Микробиология

Досягнення молекулярної біології і генетики мікроорганізмів  останніх років дають змогу точніше  оцінити санітарно-мікробіологічний стан довкілля на основі виявлення  нуклеїнових кислот патогенних мікроорганізмів  і воді, грунті чи харчових продуктах.

Кількісними показниками  мікробного забруднення є:

• Мікробне число—кількість мікроорганізмів в 1 г чи в 1 см³ твердої речовини, чи в 1 мл рідини. Виражається кількістю колоній, які виростають на твердому поживному середовищі,--у колоніє утворювальних одиницях;
• Показники фекального забруднення—колі-індекс, за теперішньою номенклатурою—індекс бактерій групи кишкової палички (БГКП)—кількість цих бактерій в 1кг, в 1 л чи в 1 дм³ речовини. Колі—титр, або титр БГКП,--найменша кількість речовини в грамах або рідини в мілілітрах, в якій виявляють одну бактерію цієї групи.

8. Вчення про інфекцію.

8.7. Генетичні основи  патогенності і  вірулентності. Фактори,  що підвищують  або знижують вірулентність.  Явище атенуації. Гетерогенність мікробних популяцій за ознакою вірулентності.

Інфекція або  зараження—проникнення патогенного  мікроорганізму в макроорганізм, внаслідок  чого розвивається прихований або виражений  інфекційний процес, тобто взаємодія патогенного організму з організмом людини.

Мікробам-паразитам  властива така ознака, як патогенність. Патогенність—це видова ознака мікроорганізмів, як вказує на їх здатність викликати  інфекційний процес. За цією ознакою  виділяють патогенні, умовно-патогенні  і непатогенні види мікроорганізмів. Непатогенні види в медичній літературі часто називають сапрофітними. Більшість  збудників захворювань належать до умовно-патогенних видів мікроорганізмів, тепер їх часто називають мікробами-опортуністами, а спричинені ними інфекції—опортуністичними.

Вірулентність—міра  патогенності; за цією ознакою виділяють  високо вірулентні, мало вірулентні і  невірулентні (авірулентні) варіанти патогенного виду мікроорганізмів. Вірулентність залежить від багатьох факторів, що контролюються певними генами, які розміщені в бактеріальній хромосомі або плазмідах. Згідно із сучасними даними, такіи функціонально згруповані в „ острівці патогенності”. Вони виявлені тільки у патогенних бактерій. Продукція факторів патогенності залежить від молекулярних сигналів, які поступають ззовні у мікробну клітину. Зокрема, вірулентність мікроорганізмів різко зростає зі збільшенням кількості клітин у популяції. Таке явище отримало назву quorum sensing.

Основні фактори  вірулентності.

Фактори адгезії.

Визначають здатність  мікроорганізмів прикріплюватися  до тканин організму. До них належать війки (білкові структури різного  типу), поверхневі білки (адгезини), білки мікрокапсули, полісахариди капсули, деякі білки (ферменти). Специфічними білками адгезії є гемаглютиніни, фермент нейрамінідаза. Значення факторів адгезії мають електричні заряди поверхні мікробних клітин і наявність на них гідрофобних сполук.

Фактори колонізації.

Колонізація—заселення мікроорганізмами певних тканин чи органів  мікроорганізму. Ступінь колонізації  залежить від швидкості розмноження  мікроорганізмів, здатності протистояти  захисним механізмам на поверхні слизових оболонок.

Фактори інвазії.

Інвазія—здатність мікроорганізмів проникати глибоко  в тканину.

Цьому сприяє рухливість бактерій, наявність спеціальних  білків—інвазинів, які забезпечують проникнення бактерій у клітини. До факторів інвазії належать мікробні екзоферменти (ті, що виділяються мікробними клітинами назовні), гіалуронідаза (фермент, що розщеплює гіалуронову кислоту, яка заповнює міжклітинні прстори в тканинах)фібринолізин (фермент, який розчиняє фібрин і сприяє проникненню мікроорганізмів з рани, обмеженої фібрином, у здорові тканини), колагеназа (фермент, що руйнує колаген—основну білкову структуру зв'язок, фасцій, мембран).подібну дію має також мікробний фермент хондроїтинсульфатаза. Факторами інвазії є також ферменти лецитиназа (руйнує мембрани нервових волокон і еритроцитів, до яких входить лецитин), фосфоліпази (руйнують мембрану епітеліальних клітин), ДНКаза (руйнує ДНК клітин)ю

Фактори агресії

Агресивність мікроба—здатність  протидіяти факторам макроорганізму. До них належать капсульні полісахариди, які протидіють фагоцитозу і блокують антитіла. Деякі бактерії продукують лейкоцидин—фермент, що руйнує лейкоцити. Протеїн А золотистого стафілокока блокує антимікробну дію антитіл завдяки зв'язуванню неспецифічних ділянок молекули імуноглобулінів.

