8. Розвиток мікробіології в Україні

Започаткування інтенсивного розвитку мікробіологічних досліджень в Україні належить всесвітньо відомому вченому-мікробіологу Д.К. Заболотному, який в 1928 р. у складі ВУАН заснував Інститут мікробіології і епідеміології. В Інституті тоді об'єдналися три різні школи мікробіологів України: київська (засновник В.К. Високович), одеська (засновник В.В. Підвисоцький) і харківська (засновник Л.С. Ценковський).

У 1930 р. в Інституті було тільки два відділи: медичної мікробіології та епідеміології, загальної і ґрунтової мікробіології. Через 36 років, незважаючи на важкі воєнні і повоєнні труднощі, Інститут розвивався і в 1966 р. у ньому вже функціонувало 16 відділів, організаторами і керівниками яких були відомі вчені Г.О. Ручко, В.Г. Дроботько, М.М. Підоплічко, Л.Й. Рубенчик, М.М. Сиротинін, Є.І. Квасников, В.Й. Білай, К.Г. Бельтюкова, Б.Ю. Айзенман, О.Я. Рашба, С.М. Московець та інші.

Тепер Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного ПАН України є провідним науковим і координаційним центром мікробіологічної науки в Україні. В ньому, а також у НДІ епідеміології та інфекційних хвороб (Київ), НДІ мікробіології, вакцин і сироваток ім. Мечникова (Харків), Інституті молекулярної біології і генетики НАН України (Київ), Інституті сільськогосподарської мікробіології (Чернігів) та інших науково-дослідних установах, а також на кафедрах мікробіології університетів і медичних інститутів плідно працюють учні та послідовники Д.К. Заболотного.

Українські мікробіологи продовжують успішно вивчати біологію, біохімію, фізіологію й генетику мікроорганізмів і вірусів, закономірності їх мінливості та спадковості з метою одержання високопродуктивних мікробів-продуцентів біологічно активних речовин (антибіотиків, білків, ферментів, вітамінів, гормонів, стимуляторів, інгібіторів, токсинів тощо) та розробки теоретичних основ боротьби з бактеріальними, грибковими і вірусними інфекціями. Свої здобутки вони завжди намагалися впроваджувати в різні галузі народного господарства і охорону здоров'я.

Теоретичні дослідження мінливості мікроорганізмів і бактеріофагів (В.Г. Дроботько, Г.О. Ручко, К.Г. Бельтюкова, Г.М. Френкель та ін.) знайшли практичне застосування в профілактиці лікування дизентерії, стафілококових хвороб, в боротьбі з бактеріальною рябухою махорки, а також у селекції високопродуктивних культур оцтовокислих бактерій, необхідних для промислового виробництва оцту.

За відкриття збудника дуже небезпечного захворювання коней -- стахіботріотоксикозу і розробку заходів ефективної боротьби з цією хворобою В.Г. Дроботька, П.Є. Марусенка, Б.Ю. Айзенман, Д.Г. Кудлай, П.Д. Ятеля та інших дослідників було нагороджено високими урядовими нагородами.

Особливо інтенсивного розвитку набули мікробіологічні дослідження в Україні у повоєнний період. Ґрунтовне вивчення мікробів-продуцентів біологічно активних речовин дозволило одержати глюкозооксидазу та інші важливі ферменти. З мікроорганізмів і вищих рослин було виділено мікроцид, аренарин, новоіманін, сальвій, фенілгептатрин, Ал-87, біоспорин та інші антибіотики, і рекомендовано для використання у медицині та народному господарстві (праці В.Г. Дроботька, В.Й. Білай, М.М. Підоплічка, Б.Ю. Айзенман, С.І. Залеггухи, Д. Г. Затули, С. С. Смірнова та ін.).

