя¬ченным а течение 20 минут и слегка остуженным сахарным агаром. Засеянные пробирки (или трубки) быстро охлаж-дают~Толодной водой дЬ застывания и помещают в термо¬стат На следующий дінь изучают форму выросших коло-

ний и отмечают колонии для пересева, затем производят распил трубки или пробирки у места отмеченной колонии. Колонию высасывают пастеровской пипеткой и засевают на среду Китта — Тароцци.

Методы выделения чистых культур. Выделение от¬дельных видов бактерий и получение чис¬той культуры являются основой бактери-ологической работы, так как на практике чаще всего приходится иметь дело с материалом, содержащим смесь микробов. Установление же вида микроба и изучение всех его свойств возможно только тогда, когда бактерии полу¬чены в чистом, изолированном виде, т. е. в чистой культуре. Основной задачей при исследовании материала, содержа¬щего смесь микробов, является получение отдельных коло¬ний (скопление микробов одного вида, выросших из одного зародыша) по возможности всех микробов, находящихся в

3.6

Систематика та номенклатура мікроорганізмів. Принципи класифікації. Поняття про вид, різновидність, біотип, штам, клон.

Принципи класифікації і систематики мікроорганізмів

Систематика мікроорганізмів – наука, завданням якої є опис і упорядкування різноманітних мікроорганізмів, їх розподіл (класифікація) на певні систематичні групи (таксони)

Застосовують 2 принципи класифікації мікроорганізмів:

• Філогенетичний (природний) принцип, згідно якому належність мікроорганізмів до певної групи визначають, виходячи із будови геному

• Фенотиповий принцип – полягає у об’єднанні мікроорганізмів за подібними властивостями (патогенність, морфологія, фізіологія,ферментативні ознаки,антигенна будова). Цей принцип більш поширений, дозволяє розробити так звані робочі класифікації, які широко використовуються для встановлення збудника.

Принципи класифікації вивчає особливий розділ систематики – таксономія

Таксономія (гр. taxis-розташування, nomos-закон) –теоретична дисципліна, яка досліджує принципи, методи та правила класифікації і номенклатури організмів

Для мікроорганізмів прийняті наступні категорії таксономічної ієрархії (таксони):

Вид (Species) Рід (Genus)

Триба (Tribus)

Родина (Familia)

Порядок (Ordo)

Клас (Classis)

Відділ (Divisio)

Царство (Regnum)

Основна таксономічна одиниця в мікробіології – вид

Вид – еволюційно встановлена сукупність особин, які мають єдиний тип організації і які в стандартних умовах виявляють подібні фенотипові ознаки (морфологічні, фізіологічні, біохімічні, антигенну будову і інше), мають свій генофонд і можуть схрещуватись

Види об’єднуються в роди, до яких відносять близько споріднені, пов’язані спільним походженням мікроорганізми

Для назви мікроорганізмів використовують бінарну (біномінальну) номенклатуру К.Ліннея, згідно якої перше слово вказує на рід і пишеться з великої літери, а друге слово – видова назва (з маленької літери)

Наприклад: Staphylococcus aureus

В межах виду мікроорганізми можуть незначно відрізнятись за певними фенотиповими ознаками або екологічними нішами

Для визначення відмінних за певними ознаками мікроорганізмів використовують термін “варіант” або різновид

Відрізняють морфологічні, біохімічні, серологічні, біологічні варіанти, які називають відповідно морфовари, хемовари, серовари, біовари

В мікробіології використовують також такі нетаксономічні поняття, як «штам», «клон» та «культура»

Штам (нім. Stammen-походити) – це мікроорганізми певного виду, варіанту, виділені із певного джерела (організму людини, тварини чи об'єкту оточуючого середовища) в певний час

Клон (гр. klon-відводок) – сукупність особин, яка утворилась із однієї материнської клітини

Культура – це сукупність особин одного виду або варіанту, що знаходяться в фазі поділу чи спокою, в певному об΄ємі поживного середовища

Біотип, група організмів, що входять до складу місцевої популяції, що мають однаковий генотип і схожих практично по всіх ознаках.

4.1

Матеріальні основи спадковості мікроорганізмів. Генотип і фенотип бактерій. Спадкова мінливість

Матеріальні основи – ДНК і РНК

Особливості генетики бактерій

 Геном бактерій складається із хромосоми і позахромосомних елементів

 Хромосома бактерій представлена кільцевою молекулою ДНК, що містить від 400 до 4000 генів (виключення –B.burgdorferi, хромосома якої є лінійною)

 Хромосома бактерій знаходиться у цитоплазмі у вільному стані, в супер- спіралізованій формі

 Бактерії є гаплоїдними організмами, але вміст ДНК в клітині в певних станах може досягати кількості 2,4 або 8 хромосом

 Передача генетичної інформації у бактерій здійснюється як по вертикалі (дочірнім клітинам), так і по горизонталі (в процесі генетичних рекомбінацій)

 Досить часто бактерії мають позахромосомний плазмідний геном, який надає їм важливих біологічних властивостей

Геном - вся сукупність генів у бактеріальній клітині

Ген – це фрагмент молекули ДНК, що кодує послідовність амінокислот в поліпептидному ланцюзі, яким обумовлюється певна ознака окремої особини

Генотип - індивідуальні спадкові властивості і ознаки мікроорганізму, зумовлені індивідуальним геномом

Фенотип – це зовнішні прояви результату взаємодії бактерії із оточуючим середовищем, які знаходяться під контролем генотипу

Спадкова мінливість

Мутації – зміни в первинній структурі ДНК клітини, які супроводжуються стійкою стрибкоподібною зміною певної біологічної ознаки і стабільно успадковуються наступними поколіннями

Генетичні рекомбінації – зміни в генотипі бактерій, які зумовлені передачею фрагменту геному однієї клітини (донор) до іншої (реципієнт), і супроводжуються появою нових ознак у рекомбінанта

4.2

Мутації та їх різновидності. Мутагени фізичні, хімічні, біологічні

Мутації – зміни в первинній структурі ДНК клітини, які супроводжуються стійкою стрибкоподібною зміною певної біологічної ознаки і стабільно успадковуються наступними поколіннями

Класифікація мутацій

 Спонтанні мутації зумовлені дією ендогенних чинників :

• помилки ферментів в процесі реплікації ДНК

• взаємодія хромосомної ДНК з позахромосомними елементами (транспозонами, IS-елементами)

частота виникнення - 10 -7 -10-9

 Індуковані мутації виникають під впливом направленої дії на геном бактерій екзогенних чинників або мутагенів

частота виникнення – 10-4 – 10-5

Класифікація мутацій за величиною ділянки ДНК, що зазнала змін:

 Точкові мутації виникають в межах одного триплету:

 делеція

 вставка

 модифікація

 Лінійні (генні) мутації - це зміни ДНК в межах гену

• Делеція

• дуплікація

• інверсія

• Транслокація

 Геномні мутації пов‘язані з змінами одного або декількох генів

Класифікація мутацій за фенотиповими наслідками:

