Klimnik_Sitnik_mikrobiologiya

1.0. Ситник, С.І. Климнюк, М.С. Творко

МІКРОБІОЛОГІЯ,

ВІРУСОЛОГІЯ, ІМУНОЛОГІЯ

(видання 2-ге, без змін)

Допущено Міністерством охорони здоров'я України як підручник для вищих медичних навчальних закладів І-ІІ рівнів акредитації

Тернопіль

ТДМУ

“Укрмедкнига”

2009

УДК 579(075.8) ББК 28.4я73

Т 28

Рецензенти: завідувач кафедри мікробіології, вірусології та імунології Вінницького медичного університету ім. М.І. Пирогова, академік АН вищої школи України, заслужений діяч науки ітехніки, професор Г.К. Палій\

завідувач кафедри клінічної імунології, алергології та ендокринології Буковинської медичної академії, академік Академії національного прог­ ресу України, професор І.Й. Сидорчук\

викладач мікробіології вищої категорії Київського медичного учили­ ща №1 Л.І. Жицька;

викладач мікробіології вищої категорії Вінницького медичного колед­ жу ім. Д.К. Заболотного, кандидат медичних наук Л.І. Лоті.

Ситник І.О., Климнюк С.І., Творко М.С.

Т 28 Мікробіологія, вірусологія, імунологія: Підручник. - Тернопіль: ТДМУ, 2009. - 392 с.: 104 рис.

ІБВМ 978-966-673-136-7

Матеріал підручника викладено відповідно до навчальної програми з курсу мікробіології, вірусології та імунології. У ньому відображені новітні досягнення з морфології, ультраструктури, класифікації та номенкла­ тури, генетики, фізіології та екології мікроорганізмів. На сучасному нау­ ковому і методичному рівнях розглянуто вчення про інфекцію та ім> яітет, наведені основні принципи хіміотерапії інфекційних хвороб. Подана коротка характеристика патогенних бактерій і вірусів

До окремих розділів підібрані матеріали до практичних занять і об’єм лабораторної самостійної роботи, питання для самоконтролю та ситуа­ ційні задачі, що сприятиме більш глибокому засвоєнню матеріалу.

Для студентів вищих медичних навчальних закладів І-ІІ рівнів акре­

дитації.
Табл. 8. Рис. 104.	Бібліогр.. 66 назв.
	УДК 579(075.8)
	ББК 28.4я73
	®Ситник І.О., Климнюк С.І., Творко М.С., 2009
ІБВК 978-966-673-136-7	®ТДМУ, “Укрмедкнига”, 2009

ПЕРЕДМОВА

Із часу виходу третього видання ’’Підручника медичної мікробіо­ логії” для медичних училищ (А. Сутін і співавтори) минуло понад сорок років. За цей період мікробіологічна наука збагатилася новими досягненнями, особливо такі її розділи, як генетика й екологія бак­ терій, класифікація і номенклатура мікроорганізмів, імунологія, хіміотерапія інфекційних хвороб. Бурхливого розвитку зазнала віру­ сологія, фундаментально досліджена роль багатьох видів вірусів у інфекційній патології людини й розвитку різноманітних онкологічних процесів. Відкриті нові збудники бактеріальних, грибкових і вірусних хвороб. Запропоновані й успішно використовуються нові вакцинні та імунологічні препарати для специфічного лікування і профілактики багатьох заразних хвороб, досконало розроблені сучасні методи їх лабораторної діагностики. Затверджені нові навчальні плани і програми з врахуванням досягнутих успіхів у окремих розділах бактеріології, імунології та вірусології.

Даний підручник написано в повній відповідності з навчальними планами та програмами для медичних сестер, фельдшерів, акушерок і ліцеїстів. Об’єм навчального матеріалу різних розділів зумовлений кількістю годин, відведених на його засвоєння.

У розділах, що включають загальну мікробіологію, імунологію та вірусологію, відображено сучасні дані про класифікацію, морфологію, фізіологію та генетику мікроорганізмів, методи їх культивування й ідентифікації, стерилізації та дезинфекції, вчен­ ня про інфекцію та імунітет, антибіотики і хіміотерапевтичні препарати, описано значення мікроорганізмів у кругообігу речовин у природі, створенні й збереженні екологічної рівноваги на планеті, висвітлена роль сучасної біотехнології та генної інженерії у виготовленні профілактичних, лікувальних і діагностичних препаратів. Також стисло викладені сучасні мікроскопічні,

З

бактеріологічні, вірусологічні, серологічні, імунологічні, алергічні та біологічні методи дослідження, пояснено їх пріоритетне та конкретне використання в лабораторній практиці.

