Действие физических и химических факторов окружающей среды на микроорганизмы

Мутации

Мутации – изменения структуры ДНК генов, проявляющиеся наследственно закрепленным изменением какого-либо признака или признаков. В природе они могут наступать спонтанно, без участия экспериментатора. Такие мутации относят к спонтанным. Они имеют свою причину, но не контролируются.

Индуцированные мутации – направленные изменения структуры ДНК, контролируемые экспериментатором.

Факторы вызывающие мутации называются мутагенами. Они могут быть химическим, физическими и биологическими.

Химические мутагены – соединения, способные изменять структуру генов, прямо взаимодействуя с ДНК клетки или реагируя с ферментами, контролирующими метаболизм нуклеиновых кислот. Известно огромное количество химических мутагенов – красители, галогены, соли металлов переходных валентностей (например – никеля), азотистый натрий, некоторые антибиотики и т.д.

К физическим мутагенам относятся такие факторы, как температура, гамма-излучение, ультрафиолетовые лучи, ренгеновские лучи и т.д.

К биологическим мутагенам можно отнести действие бактериофагов, накопление продуктов метаболизма и т.п.

 

Диссоциация – это особый, присущий только бактериям вид изменчивости, при котором происходит расщепление в пределах одного вида на S- и R-формы микроорганизмов.

Репарации

Большинство изменений генетического кода, возникающих в результате мутаций, ведут к нарушению структуры и функции бактериальных клеток и часто являются летальными. Лишь небольшое количество из них является приспособительными и закрепляется отбором. Отсюда в процессе эволюции неизбежно возникли мощные механизмы, приводящие к восстановлению структуры поврежденной ДНК. Такие системы получили название репарационных, а сам процесс восстановления – репарации.

 

2. Факторы патогенности микроорганизмов подразделяют на две группы, которые определяют:

 

инвазивность микроорганизмов — способность микроорганизмов проникать через иммунологические барьеры, кожу, слизистые оболочки внутрь тканей и органов, размножаться в них и противостоять иммунным силам макроорганизма. Инвазивность обусловлена наличием у микроорганизма капсулы, слизи, окружающих клетку и противостоящих фагоцитозу, жгутиков, пилей, ответственных за прикрепление микроорганизмов к клетке, и продукцией ферментов гиалуронидазы, фибринолизина, коллагеназы и т.д.;

 

токсигенность — способность патогенных микроорганизмов продуцировать экзо- и эндотоксины.

 

Экзотоксины — продукты микробного синтеза, выделяемые клеткой в окружающую среду. Это белки, обладающие высокой и строго специфичной токсичностью. Именно действие экзотоксинов определяет клинические признаки инфекционной болезни.

 

Эндотоксины представляют собой часть клеточной стенки бактерий. Они освобождаются при разрушении бактериальной клетки. Независимо от микроба-продуцента эндотоксины вызывают однотипную картину патологического процесса: развиваются слабость, одышка, диарея, гипертермия.

 

У патогенных микробов есть еще и ферменты агрессии, которые способствуют проникновению, распространению и паразитированию микроорганизмов в макроорганизме (гиалуронидаза, коллагеназа, нейраминидаза, коагулаза, ДНКаза).

Значение ферментов: 1) катализируют процессы дыхания, питания, размножения; 2) используются в диагностике при определении вида возбудителя по биохимическим свойствам. С этой целью применяют среды «пестрого ряда», на которых изучают способность ферментов микробов разлагать углеводы, белки до конечных продуктов обмена. Каждый вид микроба обладает определенным набором ферментов, что обусловлено генотипом. Наибольшая активность у непатогенных микробов. У патогенных микробов биохимическая активность ниже. Ферменты микробов используют в генной инженерии (рестриктазы, лигазы) для получения биологически активных соединений, для получения уксусной, молочной, лимонной и других кислот, молочнокислых продуктов, в виноделии и других отраслях. Их добавляют в качестве биодобавок в стиральные порошки для уничтожения загрязнений белковой природы.

 

билет 15

 

1. Общие ультраструктурные признаки представителей царства эукариот и прокариот.

Более сложный тип организации клеток характерен для эукариотов.У эукариотов широко развита сеть внутриклеточных мембран, образующих ЭПР и служащихдля обособления клеточных органелл от цитоплазмы. Клетки прокариотов имеют только однувнутреннюю полость, ограниченную цитоплазматической мембраной. Один из основныхпризнаков, по которому можно дифференцировать два типа клеток (заключён в самом ихназвании), – это строение ядра. Ядерная структура прокариотов, названная нуклеоидом, неимеет ядерной мембраны, состоит из макромолекулы ДНК, связанной с белками, среди которыхотсутствуют гистоны, и прикреплённой в одной точке к ЦПМ. Ядро содержит гаплоидныйнабор генов. Клетки эукариотов имеют ядро (или несколько), имеющее мембрану, кариолимфу,хроматин (хромосомы) и ядрышки, за небольшим исключением, диплоидны. В клеткахпрокариотов (в отличие от эукариотов) отсутствуют митохондрии, хлоропласты, комплексГольджи. Ферменты окислительного фосфорилирования у них связаны с цитоплазматическоймембраной и её производными образованиями – мезосомами. Для прокариотов характерноналичие рибосом с константой седиментации 70S, они расположены только в цитоплазме (уэукариотов 80S, кроме рибосом митохондрий – также 70S). Прокариоты имеют специфическийкомпонент клеточной стенки – муреин. Также они отличаются наличием плазмид – автономно реплицирующихся кольцевидных молекул ДНК