 Летальні

 Умовно-летальні

 Нейтральні

Класифікація мутацій за місцем виникнення:

 Хромосомні

 Позахромосомні

Класифікація мутагенів

 Фізичні мутагени:

• Іонізуюче випромінювання сприяє утворенню димерів пиримідину, що ускладнює процес розподілу ДНК на 2 нитки і призводить до обриву ДНК в процесі реплікації

• Ультрафіолетове випромінювання викликає утворення димерів тиміну, що зумовлює помилки в генетичному коді при реплікації ДНК

 Хімічні мутагени:

• Аналоги азотистих основ (напр., бромурацил) включаються в молекулу ДНК замість подібної за структурою азотистої основи і при реплікації зумовлюють вставку невідповідної основи

• Алкілуючі речовини (напр., етілметансульфонат) викликають модифікацію азотистих основ

• Нітрозосполуки і азотиста кислота дезамінують азотисті основи

• Акридинові барвники вбудовуються між азотистими основами, що призводить до втрати нуклеотидів або вставки додаткової пари в процесі реплікації

4.3

Генетичні рекомбінації: трансформація, трансдукція, кон’югація. Плазміди (F,Col,Ent)

Генетичні рекомбінації – це обмін генетичною інформацією між двома спорідненими бактеріальними геномами

Види рекомбінацій:

1. Трансформація

2. Кон'югація

3. Трансдукція

Трансформація це процес включення у геном клітини реципієнту поглинутих фрагментів донорської ДНК (хромосом-ної або плазмідної)

Умови для здійснення:

 компетентність реципієнту

 гомологічність донорської ДНК (близька генетична спорідненість донора і реципієнта)

 наявність двохниткового фрагменту ДНК

 велика молекулярна маса фрагменту ДНК

Стадії трансформації

1. Адсорбція ДНК на клітині реципієнта

2. Фрагментація донорської ДНК клітинними ендонуклеазами

3. Проникнення фрагментів ДНК у цитоплазму реципієнта

4. Руйнація одної нитки ДНК

5. Рекомбінація однониткових фрагментів ДНК з ДНК реципієнта

6. Утворення рекомбінанта

Кон’югація – процес обміну генетичним матеріалом при безпосередньому контакті клітини донора (F+ або Hfr+) і реципієнта

Умови для здійснення:

 наявність у клітини донора F- плазміди або Hfr-фактора

 як правило, спорідненість генотипу донора і реципієнта

 наявність позахромосомних генетичних елементів, які передаються від донора до реципієнта

Трансдукція – процес передачі фрагментів ДНК донора до клітини реципієнта за допомогою бактеріофагів

Види :

 специфічна

 неспецифічна

 абортивна

Необхідною умовою для здійснення трансдукції є наявність бактеріофагів, які перед тим, як інфікувати клітину-реципієнт, репродукувались в донорській клітині

 Неспецифічна виникає внаслідок передачі будь-якої ділянки ДНК донора, випадково включеної в голівку бактеріофагу

 Специфічна зумовлена передачею певних ділянок ДНК донора за допомогою помірних дефектних фагів

 Абортивна – варіант специфічної трансдукції, коли ДНК дефектного фагу не вбудовується в ДНК реципієнта, а вільно розташовується в цитоплазмі

Плазміди – кільцеві молекули ДНК, які містять до 40 генів, і стабільно спадкуються клітиною в позахромосомному стані

Класифікація плазмід

 В залежності від місця розташування:

• Автономні – не пов’язані з хромосомою кільцеві молекули ДНК, що самостійно реплікуються в цитоплазмі бактерій.

• Інтегровані- вбудовані у хромосому і реплікуються разом з хромосомою.

 В залежності від шляхів поширення від однієї клітини до іншої

• Трансмисівні ( R- і F-плазміди )-передаються шляхом кон’югації.

• Нетрансмісивні – знаходяться у великій кількості в клітини (до 30), що забезпечує їх довільний розподіл у дочірних клітинах.

 За біологічними властивостями, що кодуються:

• R-плазміди (від англ. resistance – стійкість) – містять r-гени і RTF-фактор, які зумовлюють резистентність бактерій до протимікробних препаратів і здатність до передачі в процесі кон’югації

• F-плазміди і Hfr-фактори (від англ.fertility- родючість, high frequency of recombination- висока частота рекомбінацій) – кодують синтез спеціальних F-пілей, необхідних для кон‘югації, зумовлюють прискорений поділ бактерій.

• Col- плазміди – плазміди, що кодують синтез біологічно активних сполук (бактеріоцинів), відповідальних за явище мікробного антагонізму між спорідненими видами

• Tox- плазміди – плазміди патогенності, які містять tox-гени, що надають бактерії здатності синтезувати токсини

• Ent – плазміди- плазміди патогенності, що зумовлюють синтез ентеротоксину

• Hly– плазміди – містять гени, які кодують синтез мембранотропних токсинів (гемолізинів)

• Плазміди біодеградації – надають бактеріальній клітині властивостей синтезувати ферменти, що розщеплюють природні і синтетичні сполуки, і використовувати їх як джерело енергії або пластичного матеріалу

• Криптогенні плазміди – роль цих плазмід у життєдіяльності бактерій не з‘ясована

Функції плазмід

 Регуляторна функція – плазміди компенсують дефекти метаболізму бактерій шляхом вбудовування в ушкоджений геном

 Кодуюча функція –внесення в мікробну клітину нової генетичної інформації, яка зумовлює появу нових біологічних властивостей, що сприяє виживанню бактерій у змінених умовах середовища

4.4 роль мутацій і рекомбінацій у виникненні атипових і лікарсько-стійких форм бактерій.

Мутації – зміни в первинній структурі ДНК клітини, які супроводжуються стійкою стрибкоподібною зміною певної біологічної ознаки і стабільно успадковуються наступними поколіннями

Генетичні рекомбінації – зміни в генотипі бактерій, які зумовлені передачею фрагменту геному однієї клітини (донор) до іншої (реципієнт), і супроводжуються появою нових ознак у рекомбінанта

Еволюційні зміни ознак, що детермінуються одним геном, можуть виникнути в результаті поєднання мутаційного процесу і рекомбінації. Це поєднання грає найбільшу роль в еволюції бактерій а ткож у виникненні лікарсько-стійких форм бактерій.

Ці процеси сліпі відносно адаптивної цінності рекомбінантів, що утворюються. Він механічно створює як непридатні, так і корисні в адаптивному сенсі типи.

Існує два типи лікарської стійкості бактерій : природна, або природна, і придбана.

Природна лікарська стійкість є видовою ознакою. Вона властива усім представникам цього виду і не залежить від первинного контакту (контактів) з цим антибіотиком, в її основі немає ніяких специфічних механізмів. Набута лікарська резистентність виникає у окремих представників цього виду бактерій тільки в результаті зміни її генома. Можливі два варіанти генетичних змін. Один з них пов'язаний з мутаціями в тих або інших генах бактерійної хромосоми, внаслідок яких продукт гена, що атакується, перестає бути мішенню для цього антибіотика. Це відбувається або внаслідок зміни структури білку, або тому, що він стає недоступним для антибіотика.

