Основы медицинской микробиологии. Просто о сложном

Глава 1.

Микробиология – это раздел биологии, изучающий микроорганизмы в единстве с внешней средой.

Микробиология делится на разделы: медицинскую микробиологию, агромикробиологию, ветеринарную микробиологию и так далее.

Но нам интересна медицинская микробиология.

Этот раздел микробиологии изучает микроорганизмы, вызывающие заболевания у людей, а также процессы, которые происходят в организме человека после внедрения болезнетворных микроорганизмов.

Цель медицинской микробиологии: предупреждение и борьба с инфекционными заболеваниями.

Задачи: 1. Изучение этиологии инфекционных заболеваний. 2. Разработка новых методов лабораторной диагностики. 3. Разработка новых методов иммунопрофилактики и иммунотерапии.

Подробнее рассмотрим задачи:

1. Изучение этиологии инфекционных заболеваний.

Слово «этиология» состоит из двух греческих слов, которые означают «причина» и «учение». Значит, мы должны узнать причину инфекционных заболеваний. А причиной могут быть и микробы, и вирусы. Зная морфологию, физиологию и другие свойства микроорганизмов, мы сможем найти самые уязвимые места у них и поймём, как с ними бороться. Как говорят: «Врага надо знать в лицо».

Поэтому вначале мы изучим свойства микроорганизмов, а затем методы, с помощью которых мы должны их уничтожить. Нелегкая задача. Но не все микробы такие агрессивные по отношению к человеку. Есть полезные микробы. Например, микроорганизмы, входящие в состав биоценозов и помогающие человеку. Существуют микроорганизмы, которые вырабатывают вещества, известные как антибиотики. Но об этих свойствах мы поговорим позже.

2. Разработка новых методов лабораторной диагностики.

Если мы знаем, что представляют собой микроорганизмы, то теперь нам нужно обнаружить их и доказать, что именно эти микроорганизмы вызывают то или иное заболевание. Например, о ВИЧ все наслышаны. Открыт вирус в 1983 году исследователями Люком Монтанье и Робертом Галло.

Теперь ответьте на вопрос: существовали ли эти вирусы раньше? Получается, люди болели этими заболеваниями, но считали, что причина в чём-то другом. Только новые методы лабораторной диагностики позволили обнаружить причину, то есть вирусы. Таким образом, вторая задача дополняет первую. Зная свойства микроорганизмов, мы сможем их обнаружить.

3. Разработка новых методов иммунопрофилактики и иммунотерапии.

В контексте данной задачи мы вплотную приближаемся к пониманию цели микробиологии. Вакцины и сывороточные препараты – это средства, которые помогают предотвратить развитие инфекционных заболеваний и уничтожить их на ранних стадиях. Благодаря этим препаратам, а также с помощью других средств и методов мы можем достичь цели, которую ставит перед собой микробиология.

Медицинская микробиология состоит из следующих разделов:

1. Общая микробиология. В этом разделе рассмотрим общие процессы, характерные для микроорганизмов. Например, все микробы дышат, питаются, у них общее строение и так далее.

2. Частная микробиология. Этот раздел изучает характерные особенности групп микроорганизмов, вызывающих болезни, а также методы их лабораторной диагностики. В частности, сюда входят такие направления, как вирусология, бактериология, микология и протозоология.

3. Иммунология изучает защитные процессы, происходящие в организме человека, то есть иммунитет. Если бы не существовало иммунитета, люди и многие другие виды давно бы исчезли с нашей планеты. Вместо них Землю населяли только микроорганизмы.

4. Санитарная микробиология изучает микроорганизмы окружающей среды, то есть в воде, земле, воздухе. Например, если водопроводная вода загрязнена микроорганизмами, санитарная микробиология предупредит о том, что её нельзя использовать.

Интересно, зачем нам нужно изучать количественный и качественный состав микроорганизмов в почве? Это необходимо, чтобы предотвратить строительство детских учреждений на загрязнённой земле. Ведь детский организм ещё не полностью защищён от патогенных микроорганизмов.