2. Факторы патогенности микроорганизмов подразделяют на две группы, которые определяют:

 

инвазивность микроорганизмов — способность микроорганизмов проникать через иммунологические барьеры, кожу, слизистые оболочки внутрь тканей и органов, размножаться в них и противостоять иммунным силам макроорганизма. Инвазивность обусловлена наличием у микроорганизма капсулы, слизи, окружающих клетку и противостоящих фагоцитозу, жгутиков, пилей, ответственных за прикрепление микроорганизмов к клетке, и продукцией ферментов гиалуронидазы, фибринолизина, коллагеназы и т.д.;

 

токсигенность — способность патогенных микроорганизмов продуцировать экзо- и эндотоксины.

 

Экзотоксины — продукты микробного синтеза, выделяемые клеткой в окружающую среду. Это белки, обладающие высокой и строго специфичной токсичностью. Именно действие экзотоксинов определяет клинические признаки инфекционной болезни.

 

Эндотоксины представляют собой часть клеточной стенки бактерий. Они освобождаются при разрушении бактериальной клетки. Независимо от микроба-продуцента эндотоксины вызывают однотипную картину патологического процесса: развиваются слабость, одышка, диарея, гипертермия.

 

У патогенных микробов есть еще и ферменты агрессии, которые способствуют проникновению, распространению и паразитированию микроорганизмов в макроорганизме (гиалуронидаза, коллагеназа, нейраминидаза, коагулаза, ДНКаза).

 

билет 14

Действие физических и химических факторов окружающей среды на микроорганизмы

Каждый вид микробов имеет свои температурные зоны жизни: оптимальную, максимальную и минимальную. В оптимальной зоне микробная популяция размножается с заданной геномом скоростью. В зонах подавления рост клеток происходит со сниженной скоростью. В зависимости от температурных зон выделяют психрофильные, мезофильные и термофильные микроорганизмы.

Психрофильные микроорганизмы – группа микробов, нижняя граница роста которых находится около 0°С. Существуют факультативные и облигатные психрофильные микробы. Факультативные психрофильные микробы могут размножаться при +30°С. К ним относятся иерсинии, псевдомонады, клебсиеллы пневмонии. У облигатных психрофильных микробов верхняя граница роста соответствует 20°С, оптимальная зона 10-15°С. Они обитают в арктических и антарктических водах, ледяных пещерах, почвах вечной мерзлоты. Для психрофильных микробов характерны длительный период генерации, малая плотность популяции и медленно протекающие процессы биосинтеза.

Мезофильные микроорганизмы – группа микробов, температурные границы роста которых находятся в пределах 20-45°С (оптимальная температура 35-37°С). Обитают в организме теплокровных животных, в почве, воде, могут переживать в воздухе.

Термофильные микроорганизмы обитают при оптимальной температуре роста в диапазоне 45-93°С. Предельные температуры роста простейших находятся в границах 56°С, водорослей - 60°С, грибов - 60-62°С, фотобактерий - 70-72°С, хемолитотрофов – выше 90°С. Облигатные термофильные микробы обитают в фумаролах, кипящих и горячих источниках, промышленных и бытовых водах, самовозгорающихся материалах, конденсатах паровых труб.

Высушивание приводит к обезвоживанию микробной клетки и нарушению окислительно-восстановительных процессов. Наиболее чувствительны к обезвоживанию возбудители сифилиса, менингита, дизентерии, холеры и другие. Однако высушивание почти не действует на спорообразующие бактерии. Так, возбудители ботулизма и возбудители столбняка могут сохранять жизнеспособность в почве несколько лет.

Лиофилизация и высушивание под вакуумом при низкой температуре и последующее хранение в безвоздушной среде обеспечивает жизнеспособность на длительное время и используется для сохранения иммунобиологических препаратов и культур микроорганизмов.

Лучистая энергия. Ультрафиолетовые лучи, инфракрасные, гамма-лучи и солнечный свет воздействуют на микроорганизмы фотонами. Чем выше энергия фотонов, тем сильнее биологический эффект. Так, инфракрасные лучи, соприкасаясь с микроорганизмами, выделяют тепловую энергию, при этом лучистая энергия переходит в тепловую. Рентгеновские и гамма-лучи в больших дозах 280-440 Дж/кг вызывают ионизацию органических веществ, появление свободных радикалов, которые приводят к разрушению ядерного вещества и клеточной ДНК. Малые дозы стимулируют рост микробов. Микроорганизмы более устойчивы к радиоактивному излучению, чем высшие организмы. Их обнаруживают в воде атомных реакторов, залежах урановых руд (тионовые бактерии).

