История развития микробиологии, вирусологии и иммунологии. Предмет, методы, задачи.

Классификация и морфология бактерий

Введение

Микробиология (от греч. micros- малый, bios- жизнь, logos- учение, т.е. учение о малых формах жизни) - наука, изучающая организмы, неразличимые (невидимые) невооруженным какой- либо оптикой глазом, которые за свои микроскопические размеры получили название микроорганизмы (микробы).

Предметом изучения микробиологии является их морфология, физиология, генетика, систематика, экология и взаимоотношения с другими формами жизни.

В таксономическом отношении микроорганизмы очень разнообразны. Они включают прионы, вирусы, бактерии, водоросли, грибы, простейшие и даже микроскопические многоклеточные животные.

Микробиология и иммунология занимают в медицине промежуточное положение между фундаментальными, теоретическими и клиническими, а также медико-профилактическими дисциплинами. Они проникают буквально во все медицинские дисциплины: хирургию, терапию, онкологию, нервные болезни, урологию, офтальмологию, эндокринологию, эпидемиологию, педиатрию, стоматологию, инфекционные болезни, медико-профилактические науки, фармацевтические дисциплины и др. Трудно назвать какую-либо специальность, в которой не использовались бы методы микробиологии и иммунологии для диагностики, лечения и профилактики инфекционных и неинфекционных болезней. Поэтому врач и любой медицинский работник должен знать основы микробиологии и иммунологии, умело ими пользоваться в своей практической деятельности.

Во-первых, инфекционные болезни, несмотря на развитие цивилизации, успехи науки, и в первую очередь медицины, по своей распространенности вышли на первое место среди болезней человека. Около 70% всех регистрируемых больных – инфекционные больные, а это значит, что каждые два из трех обращающихся к врачу больных – инфекционные больные, и врач должен своевременно и правильно поставить дифференциальный диагноз, особенно в тех случаях, когда дело идет об особо опасных инфекциях. Кроме того, врач любого профиля (хирурги, терапевты, педиатры, стоматологи, урологи и т.д.) в любой неинфекционной клинике обязательно имеет дело с так называемыми внутрибольничными (оппортунистическими, госпитальными) инфекциями, вызываемыми условно-патогенными микробами, что требует от него знаний диагностики, профилактики и лечения этих болезней.

Во-вторых, многие соматические болезни, хирургические вмешательства, лекарственные воздействия и т.д. приводят к нарушению нормофлоры человека, ведут к дисбиозам, влияют на иммунный статус, поэтому врач должен знать, уметь анализировать эти состояния и учитывать при проведении лечения основного заболевания.

В-третьих, среди населения широко распространены аллергические болезни (ими страдают чуть ли не одна треть людей), иммунопатологические состояния, болезни, в основе которых лежат иммунодефициты, поэтому врачи-клиницисты, профпатологи, врачи медико-профилактического профиля должны знать и эту патологию.

В-четвертых, в диагностике, профилактике и лечении онкологических болезней важное место занимают иммуномодуляторы (интерлейкины, интерфероны и др.), адаптогены, иммунологические методы исследования.

В-пятых, многие и довольно тяжелые болезни возникают в результате иммунологического конфликта между матерью и плодом на всех этапах репродукции, следовательно, педиатры, гинекологи, акушеры должны быть хорошо подготовлены по проблемам иммунологии репродукции.

В-шестых, транспланталогия достигла больших успехов в технике проведения операций по пересадке органов и тканей. Однако ее результаты часто бывают негативными вследствие отторжения трансплантата из-за иммунологической несовместимости реципиента и донора.следовательно, врачи-трансплантологи должны знать проблемы иммунотрансплантологии, как преодолевать и бороться с явлениями иммунологической несовместимости.

В-седьмых, население планеты живет в определенной экологической среде, обусловленной климатическими, социальными, профессиональными и другими явлениями. Они воздействуют не только на организм человека, но и на микрофлору, распространенную как в природе, так и населяющую организм человека. Следовательно, врачи медико-профилактического профиля должны знать проблемы экологической и санитарной микробиологии.

В-восьмых, в арсенале врачей имеется большая группа иммунобиологических препаратов (вакцины, иммуноглобулины, иммуномодуляторы, диагностикумы), а также противомикробных препаратов( антибиотики, химиопрепараты), с которыми должен быть знаком врач любой специальности.

Наконец, противодействие биотеррору, обеспечение биобезопасности невозможно без знания микробиологии и иммунологии патогенных агентов.

По наличию и строению клеток вся живая природа может быть разделена на прокариоты (не имеющие истинного ядра), эукариоты (имеющие ядро) и не имеющие клеточного строения формы жизни. Последние для своего существования нуждаются в клетках, т.е. являются внутриклеточными формами жизни

. Согласно современной систематике, микроорганизмы относятся к 3 царствам:

• Vira — вирусы;

• Eucariotae — простейшие и грибы;

• Procariotae - истинные бактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы, спирохеты, актиномицеты.

Микроорганизмы - это невидимые простым глазом представители всех царств жизни. Они занимают низшие (наиболее древние) ступени эволюции, но играют важнейшую роль в экономике, круговороте веществ в природе, в нормальном существовании и патологии растений, животных, человека.

Микроорганизмы заселяли Землю еще 3- 4 млрд. лет назад, задолго до появления высших растений и животных. Микробы представляют самую многочисленную и разнообразную группу живых существ. Микроорганизмы чрезвычайно широко распространены в природе и являются единственными формами живой материи, заселяющими любые, самые разнообразные субстраты (среды обитания), включая и более высокоорганизованные организмы животного и растительного мира.

Можно сказать, что без микроорганизмов жизнь в ее современных формах была бы просто невозможна.

