R-S-диссоциации. Свойства бактерий. Ненаследуемые изменения свойств бактерий. S - колонии. R - колонии. M - колонии. D - колонии бактерий Колонии s формы

Принципы рациональной антибиотикотерапии.

Принципы рациональной антибиотикотерапии

Микробиологический принцип. Антибиотики следует применять только по показаниям, когда

заболевание вызвано микроорганизмами, в отношении которых существуют эффективные

препараты. Для их подбора необходимо до назначения лечения взять у больного материал для

исследования, выде- "

лить чистую культуру возбудителя и определить его чувствительность к антибиотикам.

Чувствительность к антибиотикам, или антибиотикограмму, определяют с помощью методов

разведения и диффузии (к ним относится метод бумажных дисков). Методы разведения

являются более чувствительными: с их помощью выясняют, какой антибиотик эффективен по

отношению к данному микроорганизму, и определяют его необходимое количество.

минимальную подавляющую концентрацию (МПК).

Фармакологический принцип. При назначении антибиотика необходимо определить правильную

дозировку препарата, необходимые интервалы между введением лекарственного средства,

продолжительность антибиотикотерапии, методы введения. Следует знать фармакокинетику

препарата, возможности сочетания различных лекарственных средств.

Как правило, лечение инфекционных болезней производится с помощью одного антибиотика

(моноантибиотикотерапия). При заболеваниях с длительным течением (подострый септический

эндокардит, туберкулез и др.) для предупреждения формирования антибиотикорезистентности

применяют комбинированную анти-

биотикотерапию.

Клинический принцип. При назначении антибиотиков учитывают общее состояние больных,

возраст, пол, состояние иммунной системы, сопутствующие заболевания, наличие

беременности.

Эпидемиологический принцип. При подборе антибиотика необходимо знать, к каким

антибиотикам устойчивы микроорганизмы в среде, окружающей больного (отделение, больница,

географический регион). Распространенность устойчивости к данному антибиотику не

остается постоянной, а изменяется в зависимости от того, насколько широко используется

антибиотик.

Фармацевтический принцип. Необходимо учитывать срок годности и условия хранения

препарата, так как при его длительном и неправильной хранении образуются токсичные

продукты деградации.

Изменчивость у бактерий может быть ненаследуемой (модификационной) и генотипической (мутации, рекомбинации). Ненаследственная (средовая, модификационная) изменчивость обусловлена влиянием внутри- и

внеклеточных факторов на проявление генотипа. При устранении фактора, вызвавшего

модификацию, данные изменения исчезают.

Временные, наследственно не закрепленные изменения, возникающие как адаптивные реакции бактерий на изменения окружающей среды, называются модификациями (чаще - морфологические и биохимические модификации). После устранения причины бактерии реверсируют к исходному фенотипу.

Стандартное проявление модификации- распределение однородной популяции на две или более двух типов- диссоциация. Пример- характер роста на питательных средах: S- (гладкие) колонии, R- (шероховатые) колонии, M- (мукоидные, слизистые) колонии, D- (карликовые) колонии. Диссоциация протекает обычно в направлении Sà R. Диссоциация сопровождается изменениями биохимических, морфологических, антигенных и вирулентных свойств возбудителей.

Одной из форм мутаций является диссоциация (от лат. dissociatio . расщепление) .

возникновение в популяции микроорганизмов особей, отличающихся от исходных

микроорганизмов внешним видом и структурой колоний, так называемых S-и R-форм (от англ,

smooth . гладкий, rough . шероховатый). S-формы колоний. круглые, влажные, с блестящей

гладкой поверхностью, ровными краями; R-формы образуют колонии неправильной формы,

непрозрачные, сухие с зазубренными краями и неровной шероховатой поверхностью.

Различному внешнему виду колоний соответствует ряд свойств. Чаще S-формы более

вирулентны, клетки имеют нормальную морфологию, биохимически "более активны, обычно

выделяются в остром периоде заболевания; у капсульных видов хорошо развиты капсулы, у

подвижных видов имеются жгутики. Гладкие (S) и шероховатые (R) колонии являются крайними

формами диссоциации, между которыми могут встречаться переходные формы. Диссоциация

рассматривается как явление генетической природы, связанное с хромосомными мутациями

генов, контролирующих синтез липополисахаридов клеточной стенки бактерий.

Диссоциация известна у многих видов. Обычно она выявляется в стареющих культурах.

Диссоциация возникает и в природных условиях (у патогенных микроорганизмов в живом

организме). Большинство микроорганизмов имеет полноценные свойства, находясь в S-форме,

однако существуют исключения: для ми-кобактерий туберкулеза, бацилл сибирской язвы и

возбудителя чумы нормальной является R-форма колоний.

