Микробиология с основами эпидемиологии и методами микробиологических исследований

Основные зоны колонизации – верхние отделы волосяных фолликулов, кожные железы, эпидермис и роговой слой кожи.

Микрофлора волосяного покрова идентична микрофлоре кожи. На1см

приходится 10

– 10

микроорганизмов, а на участках с повышенной влажностью (кожные складки) – 10

.

Верхние отделы респираторного тракта физиологически наиболее приспособлены для осаждения микроорганизмов из выдыхаемого воздуха. Здесь осаждается 75 % всех микроорганизмов. Преобладают различные стрептококки, нейссерии, стафилококки, энтеробактерии.

В носоглотке можно обнаружить менингококков, стрептококков и пневмококков, встречаются и бордетеллы. Это так называемое резидентное носительство.

Трахея и бронхи стерильны, так как воздух очищается от бактерий в верхних отделах респираторного тракта. Проскочившие микроорганизмы удаляются с помощью ворсинок эпителия или уничтожаются макрофагами. При нарушении активности эпителия бронхов (наркоз) микроорганизмы проникают в глубь бронхиального дерева. Мелкие бронхи, альвеолы и паренхима легких стерильны.

Слезная жидкость обладает бактерицидным действием, поэтому большая часть микроорганизмов, попавших на слизистую оболочку глаз, гибнет. При снижении бактерицидной активности слезной жидкости возникают инфекционно-воспалительные процессы. Чаще всего эти процессы вызываются золотистыми стафилококками, коринебактериями и пневмококками.

7.6. Микроэкология мочеполовой системы

Верхние отделы мочевыводящих путей (почки, мочеточники) в норме стерильны. В нижних отделах могут встречаться негемолитические стрептококки, непатогенные коринебактерии, стафилококки, микобактерии (M. smegmatis) и кандиды. В 1 мл мочи должно обнаруживаться не более 10

КОЕ.

Микроэкосистема женских половых органов является динамичной системой, зависящей от гормонального статуса. Особенностью этой системы является метаболическое взаимоотношение эпителия, влагалищной жидкости и микроорганизмов.

Под влиянием женских половых гормонов-эстрогенов цилиндрический эпителий вагины насыщается гликогеном, который утилизируется палочками Додерляйна (Lactobacillus acidophilus). В результате образования молочной кислоты рН среды смещается в кислую сторону, что препятствует колонизации влагалища другими микроорганизмами. Довольно редко во влагалище могут встречаться бифидобактерии, кокки и непатогенные коринебактерии.

В цервикальном канале помимо вышеназванных микроорганизмов встречаются пептострептококки, а при беременности могут появиться кандиды. Матка в норме всегда стерильна.

У девочек первых месяцев жизни характер микрофлоры такой же как и у взрослых женщин, что объясняется действием материнских эстрогенов. Когда действие этих гормонов прекращается, лактобациллы исчезают и реакция среды становится слабощелочной. Появляется кокковая микрофлора, которая обладает слабым антагонистическим действием, поэтому девочки так подвержены риску заражения венерическими инфекциями через контаминированные предметы личной гигиены.

Глава 8

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИОТЕРАПИИ ИНФЕКЦИОННЫХ БОЛЕЗНЕЙ

8.1. Антибактериальные препараты

Крупнейшим достижением медицины XX в. является открытие антимикробных лекарственных препаратов, используемых для подавления жизнедеятельности возбудителей в человеческом организме. Эти лекарственные препараты должны вызывать гибель или задерживать размножение патогенных микроорганизмов, но при этом не нарушать функции жизненно важных систем организма человека.

Эмпирическое применение химических веществ для лечения заразных болезней известно человечеству с доисторической эпохи. Так, аборигены Бразилии лечили «кровавые поносы» корнем ипекакуаны. Убежденный сторонник химического метода лечения заразных болезней выдающийся швейцарский химик и врач Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, называвший себя Парацельсом, предлагал в качестве лечебных средств ртуть, железо, серу и свинец. Под влиянием его идей во Франции в XVI в. был издан закон об обязательном лечении сифилиса ртутью. В XVII в. в Европу проник метод лечения малярии с помощью коры хинного дерева, издавна применявшийся индейцами в Южной Америке.

Большое значение в разработке методов профилактики и лечения инфекционных заболеваний имело открытие явления микробного антагонизма. Антагонистические отношения между микроорганизмами различных видов впервые описал Луи Пастер в 1877 г. Он установил, что гнилостные бактерии быстро убивают возбудителей сибирской язвы в смешанных культурах. С присущей ему прозорливостью Л. Пастер указал, что явление микробного антагонизма в будущем будет широко использоваться медициной.

В 1871 – 1872 гг. сотрудники Медико-хирургической академии В. А. Манассеин и А. Г. Полотебнов впервые использовали экстракты из культур плесневого гриба Penicillium glaucum для лечения гнойных ран. Однако основы современного учения об антагонизме микробов и практического использования этого явления в медицине были заложены И. И. Мечниковым. Под его руководством были выявлены две формы микробного антагонизма (активная и пассивная) и установлено, что антагонизм – это такая форма межвидовых отношений, при которой совместное обитание двух популяций микроорганизмов приводит к значительному угнетению роста и размножения одной из них вплоть до полного уничтожения. При пассивном антагонизме имеет место конкуренция между микроорганизмами за кислород или окружающие их питательные вещества, а активный антагонизм обусловлен выделением в окружающую среду продуктов микробного метаболизма (кислот, спиртов, антибиотических веществ).