Дослідження О.І. Бершової, Л.Й. Рубенчика, К.І. Андріюк із загальної і ґрунтової мікробіології, зокрема вільноживучих і симбіотичних азотфіксаторів, взаємовідносин між мікроорганізмами ризосфери і вищими рослинами та рекомендації щодо впровадження здобутих результатів у практику були відзначені премією імені Д.К. Заболотного.

Встановлення біогенної природи корозії підземних металічних і бетонних споруд та розробка методів її запобігання, створення лікувально-профілактичних препаратів на основі живих культур і організація промислового виробництва їх дістали високу оцінку, а їхні автори -- К.І. Андріюк, В.Й. Білай, Л.Й. Рубенчик, С.Р. Резнік, В.В. Смірнов та інші -- нагороджені Державною премією. За розробку наукових основ біосинтезу білка і дослідження біології та систематики промислове важливих груп мікроорганізмів Державну премію одержали також Є.І. Квасников, Ю.Р. Малашенко, О.А. Нестеренко та інші.

У галузі медичної мікробіології тривають інтенсивні дослідження з фундаментальних питань онкології й ведуться пошуки речовин природного походження, що були б ефективними для лікування злоякісних пухлин (Д.Г. Затула, С.Р. Резнік та ін.), розробляються проблеми ешерихіозів (А.М. Касьяненко, Л.В. Григор'єва, А.Ю. Вершигора та ін.), вивчаються питання складу популяцій холерних вібріонів (А.Г. Сомова), систематики та ідентифікації бактерій роду Рзеи-сіотопаз (О.А. Кіпріанова та ін.) тощо.

Слід відзначити також довготривалу і плідну роботу з вивчення вірусів рослин, тварин та мікроорганізмів. Вперше в Україні вивчено морфологічні та фізіологічні властивості низки вірусів, проведено їх ідентифікацію; з'ясовано антигенні властивості вірусів жовтухи цукрових буряків, зморшкуватої мозаїки і готики картоплі, мозаїки квасолі, кормових бобів, сої та інших культур; розроблено і рекомендовано для впровадження у виробництво заходи боротьби з ними (А.Д. Бобир, С.М. Московець, В.Г. Краєв та ін.). Успішно досліджуються також патогенні віруси людини (С.С. Дяченко, К.М. Синяк, Н.С. Дяченко та ін.). Ґрунтовні дослідження вірусів мікроорганізмів в Україні проводилися під керівництвом Я.Г. Кішка. Успішні дослідження стійкості рослин до бактеріальної інфекції проводяться під керівництвом І.Р. Гвоздяка.

Сучасний період, незважаючи на кризову ситуацію в економіці, характеризується помітним розширенням досліджень у царині технічної мікробіології, вірусології, генетики і генної інженерії, біотехнології та намаганням широко впроваджувати досягнення мікробіологічної науки в практику. Прикладом цього може бути виготовлення таких цінних харчових продуктів, як геролакт та нові антибіотики (В.В. Смірнов та співавтори, 2000 р.).

9.Луї Пастер (1822-1895 р.) Луї Пастер, хімік за фахом, який присвятив своє життя вивченню мікроорганізмів і розробці методів боротьби з заразними захворюваннями. Французький мікробіолог і хімік, засновник сучасної медичної мікробіології та імунології. Член Французької медичної академії з 1873 р. У 1880 році Пастер відвідав лікарню, де від сказу померла дитина. Він також винайшов вакцину, яка запобігала захворюванню сказом. Ця вакцина була випробувана на 9-літньому хлопчикові, який був покусаний скаженою собакою.

Мечников (1845-1916) Мечников зробив великий вклад у розвиток мікробіології. Дуже відомий російський учений, який з 28 років жив і працював у Інституті Пастера. Своїм великим трудом Мечников приніс гучну славу Пастерівському Інституту. Він являється засновником фагоцитарної теорії імунітету. Це біолог, один з основоположників ембріології. Мечников приділив велику увагу розробці проблем імунітету, досягнення довголіття, вивченню інфекційних хвороб (холери, черевного тифу, сифілісу, туберкульозу).

