Микробиология с основами эпидемиологии и методами микробиологических исследований

Прошло менее двух лет с момента выхода в свет первого издания учебника «Микробиология с основами эпидемиологии и методами микробиологических исследований» для студентов медицинских колледжей. Достаточно большой тираж оказался весьма востребованным читателями.

Столь высокая популярность учебного издания объясняется целым рядом причин.

В последнее время существенно возросла роль этиологической лабораторной диагностики инфекционных заболеваний, что требует изучения современных микробиологических методик. Усиление роли микробиологии в составе комплекса медико-биологических наук подтверждает присуждение в 2008 г. Нобелевской премии в области физиологии и медицины ученым-вирусологам: Харальду цур Хаузену, доказавшему роль папилломавирусов в этиологии рака шейки матки, а также Люку Монтенье и Франсуазе Барре-Синусси, работавшим над изучением вируса иммунодефицита человека (и впервые выделившим его из зараженных клеток).

Важной для нас стала и обеспокоенность вопиющей диспропорцией между количеством медицинских специалистов с высшим и средним образованием, что, в свою очередь, диктует необходимость подготовки к изданию современных учебников для учреждений среднего профессионального образования.

В последние годы оживился интерес к биотехнологическим исследованиям в плане этиологической лабораторной диагностики самых разнообразных заболеваний инфекционной природы. По-прежнему реальной остается и угроза биотерроризма.

По мнению автора, далеко не последнюю роль сыграло широкое использование книги отдельными студентами медицинских вузов, которым просто лень штудировать достаточно сложные учебники по микробиологии для вузов. Однако данная негативная тенденция заставила автора иначе взглянуть на проблему создания любого учебника вообще и, в частности, увидеть необходимость рассмотрения учебника как варианта справочного пособия.

Все это побудило автора актуализировать содержание учебника в соответствии с новейшими достижениями медико-биологической науки XXI в.

В этой связи в состав авторского коллектива были приглашены наиболее компетентные в соответствующих разделах курса специалисты.

Автор с благодарностью принял все замечания, высказанные медицинской общественностью в адрес первого издания учебника.

Книга написана при участии профессоров В. Д. Бадикова, А. В. Москалева, Е. П. Сиволодского, доктора медицинских наук А. М. Иванова, доктора биологических наук А. В. Зачиняевой, доцентов В. А. Андреева, И. И. Волкова, М. Л. Медведева и кандидатa медицинских наук М. М. Карапаца.

ВВЕДЕНИЕ

Микробиология – это наука, изучающая мир микроскопических существ. Термин происходит от древнегреческих слов «микрос» – малый, «биос» – живой и «логос» – наука (учение). Это самостоятельная медико-биологическая дисциплина, без глубокого знания которой невозможно изучить другие медицинские дисциплины.

В соответствии с запросами и нуждами практики произошла дифференциация микробиологии на самостоятельные научные разделы и дисциплины. В настоящее время самостоятельное значение имеют общая, техническая, фармацевтическая, сельскохозяйственная, ветеринарная, космическая и, наконец, медицинская микробиология.

Предметом изучения медицинской микробиологии являются свойства патогенных (болезнетворных) и условно-патогенных для человека микроорганизмов c целью разработки методов диагностики вызываемых этими микроорганизмами заболеваний.

Объектом изучения медицинской микробиологии являются патогенные и условно-патогенные для человека микроорганизмы.

Медицинская микробиология изучает следующие типы микроорганизмов: бактерии, вирусы и грибы. В последние годы был открыт новый класс возбудителей инфекционных заболеваний — прионы (белковые частицы, лишенные ДНК или РНК).

Вирусы являются представителями неклеточных форм жизни. Они обладают собственным геномом, не способны размножаться на искусственных питательных средах, но активно размножаются (репродуцируются) в живых клетках человека, животных и растений. Вирусы имеют чрезвычайно малые размеры, их невозможно увидеть в световом микроскопе.

Бактерии гораздо крупнее вирусов. В отличие от вирусов они содержат и ДНК, и РНК. Размножаются бактерии путем бинарного деления. Могут расти на искусственных питательных средах, поскольку имеют собственные энергетические системы. К бактериям также относят риккетсии (мелкие бактерии, не способные к росту на искусственных питательных средах), микоплазмы (бактерии, лишенные клеточной стенки) и хламидии (бактерии, обладающие особенным циклом развития).

Грибы, в отличие от бактерий, являются эукариотами. Они крупнее бактерий, в эволюционном плане очень близки к растениям. Для грибов характерно как бесполое, так и половое размножение.

Основные разделы медицинской микробиологии — медицинская бактериология (изучение этиологии или причины заболеваний, вызываемых бактериями), медицинская вирусология (изучение этиологии заболеваний, вызываемых вирусами) и медицинская микология (изучение этиологии заболеваний, вызываемых грибами). В курс медицинской микробиологии органично вписывается учение об иммунитете (специфической иммунной защите человека от чужеродных микроорганизмов и иных инородных веществ), а также санитарная микробиология – наука о санитарно-показательных микроорганизмах.