Ультрафиолетовые лучи распространяются в пространстве в виде электромагнитных волн длиной от 10 до 400 нм. Выделяют дальние (110-200 нм) УФ-лучи и ближние – 200-400 нм. В ближних УФ-лучах различают длинноволновую часть спектра (300-400 нм) и коротковолновую – 200-300 нм. Микробицидное действие характерно для коротковолновых УФ-лучей, особенно с длиной 250-270 нм. Механизм их действия связан с поглощением излучения молекулами ДНК, в результате чего образуются тиминовые, тимин-цитозиновые и цитозиновые димеры. Такие повреждения ДНК востанавливаются механизмами темновой репарации и фотореактивации. При действии высоких доз УФ-лучей происходит необратимая цепная реакция окисления липидов и белков. Высокочувствительны к УФ-излучению большинство вегетативных форм бактерий, наименьшей чувствительностью обладают возбудители туберкулеза, стафилококки.

 

2.Иммуноглобулины по структуре, антигенным и иммунобио­логическим свойствам разделяются на пять классов: IgM, IgG, IgA, IgE, IgD (табл. 9.1). Иммуноглобулины M, G, А имеют под­классы. Например, IgG имеет четыре подкласса (IgG,, IgG₂, IgG₃, IgG₄). Все классы и подклассы различаются по аминокис­лотной последовательности.

По их данным, молекулы иммуноглобулинов всех пяти классов состоят из полипептидных цепей: двух одинаковых тяжелых цепей Н (от англ. heavy — тяжелый) и двух одинако-

149

Fc-фрагмент

Рис.9.6. Строение иммуноглобулина класса G (схема). Объяснение в тексте.

вых легких цепей — L (от англ. light — легкий), соединенных между собой дисульфидными мостиками (рис. 9.6). Соответственно каждому классу иммуноглобулинов, т.е. М, G, А, Е, D, разли­чают пять типов тяжелых цепей: ц (мю), _Y (гамма), а (альфа), е (эпсилон) и 8 (дельта), имеющих молекулярную массу в преде­лах 50—70 кД (содержат 420—700 аминокислотных остатков) и различающихся по антигенности. Легкие цепи всех пяти классов являются общими и бывают двух типов: к (каппа) и X (ламбда); имеют молекулярную массу 23 кД (214—219 аминокислотных остатков). L-цепи иммуноглобулинов различных классов могут вступать в соединение (рекомбинироваться) как с гомологичны­ми, так и с гетерологичными Н-цепями. Однако в одной и той же молекуле могут быть только идентичные L-цепи (к или х).

Как в Н-, так и в L-цепях имеется вариабельная — V (от англ. various — разный) область, в которой последовательность амино­кислот непостоянна, и константная — С (от англ. constant — по­стоянный) область с постоянным набором аминокислот. В легких и тяжелых цепях различают NH₂- и СООН-концевые группы.

 

Основной функцией иммуноглобулинов является их антительная активность. Эта функция осуществляется благодаря наличию у них Fab-фрагмента (антигенсвязывающей части молекулы).

Величина молекул иммуноглобулинов является одним из факторов, определяющих их способность проникновения в ткани. Большую часть иммуноглобулинов в сыворотке крови составляет IgG, на долю которого приходится до 80% от общего количества (пула) иммуноглобулинов. Присутствуют иммуноглобулины класса IgG и в тканях. Эти иммуноглобулины легко проникают через плаценту (табл. 4). IgG обеспечивают нейтрализацию вирусов и бактериальных токсинов, облегчают процесс фагоцитоза и лизис (разрушение) бактерий.

Иммуноглобулины класса IgM являются самыми крупными иммуноглобулинами и находятся преимущественно в кровяном русле, так как в меньшей степени способны проникать через стенки капилляров. IgM не могут проходить через плаценту. Благодаря наличию 10 антигенсвязывающих точек, IgM обладают высоким аффинитетом, т.е. способностью прочно связываться с антигенами. Особенно эффективно IgM участвуют в лизисе микроорганизмов, опосредованном комплементом.

Иммуноглобулины класса IgA по содержанию в сыворотке крови занимают второе место. В то же время иммуноглобулины этого класса являются доминирующими в секретах пищеварительного тракта и респираторной системы, а также в человеческом молозиве и грудном молоке. С IgA связан местный иммунитет слизистых оболочек к вирусам; кроме того, они препятствуют чрезмерному размножению микроорганизмов на поверхности слизистых оболочек. Иммуноглобулины класса А проявляют свою активность и в пищеварительном тракте, будучи более резистентными к действию протеолитических ферментов, чем антитела других классов.

 

Билет 13

1..         3.8. Рост и размножение бактерий

Рост – увеличение размеров отдельной особи и упорядоченное воспроизведение всех химических компонентов и структур.