Д.К.Заболотний опублікував понад 200 праць, присвячених головним чином вивченню трьох інфекційних хвороб — чуми, холери й сифілісу. Його наукові висновки базувались на багатющому фактичному матеріалі, на подвижницькій практичній боротьбі з інфекційними захворюваннями. У 1897 р. брав участь в експедиції з вивчення чуми в Індії, Аравії. В наступні роки керував експедиціями з вивчення спалахів чуми в Монголії, Китаї, на Забайкаллі, в Ірані, Аравії, Месопотамії, в Киргизьких степах, Поволжі, Туркестані, Шотландії, Маньчжурії та ін.

10. Основу мікробіологічної діагностики інфекційних захворювань складають мікроскопічні, мікробіологічні, біологічні, Серологічні та алергологічні методи.

Мікроскопічний метод дослідження

Мікроскопічні методи досліджень включають приготування мазків і препаратів для микроскопирования. В більшості випадків результати мікроскопічних досліджень носять орієнтовний характер (наприклад, визначають ставлення збудників до фарбування), так як багато мікроорганізмів позбавлені морфологічних і тинкторіальних особливостей. Тим не менш мікроскопією матеріалу можна визначити деякі морфологічні ознаки збудників (наявність ядер, джгутиків, внутрішньоклітинних включень і т.д.), а також встановити факт наявності або відсутності мікроорганізмів у надісланих зразках.

Мікробіологічні методи досліджень - «Золотий стандарт» мікробіологічної діагностики, так як результати мікробіологічних досліджень дозволяють точно встановити факт наявності збудника в досліджуваному матеріалі. Ідентифікацію чистих культур (до виду мікроорганізму) проводять з урахуванням морфологічних, тинкторіальних, культуральних, біохімічних, токсітенних і антигенних властивостей мікроорганізму. Більшість досліджень включає визначення чутливості до антимікробних препаратів у виділеного збудника. Для епідеміологічної оцінки ролі мікроорганізму проводять внутрішньовидову ідентифікацію визначенням фаговаров, биоваров, резістентваров і т.д.

Біологічні методи досліджень спрямовані на визначення наявності токсинів збудника в досліджуваному матеріалі і на виявлення збудника (особливо при незначному вихідному вмісті в досліджуваному зразку). Методи включають зараження лабораторних тварин досліджуваним матеріалом з наступним виділенням чистої культури патогена або встановленням факту присутності мікробного токсину та його природи. Моделювання експериментальних інфекцій у чутливих тварин - важливий інструмент вивчення патогенезу захворювання і характеру взаємодій всередині системи мікроорганізм-макроорганізм. Для проведення біологічних проб використовують тільки здорових тварин певних маси тіла і віку. Інфекційний матеріал вводять всередину, в дихальні шляхи, внутрішньочеревно, внутрішньовенно, внутрішньом'язово, внутрішньошкірно і підшкірно, в передню камеру очі, через трепанаціонное отвір черепа, субокціпітальний (у велику цистерну головного мозку). У тварин прижиттєво забирають кров, ексудат з очеревини, після загибелі - кров, шматочки різних органів, СМЖ, ексудат з різних порожнин.

11..-----

12.Систематика бактерій Згідно з ІХ виданням керівництва Бергі всі бактерії поєднані у царство Procariotae і поділяються на чотири відділи: І. Gracilicutes *(грацилікути) – грамнегативні бактерії, які мають клітинну стінку. Об’єднує три класи бактерій: 1) Scotobacteria – включає 14 частин; 2) Anoxybacteria – використовують світло як джерело енергії і органічний субстрат як джерело електронів; 3) Oxyphotobacteria – ціанобактерії і прохлорофіти, використовують світло як джерело енергії і кисень як джерело електронів. II. Firmicutes (фірмікути) – грампозитивні бактерії, які мають клітинну стінку. Поділяється на два класи: 1) Firmibacteria – включає три частини: грампозитивні коки; коки та палички, що утворюють ендоспори; коки та палички, що не утворюють спори; 2) Thallobacteria – актиноміцети та споріднені мікроорганізми. III. Tenericutes (тенерікути) – еубактерії, що не мають клітинної стінки – нитчасті форми із розгалуженнями, а також мікоплазми. IV. Mendosicutes (мендозікути) – архебактерії, поділяються на п’ять основних груп: метаногенні архебактерії; архебактерії – сульфаторедуктори; екстремально галофільні бактерії; архебактерії, які не мають клітинної стінки; естремально термофільні бактерії.