РАЗДЕЛ I. ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ

История изучения любой научной дисциплины дает возможность проследить процессы ее возникновения и развития, понять преемственность идей, уровень современного состояния науки и горизонты дальнейшего прогресса. В развитии микробиологии четко прослеживаются три этапа ее становления как науки.

Первый этап – описательный. Начало этого этапа связывают с научной деятельностью Энтони ван Левенгука. Этот менеджер по продажам тканей имел довольно оригинальное хобби – шлифовать линзы и рассматривать при большом увеличении самые разнообразные биологические субстраты. В 1675 г. он сообщил в Лондонское королевское общество, что в дождевой воде ему удалось обнаружить «живых зверьков» (viva animalcule). Свои наблюдения опубликовал в монографии «Тайны природы, открытые Левенгуком», где детально описал и обрисовал открытые им микроорганизмы. Таким образом, Левенгука следует считать отцом микрографии — описательной микробиологии.

Энтони ван Левенгук

Справедливости ради следует отметить, что задолго до открытия Левенгука многие ученые высказывали гипотезы о материальной причине возникновения инфекционных болезней. Еще Тит Лукреций Кар предполагал, что инфекционные болезни вызываются определенными семенами. Аналогичные взгляды проповедовал и известный врач Средневековья Джироламо Фракасторо. Но ни у кого из них не было научных доказательств.

Второй этап – физиологический.

Его начало связывают с именем французского химика Луи Пастера. Именно он впервые выяснил роль микроорганизмов в природе и жизни человечества. В 1875 г. Пастер показал, что процессы брожения и гниения обусловлены жизнедеятельностью микроорганизмов, а не действием химических веществ. Заслугой Пастера следует также считать доказательства анаэробного (без доступа воздуха) существования микроорганизмов.

Ранее в среде ученых бытовало мнение о возможности самопроизвольного зарождения микроорганизмов. Пастер с помощью довольно оригинальных опытов опроверг это утверждение – впитательныхсредах, простерилизованных при высокой температуре и соответствующем давлении пара, микроорганизмы никогда не обнаруживались. Однако, когда среды были недостаточно простерилизованы и в сосуды имелся доступ воздуха, содержащего микроорганизмы, в питательных средах они начинали размножаться. Аналогичным образом Пастер доказал, что порча вина и пива объясняется попаданием в сусло посторонних микроорганизмов или диких дрожжей. Он разработал метод прогревания этих напитков при относительно высокой температуре, что позволило разрушить микроорганизмы порчи и сохранить вкусовые качества напитков. Этот метод получил название пастеризации.

Именно благодаря спонсорской поддержке богатых виноделов и пивоваров Пастер смог продолжать свои дальнейшие научные изыскания.

Далее Пастер пришел к революционному выводу, что болезни человека и животных, как и болезни напитков, вызываются микроорганизмами. Он показал, что каждый микроб вызывает характерное, специфическое для него заболевание. Таким образом Пастером были открыты возбудители куриной холеры, родильной горячки, остеомиелита и газовой гангрены.

В процессе изучения причин инфекционных болезней Пастер сделал еще одно величайшее открытие. Он открыл и разработал метод получения таких микроорганизмов, которые, теряя свою заразность, приобретали способность при введении в организм предохранять его от последующего заражения, т. е. создавать иммунитет. Пастер явился одним из первых биотехнологов и получил вакцины против сибирской язвы и бешенства.

Благодарное человечество чтит память Пастера. На средства добровольных пожертвований в 1888 г. в Париже был открыт Пастеровский институт – центр французской бактериологической школы.

Имя Пастера присвоено многим научно-исследовательским институтам в различных странах мира. В России Пастеровский институт открыт в СанктПетербурге.

Прогресс в медицинской микробиологии связан также с именем выдающегося немецкого микробиолога Роберта Коха.

Серией чрезвычайно тщательно подготовленных экспериментов Кох обнаружил и доказал этиологическую роль возбудителей туберкулеза, сибирской язвы и холеры. Он также известен как первооткрыватель плотных питательных сред. Разработанные Кохом методы выделения и культивирования микроорганизмов в лабораторных условиях позволили его ученикам открыть ряд возбудителей инфекционных заболеваний. Не случайно конец ХIX – начало ХХ вв. называют «золотым веком микробиологии». В противовес французской микробиологической школе в Берлине был открыт Институт Коха.

К числу основоположников медицинской микробиологии следует отнести и великого русского «француза» И. И. Мечникова. Этот, по образному выражению Э. Ру, «поэт микробиологии» создал учение о защите организма от чужеродных веществ (инфекционную иммунологию). Кроме того, И. И. Мечников – создатель одного из первых пробиотиков, так называемой «мечниковской простокваши».