Бактериальная колонизация – заселение ареала и образование микробного сообщества.

В лабораторных условиях колонизация - рост бактерий в виде колоний (отдельных округлых образований на плотных питательных средах (ППС).

В естественных условиях рост бактерий происходит в виде биопленок (рост на поверхности ППС).

По скорости своего размножения бактерии превосходят все другие организмы. В благоприятных условиях бактерии могут делится каждые 20 мин, образуя огромные по численности колонии.

При недостатке питательных веществ рост колонии бактерий останавливается. Многие бактерии при этом начинают образовывать споры, которые служат для сохранения особей, а не для размножения. Образуя спору, бактерия вырабатывает очень плотную оболочку. Споры предотвращают высыхание бактерии, способны переносить низкую или высокую температуры. Споры могут сохранять жизнеспособность сотни лет.

49. Особенности строение и функции бактериальной биопленки

В настоящее время признано, что большинство микроорганизмов в естественных и искусственно созданных окружающих средах существует в виде структурированных, прикрепленных к поверхности сообществ – биопленок.

Биопленка - микробное сообщество, характеризующееся клетками, которые прикреплены к поверхности или друг к другу, заключены в матрикс синтезированных ими внеклеточных полимерных веществ

Этапы образования биопленки:

Обратимая адгезия

Необратимая (рецепторно - опосредованная) адгезия (экзополисахариды)

Созревание биопленки

экспрессия генов, отвечающих за синтез сигнальных молекул:

Гр(+) - ацил-гомосериновые лактоны,

Гр(-)- короткоцепочечные пептиды

Состав матрикса: полисахариды микроорганизма и кислые полисахариды (муцин – продуцирует макроорганизм),

Феномен взаимодействия между бактериями получил название «quorum sensing или «чувство кворума

QS - бактериальный язык общения

(образование биопленок, патогенность, синтез антибиотиков)

Продукция экзогенных факторов патогенности бактериями в составе биопленок происходит только по достижению ими определенной критической массы бактериальных клеток, достаточных для преодоления защитных механизмов организма и успешного развития инфекционного процесса.

Доказана роль микробных биопленок в возникновении и развитии таких распространенных заболеваний, как:

инфекции, связанных с катетеризацией сосудов, вызванные Staphylococcus aureus и др. грамположительными микроорганизмами

инфекции сердечных клапанов и суставных протезов, вызываемые стафилококками

пародонтит, вызываемый рядом микроорганизмов полости рта

инфекции мочевыводящих путей, вызываемые Е. col i и др. патогенами,

инфекции среднего уха, вызываемые, например Haemophilus influenzae

Экологические преимущества биопленок

Облегчение доступа питательных веществ и метаболическая кооперация

Защита от негативных воздействий окружающей среды

Резистентность к антибактериальным агентам

Резистентность к антибактериальным агентам:

инактивация антибиотиков внеклеточными полимерами или ферментами,

замедлением метаболизма и, соответственно, уменьшение скорости роста микроорганизмов в условиях лимитирования питательных веществ в биопленке, из-за чего антибактериальный препарат диффундирует из биопленки быстрее, чем успеет на них подействовать,

экспрессия возможных генов резистентности

возникновение в биопленке под воздействием антибиотиков микроорганизмов-персистентов

Стратегии преодоления резистентности и борьбы с биопленками:

предотвращение первичного инфицирования имплантата,

минимизация начальной адгезии микробных клеток,

разработка методов проникновения через матрикс биопленки различных биоцидов с целью подавления активности связанных биопленкой клеток

разрушение матрикса

Своеобразной формой изменчивости является R-S-диссоциация бактерий. Она возникает спонтанно вследствие образования двух форм бактериальных клеток, которые отличаются друг от друга по характеру образуемых ими колоний на твердой питательной среде. Один тип - R-ко лонии (англ. rough - неровный) - характеризуется неровными краями и шероховатой поверхностью, второй тип - S-колоний (англ. smooth- гладкий)- имеет круглую форму, гладкую поверхность. Процесс диссоциации, т.е. расщепления бактериальных клеток, формирующих оба типа колоний, обычно протекает в одном направлении: от S- к R-форме , иногда через промежуточные стадии образования слизистых колоний. Обратный переход R- в S-форму наблюдается реже . Для большинства вирулентных бактерий характерен рост в виде S-формы колоний. Исключение составляют микобактерии туберкулеза, иерсинии чумы, сибиреязвенные бактерии и некоторые другие, которые растут в R-форме.

