Лекция по "Микробиологии"

 

 

 

 

МЕДИЦИНСКАЯ  МИКРОБИОЛОГИЯ

 

 

 

 

1

 

 

                   ЛЕКЦИЯ 6

 

      ВОПРОСЫ.

 

     Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы.

     Действие биологических факторов.

Фитонциды. Лизоцим. Интерферон.

      Бактериофаги.

 

2

 

 

Действие биологических  факторов.

 

Фитонциды.

От греч. phytón - растение и лат. caedo - убиваю). Биологически активные вещества, образуемые растениями, убивающие, подавляющие рост и развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших. Играют важную роль в иммунитете растений. Открыты отечественным учёным Б. П. Токиным в 1928 г. 
 Свойство всех растений, выработавшееся в процессе их исторического развития. Химическая природа: комплекс соединений (гликозидов, терпеноидов, дубильных веществ), т. н. вторичных метаболитов, не относящихся к основным классам природных соединений - белкам, углеводам и жирам.

 

3

 

 

Различают неэкскреторные и летучие фитонциды. Летучие фитонциды способны оказывать своё действие на расстоянии, например,  у листьев дуба, эвкалипта, сосны и многих др.

 

Мощность и  спектр антимикробного действия  разнообразны у разных видов  растений. Фитонциды чеснока, лука, хрена убивают многие виды  простейших, бактерий и низших  грибов в первые минуты и  даже секунды.

 

Защитная роль  фитонцидов проявляется не только  в уничтожении микроорганизмов, но и в подавлении их размножения, в отрицательном хемотаксисе  их подвижных форм.

 

4

 

 

Фитонциды  играют важную роль во взаимоотношениях  между организмами, составляющими  биогеоценозы. Один гектар соснового  бора выделяет в атмосферу  за сутки около 5 кг летучих  фитонцидов, можжевелового леса - около 30 кг, снижая количество микрофлоры  в воздухе. Поэтому в хвойных  лесах воздух практически стерилен, что используется для организации  санаториев.

В медицинской  практике применяют препараты  лука, чеснока, хрена, зверобоя и  др. растений, содержащих фитонциды, для лечения гнойных ран, трофических  язв и др.

 

5

 

 

 

 

 

6

 

Лизоцим.

Термостабильный  белок типа муколитического фермента.

Содержится  в тканевых жидкостях животных  и человека – слезах, слюне, перитонеальной  жидкости, плазме и сыворотке  крови, материнском молоке.

Продуцируется  моноцитами крови, тканевыми макрофагами.

Вызывает лизис  многих сапрофитных бактерий, в  меньшей степени – патогенных. Не действует на вирусы.

 

 

 

 

 

 

 

7

 

Механизм бактериолитического  действия лизоцима: вызывает гидролиз  связей между 

М-ацетилмурамовой  кислотой и 

N-ацетилглюкозамином  в полисахаридных цепях пептидогликанового  слоя КС бактерий. Результатом  является изменение проницаемости  КС, диффузии содержимого клетки  в окружающую среду и гибели  клетки.

 

Cоздает антибактериальный  барьер в местах контакта с  внешней средой (глаза, носоглотка).

Способствует  заживлению ран слизистых оболочек, устраняя микроорганизмы, включая  патогенные.

 

 

Интерфероны.

 

Интерфероны —  общее название, под которым в  настоящее время объединяют ряд  белков со сходными свойствами, которые выделяются клетками  организма в ответ на вторжение  вируса.

 

Благодаря  интерферонам клетки становятся  невосприимчивыми по отношению  к вирусу.

 

8

 

 

Открыт в 1957 г. сотрудниками Лондонского национального  института вирусологи А. Айзеком  и Дж. Линдеманом. 

 

Исследователи  столкнулись с непонятным явлением: мыши, которых заражали определенными  вирусами, не заболевали. Выяснилось, что мыши, не поддавшиеся заражению  вирусами, в момент 

заражения  уже болели другой вирусной  инфекцией. В организме мышей  один из вирусов препятствовал  размножению другого. Это явление  антагонизма вирусов назвали интерференцией. Оно встречается

при введении  в организм двух вирусов одновременно  или с интервалом не более 24 часов.