13.

Відділ І. Gracilicutes* (грацилікути). До цього відділу належать грамнегативні прокаріоти різних форм. Вони бувають рухомими й нерухомими, ендоспор не утворюють, розмножуються шляхом поділу, а деякі - брунькуванням. Серед них є аероби і анаероби, фототрофи, хемотрофи, сапрофіти і паразити. Широко поширені в ґрунтах, водоймах, а також в живих організмах. Відділ поділений на три класи: скотобактерії (Scotobacteria), фотосинтезуючі організми (Anoxyphotobacteria та Oxyphotobacteria).

14.

Відділ II. Firmicutes (фірмікутні грампозитивні прокаріоти). В цьому відділі

об'єднано мікроби, які мають кулясту, паличкоподібну, нитчасту, розгалужену та інші форми. Серед них є рухомі і нерухомі, аеробні, анаеробні, спороносні і неспороносні організми. Переважна більшість з них розмножуються бінарним поділом, а деякі - спорами. З огляду на морфологію, ці прокаріоти запропоновано ділити на два класи: фірмібактерії (Firmibacteria) і таллобактерії, розгалужені форми (Tallobacteria).

Відділ III. Tenericutes (тенерикути). До цього відділу належать грамнегативні прокаріоти, які не мають клітинної оболонки і не синтезують пептидоглікану. Клітини їх оточені цитоплазматичною мембраною, а тому за формою вони є дуже плеоморфними. Тенерикути розмножуються бінарним поділом, брунькуванням та фрагментацією. Серед них є сапрофіти, паразити, патогенні організми - збудники захворювань рослин, тварин і людини. Відділ включає один клас - мікоплазми (Mollicutes). 15. Відділ IV. Mendosicutes (мендозикутні прокаріоти). Тут об'єднано різної форми прокаріотів, які за походженням вважаються старшими за представників І і II відділів. У більшості мендозикутів в клітинних стінках немає пептидоглікану. Вона може бути побудована тільки з білка або гетерополісахаридів. Серед них переважають облігатні анаероби, вони не утворюють ендоспор, забарвлюються за Грамом негативно і позитивно. Ці організми характеризуються різноманітністю метаболізму і здатністю жити в різних екстремальних умовах. Об'єднано їх в один клас Archeobacteria.

16.

Грам-позитивні бактерії класифікуються як бактерії, які зберігають фарбник кристал-віолет протягом процедури фарбування за Грамом. Грам-позитивні бактерії проявляються блакитним або фіолетовим кольором під мікроскопом, тоді як грам-негативні бактерії мають червоний або рожевий колір. Різниця в класифікації в значній мірі заснована на різниці в структурі клітинної стінки.

У грам-позитивних бактеріях загалом присутні такі характеристики:

1. Дуже товста клітинна стінка, складена з пептидоглікану

2. Якщо присутні джгутики, вони містять два кільця для підтримки (додаткові два кільця не є необхідними, на відміну від грам-негативних бактерій, оскільки товста клітинна стінка надає достатню підтримку)

3. Наявність техоєвих кислот, які служать для прикріплення до інших бактерій та деяких поверхонь.