Микрофлору изучают в операционных, перевязочных. При обнаружении, например, золотистого стафилококка можно сделать соответствующие выводы. Это вызывает серьёзную обеспокоенность, поскольку такое присутствие недопустимо. Это может указывать на то, что помещения недостаточно тщательно обрабатываются дезинфицирующими средствами и не соблюдаются строгие меры асептики.

История развития микробиологии

История микробиологии знакомит нас с выдающимися личностями, которые внесли значительный вклад в развитие этой науки.

И наш рассказ мы начнет с Гиппократа, который жил в Древней Греции. Гиппократ – целитель, врач. Он вошёл в историю как «отец медицины».

С древних времён люди испытывали страх перед эпидемиями, которые уносили жизни тысяч жителей городов, сёл. Поэтому люди стремились понять причины возникновения этих инфекционных болезней и найти способы их предотвращения. Говорят, если понять причину того или иного действия, то уже на 50% вы одержали победу.

Узнать причину возникновения инфекционных болезней было главным направлением медицины. Мы прекрасно знаем, что инфекции вызывают микроорганизмы. Но люди того времени этого не знали, и только Гиппократ объяснил, как он думал, что нашёл причину этого зла.

Гиппократ предположил, что развитие эпидемии связано с особыми веществами, которые он назвал «миазмами». Так вот, он предполагал, что эти ядовитые испарения образуются при извержении вулканов или землетрясении, оседая на землю, они-то и вызывают развитие инфекционных заболеваний. Конечно, это далеко не так.

Но мы считаем, что Гиппократ высказал гениальную мысль. Так в чём же она заключается? До него предполагали, что эпидемии – это кара богов, наказание за какие-то проступки. Люди прогневили их чем-то, и они послали такое наказание.

Но если так, значит, они сами виноваты. Поэтому люди принимали эпидемии безропотно, не сопротивляясь им.

Гиппократ же этими словами утверждал, что не боги посылают на людей это зло, а некое вещество, которое он назвал «миазмами», и именно они вызывают развитие инфекционных заболеваний.

Если причина болезни в каком-то материальном веществе, то можно попытаться его уничтожить, чтобы победить болезнь.

Вот поэтому развитие микробиологии неразрывно связано с именем Гиппократа. Эта гипотеза давала возможность людям бороться с инфекционными болезнями. В очагах эпидемии они разжигали костры, которые обеззараживали воздух. Также кипятили воду, то есть проводились определённые мероприятия.

Прошло несколько столетий, прежде чем возникла новая гипотеза о причинах возникновения инфекционных заболеваний и о том, что является их источником.

В ХVI веке итальянский учёный Джироламо Фракасторо предположил, что больной человек выделяет особые вещества, которые он назвал «контагии». В переводе с латинского языка означает соприкосновение.

Эти вещества, проникая в организм человека, вызывают болезнь. Он был прав на 90 процентов. Почему? На самом деле причиной заболеваний являются микроорганизмы. Его ошибка заключалась в том, что он назвал это вещество «контагии». Почему он не догадался о микроорганизмах? Просто о них в то время ничего не знали. Недаром их называют микроорганизмами, их невооруженным глазом невозможно увидеть.

Только с изобретением микроскопа, который связан с именем Антони ван Левенгука (1632—1723), мир узнал о микробах.

Гипотеза Джироламо Фракасторо была новаторской для своего времени. Он предположил, что если изолировать больного человека, то можно предотвратить распространение эпидемии. Вы знаете, что так и делается. Изоляция позволяет избежать распространения болезни. Джироламо Фракасторо внёс оромный вклад в борьбу с инфекциями, предложив такой метод.