У іншому випадку бактерії стають стійкими до антибіотика або навіть відразу до декількох антибіотиків завдяки придбанню додаткових генів, носіями яких є R -плазмиды. Вирішальну роль в поширенні лікарської стійкості, у тому числі множинною, грають R -плазмиды завдяки здатності їх до самопереносу.

Експериментально було доведено, що мутації викликаються дією чинника середовища (наприклад, антибіотика), до якого вони дозволяють адаптуватися. Для перевірки цієї гіпотези був розроблений флуктуаційний тест і метод реплік.

Флуктуаційний тест полягає в тому, що невеликі порції початкової культури бактерій розсіюють в пробірки з рідким середовищем, а після декількох циклів ділень додають в пробірки антибіотик. Потім (без наступних ділень) на чашки Петрі з твердим середовищем висівають стійких до антибіотика бактерій, що вижили. Тест показав. що число стійких колоній з різних пробірок дуже мінливо - в більшості випадків воно невелике (чи нульове), а в деяких випадках дуже високе. Це означає, що мутації, що викликали стійкість до антибіотика, виникали у випадкові моменти часу як до, так і після його дії.

Метод реплік полягає в тому, що з початкової чашки Петрі, де на твердому середовищі ростуть колонії бактерій, робиться відбиток на ворсисту тканину, а потім з тканини бактерії переносяться на декілька інших чашок, де малюнок їх розташування виявляється тим же, що на початковій чашці. Після дії антибіотиком на усіх чашках виживають колонії, розташовані в одних і тих же точках. Висіваючи такі колонії на нові чашки, можна показати, що усі бактерії усередині колонії мають стійкість.

4.5. Генна інженерія

Генна інженерія – сукупність експериментальних методів перенесення генетичного матеріалу з однієї клітини в іншу з метою конструювання молекул ДНК з заданою комбінацією генів і створення біологічних об'єктів з корисними властивостями

Етапи генно-інженерних досліджень

1. Вибір і вилучення із організму клітин-донорів, що мають корисні властивості, генетичного матеріалу.

2. Фрагментація отриманої ДНК з метою одержання окремих комбінацій генів

3. Введення отриманих фрагментів у вектори (плазміди або бактеріофаги)

4. Введення векторів з рекомбінантною ДНК в клітини мікроорганізмів (трансформація або трансфекція)

5. Аналіз мікробної популяції і виділення штаму рекомбінанта

6. Експлуатація одержаного штаму продуцента:

- мікробіологічний синтез корисних речовин;

- клонуванння рекомбінантних генів для їх наступного закріплення у обраному геномі

Метод генетичної інженерії належить до перспективних при отриманні багатьох білкових біологічних речовин, що являють цінність для медицини. Цим методом отримані: інтерферони, інтерлейкіни, інсулін, гормон росту, тканинний активатор плазміногена, вакцина проти гепатиту В, моноклональні антитіла для попередження відторгнення при пересадки нпрки, діагностичні препарати для виявлення ВІЛ і інші.

За допомогою генної інженерії створюються препарати другого покоління, тобто аналоги природних речовин, що мають більшу ефективність дії.

4.6 Коменсалізм - це такий тип взаємозв'язків різних видів, за якого оджин з них (комнсеал) використовує їжу чи житло іншого (хазяїна), не завдвючи помітної шкоди. Прикладом коменсалізму може слугувати оселенням невеликого краба - пінікси в магнітній порожнині гребінця (двостулкового молюстка), де він живиться залишками їжі хазяїна.

Коменсалізм проявляється у формах квартиранства ( використання коменсалом для оселення організму хазяїна) чи нахлібництва (використання залишків їжі хазяїна).

Мутуалізм - це такий тип співіснування різних видів, від якого вони взаємно дістають користь. (одноклітинні джутики мешкають у кишечниках тарганів, термітів)

Характерною особливістю інфекційної хвороби на відміну від неінфекційної є те, що патологічні реакції розвиваються у відповідь на впровадження в організм больного-другого організму, який називають збудником болезни-паразитом.

Паразит визначається як організм, що використовує други організми як джерело їжі і місця існування. Відповідно паразитизм - це форма міжвидових стосунків, що характеризується одностороннім використанням одним живим організмом іншого як джерело їжі і місця існування.

Основні джерела походження збудників інфекційних хвороб наступні:

1. Ряд збудників є продуктом зв'язаної еволюції паразитів, отриманих людиною від своїх мавпоподібних предків. Приклад подібної еволюції - збудник малярії. Найбільш близькими до чотирьох нині існуючих збудників малярії людини є малярійні плазмодії мавп. Таким же шляхом, мабуть, сталися ентеробіоз, стрептококові інфекції, вошивість.

2. Велика група інфекційних хвороб отримана людиною від тварин. За час свого становлення, що зайняло близько 10 тисяч років. в процесі розвитку землеробства, одомашнення худоби, виникнення і розвитку суспільства людина постійно стикалася з багатьма бактеріями, вірусами і іншими паразитичними організмами спочатку диких, а потім і домашніх тварин, частина з яких адаптувалася до людських популяцій. Деякі з цих інфекцій перетворилися на облігатні (черевний тиф. спиною тиф) або факультативні антропонози. Інші залишилися зоонозами, зберігши здатність викликати як епізоотичний, так і епідемічний процес.

3. Значна группа захворювань людини склалася внаслідок адаптації диких, вільноживучих форм до організму людини. Цей процес можна простежити на прикладі холери. Вібріон класичної холери і вібріон :Эль-Тор є членами великої групи водних вібріонів, з якими вони досі зберегли антигенну спорідненість. Прикладами подібної еволюції можуть також служити збудники легеневих мікозів, дерматомікозів.

4. Джерелом походження наступної групи хвороб є непатогенні паразити, що населяють організм людини. До них відносяться збудники дизентерії, амебіаза, эшерихиозов і, ймовірно, збудники кокових інфекцій (стафілококи, менінгококи).

Певний інтерес представляє еволюція клініки антропонозних інфекційних захворювань. У цьому плані можна виділити три групи інфекційних хвороб.

Одна група інфекцій упродовж своєї історії не зазнає істотних змін в клінічній течії. Прикладом відносної постійності клінічної картини є висипний тиф. малярія. Така стабільність клінічних проявів хвороби залежить, ймовірно, від того, що умови існування паразита і реактивність макроорганізму упродовж історії людства мінялися не стільки кількісно, скільки якісно.

Друга група інфекцій упродовж історії людства приймала більше хронічний перебіг. Мабуть, таку еволюцію виконали стригучий лишай, міська форма шкірного лейшманіозу і, ймовірно, сифіліс і проказа. Більше хронічний перебіг і триваліший заразливий період забезпечували, з одного боку, менш досконале вироблення імунітету, а з іншої - велику вірогідність вкорінення інфекції серед людей.

