учебники микра / Lektsii_Shvidenko

21

Иммуночипы для многопрофильного анализа антител представляет собой плотную подложку, на поверхности которой дискретно нанесены в определенном порядке антигены различных возбудителей инфекционных заболеваний. Результаты после выполнения анализа на иммуночипах расшифровываются по наличию сигнала в определенных зонах нанесения антигенов.

Молекулярно-генетическое секвинирование Эти методы позволяют анализировать только небольшую часть хромосомы

микроорганизма, которая может варьировать у разных штаммов бактерий. Такая часть анализируемой ДНК должна быть информационно значимой для типирования различных штаммов определенного вида. Нуклеотидных последовательностей, удовлетворяющих всем требованиям, немного. В связи с этим широкое использование методов секвинирования для типирования

патогенных бактерий будет возможно только после того, как для каждого вида возбудителей будут идентифицированы видоспецифические генетические

локусы, на основании которых можно дифференцировать штаммы.

БАКТЕРИОФАГИ Бактериофаги –вирусы бактерий. В зависимости от формы и структурной

организации фаги подразделяют на несколько морфологических типов:

-нитевидные

-кубические

-сперматозоидные.

Наиболее изучены бактериофаги, имеющие форму сперматозоида и

сокращающийся чехол отростка. Они состоят из головки и хвостового отростка. Хвостовой отросток имеет внутри полый цилиндрический стержень, который сообщается с головкой, а снаружи – чехол, способный к сокращению. На дистальном конце отростка имеется базальная пластинка с шипами, от которых отходят фибриллы.

Бактериофаги содержат или ДНК или РНК, чаще замкнутую в

кольцо.Содержат группоспецифические и типоспецифические антигены. По типоспецифическим антигенам фаги делят на серотипы.

основными типами взаимодействия, характерными для вирусов:

-при продуктивном типе взаимодействия образуется фаговое потомство, бактерии лизируются; -при абортивном типе – фаговое потомство не образуется и бактерии сохраняют свою жизнедеятельность; - латентная

-при интегративном типе – геном фага встраивается в хромосому бактерии и сосуществует с ней.

В зависимости от типа взаимодействия различают:

-вирулентные (литические) фаги, вызывающие продуктивную инфекцию и лизис бактериальной клетки;

-умеренные фаги – вызывающие латентную инфекцию и ассоциацию генома вируса с бактериальной хромосомой.Умеренные фаги в отличие от вирулентных, не вызывают гибель бактериальной клетки и при взаимодействии с ней переходят в неинфекционную форму фага – ПРОФАГ – это геном фага, ассоциированный с бактериальной хромосомой. Профаг, ставший частью хромосомы клетки, при ее размножении реплицируется синхронно с геномом бактерий и передается по наследству от клетки к клетке.

Бактериальные клетки, содержащие в своей хромосоме профаг, называются лизогенными. Профаг в лизогенных клетках самопроизвольно или под влиянием различных индуцирующих агентов может переходить в вегетативный фаг. В результате такого превращения бактериальная клетка лизируется и продуцирует фаговые частицы. В ходе лизогении бактериальные клетки приобретают новые признаки, детерминируемые геномом вируса. Такое явление - изменение свойств микроорганизмов под влиянием профага – называется фаговой или лизогенной конверсией.

Некоторые умеренные фаги называются трансдуцирующими, так как с их помощью осуществляется один из механизмов генетической рекомбинации бактерий – трансдукция.

По признаку специфичности выделяют:

-поливалентные бактериофаги, лизирующие культуры одного семейства или рода бактерий;

-моновалентные – лизирующие культуры только одного вида;

-типовые – способные вызывать лизис только определенного типа (варианта) бактеральной культуры внутри вида.

Практическое использование явления бактериофагии.

1.Фаготипирование – определение фаготипов бактерий и сравнение фаготипов выделенных от больного и от окружающих его лиц . с помощью этого метода можно установить источник и путь передачи инфекционного заболевания.