Микроорганизмы создали атмосферу, осуществляют кругооборот веществ и энергии в природе, расщепление органических соединений и синтез белка, способствуют плодородию почв, образованию нефти и каменного угля, выветриванию горных пород, многим другим природным явлениям.

С помощью микроорганизмов осуществляются важные производственные процессы - хлебопечение, виноделие и пивоварение, производство органических кислот, ферментов, пищевых белков, гормонов, антибиотиков и других лекарственных препаратов.

Микроорганизмы как никакая другая форма жизни испытывает воздействие разнообразных природных и антропических (связанных с деятельностю людей) факторов, что, с учетом их короткого срока жизни и высокой скорости размножения, способствует их быстрому эволюционированию.

Наибольшую печальную известность имеют патогенные микроорганизмы (микробы- патогены) - возбудители заболеваний человека, животных, растений, насекомых. Микроорганизмы, приобретающие в процессе эволюции патогенность для человека (способность вызывать заболевания), вызывают эпидемии, уносящие миллионы жизней. До настоящего времени вызываемые микроорганизмами инфекционные заболевания остаются одной из основных причин смертности, причиняют существенный ущерб экономике.

Изменчивость патогенных микроорганизмов составляет основную движущую силу в развитии и совершенствовании систем защиты высших животных и человека от всего чужеродного (чужеродной генетической информации). Более того, микроорганизмы являлись до недавнего времени важным фактором естественного отбора в человеческой популяции ( пример- чума и современное распространение групп крови).

Исторический очерк

На протяжении длительного времени человек жил в окружении невидимых существ, использовал продукты их жизнедеятельности (например, при выпечке хлеба из кислого теста, приготовлении вина и уксуса), страдал, когда эти существа являлись причинами болезней или портили запасы пищи, но не подозревал об их присутствии. Не подозревал потому, что не видел, а не видел потому, что размеры этих микросуществ лежали много ниже того предела видимости, на который способен человеческий глаз. Известно, что человек с нормальным зрением на оптимальном расстоянии (25–30 см) может различить в виде точки предмет размером 0,07–0,08 мм. Меньшие объекты человек заметить не может.

Попытки преодолеть созданный природой барьер и расширить возможности человеческого глаза были сделаны давно. Так, при археологических раскопках в Древнем Вавилоне находили двояковыпуклые линзы — самые простые оптические приборы. Линзы были изготовлены из отшлифованного горного хрусталя. Можно считать, что с их изобретением человек сделал первый шаг на пути в микромир.

Дальнейшее совершенствование оптической техники относится к XVI–XVII вв. и связано с развитием астрономии. В это время голландские шлифовальщики стекла сконструировали первые подзорные трубы. Оказалось, что если линзы расположить не так, как в телескопе, то можно получить увеличение очень мелких предметов. Микроскоп подобного типа был создан в 1610 г. Г. Галилеем ( 1564—1642). Изобретение микроскопа открыло новые возможности для изучения живой природы.

Одним из первых микроскоп, состоящий из двух двояковыпуклых линз, дававших увеличение примерно в 30 раз, сконструировал и использовал для изучения строения растений английский физик и изобретатель Р. Гук (1635—1703). Рассматривая срезы пробки, он обнаружил правильное ячеистое строение древесной ткани. Эти ячейки впоследствии были названы им "клетками" и изображены в книге "Микрография" (1665). Именно Р. Гук ввел термин "клетка" для обозначения тех структурных единиц, из которых построен сложный живой организм. Дальнейшее проникновение в тайны микромира неразрывно связано с совершенствованием оптических приборов.

Открытие микроорганизмов

Первым человеком, увидевшим микроорганизмы, был голландец мануфактурщик Антони ван Левенгук ( 1632—1723). Заинтересовавшись строением льняного волокна, он отшлифовал для себя несколько грубых линз. Позднее А. ван Левенгук увлекся этой тонкой и кропотливой работой и достиг большого совершенства в деле изготовления линз, названных им "микроскопиями". По внешней форме это были одинарные двояковыпуклые стекла, оправленные в серебро или латунь (то, что мы теперь называем "лупы"), однако по своим оптическим свойствам линзы А. ван Левенгука, дававшие увеличение в 200—270 раз, не знали себе равных.

А. ван Левенгук с интересом рассматривал все, что попадалось под руку: воду из пруда, зубной налет, настой перца, слюну, кровь и многое другое. Результаты своих наблюдений он начал посылать в Лондонское Королевское общество, членом которого впоследствии был избран. Всего А. ван Левенгук написал в это общество свыше 170 писем, а позднее завещал ему 26 своих знаменитых "микроскопий".

А. ван Левенгук повсюду обнаруживал микроорганизмы и пришел к выводу, что окружающий мир густо заселен микроскопическими обитателями. Все увиденные им микроорганизмы, в том числе и бактерии, А. ван Левенгук считал маленькими животными, названными им "анималькулями", и был убежден, что они устроены так же, как и крупные организмы, т. е. имеют органы пищеварения, ножки, хвостики и т. д. Открытия А. ван Левенгука были настолько неожиданными и даже фантастическими, что на протяжении почти 50 последующих лет вызывали всеобщее изумление.

Будучи в Голландии, Петр I посетил А. ван Левенгука и беседовал с ним. Из этой поездки Петр I привез в Россию микроскоп, а позднее в мастерских при его дворе были изготовлены первые отечественные микроскопы.

Три основные проблемы, волновавшие умы ученых на протяжении длительного времени, послужили могучим стимулом для развития исследований, приведших к возникновению и последующему интенсивному развитию микробиологии:

1. природа процессов брожения и гниения,

2. причины возникновения инфекционных болезней и

3. проблема самозарождения организмов.