Размножение – процесс воспроизведения себе подобных особей, обеспечивающий продолжение существования вида.

Бактерии размножаются путем бинарного деления пополам, реже путем почкования. Актиномицеты размножаются путем фрагментации нитевидных клеток, могут размножаться спорами.

Грамположительные бактерии делятся путем врастания внутрь клетки синтезирующихся перегородок деления, а грамотрицательные – путем перетяжки, в результате чего формируются гантелевидные фигуры, из которых образуются две одинаковых клетки. Делению клеток предшествует репликация бактериальной хромосомы по полуконсервативному типу, приводящая к удвоению молекул ДНК нуклеоида.

Образовавшиеся в результате репликации две хромосомы расходятся, чему способствует увеличение размеров растущей клетки. По мере увеличения объема клетки прикрепленные к ЦПМ хромосомы удаляются друг от друга. Окончательное их обособление завершается образованием перетяжки или перегородки деления. Клетки с перегородкой деления расходятся в результате действия аутолитических ферментов, которые разрушают сердцевину перегородки деления.

Аутолиз может происходить неравномерно, и тогда делящиеся клетки в одном участке остаются связанными частью клеточной стенки в области перегородки деления. Такие клетки располагаются под углом друг к другу, что характерно для дифтерийных коринебактерий.

Размножение бактерий в жидкой питательной среде. Бактерии, засеянные в определенный, не изменяющийся объем питательной среды, размножаясь, потребляют питательные элементы, что приводит к истощению среды и прекращению роста бактерий. Культивирование бактерий в такой системе называется периодическим культивированием, а культуру – периодической. Если же условия культивирования поддерживаются путем непрерывной подачи свежей питательной среды и оттока такого же объема культуральной жидкости, то такое культивирование называется непрерывным, а культура – непрерывной. При выращивании бактерий на жидкой питательной среде наблюдаются: придонный рост, диффузное помутнение среды, образование пленки на поверхности среды.

Рост бактерий на жидкой среде подразделяют на несколько фаз или периодов.

І. Исходная стационарная фаза (1-2 часа) – время от момента посева до начала роста.

ІІ. Lag-фаза (запаздывание) – период между посевом бактерий и началом размножения. В лаг-фазе не увеличивается число клеток, но идет метаболизм, увеличивается количество белка, РНК, размеры, и остается неизменным количество ДНК. Идет фенотипическая и генотипическая адаптация к среде, синтезируются индуцибельные ферменты. Продолжительность фазы 4-5 часов.

ІІІ. Log-фаза (фаза логарифмического роста). Характеризуется максимальной скоростью размножения бактерий для данной среды. Число клеток в культуре возрастает в геометрической прогрессии. Продолжительность 5-6 часов. Большинство видов бактерий делится каждые 20-30 мин, хотя существуют виды (микобактерии туберкулеза), которые делятся каждые 18 часов.

ІV. Фаза отрицательного ускорения – начинается замедление размножения из-за истощения питательной среды (около 2 ч).

V. Стационарная фаза максимума – когда количество погибших клеток равно количеству вновь появившихся. Она характеризуется М-концентрацией (концентрация микробных клеток в единице объема достигает максимума, длительность фазы составляет 2 ч).

VI. Фаза ускорения гибели (3 ч).

VII. Фаза логарифмической гибели, когда отмирание клеток происходит с постоянной скоростью (5 ч).

VII. Фаза уменьшения скорости отмирания –остающиеся в живых особи переходят в состояние покоя.

Продолжительность фаз гибели колеблется от десятка часов до нескольких недель.

Размножение бактерий на плотной питательной среде. Бактерии, растущие на плотной питательной среде, образуют изолированные колонии, которые представляют собой видимые скопления особей одного вида микроорганизмов, образующихся из одной или нескольких клеток.

Колонии бывают выпуклыми, плоскими, куполообразными, вдавленными. Поверхность их – гладкой (S-формы) или шероховатой (R-формы), края – ровные или неровные. Форма колоний может быть различной: круглая, розеткообразная, звездчатая и др. По величине колонии подразделяют на крупные (4-5 мм в диаметре), средние (2-4 мм), мелкие (1-2 мм) и карликовые (меньше 1 мм).

Колонии отличаются также по консистенции (сухие, слизистые, влажные), цвету, который зависит от наличия пигментов.

Характер роста на плотных и жидких питательных средах относят к культуральным свойствам бактерий.

2.. Белки иммуноглобулинов по химическому составу относятся к гликопротеидам, так как состоят из проте­ина и Сахаров; построены из 18 аминокислот. Имеют видовые отличия, связанные главным образом с набором аминокислот. Молекулярная масса иммуноглобулинов находится в пределах 150—900 кД. Их молекулы имеют цилиндрическую форму, они видны в электронном микроскопе. До 80 % иммуноглобулинов имеют константу седиментации 7S; устойчивы к слабым кисло­там, щелочам, нагреванию до 60 °С. Выделить иммуноглобули­ны из сыворотки крови можно физическими и химическими ме­тодами (электрофорез, изоэлектрическое осаждение спиртом и кислотами, высаливание, аффинная хроматография и др.). Эти методы используют в производстве при приготовлении иммуно­биологических препаратов.