2. Применения бактериофагов в качестве диагностических препаратов для установления рода и вида бактерий, выделенных в ходе бактериологического исследования.

3. Лечебное и профилактическое действие фагов.

23

Отличительной чертой бактериофагов как терапевтических средств является почти полное отсутствие у них побочного действия.

4.Бактериофаги широко применяются в генной инженерии в качестве векторов для получения рекомбинантных ДНК.

ЛЕКЦИЯ 5 -Химотерапия. Антибиотики.

Инфекционные заболевания являются спутниками человека на протяжении всего исторического существования.

Бактерии обладают высокими адаптационными способностями.

Хемотерапия – это лечение лекарственными препаратами оказывающими губительное действие на патогенные микроорганизмы, – это составная часть фармакоторапии. Все химоторапевтические препараты подразделяются на: 1) производные мышьяка, сурьмы и висмута, 2) сульфаниламиды, 3) диаминоперимедины, 4) нитрофурановые препараты, 5) хиноны и вторхиноны, 6) азоны, 7) антибиотики.

Антибиотики – это химические соединения биологической природы. Все антибиотики получают из каких либо живых объектов. Классификация:

1)По происхождению:

а- плесневые грибы (получают пенициллин)

б-актиномицеты (из них получают большое число антибиотиков) в-типичные бактерии г-продуценты антибиотиков живого происхождения

д-антибиотики растительного происхождения.

Получение антибиотиков из различных природных объектов основано на принципе антогонизма.

2)По химическому строению:

3)По направленности действия: а-противопротозоидные б-противогрибковые в-противобактериологические г-противовирусные д-противотуберкулезные

4)По механизму действия:

Все антибиотики действуют на те или иные стороны метаболизма микроорганизмов. Антибиотики никогда на нарушают уже готовые структуры бактерий, поэтому они действуют только на активно размножающиеся бактерии. И поэтому лечение антибиотиками будет эффективно при острых формах инфекции. При хранической и безсимптомных инфекциях эффективность резко снижается при которых возбудитель метаболически не активен.

Все антибиотики действуют на представителей нормальной микрофлоры, но если вы используете короткие циклы, то они не успевают подавить представителей нормальной микрофлоры.

I – антибиотики – ингибиторы клеточного стенки, в частности ингибиторы синтеза пептидогликана.

24

а) β – лактанные антибиотики ●пеницилины ●цефалоспарины ●монобактамы ●карбопинемы

б) гликопептиды – действуют на другие этапы синтеза гликанов. II – антибиотики подавляющие синтез белка.

●аминогликазиды, макролиды, линкозамиды.

III – антибиотики нарушающие энергетические процессы на ЦПЭ. ●полимексины, полиены.

IV – ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот

5)По характеру действия:

Оказывают либо бактериологическое действие ( это способ подавлять рост и размножение бактерий. Поэтому задачей организма является «добить» их и вывести из организма), либо бактерицидное действие ( вызвать гибелб бактерий).

6) По спектру действия: -с узким спектром действия

-с широким спектром дейстивия

Осложнение антибиотикотерапии

наблюдается со стороны макро- и микроорганизма.

Со стороны макроорганизма:1) прямое, органотоксическое действие антибиотика. Аминогликозиды оказывают прямое токсическое действие – необратимая глухота.

2)обусловлено тем, что антибиотики подавляют синтез белка не только у бактерии но и в клетках организма. Применение антибиотиков может вести к подавлению синтеза антител, а это снижает иммунологическую активность.

3)развитие аллергических реакций. Выраженность аллергических реакций может быть разной вплоть до анафилактического шока.

4)развитие эндотаксического шока.

5)развивается дисбактериоз.

Со стороны микроорганизма:1) развивается антибиотикорезистентность. – первичная устойчивость, когда у бактерий нет мишени для данного антибиотика или он не может поступить внутрь клетки.