 

9

 

 

10

 

Интерфероны  человека подразделяют на 

группы в  зависимости от типа клеток, в  которых они образуются: α, β и  γ.

ИФ-α продуцируется лимфоцитами и обладает преимущественно противовирусным, анти-пролиферативным и противоопухолевым действием.

Иф-β образуется фибробластами, действие – преимущественно противоопухолевое, а также антивирусное.

Иф-γ синтезируется Т-хелперными и Т-CD8 лимфоцитами. Обладает преимущественно иммуномодулирующим и слабым противовирусным эффектом.

 

 

+

 

 

11

 

Противовирусный  эффект ИФ обусловлен способностью  активировать в клетках макроорганизма  синтез ингибиторов и ферментов, блокирующих репликацию вирусной  ДНК и РНК, что приводит к  подавлению репродукции вирусов.

 

Механизм противоопухолевого  действия ИФ аналогичен.

 

У здоровых  людей ИФ в крови не обнаруживается, его продукция индуцируется вирусами  и препаратами двунитчатой ДНК (ИФ-α и ИФ-β), антигенами и митогенными препаратами

(ИФ-γ).

 

 

 

   

 

12

 

 

 

 

 

Препараты  ИФ применяются для лечения  вирусных и некоторых онкологических  заболеваний.

 

Для лечения  вирусных болезней используют  также индукторы ИФ, интерфероногены  повышающие синтез собственного  ИФ в организме пациента (вирусные  вакцины, препараты ДНК и РНК).

 

 

   

 

13

 

 

 

Бактериофаги.

 

В 1917 г. французский  микробиолог Д’Эррель наблюдал  лизис культуры дизентерийной  палочки при внесении в нее  фильтрата испражнений больных. При многократном пассировании  это явление сохранялось и  даже усиливалось. Агент, растворяющий  бактерии был назван бактериофагом, а явление лизиса –бактериофагией.

 Д’Эррель предположил, что бактериофаг является инфекционным агентом, который после лизиса бактерий выходит  во внешнюю среду и инфицирует новые клетки.

В дальнейшем  было показано, что бактериофаги (фаги) являются вирусами бактерий.

 

 

Бактериофаг 

 

14

 

 

15

 

Структура  бактериофагов.

Большинство  фагов состоят из головки и  отростка. Головка содержит нуклеиновую  кислоту. Отросток может отсутствовать.

Размеры фага  – 20-200 нм, средний диаметр головки  – 60-100 нм, длина отростка – до 200 нм. 

 

1 — головка, 2 — хвост, 3 — НК,

4 — капсид, 5 — "воротничок",

6 — белковый  чехол хвоста,

7 — фибрилла  хвоста, 8 — шипы,

9 — базальная  пластинка 

 

 

16

 

I. Нитевидные  фаги.

II. Фаги без  отростка.

III. Фаги с  аналогом отростка.

IV. Фаги с  коротким отростком.

V. Фаги с  несокращающимся чехлом отростка.

VI. Фаги с  сокращающимся чехлом отростка  и 

     базальной пластинкой.

 

 

17

 

Химический  состав фагов.

 

Как и все  вирусы фаги состоят из нуклеиновой  кислоты и белка. Большинство  содержат двунитевую ДНК, замкнутую  в кольцо.

Существуют  фаги с однонитевой ДНК или  РНК в качестве генома.

Головка фага  содержит НК, внутренний белок  и белковую оболочку (капсид) кубической  симметрии.

Отросток состоит  из белков со спиральным типом  симметрии.

Некоторые  фаги содержат в дистальной  части отростка лизоцим.

 

 

 

 

 

Взаимодействие  фага  бактериальной клеткой

 

18

 

 

Адсорбция  фагов на бактериальной клетке

 

19

 

 

Негативные  колонии бактериофага

 

20

 

 

21

 

    Лизогения.

 

Наряду с продуктивной инфекцией, взаимодействие фага и бактериальной клетки может происходить по интегративному типу.

В первом  случае фаги являются вирулентными, во втором – умеренными.