Родоначальником научно обоснованного метода химиотерапии был выдающийся немецкий исследователь Пауль Эрлих, разработавший в 1885 г. «рецепторную теорию». Он предположил, что клетки макро- и микроорганизма имеют специфический рецепторный аппарат и поэтому избирательно взаимодействуют с различными химическими веществами. В основе предложенного П. Эрлихом нового подхода к лечению инфекционных болезней лежало представление о «магической пуле», которая убивает патогенный микроорганизм, но не приносит вреда организму больного. Использующийся для лечения инфекции химиопрепарат должен избирательно поражать микробную клетку-мишень, блокировать метаболизм возбудителя, не затрагивая жизненно важных функций макроорганизма. В 1907 г. после долгих поисков П. Эрлих получил препарат на основе соединений мышьяка (сальварсан) и с успехом использовал его при лечении сифилиса.

Новая эра в развитии антимикробной терапии началась в 1935 г. после открытия немецким ученым Герхардом Домагком синтетических производных сульфаниловой кислоты (сульфаниламидных препаратов). Разработанный им «красный стрептоцид» давал хороший терапевтический эффект при лечении стрептококковой, гонококковой и менингококковой инфекции. Несколько позже группа химиков из парижского Пастеровского института разработала «белый стрептоцид», обладающий более выраженной антимикробной активностью.

Первый антибиотик пенициллин был открыт английским микробиологом сэром Александром Флемингом в 1929 г. Работая с культурами стафилококков, ученый установил, что эти микроорганизмы на плотной питательной среде образуют зоны задержки роста вокруг колоний плесневого гриба Penicillium notatum. Фильтрат P. notatum задерживал рост различных бактерий и не вызывал гибель лабораторных животных.

К сожалению, А. Флеминг так и не смог очистить содержащий антибактериальную субстанцию фильтрат от примесей. Выделить пенициллин в кристаллическом виде и впервые испытать его на больных удалось только в 1940 г. английским исследователям Говарду Флори и Эрнесту Чейну.

В нашей стране пенициллин был получен З. В. Ермольевой в 1942 г. С этого момента в науке возникло и стало успешно развиваться новое направление – учение об антибиотиках.

Термин «антибиотик» (в переводе с греческого «анти» – против, «биос» – жизнь) впервые был предложен в 1942 г. американским микробиологом С. А. Ваксманом для обозначения веществ, образуемых микроорганизмами и обладающих антимикробным действием. Таким образом, антибиотики – это вещества микробного происхождения, а также их полусинтетические и синтетические аналоги, способные избирательно подавлять рост и размножение патогенных микроорганизмов в организме больного. Антибиотики получают путем биосинтеза микробами-продуцентами и изменяя химическим путем молекулы природных антибиотиков. На сегодняшний день известно несколько тысяч антибиотиков, но в практике используется около 200 препаратов. Это связано с тем, что некоторые антимикробные препараты обладают выраженными побочными эффектами («нежелательными реакциями»), что ограничивает широту их применения.

Антибиотики характеризуются избирательностью действия в отношении микроорганизмов и в терапевтических концентрациях не оказывают ядовитого действия на клетки макроорганизма. Избирательность действия связана с угнетением метаболизма в микробной клетке, но не в клетках человека. Это достигается путем связывания антибиотика с определенной мишенью (ферменты и структурные молекулы микроорганизма), что приводит к нарушению функции микробной стенки или цитоплазматической мембраны, торможению синтеза белков или нуклеиновых кислот микроорганизма (табл. 8).

Антибиотики подавляют рост и размножение определенных возбудителей in vitro или в организме больного. Это тесно связано с понятием спектра действия, в соответствии с которым антибиотик эффективен в отношении тех или иных микроорганизмов, но не действует на другие. Так, имеются антибиотики, обладающие активностью в отношении преимущественно грамотрицательных или преимущественно грамположительных бактерий, а также грибов, простейших и т. д. Спектр антимикробной активности антибиотиков связан с особенностями химического строения препаратов.

Широко известно разделение химиопрепаратов на антибиотики широкого и узкого спектра действия. Первые обладают активностью в отношении многих, а вторые – в отношении небольшого числа микроорганизмов. Так, например, тетрациклины и цефалоспорины относятся к антибиотикам широкого спектра действия, а полимиксины (действуют только на грамотрицательные бактерии) – к антибиотикам узкого спектра. Однако в последнее время эта классификация подвергается обоснованной критике, и в первую очередь, из-за отсутствия четких критериев. Спорным является и представление, что антибиотики широкого спектра действия более эффективны при лечении тяжелых инфекций. Таблица 8

таблица8

Классификация антибиотиков по механизму действия

При наличии у больного тяжелых инфекционных осложнений надо ориентироваться не столько на широту антимикробного спектра применяемого для лечения химиопрепарата, сколько на полученные в бактериологической лаборатории результаты определения чувствительности возбудителя заболевания к этому антибиотику.