Микоплазмы – это бактерии у которых нет клеточной стенки, => они устойчивы ко всем β – лактанным антибиотикам.

Приобретенная устойчивость – это мутации и рекомбинации. Спонтанные мутации могут происходить по любому признаку.

В том числе в популяции может появиться мутант устойчивый к антибиотикам. В обычных условиях он может погибнуть. Т. е антибиотики выступают как фактор селекции при существующих в популяции спонтанных мутациях.

Было доказано что у бактерий которые не встречались с антибиотиками, в геноме обнаружены гены кодирующие устойчивость к антибиотикам.

Наиболее часто отмечается коньюгативный перенос R – плазмид, а поскольку в клетке может иметься много R – плазмид, то речь идет об эпидемиологической устойчивости.

бактерий. Потому, что летальность от сепсиса такая же, что и до начала применение антибиотиков.

Биохимический механизм устойчивости.

-это продукция бактерий антибиотикоинактивирующих ферментов. – это основной механизм устойчивости к β – лактанным антибиотикам.

-это нарушение проницаемости клеточной мембраны для антибиотиков.

-это модификация мишени

-это эфлюкс – повышенный выброс антибиотиков из клетки.

-это защита мишени

Поэтому в настоящее время формируется новое направление в создании антибиотиков которые ингибировали бы продуктивность бактерий, которые определяли их вирулентность или ингибировали бы гены кодирующие определенные факторы вирулентности.

Нередко антибиотики применяют в сочетании с пролитическими ферментами, которые способны повышать проницаемость клеточной мембраны для антибиотиков.

Принципы рациональной антибиотикотерапии.

1)Это выделение возбудителя заболевания.

2)Определение чувствительности к антибиотикам

3)Значение фармакогинетики и динамики препарата.

ЛЕКЦИЯ 6 -Нормальная микрофлора организма

Нормальная микрофлора сопутствует своему хозяину на протяжении всей жизни. С современных позиций ее рассматривают как совокупность множества микроорганизмов, характеризующихся определенным видовым составом и занимающих тот или иной биотоп в организме.

В любом микробиоценозе различают постоянно встречающиеся виды микроорганизмов автохтонная микрофлора (резидентная) и аллохтонные, добавочные

(транзиторные). Количество автохтонных видов относительно невелико, но численно они всегда представлены наиболее обильно. Видовой состав транзиторных видов микроорганизмов разнообразен, но они немногочисленны.

Количественные колебания микроорганизмов в биоценозе, могут достигать для некоторых видов несколько порядков и тем не менее, укладываться в принятые нормативы.

1.Строение нормальной микрофлоры Нормальная микрофлора рассматривается как самостоятельный

экстракорпоральный орган. Это подтверждается следующими позициями: 1.Нормальная микрофлора имеет характерное анатомическое строение, как и любой орган организма.

2.Нормальная микрофлора выполняет присущие только ей функции

3.Нормальная микрофлора имеет свои собственные болезни.

1.Нормальная микрофлора характеризуется анатомическими особенностями - каждая экологическая ниша имеет свой видовой состав. Некоторые биотопы стабильны по

26

видовому составу, в других – транзиторных микрофлора постоянно меняется в зависимости от внешних факторов.

Микроорганизмы находятся в составе биопленки. Процессы образования биопленки связаны с коллективным поведением бактерий – «quorum sensing», или социальное поведение бактерий.

Доказано, что колонии микроорганизмов способны к клеточной дифференцировке. При этом разные клетки в колонии выполняют различные физиологические функции. То есть выделяют физиологическую специализацию.

Было установлено, что структура колоний имеет особенности:

1.имеются вертикальные слои клеток и горизонтально расположенные зоны.