В процессе диссоциации одновременно с изменением морфологии колоний меняются биохимические, антигенные, патогенные свойства бактерий, их устойчивость к физическим и химическим факторам внешней среды.

Мутации, которые приводят к S-R-диссоциации, относятся к инсертационным, поскольку они возникают после встраивания внехро-мосомных факторов наследственности, в том числе и умеренных фагов в бактериальную хромосому. Если эта мутация приводит к утрате генов, контролирующих образование детерминантных полисаха-ридных звеньев ЛПС у грамотрицательных бактерий, то образуются R-мутанты. Они формируют шероховатые колонии, изменяют свои антигенные свойства и резко ослабляют патогенность. У дифтерийных бактерий S-R-диссоциация связана с их лизогенизацией соответствующими бактериофагами. При этом R-формы образуют токсин. У других бактерий R-формы возникают после интеграции в их хромосому R-плазмиды, транспозонов или Is-последовательностей. R-формы пиогенных стрептококков и ряда других бактерий образуются в результате рекомбинаций.

Биологическое значение S-R-диссоциации состоит в приобретении бактериями определенных селективных преимуществ, обеспечивающих их существование в организме человека или во внешней среде. К ним относится более высокая устойчивость S-форм к фагоцитозу макрофагами, бактерицидному действию сыворотки крови. R-формы обладают большей устойчивостью к факторам окружающей среды. Они более длительное время сохраняются в воде, молоке.

Вместе с тем S-R-диссоциация во многих случаях усложняет бактериологическую диагностику ряда инфекционных заболеваний, например дизентерии Зонне, эшерихиоза, вызванного Е. coli О124 и др.

Стандартное проявление модификации - разделение однородной популяции на два или несколько типов. Феномен впервые исследовали Вёйль и Феликс (1917). По предложению де Крайфа (1921), он получил названиедиссоциация микробов. Обычно диссоциации воз­никают в условиях, неблагоприятных для исходной популяции (высокая концентрация ионов, неоптимальная температура, избыточно щелочная среда), при старении культуры (например, при длительном хранении) либо под действием антисыворотки, бактериофагов и сильнодейству­ющих агентов. Простые проявления диссоциаций, доступных для наблюдений, - изменение вида и структуры бактериальных колоний на твёрдых питательных средах и особенности роста в жидких средах.

Для обозначения диссоциирующих колоний Аркрайт (1921) предложил пер­вые буквы английских названий:

S-колонии [от англ. smooth , гладкий],

R-колонии [от англ. rough , шероховатый],

М-колонии [от англ. mucoid , слизистый],

D-колонии [от англ. dwarf, карликовый].

Диссоциация обычно протекает в направлении S -» R, иногда через образование промежуточных слизистых (М) колоний. Обратный (R S) переход наблюдают значительно реже. Большинство патогенных для человека бактерий образует S-колонии; исключение состав­ляют возбудители туберкулёза, чумы, сибирской язвы и немногие другие.

Следует помнить, что диссоциации сопровождаются изменениями биохимических, морфологических, антигенных и патогенных свойств возбудителей.

диссоциация бактерий

ВАРИАЦИЯ фаз – расщепление однородной популяции бактерий на варианты. От случайных мутаций Д. б. отличается высокой частотой возникновения и реверсии вариантов, составляющей 10 –2 – 10 –4 на одно клеточное деление, а также постоянным характером изменений генетических, физиол. – биохим. и морфологических свойств. Наиболее известна S-R–диссоциация, когда при пересевах культур на плотных средах вместо колоний гладкого типа (smooth) – S–форм – характерных для исходного варианта (I фаза), образуются шероховатые, с неровным краем колонии (rough) – R–формы (II фаза). Явление Д. б. необходимо учитывать при диагностических исследованиях, в микробиол. производстве.

Диссоциация бактерий

одна из форм внутрипопуляционной изменчивости, состоящая в появлении в популяции особей и клонов, отличающихся от исходного типа формой колоний и рядом др. признаков. Наиболее известна S - R-диссоциация. Большинство эубактерий при культивировании на плотных средах в оптимальных условиях и при выделении от б-ных образует круглые, с ровными краями, гладкой выпуклой поверхностью блестящие колонии, называемые S-формой. У старых к-р, при культивировании в неблагоприятных условиях, при выделении из внешней среды и от выздоравливающих б-ных в популяции появляются особи, к-рые образуют более крупные, плоские, с неровным краем и шероховатой матовой поверхностью колонии, обозначаемые R-формой. Наряду с формой колоний S - R-диссоциация приводит к изменению др. признаков, в частности агглю-тинабельности в бульоне, солевых р-рах, чужеродных с-ках, утрате капсулы и подвижности, снижению ферментативной активности, вирулентности, токсигенности, антигенности, иммуногенности, чувствительности к фагам, физ. и хим. факторам, повышению фагоцитабельности и др. В основе изменения большинства признаков лежит утрата или репрессия способности к синтезу боковых цепей липополисахарида клеточной стенки бактерий. R-формы иногда могут реверсировать в исходную форму. Явление Д. б. необходимо учитывать при диагностических исследованиях, в производстве бактерийных препаратов, микробиол. промышленности.

