Новиков Д.К. Медицинская микробиология

конкурентов. К таким веществам относятся антибиотики, бактериоцины (Соl-фактор, киллер-плазмида у дрожжей), органические и жирные кислоты и т.д.

6.3. Микрофлора почвы

Микрофлора почвы характеризуется разнообразием микроорганизмов, которые принимают участие в процессах самоочищения почвы, круговорота в природе азота, углерода, серы, железа и других элементов. В почве обитают бактерии, грибы, лишайники (симбиоз грибов с цианобактериями) и простейшие. Количество микробов в 1 г почвы измеряется сотнями, тысячами и миллионами клеток.

На поверхности микроорганизмов относительно мало, так как губительно действуют ультрафиолетовые лучи и высушивание.

Наибольшее число микроорганизмов содержится в верхнем слое толщиной до 10 см. По мере углубления в почву количество микроорганизмов уменьшается и на глубине 4-5 м они практически отсутствуют. Наиболее богат микробами слой на глубине 5-15 см.

Состав микрофлоры почвы меняется в зависимости от типа и состояния почвы, состава растительности, температуры, влажности. Большинство микроорганизмов почвы способны развиваться при нейтральном рН, высокой относительной влажности, при температуре от 25 до 45 С.

В почве живут бактерии, способные усваивать молекулярный азот (азотфиксирующие), нитрифицирующие бактерии (Nitrosomonas и Nitrobacter), способные окислять аммиак до азотной кислоты, образуя нитриты; бактерии-аммонификаторы, которые вызывают гниение остатков растений, трупов животных, разложение мочевины; бактерии, расщепляющие клетчатку, вызывающие различные виды брожений (молочнокислое, маслянокислое, уксуснокислое и др.). Кишечная палочка, возбудители брюшного тифа, сальмонеллезов, дизентерии могут попадать в почву с фекалиями, но в почве отсутствуют условия для их размножения, и они постепенно отмирают. Обнаружение кишечной палочки и протея в значительных количествах является показателем загрязнения почвы фекалиями человека и животных и свидетельствует о санитарно-эпидемиологическом неблагополучии.

Патогенные палочки (возбудитель сибирской язвы, ботулизма, столбняка, газовой гангрены) способны длительно сохраняться в почве (споры Bacillus anthracis сохраняются более 15 лет). Поэтому почва играет основную роль в эпидемиологии столбняка, газовой гангрены (особенно в военных условиях), ботулизма.

Почва играет значительную роль в распространении лептоспирозов, бруцеллеза, пищевых токсикоинфекций, энтеровирусных инфекций.

91

Для возбудителей актиномикоза, глубоких микозов, микотоксикозов почва является естественной средой обитания.

6.4. Микрофлора воды

Вода является естественной средой обитания микроорганизмов, она отражает микробный пейзаж почвы, так как микроорганизмы попадают в воду с частичками почвы. В воде формируются биоценозы с преобладанием микроорганизмов, которые адаптировались к определенным условиям. В 1 мл воды количество микробов может превышать несколько миллионов.

Количественный и качественный состав микробиоценозов зависит от физико-химического состояния, температуры, рН, от концентрации минеральных и органических веществ, кислорода, углекислого газа, скорости движения воды, от массивности поступления ливневых

источных вод.

Сэкологической точки зрения всю микрофлору водоемов разделяют на две группы: автохтонную (или водную) и аллохтонную, попадающую извне. Автохтонная флора – это микроорганизмы, живущие и размножающиеся в воде. К ним относятся аэробные кокки: микрококки, сарцины; бактерии рода Proteus, рода Pseudomonas; представители рода Leptospira. Анаэробных бактерий в чистых незагрязненных водоемах мало. Микроорганизмы воды играют важную роль в круговороте веществ в природе. Они выполняют роль мусорщиков, расщепляют клетчатку, органические отходы. Вместе с загрязненными ливневыми, талыми и сточными водами в озера и реки попадают представители нормальной микрофлоры человека и животных (кишечная палочка, цитробактер, энтеробактер, энтерококки, клостридии) и возбудители кишечных инфекций – брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры, лептоспироза, энтеровирусных инфекций и др., поэтому вода является фактором передачи многих инфекционных заболеваний. Некоторые возбудители могут даже размножаться в воде (холерный вибрион, легионеллы).