2.В колониях образуются микроскопические воздухоносные каналы, через которые поступают питательные вещества и выводятся продукты метаболизма. Микроорганизмы, входящие в состав биопленки, существуют в двух состояниях:

- фиксированной к поверхности; - и планктонной, свободноплавающей, являющейся субстратом распространения

инфекции из её первичного локуса.

Формирование биопленки – динамический пошаговый процесс 1- я Стадия адгезии 2-я Стадия необратимого связывания с поверхностью.

3-я Стадии размножения и созревания.

4-я Стадия распространения.

Что же представляет собой биопленка?

Микроорганизмы, составляющие нормальную микрофлору, образуют четкую морфологическую структуру – биопленку, толщина которой колеблется от 0,1 до 0,5 мкм. Биопленка представлена полисахаридным каркасом, состоящим из микробных полисахаридов и муцина, который продуцируется клетками макроорганизма. В структуре каркаса иммобилизованы микроколонии бактерий, которые могут располагаться в несколько слоев. Например, в биопленке покрывающей кожу, микроколонии располагаются в 1-2 слоя, а в биопленке толстого кишечника – в 500-1000 слоев. Устойчивость бактерий к воздействию неблагоприятных факторов внутри биопленки в десятки и сотни раз выше по сравнения с ним мобилизованными колониями.

Образование биопленки лежит в основе выживания бактерий в окружающей среде, так как в составе биопленки они защищены от антибактериального воздействия. Многие хронические инфекции, которые возникают артифициальным путем-это катетер-ассоциированные инфекции, возникшие при протезировании или имплатировании искусственных клапанов сердца, обусловлены способностью бактерий расти в виде биопленок, возникающих на поверхности этих устройств.

Существование бактерий внутри изолированных биопленок обеспечивает им много преимуществ по сравнению с изолированными клетками. Для практической медицины особенно важно, что бактерии в биопленках имеют повышенную

выживаемость в присутствии агрессивных веществ, факторов иммунной защиты и антибиотиков.

27

В настоящее время идет интенсивное изучение причин такой удивительной устойчивости к антибиотикам у бактерий в биопленках. Установлено, что

повышенная устойчивость обусловленна свойствами клеток составляющих биопленку, в основе лежит уменьшение их свободной поверхности за счет контактов друг с другом и формированием бактерий, получивших название «персистеры». Персистеры находятся в состоянии полной устойчивости практически ко всем препаратам.

Системы, регулирующие процессы межклеточного взаимодействия состоят из двух компонентов: сигнальной диффундирующей молекулы и транскрипционного активаторного белка. Образование биопленки связано с действием пили 4 типа.

Бактерии в биопленке находятся в тесной клеточно-клеточной коммуникации.

Колонии грамположительных и грамотрицательных бактерий биопленки,

взаимодействуя с раздражителем, продуцируют сигнальные «сенсинговые» молекулы, которые регулируют деятельность колонии. Бактерии продуцируют

химические субстанции, получившие название аутоиндукторы. С увеличением плотности колонии увеличивается и концентрация аутоиндукторов. Достигнув определенной концентрации, аутоиндукторы связываются с их рецепторами на

поверхности мембран соседних бактерий (достижение кворума), активируют внутрибактериальные сигнальные пути, под действием которых меняется экспрессия определенных генов.

В последнее время установлено, что более чем в 80% случаев инфекционные поражения организма проходят в форме биопленочной инфекции.

Экспериментально показано, что начальные элементы биопленки могут сформироваться в течение двух часов инкубации, достигая максимальной интенсивности уже через 24 часа.

На данный момент с образованием биоленки связывают особенности течения инфекционного процесса при вентилятор-ассоциированных пневмониях, ангиогенном сепсисе, уроинфекциях, инфекционном эндокардите, муковисцидозе, хроническом бактериальном простатите, периодонтите, остром среднем отите.