Иммуноглобулины по структуре, антигенным и иммунобио­логическим свойствам разделяются на пять классов: IgM, IgG, IgA, IgE, IgD (табл. 9.1). Иммуноглобулины M, G, А имеют под­классы. Например, IgG имеет четыре подкласса (IgG,, IgG₂, IgG₃, IgG₄). Все классы и подклассы различаются по аминокис­лотной последовательности

Вследствие высокой специ­фичности и большой роли в защитных иммунных реакциях ан­титела используют для диагностики инфекционных и неинфек­ционных заболеваний, определения иммунного статуса организ­ма, профилактики и терапии ряда инфекционных и неинфек­ционных болезней. Для этого существуют соответствующие им­мунобиологические препараты, созданные на основе антител и имеющие целевое назначение

выпускаются комплексные препараты иммуноглобулина, предназначенные для разных способов введения. Гамма-глобулины вводят в организм подкожно, внутримышечно, внутривенно. Возможно также введение в спинномозговой канал.

 

При внутривенном введении для снижения антикомплементарной активности применяют различные способы предотвращения образования белковых агрегатов и их удаления, а также методы ферментативного расщепления или изменения структуры Fc-фрагментов, ответственных за побочное действие иммуноглобулинов. Для предупреждения агрегирования используют различного рода стабилизаторы, пригодные для внутривенного введения (полиэтиленгликоль, человеческий сывороточный альбумин, химически модифицированный желатин, сахара).

Билет 45.

1 Особенности анаболизма у разных групп микробов. Способы поступления питательных веществ в клетку, классификация микробов по этому принципу.

Поступление питательных веществ в микробную клетку может происходить за счёт:

· осмоса и диффузии по градиенту концентрации без затрат энергии или с помощью ферментов-пермеаз (облегчённая диффузия)

· пассивного транспорта, который также осуществляется по градиенту концентрации с помощью белков-переносчиков и без затрат энергии

· активного транспорта, который идёт против градиента концентрации с затратой энергии и осуществляется также белками-переносчиками

По источникам углерода бактерии делятся на следующие группы:

· автотрофы – используют в качестве единственного источника углерода CO₂

· гетеротрофы – используют в качестве источника углерода разнообразные органические углеродосодержащие соединения как биологического, так и небиологического происхождения

В зависимости от источника получения энергии микроорганизмы делятся на:

· фототрофы – способны использовать солнечную энергию

· хемотрофы – получают энергию за счёт ОВР

В зависимости от природы доноров электронов:

· литотрофы – используют неорганические соединения

· органотрофы – используют только органические соединения

По источникам азота:

· азотфиксирующие – способны усваивать молекулярный азот атмосферы

· аммонифицирующие – ассимилирующие неорганический азот солей аммония

· нитратредуцирующие – ассимилирующие неорганический азот нитратов

· нитритредуцирующие – ассимилирующие неорганический азот нитритов

 

2. При ряде инфекционных заболеваний организм приобретает повышенную чувствительность к аллергенам бактерий их вызывающих. Этот феномен помогает установлению этиологического диагноза. В ряде случаев специфическая бактериальная аллергия формируется рано, в первые дни болезни, что используют в целях ранней диагностики туляремии (внутрикожная аллергическая проба с тулярином становится положительной на 2-й - 3-й день).

В других случаях аллергическая перестройка организма происходит позднее и выявление специфической аллергии может быть использовано в интересах ретроспективного диагноза. Методы гипосенсибилизации организма с помощью соответствующих аллергенов используют для лечения больных некоторыми хроническими формами болезней. Лечебное применение бактериальных аллергенов оправдано в случаях, когда антибактериальная терапия и другие методы лечения не достигают успеха и болезнь приобретает хроническое рецидивирующее течение.

Метод аллергических проб – реакция Манту с туберкулином.

Внутрикожно вводят туберкулин PPD (PPD – очищенный белковый дериват). Если организм инфицирован (иммунен), то через 24-48-72 часа наблюдается инфильтрация и гиперемия, т.е. развивается ПЧЗТ. У больных туберкулезом диаметр папулы на 6 мм (и более) больше, чем у вакцинированных.

Билет 44

1… Типы дыхания у микробов. Способы культивирования микробов с различным типом дыхания.

Классификация микробов по типу дыхания:

1. Аэробы – для получения энергии нуждаются в свободном доступе кислорода

ü строгие – не могут жить и размножаться в отсутствие молекулярного кислорода

2. Анаэробы – получают энергию без доступа кислорода путём расщепления питательных веществ

ü облигатные (строгие) – не переносят присутствия даже следов кислорода, который для них является ядом (напр., патогенные клостридии)

ü факультативные – могут расти и размножаться как в присутствии кислорода воздуха, так и без него

Посевы на анаэробную микрофлору производят в строго анаэробных условиях. Посев на специальные среды – железосульфитный агар (среда Вильсона-Блера), среда Китта-Тароцци. Посев уколом в плотную среду. Культивирование в анаэростатах или в вакуум-эксикаторах.