Третя група інфекцій еволюціонувала у напрямі набуття ознак гостріших інфекцій. Ймовірно так розвивалася натуральна віспа - від місцевого запального процесу до генерализованной інфекції. Необхідно відмітити, що з позицій збудника це напрям еволюції є малосприятливим. Гостра течія свідчить про те, що для того, щоб не загинути в організмі цього хворого, збудник повинен в короткі терміни потрапити в новий сприйнятливий організм. Тобто, при гострій течії (короткому періоді перебування збудника в організмі) має бути активний механізм передачі. Інакше збудник як біологічний вид може загинути.

1. Мікроорганізми схильні до постійної дії чинників зовнішнього середовища. Несприятливі дії можуть призводити до загибелі мікроорганізмів, або пригнічувати розмноження мікробів, чинячи статичну дію. Деякі дії роблять вибірковий ефект на окремі види, інші - проявляють широкий спектр активності. На основі цього створені методи пригнічення життєдіяльності мікробів, які використовуються в медицині, побуті, сільському господарстві та ін.

5.1 ВПЛИВ ФІЗИЧНИХ ЧИННИКІВ НА МІКРООРГАНІЗМИ

Температура

По відношенню до температурних умов мікроорганізми розділяють на термофільних, психрофільних і мезофільних.

Термофільні види. Зона оптимального зростання дорівнює 50-60°З, верхня зона затримки зростання - 75°С. Термофилы мешкають в гарячих джерелах, беруть участь в процесах самонагревания гною, зерна, сіна.

Психрофільні види (холодолюбиві) ростуть в діапазоні температур 0-10°З, максимальна зона затримки зростання 20-30°С. До них відносить більшість сапрофітів, що мешкають в грунті, прісній і морській воді.

Мезофільні види краще ростуть в межах 20-40°З; максимальна 43-45°З, мінімальна 15-20°С. В довкіллі можуть переживати, але зазвичай не розмножуються. До них відносяться більшість патогенних і умовно-патогенних мікроорганізмів.

Висока температура викликає коагуляцію структурних білків і ферментів мікроорганізмів. Більшість вегетативних форм гинуть при температурі 60°З протягом 30 мін, а при 80-100°З - через 1 хв. Спори бактерій стійкі до температури 100°С, гинуть при 130°С і тривалішій експозиції (до 2 ч.).

Для збереження життєздатності відносно сприятливі низькі температури (наприклад, нижче 0°С), нешкідливі для більшості мікробів. Бактерії виживають при температурі нижче - 100°З; спори бактерій і віруси роками зберігаються в рідкому азоті (до - 250°С).

Вологість

При відносній вологості довкілля нижче 30% життєдіяльність більшості бактерій припиняється. Час їх відмирання при висушуванні по-різному (наприклад, холерний вібріон - за 2 діб, а мікобактерії - за 90 діб). Тому висушування не використовують як метод елімінації мікробів з субстратів. Особливу стійкість мають спори бактерій.

Широко поширено штучне висушування мікроорганізмів, або ліофілізацію. Метод включає швидке заморожування з наступним висушуванням під низьким (вакуумом) тиском (суха сублімація). Ліофільну сушку застосовують для збереження імунобіологічних препаратів (вакцин, сироваток), а також для консервації і тривалого збереження культур мікроорганізмів.

Вплив концентрації розчинів на зростання мікроорганізмів опосередкований зміною активності води як заходи доступної для організму води. І якщо вміст солей поза клітиною опиниться вище за їх концентрацію в клітині, то вода виходитиме з клітини. Пригноблення патогенних бактерій хлористим натрієм зазвичай починається при його концентрації близько 3%.

Випромінювання

Сонячне світло згубно діє на мікроорганізми, виключенням є фототрофные види. Найбільший микробицидный ефект робить короткохвильові УФ-промені. Енергію випромінювання використовують для дезинфекції, а також для стерилізації термолабільних матеріалів.

УФ-лучи (в першу чергу короткохвильові, тобто з довжиною хвилі 250-270 нм) діють на нуклеїнові кислоти. Микробоцидна дія заснована на розриві водневих зв'язків і освіті в молекулі ДНК димерів тимідину, що призводить до появи нежиттєздатних мутантів. Застосування УФ-излучения для стерилізації обмежене його низькою проникністю і високою поглинювальною активністю води і скла.

Рентгенівське і g -излучение у великих дозах також викликає загибель мікробів. Опромінення викликає освіту вільних радикалів, що руйнують нуклеїнові кислоти і білки з наступною загибеллю мікробних клітин. Застосовують для стерилізації бактеріологічних препаратів, виробів з пластмас.

Мікрохвильове випромінювання застосовують для швидкої повторної стерилізації середовищ, що тривало зберігаються. Стерилізуючий ефект досягається швидким підйомом температури.

Ультразвук

Певні частоти ультразвука при штучній дії здатні викликати деполімеризацію органел мікробних клітин, під дією ультразвука гази, що знаходяться в рідкому середовищі цитоплазми, активуються і усередині клітини виникає високий тиск ( до 10 000 атм). Це призводить до розриву клітинної оболонки і загибелі клітини. Ультразвук використовують для стерилізації харчових продуктів (молока, фруктових соків), питної води.

Тиск

Бактерії відносно мало чутливі до зміни гідростатичного тиску. Підвищення тиску до деякої межі не позначається на швидкості росту звичайних наземних бактерій, але врешті-решт починає перешкоджати нормальному зростанню і діленню. Деякі види бактерій витримують тиск до 3 000 - 5 000 атм, а бактерійні спори - навіть 20 000 атм.

В умовах глибокого вакууму субстрат висихає і життя неможливе.

Фільтрування

Для видалення мікроорганізмів застосовують різні матеріали (дрібнопористе скло, целюлоза, коалин); вони забезпечують ефективну елімінацію мікроорганізмів з рідин і газів. Фільтрацію застосовують для стерилізації рідин, чутливих до температурних дій, розподіли мікробів і їх метаболитов (екзотоксинів, ферментів), а також для виділення вірусів.

ДІЯ ХІМІЧНИХ ЧИННИКІВ НА МІКРООРГАНІЗМИ

Здатність ряду хімічних речовин пригнічувати життєдіяльність мікроорганізмів залежить від концентрації хімічних речовин і часу контакту з мікробом. Дезінфектанти і антисептики дають неспецифічний мікробицидний ефект; хіміотерапевтичні засоби проявляють виборчу протимікробну дію.

По механізму дії протимікробні речовини розділяються на:

а) деполімеризуючі пептидогликан клітинної стінки

б) що підвищують проникність клітинної мембрани

в) блокуючі ті або інші біохімічні реакції

г) денатуруючі ферменти

д) окислюючі метаболиты і ферменти мікроорганізмів

е) розчинювальні ліпопротеїнові структури

ж) ушкоджувальні генетичний апарат або блокуючі його функції.