Вода артезианских скважин практически не содержит микроорганизмов. Микрофлора воды океанов и морей содержит различные микроорганизмы, например, галофильные вибрионы, поражающие моллюски и некоторые виды рыб, при употреблении которых в пищу развивается пищевая токсикоинфекция.

По степени микробного заражения воды различают три зоны: полисапробная зона – сильно загрязненная вода, бедная кислородом, богатая органическими веществами, в 1 мл ее содержание бактерий достигает 1 млн; мезосапробная зона – умеренно загрязненная вода, в ней происходит минерализация органических веществ с активными

92

процессами нитрификации и окисления; олигосапробная зона чистой воды, в ней количество микроорганизмов в 1 мл воды составляет десятки и сотни, E.coli встречается в количестве нескольких клеток в 1 л воды.

6.5. Микрофлора воздуха

Микрофлору воздуха можно условно разделить на постоянную, часто встречающуюся, и переменную, представители которой, попадая в воздух из свойственных им мест обитания, недолго сохраняют жизнеспособность. Постоянно в воздухе обнаруживаются пигментообразующие кокки, палочки, дрожжи, грибы, актиномицеты, спороносные бациллы и клостридии и др., т.е. микроорганизмы, устойчивые к свету, высыханию. В воздухе крупных городов количество микроорганизмов больше, чем в сельской местности. Над лесами, морями воздух содержит мало микробов (в 1 м3 – единицы микробных клеток). Дождь и снег способствуют очищению воздуха от микробов.

В воздухе закрытых помещений микробов значительно больше, чем в открытых воздушных бассейнах, особенно зимой, при недостаточном проветривании. Состав микрофлоры и количество микроорганизмов, обнаруживаемых в 1 м3 воздуха (микробное число воздуха), зависят от санитарно-гигиенического режима, числа находящихся в помещении людей, состояния их здоровья и других условий.

При чихании, кашле, разговоре в воздух выбрасывается множество капелек жидкости, внутри которых содержатся микроорганизмы. Мелкие капельки образуют стойкие аэрозоли и могут часами удерживаться в воздухе во взвешенном состоянии. Заражение бактериями в этом случае происходит воздушно-капельным путем, так передаются грипп, корь, коклюш, легочная форма чумы и др.

При заражении «пылевым» путем микроорганизмы находятся в выделениях больных (мокроте, слизи) и окружены белковым субстратом, поэтому они более устойчивы к высыханию. Когда такие капли высыхают, они превращаются в бактериальную пыль, которая имеет диаметр от 1 до 100 мкм. У частиц диаметром более 100 мкм сила тяжести превышает сопротивление воздуха, и они быстро оседают. Пылевой способ играет важную роль в эпидемиологии туберкулеза, дифтерии, туляремии и др.

6.6 Нормальная микрофлора организма человека

Организм человека заселен более чем 500 видами микроорганиз-

мов.

93

Нормальная микрофлора организма человека представляет совокупность сложившихся в результате длительной эволюции биоценозов всех биотопов (органов, систем, участков тела человека).

На теле человека обитают как временно, так и постоянно, различные микробы, поступающие из внешней среды. В целом количественный и качественный состав нормальной микрофлоры постоянный и представлен кишечной палочкой, протеем, кокками, бифидобактериями, бактероидами, молочнокислыми бактериями. Случайные

(факультативные, транзиторные) микроорганизмы погибают, а по-

стоянные (резидентные) заселяют весь организм. Если баланс между ними не нарушен, то нормальная флора не приносит вреда. Ребенок развивается в полости матки в стерильных условиях и рождается стерильным. Но уже с первых минут после рождения он вступает в контакт с микрофлорой окружающей среды. Обмен микрофлорой происходит при контакте друг с другом (в детских коллективах, школах, больницах). Нормальная микрофлора становится устойчивой, сходной с микрофлорой взрослого, к концу 3 месяца жизни. Количество микробов у взрослого человека составляет около 1014 особей, причем преобладают облигатные анаэробы.