Таким образом, сложились два течения: миазматиков и контагинистов. Они отстаивали эти гипотезы и доказывали свою правоту. Но истинная причина инфекционных заболеваний оставалась неизвестной. Человечество долго шло к пониманию причин эпидемий. Однако жизнь заставляет людей искать решения этой проблемы, ведь эпидемии уносили много жизней и вызывали страх перед ними. Так как главной причиной смерти были инфекции. Поэтому все усилия были направлены на выяснение причин инфекционных заболеваний.

Сейчас наиболее распространены сердечно-сосудистые заболевания, злокачественные новообразования. Однако в те времена люди просто не доживали до этих недугов, которые обычно возникают в зрелом возрасте.

Теперь вернемся к эпидемиям. Они убивали людей безжалостно. Люди боялись их и делали всё возможное, чтобы выяснить, откуда они берутся. Инфекционным болезням давали такие страшные названия: чума – чёрная смерть, туберкулёз – белая смерть. Опустошительной была эпидемия чумы в Европе в XIV веке.

Четверть населения погибла от этой болезни. В России в конце XVIII века была эпидемия чумы. В городах выживали лишь немногие. Интересна поэма А. С. Пушкина «Пир во время чумы». То безумство, та беспомощность перед этой болезнью – вот что открывается нам.

Интересна повесть Николая Семёновича Лескова «Несмертельный Голован». В ней рассказывается о Головане – человеке, который не боялся эпидемии.

Отрывки из повести: «… Может быть, это была сибирская язва, может быть, какая-нибудь другая язва, но только она была губительна и беспощадна, а самое распространённое название ей, опять повторяю, было ″пупырух″. Вскочит на теле прыщ, или по-простонародному ″пупырушек″, зажелтоголовится, вокруг зардеет, и к суткам начинает мясо отгнивать, а потом борзо и смерть …

И вот в это-то ужасное время, когда интеллигенты отирались уксусом и не испускали духу, по бедным слободским хибаркам ещё ожесточеннее пошел ″пупырух″; люди начали здесь умирать ″соплошь и без всякой помощи″,– и вдруг там, на ниве смерти, появился с изумительным бесстрашием Голован… Он, вероятно, знал или думал, будто знает какую-то медицину, потому что клал на опухоли больных своего приготовления ″кавказский пластырь″… Голован не вылечивал… но зато велика была его заслуга больным и здоровым в том отношении, что он безбоязненно входил в зачумлённые лачуги и поил заражённых. Язва Голована не касалась…»

Почему так происходило? Ему был ниспослан дар, который можно считать бесценным. Это иммунитет, который оберегал его. Но что же такое иммунитет и как он работает? Об этом мы поговорим позже.

Инфекционные заболевания вызывали страх у людей, и этот страх был оправдан, необходимо было избегать тех мест, где возникали эпидемии. Однако эпидемии порой распространялись и на другие регионы. Одна из причин этого заключалась и в самих людях, которые просто не соблюдали элементарные санитарно-гигиенические нормы.

Педикулезом в те времена страдали не только крестьяне, ремесленники, но и аристократы, которые носили с собой длинные палочки, инкрустированные золотом и драгоценными камнями. Эти палочки не были каким-либо украшением, они выполняли прямое предназначение. Во время светских приемов с помощью их почёсывали под массивными париками, которые были в то время модны. А почёсывали по простой причине, кусали вши.

Низкий санитарно-гигиенический уровень способствовал распространению инфекции.

Интересно, но в России люди искали спасения от эпидемий в монастырях. За их стенами они могли укрыться от опасности и пережить страшные времена, думая, что их жизнь спасла вера.

Конечно, вера творит чудеса, но было и ещё одно обстоятельство, которое помогало людям выжить. Во время эпидемий в монастырях громко звонили колокола, и этот звук помогал людям. Во время звона колоколов создаётся ультразвук, который способен уничтожать микроорганизмы. Например, в наше время ультразвук используется в медицине.