Грам-негати́вні бакте́рії — бактерії, що не зберігають фарбник крістал-віолет під час процедури фарбування за Грамом. Грам-позитивні бактерії зберігають синій колір після промивки спиртом, тоді як грам-негативні втрачають його. При фарбуванні за Грамом після крістал-віолету звичайно додається інший контрастний фарбник, що забарвлює грам-негативні бактерії у червоний або рожевий колір. Ця процедура фарбування корисна для класифікації бактерій на дві велики групи засновуючись на структурних відмінностях їх клітинної стінки.

Багато видів грам-негативних бактерій патогенні, тобто можуть викликати хворобу в організмі-хазяїні. Ця хвороботворність зазвичай пов'язана з певними компонентами клітинної стінки грам-негативних бактерій, зокрема шаром ліпополісахаридів (також відомих як LPS або ендотоксини).

Спірохети – це спірально-звивисті рухливі бактерії (мал. 6), що мають розміри 0,1–3 мкм 5–25 мкм (до 500 мкм). Не утворюють спор та капсул. Тіло спірохет являє собою спіралеподібний цитоплазматичний циліндр, оточений клітинною стінкою, що складається переважно з пептидоглікану. Він утворює постійні завитки першого порядку, їх кількість, тип, величина та кут нахилу у різних видів різні. Ці ознаки мають діагностичне значення. Вторинні завитки утворені вигинами всього тіла (наприклад, лептоспіри бувають 5- і С-подібної форми). Між циліндром і поверхневою мембраною розміщуються ендоджгутики. Одним кінцем вони прикріплені до середини цитоплазматичного циліндра, другим – до полюсів, що обумовлює рухливість спірохет. Погано забарвлюються за Грамом, тому використовують мікроскопію в темному полі зору або забарвлюють за Романовським (збудник поворотного тифу забарвлюється в синьо-фіолетовий колір, сифілісу – у блідо-рожевий).

Хламідії та рикетсії за формою та будовою клітини подібні до бактерій. Вони чутливі до антибіотиків. Це внутрішньоклітинні паразити. Вони не ростуть на штучних живильних середовищах. Хламідії – дуже дрібні організми (до 0,3 мкм), енергетичні паразити (не синтезують АТФ). Розрізняють 3 стадії розвитку хламідій. Це стадії елементарних (інфекційна форма), ініціальних (вегетативна форма, неінфекційна) та проміжних тілець. Цикл розвитку – 36 – 72 год. Спричинюють хламідіози в людей і тварин: орнітоз, трахому, лімфогранулематоз, кон’юнктивіт. При будь-якій локалізації інфекція передається статевим шляхом, можливі й інші шляхи передачі.

Рикетсії. Розрізняють дві стадії розвитку: вегетативну та спокою. У вегетативній стадії рикетсії мають паличкоподібну форму, активно розмножуються, рухливі. У стадії спокою вони мають сферичну форму, не розмножуються, нерухливі. Спричинюють рикетсіози: висипний тиф, ку-гарячку, волинську гарячку та ін. Резервуарами рикетсій у природі є кліщі та воші. Рикетсії та хламідії культивують в організмі чутливих тварин, на культурах тканин і клітин, курячих ембріонах протягом 7 діб.

Актиноміцети займають проміжне місце між грибами та бактеріями. Вони мають розгалужений міцелій, який може розпадатись, утворюючи паличкоподібні форми. Постійно населяють грунт, організми людей і тварин, повітря. З них отримують антибіотики (стрептоміцин, мономіцин). Патогенні актиноміцети спричинюють актиномікози. В уражених органах утворюють тверді крупинки – друзи.

Мікоплазми не мають клітинної стінки, їх оболонка утворена тришаровою мембраною. Це найдрібніші (0,5 мкм) організми, що здатні до автономного розмноження. «Вони нерухливі, поліморфні (кокоподібні, яйцеподібні, ниткоподібні). Мікоплазми – паразити мембран клітин евкаріотів. Уражують органи дихання та кровообігу, сечово-статеві органи, ЦНС, суглоби у тварин і людей.