Среди возбудителей, образующих биопленки, наибольшее клиническое значение

венозных, уретральных и внутриполостных катетеров, эндотрахеальных трубок, протезов и различных имплантантов. Существует определённая взаимосвязь

между микроорганизмом и его привержённостью к образованию биоплёнок на различных медицинских устройствах имплантированных в ходе операций и манипуляций пациентам.

По мнению А. Гинцбург (2006), очаги биопленок появляются при всех рецидивирующих инфекционно-воспалительных заболеваниях. Когда биопленки

достигают определенного размера, от них начинают отрываться части, которые разносятся с кровотоком по организму. Происходит образование новых очагов

28

2.Функции нормальной микрофлоры а) защита от экзогенной инфекции и контроль за собственным микробным

гомеостазом – это функция колонизационной резистентности – одна из важнейших функций нормальной микрофлоры. Способность нормальной микрофлоры защищать

поверхность слизистых оболочек и кожи от патогенных бактерий – мощный механизм противомикробной резистентности.

б) нормальная микрофлора – мощный иммуномодулятор. Она поддерживает иммунокомпетентные клетки в состоянии «постоянной готовности» праймирования (субактивации), что обеспечивает более быстрый и эффективный ответ на инфекцию.

в) нормальная микрофлора принимает активное участие в различных метаболических процессах за счет продукции большого количества ферментов, и образования метаболитов при микробной трансформации эндогенного и экзогенного происхождения. При этом исходный субстрат через каскад биохимических реакций превращается либо в промежуточный, либо в конечный продукт катаболизма.

г) нормальная микрофлора – неограниченный банк генетического материала.

Между представителями нормальной микрофлоры постоянно происходит обмен генетического материала, а так же его передача патогенным видам, попадающим в ту или иную экологическую нишу.

д) нормальная микрофлора обладает детоксикационными свойствами как в отношении органов, попавших из внешней среды, так и в отношении эндогенной флоры образующей токсические продукты метаболизма.

е) нормальная микрофлора участвует в регуляции газового, водно-солевого обмена, поддерживает рН – среды.

ж)синтезирует витамины, в том числе биотин, рибофлавин, пантотеновую кислоту, витамины К, Е, В 12, фолиевую кислоту.

и)участие в канцеролитических реакциях – способность представителей нормальной микрофлоры нейтрализовать вещества, индуцирующие канцерогенез. к)морфокинетическая роль – принимает участие в развитии различных органов и систем организма.

3. Формирование нормальной микрофлоры Формирование нормальной микрофлоры начинается уже при прохождении плода

через половые пути матери. В процессе появления ребенка на свет происходит быстрое заселение организма микробами из окружающей среды, в первую очередь, из вагины и кишечного тракта. Источником микробов может служить больничная среда. Большинство бактерий проходит через организм новорожденного транзитом, часть задерживается на непродолжительное время, но есть и такие, которые находят для себе условия, размножаются и формируют первичную нормальную микрофлору.

Способность бактерий к колонизации кожи и слизистых оболочек определяется двумя главными механизмами – адгезия на поверхности эпителиоцитов и выживанием в новом окружении.

Эпителиоциты покрыты слоем слизи, который должны преодолеть бактерии, чтобы добраться до рецепторов клетки. Не всем это удается и такие

29

микроорганизмы обречены на быстрое удаление вместе со слизью. Адгезия микробов отличается специфичностью, что и обуславливает формирование соответствующих биоценозов.

Дальнейшее развитие характерной для индивидуума микрофлоры определяется как состоянием организма, так и экзогенными воздействиями.

К факторам макроорганизма, влияющим на становление микрофлоры, относятся тип и объем секретов (слюна, желудочный и кишечный сок, секрет поджелудочной железы и печени), состав ферментов (ферменты, желчные кислоты, слизь, отмирание клетки, концентрация ионов водорода, редокспотенциал и др). К экзогенным – относится: характер вскармливания, личная и общественная гигиена, особые условия – инфекции, травмы. В первые 2-3 недели жизни состав нормальной микрофлоры подвержен значительным колебаниям. Нормальная микрофлора сходная с микрофлорой взрослых, обычно формируется к концу первого месяца после рождения; ее видовой состав пополняется на протяжении первых 3-5 лет жизни ребенка.