Микрофлора кожи имеет большое значение в распространении в воздухе. Место обитания микробов – роговой слой кожи, протоки сальных желез, волосяные фолликулы.

Кожу колонизируют: пропионибактерии, коринеформные бакте-

рии; Staphylococcus epidermidis, S. saprophyticus; стрептококки;

дрожжи, грибы рода Candida; микрококки.

На 1 см2 кожи приходится менее 80000 микробов. В норме это количество не увеличивается в результате действия бактерицидных стерилизующих факторов кожи ( -глобулина, IgA, IgG, трансферрина, лизоцима). Снижение бактерицидности кожи свидетельствует о патологии в организме. Это отмечается у онкологических больных, больных, подвергнутых радиоактивному облучению, долго лечившихся глюкокортикоидными гормонами, антибиотиками, цитостатиками. Сдвиг микрофлоры кожи в сторону увеличения грамотрицательных бактерий служит указанием на нарушение ее нормального состава.

Микрофлора слизистых оболочек дыхательных путей и ротовой полости. Среди постоянной микрофлоры встречаются:

1. Различные виды стрептококков: Streptococcus mutans, Streptococcus mitis, Streptococcus sanguis, Streptococcus salivarius.

Они отличаются по способности ферментировать углеводы и образовывать Н2О2. При сдвиге рН в кислую сторону происходит декальцинация зубной эмали. Стрептококки синтезируют из сахарозы

94

полисахариды, при нарушении этого процесса образуются зубные бляшки.

2.Род Peptococcus – грамположительные кокки, анаэробы. Они активно разлагают пептон и аминокислоты, помогают самоочищению полости рта.

3.Род Veillonella – грамотрицательные кокки, диплококки бобовидной формы, строгие анаэробы. Они не разлагают моно- и диса-

хариды, но хорошо разлагают лактат, пируват, ацетат до СО2 и Н2О. Эти вещества подавляют рост других микробов, способствуют повышению рН среды, что имеет значение в защите против кариеса.

4.Род Bacteroides – грамотрицательные неспорообразующие палочки, строгие анаэробы, они имеют неприятный, резкий, гнилостный запах, обладают слабой сахаролитической активностью. Количество этих бактерий увеличивается при наличии кариесных зубов.

5.Род Lactobacillus – грамположительные палочки. Они разлагают углеводы с образованием большого количества молочной кислоты, сохраняя жизнеспособность при низких значениях рН. Наиболее частый представитель – L. casei – присутствует в слюне. Эти бактерии препятствуют адгезии дрожжей, что приводит к снижению витаминов, нужных для микробов, и задержке их роста.

6.Род Fusobacterium – грамотрицательные веретенообразные палочки, образуют из пептона или глюкозы молочную кислоту, помогают самоочищению полости рта.

7.Род Leptotrichia – грамположительные длинные нитевидные палочки. Они не образуют индол и сероводород, ферментируют глюкозу с образованием большего количества молочной кислоты и приводят к снижению рН до 4,5. Помогают самоочищению полости рта, препятствуют адгезии других микробов.

8.Род Actinomyces – обычно грамположительные (A. israelii). Принимают активное участие в образовании зубных камней и кариесе зубов.

9.Непатогенные бактерии рода Corynebacterium снижают окис- лительно-восстановительный потенциал, что способствует росту анаэробов.

10.Различные виды трепонем – Treponema macrodentium, Т. orale

идр. – отличаются друг от друга по образованию молочной, уксусной

идругих органических кислот.

11.Borrelia buccalis – крупные спирохеты, встречаются в ассоциации с фузобактериями.