Розділ із спеціальної мікробіології та вірусології містить сучасні дані про збудників інфекційних хвороб, їх морфологічні, біологічні та антигенні властивості, токсиноутворення і патогенез для експери­ ментальних тварин, методи лабораторної діагностики захворювань, специфічне їх лікування і профілактику.

Усі назви мікроорганізмів подаються відповідно до міжнародної системи та номенклатури, наведеної в “Bergey’s manual of system­ atic bacteriology” (1986).

Усі критичні зауваження і побажання щодо покращання наступ­ них видань підручника будуть прийняті авторами із щирою вдяч­ ністю.

4

Частина І. ЗАГАЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ

Розділ 1. ІСТОРІЯ МІКРОБІОЛОГІЇ

Предмет і завдання мікробіології

Мікробіологія (від mikros - малий, bios - життя і logos - вчення) - наука, яка вивчає найдрібніші живі істоти, названі мікроорганізмами. Об’єктами вивчення мікробіології є бактерії, рикетсії та віруси, гри­ би, найпростіші. Вона вивчає їх форму, будову й ультраструктуру (морфологію), біохімічну активність і закономірності життєдіяльності (фізіологію), спадковість і мінливість (генетику), роль у кругообігу речовин у природі, підтриманні екологічної безпеки, у виникненні й розповсюдженні інфекційних хвороб серед людей, тварин і рослин (мікробну екологію).

Мікроорганізми надзвичайно широко розповсюджені в природі. Вони буквально всюдисущі й супроводжують людину від народження до самої смерті Щодня, щогодини ми поглинаємо велику кількість мікробів разом з їжею, водою, повітрям. На шкірі людини, в її ро­ товій, носовій порожнинах, кишечнику живе і проявляє свою діяль­ ність безліч мікроорганізмів. У величезних кількостях їх знаходять у землі, воді, повітрі, причому на всіх широтах, на всіх материках і континентах. Світові запаси вугілля і нафти, величезні поклади руд, сірки, селітри - все це результат діяльності мікробів. Вони знач­ ною мірою обумовлюють урожайність полів. Випікання хліба, виготовлення молочних продуктів, вина, пива, спирту, оцту, ацето­ ну, обробка шкіри та хутра можливі завдяки успішному викорис­ танню мікроорганізмів. Отже, вони приносять значну користь людству.

Серед величезної кількості мікроорганізмів є й такі, що несуть смерть людям, тваринам і рослинам. Для них не існує будь-яких географічних і державних кордонів. Викликані ними захворювання часто розповсюджуються з разючою швидкістю. Епідемії чуми й холери, віспи й грипу, кору й дифтерії часом захоплювали цілі ма­ терики і навіть приголомшували весь світ. Були часи, коли вони забирали більше людських жертв, ніж найбільш страшні та спус­ тошливі війни. Тільки під час епідемії чуми у 14 столітті в Європі

5

загинуло понад 25 млн чоловік і 35 млн - в Азії. Вона ввійшла в історію культурних народів під назвою “чорна смерть” і була найжорстокішою з усіх описаних епідемій. Незліченними є жертви жовтої гарячки, малярії, туберкульозу, лепри, висипного тифу, гепатитів, сифілісу та інших хвороб. А сьогодні людству з неймовірною силою і швидкістю загрожує СНІД (синдром набутого імунодефіциту).

Отже, мікроорганізми відіграють важливу роль як в житті лю­ дини, так і в діяльності лікаря, фельдшера та медичної сестри.

Медична мікробіологія вивчає систематику, номенклатуру й кла­ сифікацію найбільш відомих хвороботворних мікроорганізмів. Ве­ ликими й важливими її розділами є вчення про генетику, інфекцію, імунітет, антибіотики та інші хіміотерапевтичні препарати. Вона розробляє сучасні методи бактеріологічних, вірусологічних та імуно­ логічних досліджень і їх використання при лабораторній діагностиці інфекційних хвороб, застосування вакцин, імунологічних препаратів та еубіотиків для їх специфічного лікування і профілактики.