Умеренные  фаги встравают свой геном  в геном инфицированной клетки. Фаговая ДНК, ассоциированная с  геномом хозяина называется профагом.

Бактерии, содержащие  профаг, именуются лизогенными, а явление – лизогенией.

Профаг в  процессе размножения бактерий  реплицируется вместе с ДНК  клетки хозяина. В то же время  лизогенные бактерии обладают  потенциальной способностью к  лизису при освобождении профага  из бактериального генома.

 

 

 

Продуктивная  инфекция и лизогения

 

22

 

 

23

 

Среди части  популяции лизогенных бактерий  может возникать спонтанный лизис. Но большинство клеток приобретает  иммунитет к повторному заражению  этим же фагом.

Индукция профага – обработка культуры лизогенных бактерий УФ-лучами или некоторыми химическими соединениями, приводящая к выходу его из клеточного генома, превращению в вирулентный фаг и реализации продуктивной инфекции.

Лизогенизация  бактерий может приводить к  фаговой или лизогенной конверсии.  В этом случае лизогенные бактерии приобретают новые свойства: изменение морфологии, антигенной характеристики, способности продуцировать токсины.

 

 

24

 

Дефектные  фаги – это умеренные фаги, утратившие способность вырезаться из бактериального генома и воспроизводить фаговое потомство.

Например трансдуцирующие фаги, переносящие генетическую информацию и используемые в генной инженерии в качестве векторов.

 

 

25

 

Практическое  применение бактериофагов.

 

Бактериофаги  обладают специфичностью в отношении  разных видов бактерий. Это свойство  используется для идентификации  микробов по способности их  лизироваться теми или иными  фагами.

На этом  основано фаготипирование, позволяющее определить вид микроба и его фаготип (фаговар). Фаготипирование с помощью специальных наборов используется для установления источника инфекции и путей передачи возбудителей инфекционных болезней.

По наличию  определенных фагов в водоемах  можно судить об их загрязнении  соответствующими микроорганизмами.

 

 

26

 

При установлении  источника инфекции в случае  выделения от разных больных  культур бактерий не только  одного и того же вида, но  и одного фаготипа, можно считать, что источник заражения был  общим. Выделение разных фаготипов  свидетельствует о наличии нескольких  источников инфекции.

Для этих  целей в РФ выпускаются наборы  для фаготипирования брюшнотифозных  бактерий, стафилококков и др.

 

 

27

 

Применение  фагов в лечебных и профилактических  целях.

 

Препараты  бактериофагов применяют для  лечения дизентерии, сальмонеллеза, гнойной инфекции, вызванных антибиотикорезистентными  формами бактерий. Предварительно  определяют чувствительность выделенных  возбудителей к к данному препарату  бактериофага.

Сальмонллезные  фаги применяются для профилактики  инфекции в детских коллективах.

 

Недостатком  фагов является их строгая  специфичность в отношении бактерий, имеющих соответствующие рецепторы.   Но это является и их плюсом, который стимулирует новые исследования  фагов как лекарств.

 

 

Сиднейская  компания Special Phage Holdings

разработала  методику лечения с помощью

 бактериофагов  инфекций, вызванных бактериями,

устойчивыми  ко многим антибиотикам 

(так называемые multidrug resistant), которые 

являются главной  проблемой в современной 

терапии инфекционных  болезней.

Методика успешно  проходит клинические 

испытания. И  компания рассчитывает первой 

захватить  новый сектор фармацевтического 

рынка в  Австралии.

 

28

 

 

Кроме применения  фагов просто в качестве  «убийц» бактерий, рассматриваются и другие  варианты. Так, недавно было предложено  использовать  бактериофаги в  роли «троянского коня».

Учёным давно  известно, что фаги (как и все  вирусы) имеют специальные молекулярные  механизмы для введения в клетку-жертву  своей генетической информации (носитель  – цепочка ДНК или РНК). Предлагается  использовать этот механизм для  введения в бактериальные клетки  традиционного антибиотика. Такие «наноинъекции» обеспечивают эффективную доставку  антибиотика именно внутрь бактерии-возбудителя  болезни, а не по всему организму, как это происходит при обыкновенном  введении.

 

29