12.Mycoplasma orale, Mycoplasma salivarius – грамотрицатель-

ные бактерии. Их нужно дифференцировать по биохимическим признакам от патогенных представителей.

95

Слизистая оболочка гортани, альвеол, трахеи и бронхов в норме стерильны.

Желудок. В кислой среде обитают ацидофильные палочки, Sarcina ventriculi, дрожжи. При щелочной реакции появляются стафилококки, стрептококки, энтерококки, грибы. При язвенной болезни желудка и 12-ти-перстной кишки, гастритах обнаруживают

Helicobacter pylori.

Микрофлора тонкого кишечника. Обитают лактобатерии (отличаются по адгезивным свойствам от тех, что обитают в полости рта и желудке), бифидобактерии, энтерококки. Количество их - 105 на 1 мл содержимого.

Микрофлора толстого кишечника разнообразна и велика, составляет 109 на 1 мл. Численно превалируют анаэробы (95%). Это бифидобактерии, бактероиды, лактобактерии, вейлонеллы, клостридии, пептококки. Анаэробы и факультативные анаэробы (их 1-4%) представлены энтеробактериями, стафилококками, стептококками, энтерококками.

В микрофлоре ЖКТ различают мукозную микрофлору и про-

светную.

Мукозная микрофлора представлена бифидобактериями и лактобактериями. Она тесно связана со слизистой оболочкой из-за выраженной адгезии этих микробов, составляющих колонизационную резистентность толстого кишечника, которая препятствует пенетрации слизистой оболочки патогенными и условно-патогенными микробами, конкурируя с ними за рецепторы эпителиальных клеток.

Особенности обитания микроорганизмов в толстом кишечнике состоит в том, что это орган не секреторный, а экскреторный, в нем отсутствует лизоцим, лимфоидная ткань представлена менее мощно, в то же время имеются благоприятные для микроорганизмов рН и температура.

Просветная микрофлора – это не только мукозная микрофлора, но и E. coli, энтерококки, бактероиды и другие.

С целью предотвращения инфекционных осложнений при пониженной сопротивляемости организма и повышенном риске развития аутоинфекции – при обширных травмах, ожогах, иммунодепресивной терапии, трансплантации органов – осуществляют селективную деконтаминацию – избирательное удаление из кишечника аэробных бактерий и грибов путем назначения ванкомицина, гентамицина и нистатина.

Микрофлора толстого кишечника играет важную роль в жизнедеятельности организма человека.

96

1.Является антагонистом гнилостной микрофлоры, т. к. продуцирует молочную, уксусную кислоты, антибиотики, бактериоцины.

2.Регулирует водно-солевой обмен, газовый состав кишечника, участвует в обмене белков, углеводов, жирных кислот, холестерина, нуклеиновых кислот.

3.Участвуют в синтезе витаминов групп В, К, Е, пантотеновой, фолиевой кислот, способствуют всасыванию витамина Д, железа.

4.Принимает участие в физиологическом воспалении слизистой оболочки и смене эпителия, в переваривании и детоксикации экзогенных субстратов и метаболитов.

5.Выполняет антимутагенную роль, разрушая канцерогенные вещества в кишечнике.

6.Участвует в пристеночном пищеварении. Она колонизирует слизистую оболочку в виде микроколоний, образуя биологическую пленку, которая состоит из микробных тел и экзополисахаридного матрикса. Экзополисахариды защищают микробные клетки от физических, химических, биологических воздействий.

7.Способствует формированию и развитию иммунной системы. В кишечнике содержится около 1,5 кг микроорганизмов, антигены которых стимулируют развитие лимфоидной ткани. Стимулятором иммуногенеза является мурамилпептид, который образуется из микрофлоры под действием лизоцима и других литических ферментов.

Микрофлора мочеполовой системы. Почки, мочеточники, мочевой пузырь в норме стерильны. В нижней части уретры встречаются неспорообразующие анаэробы родов Peptococcus, Bacteroides. На наружных половых органах обитает Mycobacterium smegmatis, морфологически сходная с возбудителем туберкулеза, и сапрофитические трепонемы, по морфологии сходные с возбудителем сифилиса. Кроме того, встречаются стафилококки и микоплазмы.