2.. 9.17.1. Вакцины

Вакцинами называют иммунобиологические препараты, предназ­наченные для создания активного специфического иммунитета. Применяют их главным образом для профилактики, но иногда используют для лечения инфекционных болезней. Действующим началом вакцины является специфический антиген. В качестве антигена используют:

• живые или инактивированные микроорганизмы (бактерии, вирусы);

• выделенные из микроорганизмов специфические, так назы­ваемые протективные, антигены;

182

• образуемые микроорганизмами антигенные вещества (вторич­ные метаболиты), играющие роль в патогенезе болезни (ток­сины);

• химически синтезированные антигены, аналогичные природ­ным;

• антигены, полученные с помощью метода генетической ин­женерии.

На основе одного из этих антигенов конструируют вакцину, которая может в зависимости от природы антигена и формы препарата включать консервант, стабилизатор и активатор (адъ-ювант). В качестве консервантов применяют мертиолат (1:10 000), азид натрия, формальдегид (0,1—0,3 %) с целью подавления по­сторонней микрофлоры в процессе хранения препарата. Стаби­лизатор добавляют для предохранения от разрушения лабильных антигенов. Например, к живым вакцинам добавляют сахарозо-желатиновый агар или человеческий альбумин. Для повышения эффекта действия антигена к вакцине иногда добавляют неспе­цифический стимулятор-адъювант, активирующий иммунную си­стему. В качестве адъювантов используют минеральные коллои­ды (А1(ОН)₃, А1Р0₄), полимерные вещества (липополисахариды, полисахариды, синтетические полимеры). Они изменяют физико-химическое состояние антигена, создают депо антигена на мес-

Живые вакцины

• аттенуированные;

• дивергентные;

• векторные рекомбинантные.

Неживые вакцины:

• молекулярные: полученные путем биосинтеза; полученные путем химического синтеза; полученные методом генетической инженерии;

• корпускулярные: цельноклеточные, цельновирионные; субклеточные, субвирионные; синтетические, полусинтетические.

Ассоциированные вакцины

183

те введения. Вакцины с адъювантами называют адъювантными, сорбированными, адсорбированными или депонированными вак­цинами.

В зависимости от природы, физического состояния в препа­рате и способа получения антигена вакцины делятся на живые и неживые, или инактивированные.

9.17.1.1. Живые вакцины

Живые аттенуированные вакцины конструируются на основе ослабленных штаммов микроорганизмов, потерявших ви­рулентность, но сохранивших антигенные свойства. Такие штам­мы получают методами селекции или генетической инженерии. Иногда используют штаммы близкородственных в антигенном от­ношении, неболезнетворных для человека микроорганизмов (ди­вергентные штаммы), из которых получены дивергентные вакцины. Например, для прививки против оспы используют вирус оспы коров. Живые вакцины при введении в организм при­живляются, размножаются, вызывают генерализованный вакци­нальный процесс и формирование специфического иммунитета к патогенному микроорганизму, из которого получен аттенуи-рованный штамм.

Получают живые вакцины путем выращивания аттенуирован-ных штаммов на питательных средах, оптимальных для данного микроорганизма. Бактериальные штаммы культивируют или в ферментерах на жидких питательных средах, или на твердых пи­тательных средах; вирусные штаммы культивируют в куриных эм­брионах, первично-трипсинизированных, перевиваемых культу­рах клеток. Процесс ведут в асептических условиях. Биомассу ат-тенуированного штамма подвергают концентрированию, высуши­ванию со стабилизирующей средой, затем ее стандартизируют по числу микроорганизмов и фасуют в ампулы или флаконы. Консервант к живой вакцине не добавляют. Обычно одна при­вивочная доза вакцины составляет 10³—10⁶ живых микроорганиз­мов. Срок годности вакцины ограничен 1—2 годами, вакцина должна храниться и транспортироваться при пониженной тем­пературе (от 4 до 8 °С).

Живые вакцины применяют, как правило, однократно; вводят их подкожно, накожно или внутримышечно, а не­которые вакцины — перорально (полиомиелит) и ингаля-ционно.

Живые вакцины составляют примерно половину всех приме­няемых в практике вакцин. Наиболее важные для иммунопро­филактики живые вакцины приведены ниже.

Бактериальные живые вакцины: туберкулезная (из штамма

184

БЦЖ, полученного А. Кальметтом и К. Гереном); чумная (из штамма EV, полученного Г. Жираром и Ж. Робиком); туляремий-ная (из штамма №15, полученного Б. Я. Эльбертом и Н. А. Гай-ским); сибиреязвенная (из штамма СТИ-1, полученного Н. Н. Гинзбургом, Л. А. Тамариным и Р. А Салтыковым); бруцел­лезная (из штамма 19-ВА, полученного П. А. Вершиловой); про­тив Ку-лихорадки (из штамма М-44, полученного В. А. Гениг и П. Ф. Здродовским).