В отличие от других лекарственных препаратов активность антибиотиков не является постоянной и со временем снижается, что связано с формированием у возбудителей приобретенной устойчивости (резистентности). Антибиотикорезистентные штаммы возбудителей представляют опасность не только для того больного, от которого они выделены, но и для прочих пациентов в данном лечебном учреждении.

Антибиотики обладают бактериостатическим (нарушающим рост и размножение микроорганизмов) или бактерицидным (вызывающим непосредственную гибель микробной клетки) действием. К бактерицидным антибиотикам относятся пенициллины и другие ?-лактамные препараты, аминогликозиды, хинолоны и фторхинолоны, полимиксины, гликопептиды, нитроимидазолы, рифамицины, фосфомицин, диоксидин, ко-тримоксазол. Они дают более радикальный эффект и поэтому предпочтительны для лечения тяжелых инфекций (остеомиелита, перитонита, сепсиса и др.). Бактериостатические антибиотики представлены тетрациклинами, амфениколами, макролидами, линкозамидами, сульфаниламидами и нитрофуранами. Их применяют для лечения легких или среднетяжелых форм инфекционных заболеваний (так называемых «малых» инфекций).

Такое разделение антимикробных средств достаточно условно, поскольку бактерицидные препараты в низких концентрациях оказывают бактериостатическое действие, а высокие концентрации бактериостатических антибиотиков в патологическом очаге или in vitro могут вызывать бактерицидный эффект. С другой стороны, в зависимости от возбудителя заболевания один и тот же химиопрепарат может обладать различными типами действия. Так, например, хлорамфеникол является бактерицидным антибиотиком в отношении гемофилов и пневмококков и бактериостатическим – в отношении энтеробактерий.

8.2. Сульфаниламидные препараты

В настоящее время известно около 150 сульфаниламидных препаратов (САП), однако большинство из них вследствие выраженных побочных эффектов и относительно невысокой активности в отношении значительной части патогенных микроорганизмов не находят широкого применения в клинике. Спектр антимикробного действия САП включает шигеллы, хламидии, сальмонеллы и стрептококки.

Механизм антимикробной активности сульфаниламидов связан с нарушением синтеза в микробной клетке важнейших факторов роста (фолиевая кислота и ее производные), в молекулу которых входит парааминобензойная кислота (ПАБК). Химическая структура ПАБК имеет сходство с сульфаниламидными препаратами, которые после поглощения их микроорганизмами («метаболический» обман) блокируют метаболические реакции возбудителей и оказывают таким образом бактериостатическое действие.

К недостаткам сульфаниламидов следует отнести сравнительно высокую токсичность, быстрое возникновение лекарственной устойчивости, которая носит перекрестный характер с другими представителями этой группы, а также широкое распространение сульфаниламидрезистентных возбудителей. САП практически не действуют на стафило- и энтерококки, пиогенные стрептококки, гоно- и менингококки, гемофилы, псевдомонады, энтеробактерии и большинство облигатных анаэробов. Механизм приобретенной устойчивости возбудителей к САП чаще всего детерминирован плазмидами и обусловлен снижением проницаемости клеточной стенки, формированием метаболического шунта и некоторыми другими факторами.

В зависимости от особенностей применения и фармакокинетики (изучает закономерность прохождения и превращения лекарственных препаратов в организме больного) препаратов выделяют следующие группы сульфаниламидов:

1. САП системного действия (сульфадимезин, норсульфазол, этазол, уросульфан, сульфадиметоксин, сульфален и др.) хорошо всасываются из желудочно-кишечного тракта, поэтому их назначают для лечения системных инфекций.

2. Плохо растворимые в воде и медленно всасывающиеся из желудочно-кишечного тракта САП (фталазол, фтазин, сульгин и др.), назначают только внутрь для лечения бактериальных кишечных инфекций.

3. САП для местного применения (сульфадиазин серебра, сульфатиазол серебра, мафенид) нашли применение в лечении ожогов, пролежней, хронических язв. В очаге воспаления входящие в состав препарата ионы серебра диссоциируют и оказывают на микроорганизмы бактерицидное действие. Сульфацил-натрий (альбуцид) используют в офтальмологии при лечении инфекционно-воспалительных заболеваний глаз.

4. Салазосульфаниламиды (салазодин, салазосульфапиридин, салазодиметоксин) предназначены для лечения неспецифического язвенного колита.

8.3. ?-Лактамные антибиотики

К ?-лактамным антибиотикам (БЛА) относится большая группа антимикробных препаратов (пенициллинов, «комбинированных» препаратов, цефалоспоринов, монобактамов и карбапенемов), объединенных общим механизмом действия и наличием в их химической структуре ?-лактамного кольца. Антибактериальный эффект этих лекарственных средств связан с подавлением синтеза пептидогликана клеточной стенки бактерий.