У мікроорганізмів хімічної деструкції передусім піддаються білки і ліпіди цитоплазматичної мембрани, білкові молекули джгутиків, фімбрій, секс-пілі, поурини клітинної стінки грампозитивних бактерій, зв'язуючі білки периплазми, протеїнові капсули, екзотоксини, ферменти-токсини і ферменти живлення. Деструкція гетерогенних полімерів (білки, поліефіри та ін.) відбувається як при дії окисників, так і при дії гідролізуючих і детергентных антисептиків ( кислоти, луги, солі двух- і полівалентних металів та ін.).

ВПЛИВ БІОЛОГІЧНИХ ЧИННИКІВ НА МІКРООРГАНІЗМИ

До біологічних можуть бути віднесені препарати, що містять живі особини, - бактеріофагів і бактерій, що мають виражену конкурентну активність по відношенню до патогенних і умовно-патогенних для людини і тварин видам мікробів. Вони вводяться в організм в життєздатному стані. Фаги і антагоністи чинять пряму ушкоджувальну дію на патогенні і умовно-патогенні мікроби; виготовлені з них лікарські препарати призначені для місцевого застосування, для них характерна специфічність дії на мікроорганізми і нешкідливість для пацієнта; метою їх внесення в організм людини і тварин є лікування або профілактика інфекційних захворювань. По механізму дії вони близькі до хімічних антисептиків.

Необхідно також пам'ятати і про молочно-кислих бактерій, які викликають процес молочно-кислого бродіння. Деякі молочно-кислі бактерії здатні синтезувати антибіотики і з їх допомогою пригнічувати розвиток хвороботворних мікробів.

Синергізм – додаткові переваги, що утворюються у разі успішного спывжиття двох чи декількох мікроорганізмів. Лактобактерії і нормальна E. Coli – синергісти.

Антагонзм - пригнічення життя й розвиток ін. мікроорганізмів. Зустрічаються переважно серед актиноміцетів і плісеневих грибів та серед бактерій. Їх антагонізм пояснюється головним чином виділенням у навколишнє середовище одним видом мікроорганізмів речовин {антибіотиків), що гальмують розвиток іншого виду.

Методи стерилізації та дезінфекції:

Фізичні методи

Дія високих температур – механізм дії полягає у здатності викликати денатурацію органічних сполук (частіше білків)

- Стерилізація сухим жаром -1600С - 1 год.

- Стерилізація вологою парою під тиском (автоклав) – 1210С, тиск – 1 атм. – 20-30 хв.

- Стерилізація текучою парою - 80-900С 3 доби.

- Тіндалізація (50-600С, 1 год – 5-6 діб.)

- Прожарювання

- Кип’ятіння (1000С, в присутності карбонату натрію – 30-40 хв.

- Пастеризація (повільне нагрівання до 50-650С – 10-30 хв.)

Дія ультразвуку

деполяризує органели клітини, сприяє утворенню кавітаційних порожнин, в яких денатурують білки за рахунок миттєвого місцевого нагрівання

Механічні методи

Фільтрування

- рідин – використовують фільтри з різним діаметром пор

- повітря – використовують системи приточно-витяжної вентиляції (обмін повітря + УФО або фільтри з мікробоцидними речовинами

Хімічні методи

Стериль’янти – речовини, які при певній концентрації і режимі обробки знешкоджують вегетативні та спорові форми мікроорганізмів

Дезінфектанти – речовини для обробки об”єктів зовнішнього середовища

5.2 Асептика – це комплекс запобіжних заходів у клінічній, мікробіологічній та виробничій роботі, спрямованих на попередження занесення в зону діяльності сторонніх мікроорганізмів з тіла людини, повітря, інструментів або інших об’єктів зовнішнього середовища та розвитку небажаних процесів

Заходи асептики

- механічне очищення

- хімічне очищення

- стерилізація

- дезінфекція

- герметизація

- ізоляція

Заходи асептики

Стерилізація – це сукупність методів повного видалення усіх життєвих форм мікроорганізмів, включаючи спори, з об’єктів навколишнього середовища

Дезінфекція – це сукупність методів для пригнічення життєдіяльності, зменшення кількості або знищення певних груп мікроорганізмів на об’єктах оточуючого середовища

Ступені дезінфекції

А – знешкодження аспорогенних форм бактерій, мікоплазм, рикетсій, найпростіших

В – знешкодження грибів, мікобактерій

С – знищення збудників особливо-небезпечних інфекцій

D – знищення спор і цист

D (0) – зниження кількості умовно-патогенних мікроорганізмів до субінфекційних доз

Розрізняють:

профілактичну дезінфекцію – використовують для запобігання розповсюдження інфекції без її виявлення (вода, харчові продукти)

вогнищеву дезінфекцію – проводиться у вогнищі інфекції

Антисептика

комплекс лікувально-профілактичних заходів, які направлені на знешкодження мікроорганізмів, здатних викликати інфекційний процес на цілій або ушкодженій шкірі, слизових оболонках, в ранах

Види антисептики

профілактична антисептика – сукупність методів зменшення кількості або повного видалення мікроорганізмів з шкіри, слизових, ран з метою попередження розвитку інфекційних ускладнень

терапевтична антисептика – сукупність методів, направлених на лікування місцевих уражень і попередження розвитку генералізованої інфекції

Методи антисептики

Механічні методи

Первинна хірургічна обробка

Вакуумна обробка рани

Дренування ран

Фізичні методи

Обробка ран ультразвуком

Використання СО2-лазера

для обробки ранових поверхонь

Хімічні методи

Антисептики – це хімічні препарати протимікробної дії, які використовуються для терапевтичної та профілактичної антисептики шкіри, слизових оболонок, ран, порожнин

Вимоги до антисептиків

Висока антимікробна активність;

Нешкідливість для організму;

Хороша розчинність в ліпідах;

Збереження активності в присутності патологічних та фізіологічних субстратів;

Відсутність антигенних властивостей;

Екологічна чистота та економічність.

Класифікація антисептиків за джерелом отримання

Антисептики отримані з хімічних елементів та їх неорганічні похідні (КМnO4, AgN03 та ін)

Антисептики, отримані з органічних сполук абіогенної природи (органічні сполуки йоду, саліцилова кислота, спирти, альдегіди, барвники, поверхнево-активні речовини та ін.)

Біоорганічні сполуки та їх синтетичні аналоги

Антибіотики антисептичного призначення (мікроцид)

Антисептики, рослинного походження (хлорофіліпт, екстракти та олії з часнику, календули, евкаліпту тощо)

Антисептики, тваринного походження (ектерицид, лізоцим)

Основні механізми дії хімічних антисептиків на мікробні клітини

Денатуруючий – денатурація білків

Окислювальний – окислення ферментів

Мембраноатакуючий – підвищення проникності або руйнування оболонок клітин

Антиметаболітний

Класифікація антисептиків

Поверхнево-активні речовини (детергенти) - декаметоксин, хлоргексидину біглюконат, катамін АБ, етоній, декамін, меристоній, бензалконіум-хлорид

Механізм дії: здатні зменшувати поверхневий натяг на межі розподілу двох фаз дифільності. Вимивають фосфоліпіди із складу ЦПМ і клітинної стінки, порушують їх проникність.

