Микробиология

Значення медичної мікробіології в практичній діяльності лікаря. Історія мікробіології. Оригінальні  методи мікробіологічного дослідження. Морфологія мікроорганізмів.

 

1-й. Микробиология ( от герческого micros – малый, bios – жизнь, logos – учение) – наука о мельчайших, невидимых невооруженным глазом микроорганизмах растительного или животного происхождения. Микробиология является одной из отраслей общей биологии и изучает закономерности жизни и развития микроорганизмов в единстве с условиями среды их обитания, а также тех изменений, которые они вызывают в организмах животных и растений. Эта наука разрабатывает методы использования микробов для нужд человека, пути и способы обезвреживания тех из них, которые являются опасными для жизни и здоровья людей.

Микробиология включает ряд разделов:

• общая микробиология
• медицинская микробиология
• санитарная микробиология
• ветеринарная микробиология
• промышленная микробиология

-    сельскохозяйственная  микробиология

Медицинская микробиология изучает морфологию, физиологию, отношение к внешним воздействиям среды, изменчивость микроорганизмов, основы инфекционного процесса, иммунитета, особенности возбудителей, патогенез инфекционных заболеваний, методы их лабораторной диагностики, специфического лечения и профилактики.

Знание микробиологии крайне необходимо врачу в его профессиональной деятельности для своевременной диагностики, эффективного лечения инфекционных, онкологических, наследственных, хронических и медленных заболеваний.

2-й. Медицинская микробиология является одной из фундаментальных дисциплин современного естествознания. Еще Гуго Глязер, автор широко известной книги «Драматическая медицина», написал: «Медицина, которая служит человеку, слагается из науки и искусства, и над ними простирается чудесный покров героизма, без которого не может быть медицины».

И действительно вся  история медицинской микробиологии  складывалась под девизом «Светя другим, сгораю сам!», потому что микробиологи ценой собственных жизней доказывали инфекционную природу самых опасных  болезней – пандемий, эпидемий, выявляя возбудителей, пути их проникновения в организм, передачи, патогенез заболеваний и открывая препараты для лечения.

Начало драматической  истории микробиологии было положено Максом Петтенкофером, выпившим в доказательство эпидемической природы холеры, культуру возбудителя. Далее его примеру последовали И.И.Мечников, Н.Ф.Гамалея, Д.К. Заболотный, И.Г.Савченко.

Другие праотцы микробиологии  прививали себе инфекционные материалы  от больных чумой – А.Уайт, Р.Дженнет, А.Ф. Бюллар, А.Клот, А Розельфельдт, Э Валли.

Высокую жертвенность во имя познания инфекционной сути желтой лихорадки проявили Н.Поттер, И.Л.Гюйон, К.Финлей, В.Рид, Д.Кэррол, Д.Ласер.

История борьбы с малярией также богата драматическими ситуациями с участием известных микробиологов Р.Росс, Д.Грасси, А.Биньями.

В Одессе в 70-х годах русский врач О.О.Мочутковского провел на себе эксперимент с сыпным тифом. Пять раз он безрезультатно заражал себя и лишь на шестой – заболел тифом.

Французский бактериолог  Шарль Николь также благодаря опытам на себе установил, что промежуточным хозяином возбудителя сыпного тифа является платяная вошь. За это открытие он в 1928 году был удостоен Нобелевской премии.

Русские ученые Г.Н.Минх и И.И.Мечников заражели себя возвратным тифом, Е.И.Марциновский – лейшманиозом, итальянский врач Д.Профета – проказой. Эти человеческие подвиги не были напрасными – они помогали в борьбе против инфекционных болезней.

Возникновение и развитие медицинской микробиологии как науки теснейшим образом связано с развитием знаний в изучении инфекционных болезней. Эпидемические болезни существовали на всех ступенях развития человеческого общества. Известно, что ликвидированная на планете в 1977 году натуральная оспа уносила миллионы жизней еще за 1120 лет до н.э. За 500 лет до н.э. было известно о бешенстве. Наблюдая за развитием эпидемий, люди пытались объяснить их происхождение. Гиппократ (460-370гг до н.э.) считал, что причиной эпидемий является вдыхаемый людьми воздух, который во время эпидемий содержит особые болезнетвортные испарения – миазмы.

В 1546 году Д.Фракастро  опубликовал трактат «О контагии, о контагиозных болезнях и лечении», в котором отмечается, что контагии представляют собой невидимые активные существа и заражение людей происходит в результате соприкосновения и даже на расстоянии. Это была гениальная догадка о существовании микробов.