Крім медичної мікробіології, успішно розв’язуються і проблеми за­ гальної мікробіології, адже мікроорганізми відіграють важливу роль у біосфері нашої планети, кругообігу речовин у природі, в підтриманні життя на землі. Саме мікроби складають основні ресурси людства в отриманні штучного білка, амінокислот, ферментів, вітамінів, гормо­ нальних препаратів та інших цінних речовин, що успішно використо­ вуються в деяких видах промисловості, клінічній медицині.

Бурхливий розвиток мікробіології, вірусології та імунології ство­ рив важливі передумови для становлення й швидкого формування нових сучасних напрямків - біотехнології, молекулярної біології, генної інженерії. Завдяки цьому мікробіологічна промисловість одер­ жала можливість випускати ряд біологічно активних речовин, бакте­ рійних та імунних препаратів, з допомогою яких можна досить ефективно та швидко діагностувати, лікувати й попереджувати ви­ никнення багатьох інфекційних хвороб.

Особливо швидко й успішно розвивається наука про віруси. Вста­ новлено, що основну масу заразних хвороб викликають саме вони. Спричиняючи масові, а часом глобальні вірусні інфекції, такі як грип, гепатити, ентероколіти, СНІД, вони не тільки завдають великої шкоди здоров’ю людей, а й призводять до величезних втрат в еко­ номіці. У зв’язку з цим особливо пріоритетним є проведення фун­ даментальних досліджень в галузі вірусології, спрямованих на розробку сучасних методів експрес-діагностики, лікування й

6

профілактики найбільш поширених і небезпечних для життя вірус­ них інфекцій.

Відповідно до зростання запитів науки та практики, пройшла диференціація мікробіології на окремі наукові дисципліни. В наші дні ними стали загальна, промислова, ветеринарна, санітарна, сільсько­ господарська, медична мікробіологія. Набувають значення самостійних харчова й водна мікробіологія та вірусологія. У зв’язку з освоєнням космосу виникла космічна мікробіологія, яка вивчає зміни земних мікробів у космічному просторі, а також нормальної мікрофлори космонавтів.

Які ж основні досягнення й завдання мікробіологічної науки сьогодні? Які перспективи її розвитку в майбутньому?

За останні кілька десятиліть мікробіологія має величезні досягнення. Запропоновано високоефективні вакцини - дифтерійну, туляремій­ ну, поліомієлітну, корову, паротитну, проти жовтої гарячки та ін. У глобальному масштабі переможено віспу. Медицина досягла знач­ них успіхів у лікуванні інфекційних хвороб антибіотиками, сульфа­ ніламідними та нітрофурановими препаратами. Лікарі мають можли­ вість успішно боротися з такими хворобами, які в минулому давали високу смертність (чума, холера, туберкульоз, ботулізм, сибірка, дифтерія, скарлатина, сепсис, пневмонія тощо). Велика заслуга в цьому і вчених-мікробіологів.

Бурхливими темпами розвивається вірусологія, генетика бактерій і вірусів. Відкрито збудники багатьох вірусних інфекцій, є великі успіхи в культивуванні вірусів на культурах клітин, фундаментально досліджено механізм взаємодії вірусів з клітиною - центральну проб­ лему вірусології. Це дало змогу вивести такі штами бактерій і ві­ русів, на основі яких отримано нові біологічно активні речовини, діагностичні та лікувальні препарати (моноклональні антитіла, інтер­ ферони, інтерлейкіни, вакцини другого й третього поколінь тощо). Але найбільшого прогресу досягла сучасна імунологія. Сьогодні ство­ рена загальна імунологічна концепція, яка об’єднала інфекційний і неінфекційний розділи імунології, досліджено центральні та перифе­ ричні органи імунної системи, сформульована й одержала всесвітнє визнання клонально-селекційна теорія імунітету.

І все ж окремі інфекційні хвороби ще мають значне поширення. Нині щорічно реєструється понад 1 млрд респіраторних і кишечних інфекцій. Кожного року від туберкульозу на планеті помирає більше З млн чоловік, від кору - понад 1 млн дітей. Знову зареєстровані

7

спалахи холери, дифтерії, лептоспірозів. Такі глобальні вірусні ін­ фекції як грип, епідемічний гепатит, СНІД являють серйозну загрозу для здоров’я людей. На жаль, ми ще не маємо надійних засобів по­ передження цих захворювань. Виготовлення ефективних вакцин проти грипу, гепатитів і СНІДу - надзвичайно актуальна проблема мікро­ біологічної науки.