Галоїди

Похідні хлору - хлорамін, гіпохлорид натрію, пантоцид, хлоран, хлорантоїн, клорсепт – Механізм дії: пошкоджують сульфгідрильні групи білків-ферментів

Похідні йоду – 5% спиртовий розчин йоду, розчин Люголя, йодинол, йодонат, йодопірон, повідон-йод

Механізм дії: галогенізують білки

Окислювачі

перекис водню, перманганат калію, первомур

Механізм дії: окислюють сульфгідрильні та гідроксильні групи білків та ліпідів

Альдегіди

формальдегід (формідрон, лізоформ), глютаральдегід (деконекс, хеліпур, сайдекс), гексаметилентетраамін (кальцекс), циміналь, цимізоль, ципідол –

Мезанізм дії - коагуляція білків, (алкілують аміногрупи, сульгідрильні та карбоксильні групи)

Кислоти і луги

борна, саліцилова, оцтова, бензойна кислоти (консерванти), надмурашина кислота, надоцтова кислота (дезоксон, вофастеріл, перстеріл)

Механізм дії - коагуляція білків.

Феноли

карболова кислота, гексахлорофен, резорцин, ваготіл, триклозан, триклокарбан –

Механізм дії - денатурація білків

Похідні важких металів

Похідні ртуті – сулема, мертіолят, діоцид

Похідні срібла – срібла нітрат, протаргол, коларгол

Механізм дії: Осаджують (коагулюють) білки та інші органічні сполуки у вигляді альбумінатів

Барвники

діамантовий зелений, метиленовий синій, етакридіну лактат (ріванол) -

Механізм дії: денатурація білків

Спирти

етиловий, пропиловий та ізопропиловий

Механізм дії: зневоднюють мікробні клітини, вимивають ліпіди із оболонок клітин, денатурують білки

5.3 Антибіотики – це хіміотерапевтичні препарати, мікробного, напівсинтетичного або синтетичного походження, які в малих концентраціях зумовлюють гальмування розмноження або загибель чутливих до них мікроорганізмів та пухлинних клітин у внутрішньому середовищі організму

Класифікація антибіотиків за механізмом дії на мікробну клітину:

- порушують синтез клітинної стінки

- порушують функцію ЦПМ

- порушують синтез білка

- порушують синтез нуклеїнових кислот

I. Порушують синтез клітинної стінки:

Пеніциліни (природні, напівсинтетичні, потенційовані)

Цефалоспорини (I-IV поколінь)

Монобактами (азтреонам)

Карбапенеми(іміпенем, меріпенем)

Бацитрацин

Ванкоміцин

Циклосерин

II. Антибіотики, які порушують функцію ЦПМ:

Граміцидини

Поліміксини

Полієни (ністатин, леворин, амфотерицин) – протигрибкові антибіотики

III. Антибіотики, які порушують синтез білка:

Аміноглікозиди (гентаміцин, стрептоміцин та ін.)

Лінкозаміди (лінкоміцин, кліндаміцин)

Тетрацикліни

Макроліди

Азаліди (сумамед)

Хлорамфенікол (левоміцетин)

IV. Антибіотики, які порушують синтез нуклеїнових кислот:

Ріфаміцини

Фторхінолони

Протипухлинні (актиноміцин, руброміцин, бруломіцин)

Резистентність – це збереження здатності до розмноження в організмі людини в присутності терапевтичних доз препарату

Розрізняють резистентність:

Природну

Набуту

Природна - обумовлена відсутністю певної анатомічної структури клітини, яка є мішенню для антимікробного засобу або особливостями метаболізму

Набута виникає як результат:

Випадкових мутацій

Індукованих мутацій

Передачі позахромосомних факторів, які містять r-гени (плазміди та ін)

Механізми формування резистентності бактерій до ХТЗ

Продукція бактеріями ферментів, які модифікують ХТЗ і не дозволяють їм включатись в мішені (β-лактамази, ацетилтрансферази, фосфорилази, нуклеотидази)

Зміна проникності клітинної стінки

Прискорення виведення ХТЗ за межі клітини за допомогою транспортних білків

Зміна структури молекул-мішеней

Перехід на нові метаболічні шляхи

Принципи раціональної хіміотерапії

Визначення чутливості виділеного збудника до ХТП. При необхідності термінового призначення, після відбору матеріалу, препарат призначають емпірично (виходять із спектру активності).

Враховують:

Локалізацію процесу

Припущення про можливого збудника

Вік хворого

Наявність патології нирок та печінки

Призначення оптимальної дози.

Оптимальна доза – це доза ХТЗ, при якій концентрація його в крові або в тканинах хворого перевищує його мінімальну пригнічуючу концентрацію in vitro в 2-3 рази.

Оптимальний термін проведення ХТ. Тривалість лікування ХТЗ визначається станом хворого і продовжується не менше ніж на 72 год. після нормалізації температури. (в цілому 5-7, 7-10 діб).

Оптимальний шлях введення (оральний, в/м, в/в). Шлях введення залежить від важкості захворювання.

Передбачення формування резистентності збудника до ХТП

-комбінування ХТП з різними механізмами дії

-контроль чутливості в процесі лікування

-при необхідності зміна ХТП на інший (з іншим механізмом дії)

При тривалій антибіотикотерапії призначення протигрибкових препаратів для профілактики кандидозу

Вибір препарату повинен узгоджуватись із даними про його токсичність та індивідуальну переносимість

5.4 Антибіотики – це хіміотерапевтичні препарати, мікробного, напівсинтетичного або синтетичного походження, які в малих концентраціях зумовлюють гальмування розмноження або загибель чутливих до них мікроорганізмів та пухлинних клітин у внутрішньому середовищі організму

Класифікація антибіотиків

- за хімічною структурою:

• біосинтетичні (природні)

• напівсинтетичні

• cинтетичні

- за походженням

• синтезовані бактеріями

• синтезовані актиноміцетами

• синтезовані грибами

• рослинні (фітонциди)

• тваринні (лізоцим, інтерферон)

Активність антибіотиків виражається в міжнародних одиницях (ОД); 1 ОД — це активність 1 мкг чистого препарату антибіотиків. Наприклад, за 1 ОД пеніциліну вважають найменшу кількість препарату, що пригнічує ріст еталонного штаму стафілокока в 50 мл живильного середовища. Одиниця дії (ОД) відповідає активності ; 0,6 мкг хімічно чистої кристалічної натрієвої солі бензилпеніциліну.

Змістовний модуль 5

5.5. Методи визначення чутливості мікробів до антибіотиків. Поняття про бактерицидну та бактеріостатичну дію, їх визначення.