Микрофлора влагалища у девочек после рождения состоит из молочнокислых бактерий, а затем появляются энтерококки, стрептококки, стафилококки. С наступлением половой зрелости появляются бактерии рода Lactobacillus (палочки Додерлейна). Различают 4 категории чистоты влагалища: I – преобладают палочки Додерлейна, рН кислый, других микроорганизмов нет; II и III – рН кислый или слабощелочной, палочек Додерлейна мало, обнаруживаются кокки, имеет место лейкоцитоз; IV – рН щелочной, единичные палочки Додерлейна, много стафилококков, стрептококков, энтерококков, бактероидов, лейкоцитоз выражен.

Беременность оказывает благоприятное влияние на состояние микрофлоры влагалища. Часто бывшая до нее III категория переходит

97

в I. Гормональная перестройка благоприятствует развитию молочнокислой флоры. Прерывание беременности влечет за собой изменение микрофлоры влагалища в неблагоприятную сторону. После абортов отмечается воспалительный процесс, вызванный эндогенной инфекцией.

Методы изучения нормальной микрофлоры: бактериоскопиче-

ский; бактериологический.

Бактериоскопический имеет значение для биотопов, в которых обитает большое количество видов микроорганизмов (полость рта, кишечник, вагина). Метод позволяет получить информацию о составе микрофлоры; преобладании грамположительных или грамотрицательных бактерий; выявить микробы, которые не удается культивировать на питательных средах.

Бактериологический метод выполняется с учетом бактериоскопии для биотопов с широким спектром микроорганизмов и позволяет получить информацию о количественном и качественном составе микрофлоры для чего необходимо использовать большой набор сред и применять разнообразные условия для культивирования.

Материал для исследований получают:

-забором естественных экскретов (слюна, моча и т.д.);

-методом реплик;

-методом смывов увлажненным тампоном;

-аспирационным методом (из гингивальных карманов, из верхних и средних отделов дыхательных путей);

-введением зондов в кишечник.

6.7 Дисбактериоз

Дисбактериоз – это количественные и качественные изменения в составе нормальной микрофлоры, которые характеризуются уменьшением или исчезновением нормальных обитателей и появлением конкурентных патогенных микроорганизмов (патогенных кокков, патогенных энтеробактерий, грибов, протея, кандид).

Дисбактериоз может наступить под действием антибиотиков, антисептиков, хронических инфекционных заболеваний, радиоактивного облучения, лечения гормонами, иммунодепрессантами, после нахождения в экстремальных ситуациях (в космосе, подводных лодках), после стрессовых воздействий. При дисбактериозе нарушаются функции, присущие нормальной микрофлоре (т. е. антагонистическая, ферментативная и др.), в результате ухудшается колонизационная резистентность. Аномально размножившиеся организмы продуцируют токсические продукты метаболизма – индол, скатол, аммиак, сероводород. Это приводит к преобладанию гнилостных, бродильных про-

98

цессов, возникают диарея, метеоризм, нарушается пристеночное пищеварение, появляются аллергические реакции, снижается сопротивляемость организма, стерильные полости заселяют микроорганизмы, создаются хорошие условия для развития и роста гриба Candida, возникает местный и генерализованный кандидомикоз.

Впринципы лечения и профилактики дисбактериоза включают отмену препаратов, вызывающих дисбактериоз; назначение витаминов, стимуляторов иммуногенеза, противоаллергических средств, ферментов, проводят назначение эубиотиков – бактерийных препаратов из живых бактерий симбиотической микрофлоры кишечника (бифидобактерии, молочнокислые бактерии, кишечная палочка).