Антифагоцитарні фактори багатьох патогенних бактерій блокують ферменти фагоцитів і протистоять руйнуванню мікробних клітин фагоцитом. Збудник туберкульозу не лише не руйнується, а й розмножується в них і розноситься по організму такими клітинами.

Токсигенність.

Найважливішим фактором вірулентності є здатність мікроорганізмів  утворювати токсичні для організму  продукти—токсини. Таку здатність  називають токсигенністю. За хімічною природою більшість токсинів є білками. Деякі з таких білків є ферментами, а токсичну дію спричинюють продукти ферментативної реакції (наприклад, аміак, що утворюється під час розкладу сечовини мікробними уреазами).

Білкові токсини, що виділяються бактеріями у зовнішнє середовище, називають екзотоксинами. Вони характеризуються вкрай високою  токсичністю і специфічністю  дії. Молекули типових екзотоксинів складаються з двох субодиниць, одна з яких відповідає за зв'язування екзотокину з клітиною, а друга, проникаючи в цитоплазму, спричиняє блокаду життєво важливих процесів. Наприклад екзотоксин палички дифтерії припиняє синтез білка в клітині на рибосомах, блокуючи фактор елонгації. Екзотоксини продукуються переважно грам позитивними бактеріями—стафілококами, стрептококами, збудниками дифтерії, сибірки, клостридіями правця, газової гангрени, ботулізму. Серед грам негативних бактерій білкові токсини продукуються збудниками холери, чуми, коклюшу.

Ендотоксини. Патогенні  властивості грам негативних бактерій пов'язана з ліпополісахаридами клітинної стінки. Ці токсини називають ендотоксинами. Ендотоксин має складну структуру, його основою є полісахаридні нитки, зв'язані між собою дисахаридами і молекулами високомолекулярних жирних кислот (ліпід А). токсична дія ліпополісахаридів залежить в основному від ліпіду А, проте у розвитку токсичного ефекту бере участь вся молекула.

Ендотоксини вивільняються  з руйнуванням мікробної клітини. Вони термостабільні, не руйнуються з  кип'ятінням та автоклавуванням. Через це відомі випадки інтоксикації при парентеральному введенні розчинів, які до стерилізації були забруднені грам негативними бактеріями. Порівняно з екзотоксинами ендотоксини менш токсичні. Вони мало специфічні—ендотоксини різних бактерій виявляють однакову дію. На молекулярному рівні діють на енергетичні процеси в клітинах. Клінічними проявами інтоксикації ендотоксинами є зниження артеріального тиску, біль у м'язах, судоми, у тяжких випадках розвивається картина ендотоксичного шоку. Ендотоксини є слабими антигенами, антитіла на них утворюються слабо і не можуть нейтралізувати їх. Однак біотехнологічними методами вдалося отримати моноклональні антитіла, здатні нейтралізувати ліпополісахаридні токсини. Ендотоксини під дією формаліну не перетворюються на анатоксини.

9. Основи імунології.

9.7. Імунітет, визначення. Біологічна роль  імунного захисту.  Види імунітету:  природний та штучний,  активний та пасивний, місцевий та загальний.

Імунітет, або специфічна імунна відповідь—це комплекс реакцій  організму, спрямована на збереження гомеостазу (сталості функціональних систем) при  дії на організм генетично чужих біологічних факторів (чужої генетичної інформації). Специфічність імунних реакцій полягає в ому, що імунна відповідь розвивається і спрямовується на конкретний агент—макромолекулу, чужу клітину, мікроорганізм, його токсини тощо. Вважають, що одна з головних функцій імунітету—імунний „нагляд” за власними клітинами багатоклітинного організму, зміненими внаслідок мутацій. Така клітина стає для нього чужою і небезпечною (злоякісні ракові клітини розмножуються безконтрольно й утворюють злоякісні пухлини). Одночасно механізми імунної відповіді розпізнають і знешкоджують чужі клітини, зокрема мікроорганізми і продукти їхньої життєдіяльності (токсини).