3-й. Заслуга открытия микроорганизмов принадлежит А. ван Левингуку (1632-1723), голладскому шлифовальщику стекол, сконструировавшему первый в мире микроскоп. При помощи этого инструмента, снабженного двояковыпуклой линзой с 300-кратным увеличением, Левенгук наблюдал клеточную структуру растений, зародышей, открыл существование сперматозоидов, а также различных микроорганизмов. В зубном налете, отварах и настоях он обнаружил невидимых невооруженным глазом «живых зверьков» и зарисовал различные их формы – шаровидные, палочковидные, извитые. Левенгук – основоположник первого, морфологического периода в развитии микробиологии, давший нашим современникам важнейшее инструментальное обеспечение – микроскоп. Однако сам Левенгук не мог указать, какую роль в природе и жизни человека играют открытые им микроорганизмы или, как назвал их в дальнейшем французский исследователь Седилло, микробы.

С открытия Левенгука  начинается описательный период в развитии микробиологии. Спустя 100 лет О.Мюллер (1976) в Дании, пользуясь более совершенным микроскопом, описал большое количество микроорганизмов, разделив их на 2 рода – Vibrio и Monas. В 1838 году Х. Эренберг на основании их признаков установил два семейства микроорганизмов Monadina и Vibrionia с родами Bacterium Spirillum Spirochaeta.

В 1775 году русский исследователь  М.М.Тереховский впервые описывает  экспериментальный метод исследования движения микроорганизмов, изучает  влияние ряда физико-химических факторов (электрические заряды, вариации температуры, кислотность и т.п.) на жизнеспособность микроорганизмов. Он описывает результаты своих весьма важных наблюдений относительно потребностей микроорганизмов в кислороде, впервые отмечает, что перед делением микроорганизмы растут и увеличиваются в размерах.

Однако в начале Х!Х  века большинство исследований в  области микробиологии носили описательный характер. Вторая половина Х1Х века ознаменовалась поистине революционными успехами в развитии медицинской  микробиологии, чему в немалой степени способствовали достижения естествознания, такие как открытие клетки, закона превращения энергии, создание эволюционного учения Ч.Дарвина. Именно в это время жил и работал гениальный французский исследователь – химик и биолог по образованию – Луи Пастер. Роль этого выдающегося естествоиспытателя в бурном развитии микробиологии не переоценима. Вот как ее охарактеризовал В.Л.Омелянский «С Пастера начинается второй, физиологический период в истории микробиологии… И если Левенгуку с полным основанием приписывается название «отца микрографии», то Пастер был истинным творцом и вдохновителем современной микробиологии, со сказочной быстротой разросшейся в огромную науку».

Являясь основоположником изучения физиологии и биохимии микробов, Л.Пастер раскрывает сущность молочнокислого и маслянокислого брожения, показывает, что оно вызывается ни чем иным, как бактериями. Л.Пастер открывает анаэробный тип дыхания у бактерий, доказывает, что любое заразное заболевание имеет своего микроба – возбудителя.

Исследования в области  брожения и самопроизвольного заражения  послужили основой решения вопроса  о «болезнях» вина и пива. В качестве меры борьбы Пастер предложил прогревать вино при 50-60 градусов С. Эти исследования утвердили принципы стерилизации и метод пастеризации.

Основываясь на исследованиях  Л.Пастера, Д.Листер в 1867 году ввел в  хирургическую практику метод антисептики. В течение короткого времени  Пастером были открыты возбудители  гнойно-воспалительных заболеваний, куриной  холеры и т.д. На примере культуры возбудителя куриной холеры он впервые установил факт утраты ею вирулентности и способность этой ослабленной культуры создавать невосприимчивость к последующему заражению кур вирулентной культурой. Сделанный Пастером на основании этих опытов вывод о возможности применения ослабленных культур для формирования невосприимчивости к инфекционным заболеваниям создал предпосылки для развития нового научного направления – вакцино профилактики.

Доказывая правомерность  своих выводов, Пастер получает сибиреязвенную, а затем антирабическую вакцины. Это было одно из величайших достижений в области медицины: открытие эффективного средства профилактического лечения болезни, которая в течение столетий считалась неизлечимой.

Второе, не менее славное  имя в развитии микробиологии – Роберт Кох, который окончательно установил этиологию сибирской язвы (1876), разработал и применил плотные питательные среды, выделил чистые культуры, ввел в микробиологическую практику анилиновые красители, разработал метод иммерсии и микрофотографирования, обосновал и сформулировал триаду Генле – Коха, по которой признается роль микроба как возбудителя заболевания, заложил основы дезинфекции, открыл возбудителя туберкулеза и доказал инфекционную природу этого заболевания, получил туберкулин, открыл возбудителя холеры и изучил эпидемиологию этого заболевания.

Исключительно большое  значение в развитии нового, оригинального  направления микробиологии имеют  исследования И.И.Мечникова – основателя учения об иммунитете – невосприимчивости  организма к инфекционным заболеваниям. По определению Э.Ру, И.И.Мечников – это поэт микробиологии. Ему принадлежит приоритет творца фагоцитарной теории иммунитета, основоположника физиологического направления в иммунологии.