Вирусные живые вакцины: оспенная (на основе вируса оспы коров); коревая (из штамма Л-16 и штамма Эдмонстон, полу­ченных А. А. Смородинцевым и М. П. Чумаковым); полиомиелит-ная (из штаммов А. Сэбина типов 1, 2, 3); против желтой ли­хорадки (из штамма 17D); гриппозная (из лабораторных штам­мов, полученных В. М. Ждановым и др.); против венесуэльского энцефаломиелита лошадей (из штамма 230, полученного В. А. Андреевым и А. А. Воробьевым); паротитная (из штаммов, полученных А. А. Смородинцевым и Н. С. Клячко).

Существуют или разрабатываются живые вакцины для про­филактики других вирусных и бактериальных инфекций (адено­вирусная, против краснухи, легионеллеза и др.). К живым вак­цинам относятся так называемые векторные рекомбинан­тные вакцины, которые получают методом генетической инженерии. Векторные вакцинные штаммы конструируют, встра­ивая в геном (ДНК) вакцинного штамма вируса или бактерий ген чужеродного антигена. В результате этого векторный вакцин­ный штамм после иммунизации вызывает иммунитет не только к вакцинному штамму-реципиенту, но и к новому чужеродно­му антигену. Уже получены рекомбинантные штаммы вируса оспенной вакцины с встроенным антигеном HBs вируса гепа­тита В. Такая векторная вакцина может создавать иммунитет против оспы и гепатита В одновременно. Изучается также век­торная вакцина на основе вируса осповакцины и антигена ви­руса бешенства, клещевого энцефалита.

9.17.1.2. Неживые (инактивированные) вакцины

К таким вакцинам относятся корпускулярные бактериальные и вирусные вакцины, корпускулярные субклеточные и субъединич­ные вакцины, а также молекулярные вакцины.

Корпускулярные вакцины представляют собой инакти­вированные физическими (температура, УФ-лучи, ионизирую­щее излучение) или химическими (формалин, фенол, р-пропио-лактон) способами культуры патогенных или вакцинных штам­мов бактерий и вирусов. Инактивацию проводят в оптимальном режиме (инактивирующая доза, температура, концентрация мик­

185

роорганизмов), чтобы сохранить антигенные свойства микроор­ганизмов, но лишить их жизнеспособности. Корпускулярные вак­цины, полученные из цельных бактерий, называют цельно -клеточными, а из неразрушенных вирионов — цельнови-рионными.

Инактивированные вакцины готовят в асептических условиях на основе чистых культур микроорганизмов. К готовым, дози­рованным (по концентрации микроорганизмов) вакцинам добав­ляют консервант. Вакцины могут быть в жидком (суспензии) или сухом виде. Вакцинацию выполняют 2—3 раза, вводя препарат подкожно, внутримышечно, аэрозольно, иногда перорально. Кор­пускулярные вакцины применяют для профилактики коклюша, гриппа, гепатита А, герпеса, клещевого энцефалита.

К корпускулярным вакцинам относят также субклеточные и субвирионные вакцины, в которых в качестве действу­ющего начала используют антигенные комплексы, выделенные из бактерий или вирусов после их разрушения. Приготовление субклеточных и субвирионных вакцин сложнее, чем цельнокле-точных и цельновирионных, однако такие вакцины содержат меньше балластных компонентов микроорганизмов.

Раньше субклеточные и субвирионные вакцины называли хи­мическими, поскольку применяли химические методы при вы­делении антигенов, из которых готовили вакцину. Однако этот термин более применим к вакцинам, полученным методом хи­мического синтеза.

В настоящее время используют субклеточные инактивирован­ные вакцины против брюшного тифа (на основе О-, Н- и Vi-антигенов), дизентерии, гриппа (на основе нейраминидазы и гемагглютинина), сибирской язвы (на основе капсульного ан­тигена) и др. Такие вакцины, как правило, применяют с до­бавлением адъювантов.