Антибіотики - це речовини мікробного, рослинного або тваринного походження, їх напівсинтетичні та синтетичні аналоги і похідні, що вибірково пригнічують життєдіяльність мікроорганізмів, вірусів, найпростіших, грибів, а також затримують ріст пухлин. Оцінка чутливості мікробів до антибіотиків та вивчення їх фармакокінетики в організмі хворого є основними лабораторними показниками, які при їх співставленні дозволяють прогнозувати ефективність антибактеріальної терапії. Найрозповсюдженішими методами визначення антибіотико чутливості мікроорганізмів є:

1. диско-дифузійний метод - найпростіший якісний метод, який широко використовується для епідеміологічного контролю резистентності. Чутливість мікроорганізмів до антибіотиків слід визначати тільки у чистій культурі. Бактеріальну суспензію рівномірно розподіляють по поверхні середовища при похитуванні чашки Петрі, надлишок рідини видаляють піпеткою. Чашки висушують при кімнатній Т 20-30 хв , а потім на них на однаковій відстані кладуть диски з антибіотиками. Оцінку результатів проводять за таблицею, яка містить граничні значення діаметрів зон затримки росту для резистентних, помірно резистентних та чутливих штамів, а також значення мінімальної пригнічуючої концентрації антибіотиків для стійких і чутливих штамів. За ступенем чутливості до антибіотиків мікроорганізми поділяють на 3 групи: - чутливі до антибіотиків ( збудники знищуються в організмі при використанні звичайних терапевтичних доз препаратів); - помірно-резистентні ( для них лікувальний ефект може бути досягнутий при використанні максимальних терапевтичних доз препаратів); - резистентні ( бактерицидних концентрацій препаратів в організмі створити неможливо. Тому що вони будуть токсичними); отримують результати через 24 год.

2. метод серійних розведень – його використовують при необхідності одержання кількісних даних для проведення регульованої антибіотико терапії, переважно при тяжкому перебігу інфекційних процесів. Принцип методу полягає у попередньому приготуванні різних концентрацій протимікробного препарату у поживному середовищі, в які надалі вносять стандартну кількість завису мікроорганізмів. Метою дослідження є визначення мінімальних бактерицидних і бактеріостатичних концентрацій протимікробного препарату для конкретного штаму мікроорганізмів, по яким судять про чутливість даного мікроорганізму до даного антимікробного препарату. Отримання результату можливе через 24 -48 год.

3. сучасні прискорені методи, які передбачають отримати результати через 3- 10 год. – еліпс-тест, алямар- тест та ін.

Бактерицидна дія - це концентрації, які викликають інактивацію мікроорганізмів. Бактеріостатична дія – це концентрації, які гальмують розмноження мікроорганізмів. Їх визначають за допомогою методу послідовних двократних розведень, внаслідок якого визначають мінімальну бактеріостатичну і бактерицидну концентрації протимікробного препарату для конкретного штаму мікроорганізмів.

5.6. Хіміотерапевтичні протимікробні засоби. Їх класифікація за хімічною структурою. Хіміотерапевтичний індекс.

Хіміотерапевтичні протимікробні засоби – лікарські засоби, які безпосередньо або після певних перетворень в організмі людини чинять згубну дію на збудників інфекційних захворювань. В основі дії ХТПЗ лежить принцип фізіологічної імітації молекул сполук мікроорганізмів які приймають участь в метаболізмі клітини. ХТПЗ повинен: проникнути в клітину, зв’язатися з відповідною мішенню і модифікувати її, зберегти свою структуру або утворити активний метаболіт, включитись в метаболізм клітини але не відтворити його.

Класифікація за хімічною структурою

1. Похідні важких металів

• Похідні миш’яку(сальварсан, міарсенол ,осарсол )

• Похідні вісмуту(біохінол,бісмоверол)

• Похідні сурми (сурмин, стібозан, солюсурмін)

2. Сульфаламіди (стрептоцид, норсульфазол, салазолірідозан, сульфален)

3. Діамінопіриміди (триметаприм, піритамін)

4. Нітрофурани (фуразолідол, фуразолін, солафур)

5. Імідазоли, триазоли (метронідазоли, тінідазол, міконазол, кетоконазол)

6. Хіноксоліни та 4,8-оксіхінолони (діоксидини,ентеросептол )

7. Похідні ізонікотинової кислоти (ізоніазид, фтивазид, тубазид)

8. Похідні хіноліну (хінгамін, хлорохін, примахін)

9. Фторхінолони (ципрофлоксацин, офлоксацин, спарфлоксацин)

10. Антибіотики

В наш час хіміотерапевтичний індекс використовують для оцінки будь-якого хіміотерапевтичного препарату. Він являється часткою від ділення терапевтичної дози препарату, знищуючої збудника, на максимально переносимо організмом дозу. Якщо індекс менше одиниці препарат може бути практично використаний для подальшого випробування. Якщо індекс менше 1, то введення препарату в організм супроводжується токсичними явищами. Такий препарат не можна використовувати для лікування відповідних інфекцій.

Змістовний модуль 6

6.1.Інфекція та інфекційний процес. Фактори,які обумовлюють виникнення інфекційної хвороби. Поняття патогенезу інфекційної хвороби.

Інфекція (від лат.зараження)-активне проникнення патогенного мікроорганізму в макроорганізм,наслідком чого є розвиток інфекційного процесу.Умови виникнення 1.Наявність чутливого макроорганізму(на поверхні клітин є специфічні рецептори здатні до взаємодії з молекулою мікроорганізму) 2.Наявність вхідних воріт(первинне місце локалізації збудника після проникнення) 3. Наявність потенційно патогенного мікроорганізму.

Інфекційний процес –сукупність фізіологічних,адаптаційно-пристосувальних і потологічних процесів які виникають і розвиваються в організмі при потраплянні в нього патогенних мікробів, які викликають порушення постійності його внутрішнього середовища і фізіологічних функцій. Виникнення,перебіг та кінець і.п. визначають 3 фактори

• Кількість та властивість мікроорганізму

• Ступінь сприйнятливості мікроорганізму

• Фактори зовнішнього середовища.

І.П. може завершитись 1.нейтралізацією збудника в організмі 2.носійством у вхідних воротах 3.інфекційним захворюванням.

Інфекційна хвороба-крайній ступінь прояву і.п.,коли внаслідок переважання патологічних реакцій над компенсаторними,виникає порушення гомеостазу організму людини,що проявляється характерними клінічними ознаками,біохімічними,гістологічними та імунологічними змінами.

Для них характерні:

• Специфічність- кожна І.Х. викликається специфічним збудником.

• Контагіозність-здатне передаватися від хворої особи або носія до чутливого організму

• Періодичність та циклічність

Періоди Інфекційної Хвороби

1.Інкубаційний-від моменту зараження до появи перших клінічних ознак.

2.Продромальний-харакеризується появою симптомів загального типу, які не носять специфічного характеру.

3.Розпалу-характеризується появою специфічних ознак.

4.Розрішення

• Одужання-літичне(повільне),критичне(швидке)

• Носійство –гостре(до 3 міс.),хронічне(до 6 міс.)