Важливого значення набуває розробка автоматизованих методів лабораторної діагностики інфекційних хвороб. Необхідно також удосконалювати світові стандарти оцінки активності антибіотиків. Значні зусилля потрібно спрямувати на вивчення ролі вірусів у етіології злоякісних пухлин.

Історичний нарис розвитку мікробіології

Мікробіологія, як і будь-яка інша наука, має свою історію. Багато тисячоліть налічує історія людської культури. Вже в творіннях ста­ родавніх цивілізацій - єгипетської, вавілонської, грецької, римської, китайської - знаходимо зародки біологічних наук, початки наївних, примітивних, але досить конкретних медичних знань. Отже, спра­ ведливо вважають, що медицина така ж стара, як і саме людство. Мікробіологія ж є порівняно молодою наукою. Вона налічує трохи більше 100 років. Однак ще задовго до відкриття мікробного світу людям були відомі процеси, що викликали мікроорганізми (скисання молока, випікання хліба, виготовлення вина, спирту і т.п.). Пізніше стали запідозрювати, що і заразні хвороби також спричиняють невидимі живі агенти.

В наукових працях знаменитих лікарів рабовласницької епохи - Гіпократа, Варрона, Цельсія і Галена - була висловлена гіпотеза про існування живого контагія (сопіадіит уіуит). У середньовіччі цю ідею значно розвинув італійський лікар, поет і філософ Джіроламо Фракасторо (1478-1553). Він описав кілька способів передачі заразних хвороб: через безпосередній контакт, через заражені предмети, через повітря (на відстані). Але все це були лише припущення, вірогідні здогадки, хоча й геніальні. Адже в ті часи живих мікрооганізмів ще ніхто не бачив.

Розвиток мікробіології як науки тісно пов’язаний з мистецтвом шліфування скла й алмазів та виготовленням перших мікроскопів (3. Янсен, 1590; Г. Галілей, 1610; Р. Гук, 1665).

8

Першим дивовижним мисливцем за мікро­
бами, який заглянув у цей таємничий невидимий
світ живих істот, був голландський торговець по­
лотном, сторож судової палати Антоній Левенгук
(1632-1723). У вільний від роботи час він шліфу­
вав лінзи, виготовляв з них лупи, які давали
збільшення в 300 разів. Годинами просиджуючи
зі своїми лупами та розглядаючи все, що потрап­
ляло під руки, Левенгук на 41 році життя почав
робити дивовижні відкриття. Він вперше описав
еритроцити, сперматозоїди, будову м’язів, за-	А*Левенгук

малював справжніх живих мікробів, їх основні форми. І досить швидко науковий світ з великим подивом дізнався про відкриття голландця. Свої спостереження Левенгук описував у спеціальних листах, які регулярно протягом 50 років відсилав до Лондонського наукового товариства, на чолі якого стояв тоді знаменитий Роберт Гук. Всього було відправлено 120 таких листів. Здивування, яке викликали листи Левенгука, було дійсно величезним. Вони відкрива­ ли новий, фантастичний, ніким небачений і незнаний світ живих істот. Сам Левенгук називав їх “живими звірятами“ і писав, що в роті людини їх більше, ніж людей у всьому англійському королівстві. Ці чудові відкриття неука-природознавця послужили тим зарод­ ком, з якого пізніше виросла й сформувалася наука про бактерії. Саме з того часу і починається перший, морфологічний, період в історії розвитку мікробіології.

Однак, користуючись примітивними мікроскопами тих часів, важ­ ко було встановити різницю між окремими видами бактерій. Осново­ положник наукової систематики живих організмів Карл Лінней навіть взагалі відмовився їх класифікувати і дав їм загальну назву “хаос”. Значний вклад у вивчення мікроорганізмів і їх систематику вніс Мартин Тереховський, який вперше застосував експериментальний метод для вивчення умов розмноження мікробів і впливу на них різноманітних факторів. Серйозна спроба провести суто наукову систематику бактерій належить датському натуралісту Отто Мюллеру. Він описав 379 видів інфузорій та мікробів. Ще більш чітку й повну класифікацію створив Філіп Еренберг, який вперше ввів такі терміни як “бактерія”, “спірила”, “спірохета”. В наш час всі мік­ робіологи світу користуються класифікацією Дейвіда Бергі (Bergey’s Manual of systematic Bacteriology, 1986).

9