микробиомика – изучение состояния эндогенного биоценоза и его регуляторных влияний.

В настоящее время существует понятие костно-мозговая ось – доказано, что

при расстройствах нормальной микрофлоры ЖКТ у 60% пациентов, наблюдаются те или иные психиатрические расстройства. Механизм действия

объясняют с точки зрения новой науки – эпигеномики.

Эпигеномика – это учение о наследственных изменениях в фенотипе, в экспрессии генов и посттрансляционных процессах генной продукции, не связанных с измененением в порядке расположения нуклеиновых последовательностей в ДНК.

В отличие от мутаций эпигеномные изменения возникают в результате

биохимических реакций между ДНК, гистонами, продуцентами микробной клетки.

Эти реакции разнообразны:

метилирование; ацетилирование; фосфолипирование.

Они не приводят к изменению структурной последовательности ДНК. То есть изменения фенотипических признаков может быть результатом вариаций структурной организации хроматина, определяющей активное или неактивное состояние генов, без изменения их нуклеотидных последовательностей – ЭПИМУТАЦИИ.

Основная роль в эпимутациях принадлежит низкомолекулярным продуктам,

продуцируемых нормальной микрофлорой – метабиотики.

Самые различные короткоцепочечные жирные кислоты: пропионовая, масляная, уксусная.

ПРИМЕР!!!!!

1. У новорожденных детей неонатальный некротический энтероколит. При этом в фекалиях повышенное содержание масляной кислоты, что приводит к повреждению мукозного слоя.

обнаружены высокие концентрации маслянной кислоты.

3. Среди неврологических повреждений, связанных с избытком пропионовой кислоты – задержка развития, припадки.

4. Избыток масляной и пропионовой кислот может привести к развитию новообразований в толстом кишечнике, развитию язвенного колита.

ДИСБАКТЕРИОЗ Дисбактериоз – это любые количественные или качественные изменения

типичной для данного биотопа нормофлоры человека, возникающие в результате воздействия на макро и /или микроорганизм различных факторов экзогенного и эндогенного характера или являющиеся следствием каких-либо патологических процессов в организме.

Показатели дисбактериоза:

Микробиологическими показателями дисбактериоза служат: 1.Снижение численности одного или нескольких постоянных видов.

2.Потеря бактериями тех или иных признаков или приобретение новых .

3.Повышение численности добавочных или транзиторных видов. 4.Появление новых, не свойственных данному биотипу видов.

5.Ослабление антагонистической активности нормальной микрофлоры.

Причины развития дисбактериоза В зависимости от характера неблагоприятного воздействия на организм могут

формироваться группы риска по развитию дисбактериоза. В различных возрастных группах фактором риска является:

1 группа. Период новорожденности

1.Осложненное течение беременности и родов у матери.

2.Бактериальный вагиноз матери.

3.Низкая оценка по шкале Апгар.

4.Позднее прикладывание к груди.

5.Длительное пребывание в роддоме и возможность заселение организма ребенка госпитальными штаммами.

2 группа. Дети раннего возраста

1.Неблагоприятный преморбидный фон.

2.Ранее искусственное вскармливание. 3.Диатез, рахит, анемия, гипотрофия и т.д.

4.Изменение в психоневрологическом статусе ребенка.

5.Наличие малых гнойных инфекций.

3 группа. У детей дошкольного и школьного возраста.

1.Нерациональное питание.

2.Нахождение в закрытых коллективах.

3.Наличие хронических заболеваний.

4.Гормональная перестройка организма.

Вне зависимости от возрастной группы к развитию дисбактериоза ведут:

- нерациональная антибиотикотерапия;