• Персистенція(латентна,хронічна,повільна)

• Смерть-виникає внаслідок проникнення високо вірулентних збудників,недостатнього імунітету,інших соматичних захворювань,соціальних факторів

Умови виникнення І.Х.:сприйнятливість макроорганізму,інфекційна доза патогенна,соціальні умови та фактори зов.середовища.

Інфекційна доза- найменша кількість патогенну або його екзотоксину які викликають І.Х.

Патогенез інфекційної хвороби-це комплекс взаємопов’язаних стадійних пошкоджуючих реакцій з боку патогенна,та захисно-пристосувальних з боку макроорганізму,які проявляються ураженням і відновленням функцій органів чи систем, а також в зміні поведінки організму в цілому.

6.2.Патогенність та вірулентність мікробів,кількісне визначення вірулентності:LD50,DLM.

Патогенність- видова полідетермінантна ознака збудника, що позначає його потенційну здатність викликати інфекційний (інвазійний) процес у «хазяїна», тобто проникати в організм хазяїна, розмножуватися в ньому та уражувати його. Поняття П. поширюється на всі види мікроорганізмів (віруси, бактерії, гриби, найпростіші), гельмінти. П. збудника виявляється відносно особин одного виду або групи до чітко визначених хазяїв. П., як правило, контролюється сукупністю генів, які зумовлюють проникнення паразита в організм, адаптацію його там, пригнічення захисних сил організму, ушкодження клітин і тканин і перехід до нового хазяїна. Матеріальні носії П. називаються факторами П. Серед бактерій до них відносять адгезини, інвазини, агресини, екзотоксини, ендотоксини, ферменти-токсини, алергени. По відношенню до людини або інших хазяїв усі мікроорганізми поділяють на три групи: патогенні, непатогенні, умовно-патогенні.

Вірулентність- міра патогенності,яка визначає основні властивості патогенна. Про величину В. судять за тяжкістю захворювань, що викликаються мікробом чи вірусом, в експериментах на тваринах — за смертельною дозою інфекційного агента. В. визначається не тільки здатністю мікроорганізму проникати в сприйнятливий організм, розмножуватися і поширюватися в ньому, але й тим, що мікроб (чи вірус) виробляє отруйні продукти життєдіяльності — токсини. В. — не видова, а штамова ознака мікроба (вірусу) і може коливатися в широких межах у різних штамів. При порівнянні в суворо контрольованих умовах декількох штамів їх В. може мати кількісне вираження. Показниками В. є умовні величини — мінімальна летальна (DLM, dosis letalis minima — найменша кількість мікроорганізмів, що викликає загибель 95% заражених сприйнятливих лабораторних тварин певного виду стандартної маси) та 50% летальна доза (LD50 — мінімальна доза мікроорганізмів, що викликає загибель 50% експериментальних тварин).

6.3.Фактори патогенності мікробів та їх виявлення.

Адгезивність-здатність прикріплюватись до поверхні чутливих клітин.

• пілії адгезії, капсула, пептидоглікан.тейхоєві кислоти,жирні кислоти.

Колонізація-процес розмноження мікроорганізмів на поверхні чутливих клітин до кількості яка здатна викликати розвиток патологічного процесу.

Інвазивність-здатність мікроорганізмів проникати через імунологічні бар’єри,шкіру,слизові оболонки всередину тканин і органів,розмножуватись в них і протистояти імунним силам макроорганізму. Інвазивність зумовлена:джгутиками,ферментами інвазії та агресії(речовини які сприяють руйнуванню структури клітини і поширенню збудника від місця первинної локалізації).

Ферменти патогенності

1. Гіалуронідаза- руйнує гіалуронову кислоту сполучної тканини.

2. Лецитиназа- руйнує лецитин клітинних оболонок.

3. ДНК-аза та РНК-аза.

4. Фібринолізин-руйнує фібрин кров’яних згустків.

5. Плазмокоагулаза- коагулює білки плазми,закриває власні рецептори.

6. Колагеназа- руйнує колаген.

7. Гемолізин- руйнує мембрани еритроцитів.

Токсичність-здатність патогенних мікроорганізмів продукувати екзо- та ендотоксини.

Ендотоксин-компонент клітинної стінки Гр- бактерій,що виділяється після бактеріолізу.Властивості ендотоксину: ліпополісахарид,має специфічну дію,зумовлює пірогенну реакцію,викликає ендотоксичний шок,підвищує проникність капілярів,діє у великих концентраціях,термостабільний,не переходить в анатоксин.

Екзотоксин-продукт життєдіяльності Гр+ та Гр- бактерій, що виділяються клітиною середовище. Саме дія екзотоксину визначає клінічні ознаки інфекційного захворювання. Властивості: представлений білками, має специфічну дію на поверхні клітин,діє в малих концентраціях,переходить в анатоксин, термолабільний.

6.4.Мікробні токсини та їх класифікація. Основні властивості та хімічний склад токсинів. Ферменти агресії та захисту.

Токсичні речовини, які синтезуються бактеріальною клітиною діляться на 2 групи- екзотоксини та ендотоксини. До токсинів білкової природи відносять екзотоксини, повністю чи частково секретовані бактеріями в зовнішнє середовище, а також зв’язані з певними структурами мікробної клітини. Ліпополісахаридними токсинами являються всі ендотоксини. Вони, як правило, локалізуються в ліпополісахаридному шарі клітинної стінки у Гр- бактерій.

В наш час відкрито більш ніж 50 токсинів, які синтезуються різноманітними бактеріями: патогенними клостридіями, стафілококами, стрептококами,кишковою паличкою, холерним вібріоном і др. По своїй хімічній природі токсини даної групи відносяться до білків різної молекулярної маси. Вони мають просту і складну структуру. Простими токсинами являються дифтерійний гістотоксин, Бутуліновий нейротоксин, столбнячий екзотоксин. Складні токсини: бацили сибірської язви, α-токсин CI.perfringens.

Екзотоксини, як правило, термолабільні, вони характеризуються органотропністю, ядовитістю, антигенністю, імуногенністю, має специфічну дію на поверхні клітин,діє в малих концентраціях,переходить в анатоксин,. Саме дія екзотоксину визначає клінічні ознаки інфекційного захворювання.

Ендотоксин-компонент клітинної стінки Гр- бактерій,що виділяється після бактеріолізу. Ендотоксини на відмінну від токсинів білкової природи більш стійкі до високої температури, менш ядовиті і мало специфічні. Різні ендотоксини при введенні в організм піддослідних тварин викликають більш-менш однотипову реакцію незалежно від того з яких бактерій вони виділені. Ендотоксини порівняно слабкі антагенни.

Ферменти агресії

• Гіалуронідаза- руйнує гіалуронову кислоту сполучної тканини.

• Лецитиназа- руйнує лецитин клітинних оболонок.

• ДНК-аза та РНК-аза.

• Фібринолізин-руйнує фібрин кров’яних згустків.

• Плазмокоагулаза- коагулює білки плазми,закриває власні рецептори.

• Колагеназа- руйнує колаген.

• Гемолізин- руйнує мембрани еритроцитів