33. Рекомбинация у бактерий: трансформация, трансдукция, конъюгация.

Рекомбинации (обмен генетическим материалом) у бактерий отличаются от рекомбинаций у эукариот :

У бактерий имеется несколько механизмов рекомбинаций;

При рекомбинациях у бактерий образуется не зигота, как у эу­кариот, а мерозигота (несет полностью генетическую инфор­мацию реципиента и часть генетической информации донора в виде дополнения);

У бактериальной клетки-рекомбината изменяется не только качество, но и количество генетической информации.

Трансформация - это обмен генетической информацией у бакте­рий путем введения в бактериальную клетку-реципиент готового препарата ДНК (специально приготовленного или непосредст­венно выделенного из клетки-до нора). Чаще всего передача генетической информации происходит при культивировании реципиента на питательной среде, содержащей ДНК донора. Для восприятия донорской ДНК при трансформации клетка-реципиент должна находиться в определенном физиологиче­ском состоянии (компетентности), которое достигается специ­альными методами обработки бактериальной популяции.

При трансформации передаются единичные (чаще 1) признаки. Трансформация является самым объективным свидетельством связи ДНК или ее фрагментов с тем или иным фенотипическим признаком, поскольку в реципиентную клетку вводится чистый препарат ДНК.

Трансдукция - обмен генетической информацией у бактерий пу­тем передачи ее от донора к реципиенту с помощью умеренных (трансдуцирующих) бактериофагов.

Трансдуцирующие фаги могут переносить 1 или более генов (признаков).

Трансдукиия бывает :

Специфической - переносится всегда один и тот же ген;

Неспецифической - передаются разные гены.

Это связано с локализацией трансдуиируюших фагов в геноме до­нора :

В случае специфической трансдукции они располагаются все­гда в одном месте хромосомы;

При неспецифической их локализация непостоянна.

Конъюгация - обмен генетической информацией у бактерий пу­тем передачи ее от донора к реципиенту при их прямом контакте. После образования между донором и реципиентом конъюгационного мостика одна нить ДНК-донора поступает по нему в клетку-реципиент. Чем дольше контакт, тем большая часть до­норской ДНК может быть передана реципиенту.

Основываясь на прерывании конъюгации через определенные промежутки времени, можно определить порядок расположе­ния генов на хромосоме бактерий - построить хромосомные карты бактерий (произвести картирование бактерий).

Донорской функцией обладают F + -клетки.

Важные признаки колоний - их размеры и форма. Колонии могут быть большими или мелкими.

Величина колоний , размеры колоний - признак, позволяющий различать различные виды, роды и даже типы бактерий. В большинстве случаев колонии грамположительных бактерий мельче колоний грамотрицателъных бактерий.

Колонии бактерий могут быть плоскими, приподнятыми, выпуклыми, иметь вдавленный или приподнятый центр (рис. 11-15).

Другой важный признак - форма краёв колоний (рис. 11-16). При изучении формы колоний учитывают характер её поверхности: матовый, блестящий, гладкий или шероховатый. Края колоний могут быть ровными, волнистыми, дольчатыми (глубоко изрезанными), зубчатыми, эрозированными, бахромчатыми и т.д.

Диссоциации колоний

Размеры и формы колоний часто могут изменяться. Подобные изменения известны как диссоциации . Наиболее часто обнаруживают S-диссоциации и R-диссоциации . S-колонии круглые, гладкие и выпуклые, с ровными краями и блестящей поверхностью. R-колонии - неправильной формы, шероховатые, с зубчатыми краями.

Цвет колоний

При просмотре посевов также обращают внимание на цвет колоний . Чаще они бесцветные, белые, голубоватые, жёлтые или бежевые; реже - красные, фиолетовые, зелёные или чёрные. Иногда колонии ирризируют, то есть переливаются всеми цветами радуги [от греч. iris, радуга]. Окрашивание возникает в результате способности бактерий к пигментообразованию. На специальных дифференцирующих средах, включающих специальные ингредиенты или красители, колонии могут приобретать разнообразную окраску (черную, синюю и др.) за счёт включения красителей либо их восстановления из бесцветной формы. В данном случае их окраска не связана с образованием каких-либо пигментов.