Молекулярные вакцины. К ним относят специфические антигены в молекулярной форме, полученные методами биоло­гического, химического синтеза, генетической инженерии. Прин­цип метода биосинтеза состоит в выделении из микроорганиз­мов или культуральной жидкости протективного антигена в мо­лекулярной форме. Например, истинные токсины (дифтерийный, столбнячный, ботулиновый) выделяются клетками при их рос­те. Молекулы токсина при обезвреживании формалином превра­щаются в молекулы анатоксинов, сохраняющие специфичес­кие антигенные свойства, но теряющие токсичность. Следователь­но, анатоксины являются типичными представителями молеку­лярных вакцин. Анатоксины (столбнячный, дифтерийный, боту­линовый, стафилококковый, против газовой гангрены) получа­ют путем выращивания глубинным способом в ферментаторах возбудителей столбняка, дифтерии, ботулизма и других микро

организмов, в результате чего в культуральной жидкости накап­ливаются токсины. После отделения микробных клеток сепари­рованием культуральную жидкость (токсин) обезвреживают фор­малином в концентрации 0,3—0,4 % при 37 °С в течение 3—4 нед. Обезвреженный токсин — анатоксин, потерявший токсичность, но сохранивший антигенность, подвергают очистке и концент­рированию, стандартизации и фасовке. К очищенным анатокси­нам добавляют консервант и адъювант. Такие анатоксины назы­вают очищенными сорбированными. Дозируют анатоксин в ан­тигенных единицах (ЕС — единица связывания, ЛФ — флокку-ляционная единица). Применяют анатоксины подкожно, внутри­мышечно; схема иммунизации состоит из 2—3 прививок с пос­ледующими ревакцинациями.

Выделение протективных антигенов в молекулярной форме из самих микроорганизмов — задача довольно сложная, поэтому приготовление молекулярных вакцин этим способом не вышло за рамки эксперимента. Более продуктивным оказался метод ге­нетической инженерии, с помощью которого получены реком­бинантные штаммы, продуцирующие антигены бактерий и ви­русов в молекулярной форме. На основе таких антигенов мож­но создавать вакцины. Так, уже разработана и выпускается про­мышленностью молекулярная вакцина, содержащая антигены вируса гепатита В, продуцируемые рекомбинантными клетка­ми дрожжей. Создана молекулярная вакцина против ВИЧ из антигенов вируса, продуцируемых рекомбинантными штамма­ми Е. coli.

Химический синтез молекулярных антигенов пока широко не применяется из-за своей сложности. Однако уже получены ме­тодом химического синтеза некоторые низкомолекулярные ан­тигены [Петров Р. В., Иванов В. Т. и соавт. и др.]. Это направле­ние, безусловно, будет развиваться.

 

АТТЕНУАЦИЯ - АТТЕНУАЦИЯ (от лат. attenuatio - уменьшение) - искусственное стойкое ослабление вирулентности патогенных микроорганизмов, сохраняющих способность вызывать иммунитет. Используется при изготовлении живых вакцин против туберкулеза, оспы и др.

Билет 43

1…. Особенности катаболизма у разных групп микробов. Виды энергетического обмена. Классификация микробов в зависимости от особенностей энергообмена.

Для синтеза структурных компонентов микробной клетки и поддержания процессов жизнедеятельности наряду с питательными веществами требуется достаточное количество энергии. Эта потребность удовлетворяется за счёт биологического окисления, в результате которого происходит синтез макроэргических соединений – молекул АТФ, представляющих собой универсальный источник энергии.

Классификация микробов:

3. Аэробы – для получения энергии нуждаются в свободном доступе кислорода

ü строгие – не могут жить и размножаться в отсутствие молекулярного кислорода

4. Анаэробы – получают энергию без доступа кислорода путём расщепления питательных веществ

ü облигатные (строгие) – не переносят присутствия даже следов кислорода, который для них является ядом (напр., патогенные клостридии)

ü факультативные – могут расти и размножаться как в присутствии кислорода воздуха, так и без него

Молекулы АТФ образуются двумя метаболическими путями:

1. Субстратное фосфорилирование

· Гликолитический путь – присущ облигатным и факультативным анаэробам, бродильный метаболизм

ü Молочнокислое брожение (роды Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobacterium)

ü Муравьинокислое брожение (сем. Enterobacteriaceae)

ü Маслянокислое брожение (род Clostridium)

· Гексозомонофосфатный путь – характерен для большинства микроорганизмов

· Кетодезоксифосфоглюконатный путь – в основном у аэробов (род Pseudomonas), окислительный метаболизм

Окислительное фосфорилирование – аэробы и факультативные анаэробы

2.. 2. Антитоксические сыворотки содержат антитела против экзотоксинов. Их получают путем гипериммунизации животных (лошадей) анатоксином.

Активность таких сывороток измеряется в АЕ (антитоксиче­ских единицах) или ME (международных единицах) — это минимальное количество сыворотки, способное нейтрализовать определенное количество (обычно 100 DLM) токсина для жи­вотных определенного вида и определенной массы. В настоящее время в России

антитоксические сыворотки:

• противодифтерийная;

• противостолбнячная;

широко используются следующие

• противогангренозная;

• противоботулиническая.

Применение антитоксических сывороток при лечении соответ­ствующих инфекций обязательно.

3. Антимикробные сыворотки содержат антитела против клеточных антигенов возбудителя. Их получают иммунизацией животных клетками соответствующих возбудителей и дозируют в милли­литрах. Антимикробные сыворотки могут применяться при лечении:

• сибирской язвы;

• чумы;

• стрептококковых инфекций;

• стафилококковой инфекции;

• синегнойной инфекции.

 

 

Билет 42