И.И.мечников заложил  основы учения об антагонизме бактерий, явившегося плодотворным источником для создания учения об антибиотиках, указал на огромное значение внешней среды для изменения свойств микробов, которые передаются по наследству, исследовал проблемы долголетия в связи с направленным изменением микрофлоры кишечника молочнокислыми бактериями. Совместно с Э.Ру он разработал модель экспериментального сифилиса, исследовал патогенез холеры. И.И.Мечников создал блестящею школу русских микробиологов, среди которых А.М.Безредка и Н.Ф.Гамалея, В.Л.Омелянский и И.Г.Савченко, Л.А.Тарасевич и Д.К.Заболотный и многие другие.

В 1888 году французские  ученые Э.Ру и А.Йерсен открыли дифтерийный  токсин, а Ш.Китазато – столбнячный  токсин.

В 1889-1892 годах Э.Беринг в Германии, Э.Ру во Франции, Я.Ю.Бартах в России независимо друг от друга получили антитоксическую дифтерийную сыворотку. В 1923 году Г. Рамон получил дифтерийный анатоксин. Эти два препарата позволили эффективно бороться с грозными, нередко смертельными инфекциями.

В конце Х1Х века, который по праву считается эрой бактериологии, было открыто огромное количество возбудителей инфекционных заболеваний:

1880 – возбудитель брюшного  тифа (К.Эберт),

1883 – возбудитель дифтерии (Э.Клебс),

1891 – возбудитель дизентерии (К.Шига),

1892 – возбудитель табачной мозаики (Д.И.Ивановский),

1894 – возбудитель чумы (А.Йерсен, Ш.Китазато).

В этот же период С.Н.Виноградский установил роль микробов в круговороте  азота в природе, ввел метод элективных питательных сред. В 1909 году Г.Риккетс открыл возбудителя сыпнотифозной лихорадки, а в 1913 году – С.Провачек открыл возбудителя сыпного тифа.

В истории микробиологии  начало ХХ века отмечено интенсивной  разработкой проблемы специфической  профилактики инфекционных заболеваний:

- вакцина против туберкулеза  (А.Кальметт и Ш.Герен),

- противочумная вакцина  (Г.Жирар и К.Робик),

- противотуляремийная  вакцина (А.Сейбина, М.П.Чумакова,     А.А.Смородинцева),

- дифтерийный и столбнячный  анатоксины (Г.Рамон),

В 1917 году д’Эррель открыл бактериофаги.

Этот период явился также  основополагающим в развитии эффективных средств лечения инфекционных заболеваний – создания учения о химиотерапевтических препаратах и антибиотиках.  Основатели химиотерапии – П.Эрлих, Д.Л. Романовский, Г.Домагк. Им принадлежит не только заслуга в обосновании основных требований к химическим препаратам, применяемым для лечения инфекционных заболеваний, но и обоснование условий их синтеза (метод химических вариаций П. Эрлиха), разработка химиотерапевтического индекса – основного показателя в характеристике этой группы препаратов, создание наиболее широко используемых в настоящее время сульфаниламидов.

С 1929 года благодаря исследованиям  А.Флеминга по разработке пенициллина  открылась новая эра в лечении  инфекционных заболеваний – эра  антибиотикотерапии. В развитии этого направления принимали участие Э.Б.Чейн и Х.У.Флори, З.В. Ермольева и С.Ваксман.

В 30-е годы нашего столетия в микробиологическую практику был введен электронный  микроскоп, позволяющий детально исследовать ультраструктуру вирусов и бактерий, были разработаны основы микроскопической техники (ультратонкие срезы, гистохимические методы окраски).

РОЛЬ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ  УЧЕНЫХ В РАЗВИТИИ МИКРОБИОЛОГИИ

4-й. Отечественные исследователи обогатили мировую микробиологию своими выдающимися открытиями. Так, Д.С. Самойлович (1744 – 1805), испытав на себе, первым применил прививки против чумы и разработал методы борьбы с этой грозной инфекцией.

Огромный вклад в развитие отечественной  медицины и микробиологии внес современник  Л.Пастера и И.И.Мечникова –  Л.С. Ценковский. В 1883 году по аналогии с методом аттенуации Пастера, он разработал и получил вакцину против сибирской язвы, которая в течение 60 лет применялась в нашей стране для профилактики заболевания у животных. Л.С. Ценковский по праву считается основателем медицинской микробиологии в России.

В конце Х1Х века возникла сельскохозяйственная микробиология, основоположником которой был С.Н.Виноградский. В 1890 году он отркыл нитрифицирующие бактерии и вместе с В.Л.Омелянским доказал их роль в круговороте азота в природе. Основоположником учения о заразных болезнях является Г.Н.Минх (1836-1896). Он первым обнаружил в крови больных бациллы сибирской язвы и, в противоположность существующему в то время мнению о ее наследственном происхождении, показал инфекционную природу сибирской язвы.