Колибактерин – содержит живые кишечные палочки штамма М- 17, антагонистически активные из-за колицинов в отношении шигелл, энтеропатогенных кишечных палочек (ЭПКП), сальмонелл. Колибактерин применяют при нарушении аэробной микрофлоры кишечника, но при условии, если отсутствуют гемолитические формы этих бактерий.

Бифидумбактерин – содержит живые бифидобактерии. При их применении создается кислая реакция в кишечнике, улучшается всасывание солей кальция, железа, витамина D. Бифидобактерин показан при отсутствии или уменьшении количественного содержания бифидобактерий. Назначают при нарушении аэробной и анаэробной микрофлоры.

Бификол – сочетает в себе оба препарата (колибактерин и бифидумбактерин).

Всостав лактобактерина входят L. fermentum и L. plantarum. Ока-

зывают антагонистическое действие на энтеропатогенные кишечные палочки, гемолитические стафилококки. Назначают при снижении количества лактобактерий.

Фимелан – изготовлен из высокоадгезивных штаммов лактобактерий, назначают женщинам в последнем триместре беременности с целью коррекции вагинальной микрофлоры.

Бактисубтил (флонивин) – содержит Bacillus subtilis, обладает противомикробными и ферментативными свойствами, тормозит рост патогенных микробов, вызывает деградацию токсинов, подавляет гнилостные процессы, т. к. препарат имеет активные ферментативные системы, с помощью которых разлагает белки, жиры, углеводы и др. органические вещества.

Эубиотики не рекомендуется назначать при обнаружении в фекалиях грибов Candida, так как они могут спровоцировать усиленную пролиферацию этих микроорганизмов.

Бактерийные препараты назначают через 5 дней после антибиотикотерапии для восстановления нормальной микрофлоры. Суще-

99

ствует ряд принципов комбинированной коррекции микроэкологического дисбаланса кишечника: коррекция моторно-секреторной функции желудочно-кишечного тракта (ферментотерапия, витаминотерапия, антидиарейные средства, средства, стимулирующие регенерацию); энтеросорбция (смекта и др.); селективная деконтаминация патогенной и условно-патогенной микрофлоры кишечника (бактериофаги, фитонциды); коррекция нормальной микрофлоры кишечника с помощью эубиотиков.

Диагноз дисбактериоза устанавливают на основании многократного бактериологического исследования количественного и качественного состава микроорганизмов. Эти результаты сопоставляют с нормой при обязательном учете возраста.

Предложен новый биохимический экспресс-метод диагностики дисбактериоза, который основан на электрофоретическом исследовании фекалий, позволяющий выявить низкомолекулярные продукты микробного происхождения. Выявление в пробах фекалий фруктозолизина свидетельствует о снижении колонизационной резистентности пищеварительного тракта – это ранний признак дисбактериоза. При тяжелой форме дисбактериоза отмечаются глубокие нарушения микробного биоценоза.

Для изучения нормальной микрофлоры создана гнотобиология – наука о безмикробных или заселенных каким-либо определенным видом микроба животных. В стерильных боксах животных искусственно родоразрешают путем кесарева сечения, затем выращивают в стерильных условиях, обеспечивают стерильным воздухом, питанием и т. д. Оказалось, что у таких животных наблюдаются расширение слепой кишки; гипертрофия надпочечников; лейкопения; уменьшение усвоения железа; угнетение иммуногенеза; авитаминоз.

Если гнотобионту ввести E. coli, бифидобактерии или других нормальных обитателей, то постепенно вышеперечисленные признаки исчезают. Гнотобионтов используют для изучения вопросов экологии, апробации препаратов для лечения дисбактериоза, новых лекарственных веществ, для изучения метаболизма.

6.8 Действие физических и химических факторов окружающей среды на микроорганизмы

Каждый вид микробов имеет свои температурные зоны жизни:

оптимальную, максимальную и минимальную. В оптимальной зоне микробная популяция размножается с заданной геномом скоростью.

Взонах подавления рост клеток происходит со сниженной скоростью.

Взависимости от температурных зон выделяют психрофильные, ме-

зофильные и термофильные микроорганизмы.

100