Микробы невидимы, но порой они влияют на ход истории. Европейцами была покорена Америка. Как несколько каравелл, доплывших до берегов «Вест-Индии», смогли покорить смелый, многомиллионный народ, населяющий эти земли? Что-то ведь помогло испанцам? Наверное, завоеватели действовали не в одиночку, кто-то был заодно с ними.

Добравшись до берегов Нового Света, завоеватели привезли с собой и болезни, невиданные в этих землях, и к которым иммунная система индейцев была не готова. Испанцы привезли с собой патогенные микроорганизмы, что и стало источником эпидемий. Иммунитет индейцев утратил или не имел антител против этих заболеваний. Много тысячелетий назад из Сибири несколько семей перебрались на американский континент и были оторваны от других. Может, поэтому у индейцев преобладает 1 группа крови. Также их иммунная система не была приспособлена к контакту с другой микрофлорой.

Микроорганизмы – это невидимые обитатели нашей планеты, которые находятся рядом с нами. Они первые жители нашей Земли и обладают удивительной способностью адаптироваться к различным условиям.

С открытием первого антибиотика – пенициллина в 1928 году шотландским бактериологом Александром Флемингом, у человечества появилась возможность лечить инфекционные заболевания. Доклад о своём открытии Александр Флеминг опубликовал в 1929 году в Британском журнале экспериментальной патологии.

Но в чистом виде он не смог выделить. Это сделали в 1941 году Хоуард Уолтер Флори и Эрнст Борис Чейн.

Микробиолог Зинаида Виссарионовна Ермольева в годы войны также получила пенициллин. Появление антибиотика в годы Великой Отечественной войны спасло жизни многим бойцам Красной армии.

Открытие антибиотиков дало возможность бороться с эпидемиями.

Однако бактерии, как и все живые существа, стремятся к выживанию. С появлением антибиотиков они начали изменять свои свойства, приспосабливаясь к новым условиям.

Современные золотистые стафилококки существенно отличаются от тех, что были до открытия пенициллина. Они обладают устойчивостью к этому антибиотику благодаря наличию плазмиды, которая производит фермент пенициллиназу. Этот фермент способен расщеплять молекулу пенициллина. Плазмида представляет собой внехромосомную ДНК.

Мы стремимся уничтожить микробы, и большинство из них действительно погибает. Однако небольшая часть микроорганизмов приспосабливается к новым условиям и даёт потомство, которое становится устойчивым к определённым антибиотикам.

Поэтому важно проходить полный курс лечения антибиотиками. Иногда люди начинают приём, чувствуют улучшение и бросают лечение, но микробы, приспосабливаясь к изменившимся условиям, приобретают устойчивость.

И это ещё раз подтверждает, что микробы умеют приспосабливаться и выживать. Чтобы одержать над ними победу, мы должны знать о них всё. В дальнейшем мы постараемся проникнуть в тайны их жизни.

Как уже упоминалось ранее, Антони ван Левенгук открыл мир микробов. Он сумел изготовить двояковыпуклые линзы, дававшие многократное увеличение.

Изучая каплю из лужи, он обнаружил мельчайшие организмы, которые активно двигались. Поэтому он назвал их «мельчайшими зверьками». Так микробы получили свое первое название.

Впоследствии он описал самые разнообразные микроорганизмы.

Но тогда люди ещё не знали, что микроорганизмы способны вызывать инфекции. Это открытие было сделано величайшим учёным Луи Пастером в XIX веке.

Французы говорят, что Пастер спас трижды Францию. Франция испокон веков славилась своими винами. Однажды вина были испорчены, и Луи Пастера попросили разобраться в этом. Так были открыты процессы брожения и гниения. Он также разработал метод пастеризации вин.

Второй раз он помог французским шелководам. Луи Пастер обнаружил причину болезней шелковичных червей. В третий раз – это разработанная им вакцина против сибирской язвы.

И, конечно, каждый знает, что им создана вакцина против бешенства, которая стала первой в мире вакциной для лечения больных.