Набутий імунітет формується в процесі індивідуального  розвитку макроорганізму і характеризується суворою специфічністю. Він розвивається на основі природжених факторів неспецифічної  резистентності природнім і штучним  шляхом. Набутий природний активний імунітет виникає після перенесеної маніфестної чи інапарантної інфекції (постінфекційний). Набутий природний пасивний імунітет передається через плаценту та з грудним молоком.

Штучний активний імунітет виникає після вакцинації (поствакцинальний), штучний пасивний—після введення сироваток або імуноглобулінів (постсироватковий).

При деяких інфекціях  формується місцевий імунітет—несприятливість до інфекцій чутливої тканини вхідних воріт (слизові оболонки дихальних шляхів можуть бути несприятливими до респіраторних інфекцій).

Залежно від того, проти якого агента спрямований  імунітет, розрізняють такі його форми: антибактеріальний, антитоксичний, противірусний, протигрибковий, проти паразитарний, протипухлинний, трансплантаційний.

10. Імунобіологічні  препарати. Фітопатогенні  організми.

10.7. Роль мікробів  в житті рослин. Фітопатогенні мікроорганізми. Шляхи поширення  та проникнення  фітопатогенних мікроорганізмів  в рослини.

Мікроорганізми  є обов'язковим елементом рослинних біоценозів, їх основна роль—біодеградація рослинних залишків до органічних і неорганічних сполук, які зумовлюють родючість грунту. Мікроорганізми виступають також як симбіонти рослин. Достатньо відоме значення так званих мікоризних грибів. Вони живуть у тканинах кореня, вступають у симбіотичні взаємини з вищими рослинами, посилюючи всмоктування поживних речовин. Але як і в світі тварин, багато мікроорганізмів виступають як паразити рослин, значно впливаючи на процеси життєдіяльності, і можуть стати причиною загибелі як окремих рослин, так і цілих рослинних популяцій. Такі мікроорганізми називають фітопатогенними. Мікроорганізми—паразити рослин—поширені в дикій природі, але набувають особливого економічного значення в агрокультурі. Якщо не вживати спеціальних заходів щодо захисту рослин від фітопатогенних мікроорганізмів, то врожайність може знизитися у кілька разів. Масове поширення хвороб рослин на певній території називають епіфітіями (епіфітотіями). В історії людства відомі катастрофічні неврожаї, що призводили до голоду, пов'язані саме з епіфіті ями серед культурних рослин. Крім того, паразитуючи на рослинах, деякі мікроорганізми виділяють токсини, що можуть спричинити отруєння людей і тварин.

Велике значення має передача спор грибів через насіннєвий матеріал—зерно, бульби, а також  через розсаду. Для запобігання  передачі грибів також через насіння  його обов'язково обробляють протигрибковими  препаратами.

Резервуаром фітопатогенних бактерій можуть бути рослини певного  виду або близьких до нього видів. Відомо, що джерелом зараження можуть стати рослини, наприклад бур'яни. Поширюються бактерії через насіння, вегетативні органи (бульби, черенки), розсаду. Мертві залишки хворих рослин—один з основних джерел зараження. У грунті фітопатогенні бактерії досить швидко гинуть, але є види, що в ньому зберігаються, передаючись наступним поколінням. Через повітря бактерії далеко не поширюються, більше значення має передача збудників з краплями дощової води, що ввібрали аерозольні часточки з бактеріями. Передача через воду здійснюється досить інтенсивно—при цьому мають значення дощові потоки, талі і поливні води. Членистоногі передають бактерії механічно (передача збудників опіку плодових дерев бджолами, хвороб картоплі дротяниками). Передаються фітопатогенні бактерії машинами і приладдям для оброблення грунту і догляду за рослинами.

Віруси передаються  від рослини до рослини всередині  виду, хоча відома й міжвидова передача. Для багатьох вірусів резервуаром  є бур'яни. Відома механічна передача інструментами під час оброблення грунту чи догляду за рослинами. Передача через грунт здійснюється з грунтовим розчином при засвоєнні його рослинами. Деякі віруси здатні зберігатись в грунті роками. Передача через насіння характерна для багатьох вірусів. Вірус може зберігатись на поверхні насіння, всередині його або в клітинах зародка. Через вегетативні органи—корені, бульби, черешки—передаються багато вірусів, зокрема збудники хвороб картоплі. Віруси також передаються через паразитів рослин—членистоногих (тлі, цикадки, трипси, кліщі, нематоди) і паразитичні гриби. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Література 

В.А.Люта, Г.І.Заговора „Основи мікробіології, вірусології та імунології”

В.В.Данилейченко, Й.М.Федечко, О.П.Корнійчук „Мікробіологія з основами імунології”