Действие физических, химических и биологических факторов на микроорганизмы

Микроорганизмы широко распространены в природе и обитают в почве, воде, растениях, в организме животных и человека, находятся в воздухе, на различных предметах, в пищевых продуктах. Естественно, что они испытывают воздействие физических, химических и биологических факторов окружающей среды.

Физические факторы. Высокая температура уничтожает микроорганизмы (см. методы стерилизации), высушивание тоже губительно для большинства из них. Такое же влияние на микроорганизмы оказывают высокие дозы излучения. При этом ультрафиолетовые лучи обладают большим антимикробным действием, чем солнечные, и по бактерицидному эффекту в диапазоне длины волны от 230 до 330 мкм превосходят даже ионизирующую радиацию. В связи с этим они широко используются для дезинфекции воздуха в операционных, палатах родильных домов, больничных и лабораторных боксах.

Несколько меньшим микробоцидным действием обладает ультразвук. Практическое использование нашли ультразвуковые– волны с частотой колебаний 20 000 Гц/с и больше – для консервации продуктов. Антибактериальное действие обнаружено и у аэроионов – большее у отрицательно заряженных, меньшее – у несущих положительный заряд

Химические вещества. В больших концентрациях ряд химических веществ используют как дезинфицирующие средства. Под дезинфекцией понимают полное или частичное (селективное) уничтожение патогенных микробов. В соматических больницах, инфекционных клиниках, эпидемических очагах проводят текущую или многократную ежедневную дезинфекцию выделений больного, его белья, посуды и заключительную однократную, осуществляемую после выздоровления и выписки из больницы или удаления больного (носителя) из помещения.

Основные дезинфектанты. В практике дезинфекции применяются многие химические антимикробные вещества. По механизму действия на микроорганизмы их разделяют на несколько групп: 1) денатурирующие (коагулирующие) белки – фенол, лизолы, соли тяжелых металлов, спирты, кислоты; 2) омыляющие (растворяющие) белки – щелочи; 3) окисляющие белки –хлорная известь, хлорамин, калия перманганат, пероксиды; 4) поверхностно–активные вещества, вызывающие повреждение клеточной стенки бактерий, – мыла, детергенты. Отдельно выделяют формальдегид, противомикробное действие которого объясняют взаимодействием препарата с аминогруппами белков.

Биологические факторы. К антимикробным факторам биологического происхождения относят иммуноглобулины, антибиотики и другие химиопрепараты, фитонциды, фаги, бактерии–конкуренты – симбионты организма, которые составляют основной арсенал этиотропных препаратов, применяемых для проведения антисептики, лечения и профилактики инфекционных заболеваний.

Бактериофаги (фаги)

Бактериофаги (греч. phagos – пожирающий) – это вирусы, паразитирующие на бактериях, наличие которых в природе было открыто канадским ученым д’Эреллем в 1917 г. В настоящее время, кроме бактериофагов, известны фаги микоплазм, грибов, дрожжей, синезеленых водорослей.

Рис. 20 Бактериофаги: а – с длинным сложным отростком; б – с коротким отростком, в – с аналогом отростка, г – нитевидные

Строение и химический состав фагов. Различают простые и сложные, РНК– и ДНК–содержащие фаги. Простые РНК–фаги имеют круглую или нитевидную форму. Наиболее хорошо изученные сложные фаги эшерихий имеют вид барабанной палочки с шестигранной головкой, в которой находится ДНК. Диаметр головки фага в среднем составляет 50–100 нм. Длина отростков колеблется от 10 до 225 нм (чаще 100–200), ширина 10–25 нм. Состоят они из полого стержня, снаружи покрытого сократительным чехлом. На дистальном конце отростка находится шестиугольная базальная пластинка с шестью отходящими от нее нитями–рецепторами (рис. 20).

Фазы взаимодействия фага с бактериями. При эффективном взаимодействии сложный фаг эшерихий адсорбируется на бактериях дистальным концом отростка. При этом из–под его базальной пластинки выделяется лизоцим, который вызывает образование в оболочке эшерихий отверстия. Вслед за этим происходит сокращение головки и чехла фаговой частицы, проникновение через цитоплазматическую мембрану кончика его стержня и выход в цитоплазму фаговой ДНК. После ее введения следует СИ–фаза –фаза смены информации и последующий синтез ДНК и белка фага. На заключительном этапе взаимодействия фага с бактерией происходит самосборка фаговых частиц.

Следствие взаимодействия фага с бактерией. Полный цикл развития фагов продолжается 30–90 мин, в течение которых образуется 100–200 фаговых частиц, что заканчивается лизисом бактерий под влиянием фагового лизоцима. Фаги, обусловливающие лизис микробов и формирование новых фаговых корпускул, называются вирулентными. Наряду с вирулентными в природе имеются умеренные фаги, взаимодействие которых с бактериями проявляется в двух формах: одни штаммы или клетки определенного вида бактерий они разрушают, в другие проникают, но гибели не вызывают. В последнем случае геном умеренного фага интегрирует в геном бактерии и в дальнейшем воспроизводится вместе с ним при делении клетки. Умеренный фаг, наследственные детерминанты которого объединились с бактериальными, называются профагом; бактерии, содержащие профаг, – лизогенными, а само явление– лизогенией.

Связь профага с бактерией очень прочная и в естественных условиях нарушается с частотой 10^–2–10^–5 [ 1 на 100 – 100000] (спонтанная продукция фага). Частоту отщепления профага от бактериальной хромосомы можно увеличить, воздействуя на лизогенные бактерии ультрафиолетовыми лучами, ионизирующей радиацией, магнитным полем и химическими мутагенами (индукция лизогенных бактерий).

Выявление. Как и вирусы животных, фаги обнаруживаются под электронным микроскопом и по эффекту их действия на чувствительные микробы. При этом, размножаясь в бульонных культурах, они вызывают просветление среды, а на агаровых газонах подавляют рост бактерий в местах их внесения или формируют колонии в виде мелких стерильных (негативных) пятен – бляшек фага. Подобно колониям бактерий, морфология бляшек специфична для различных фагов. Вирулентные фаги обычно образуют прозрачные бляшки, а умеренные – мутные.

Распространение. Фаги обнаруживаются во всех объектах окружающей среды, в которых обитают бактерии, актиномицеты, грибы, микоплазмы. Найдены они в воде, почве, молоке, в различных выделениях человека и животных.

Получение и практическое применение. Фаги получают путем фильтрации и очистки лизированных ими бульонных культур бактерий. Готовый препарат фага представляет собой прозрачную желтоватую жидкость. В целях повышения стабильности фильтрат фаголизатов таблетируют.

Используются фаги главным образом для идентификации и внутривидовой дифференциации микроорганизмов. Для этого применяют наборы типоспецифических фагов, лизирующих определенные варианты бактерий. Особую ценность метод фаготипирования приобретает при эпидемиологическом обследовании очага, где с его помощью удается выявить источники и пути передачи инфекции.

Узкоспецифический спектр действия фагов ограничивает широкую возможность их использования как этиотропных препаратов. Для лечения в основном применяют стафилококковый и стрептококковый бактериофаги и колибактериофаг. Они представляют собой фильтраты фаголизатов соответствующих бактерий, их выпускают в запаянных ампулах или флаконах. Эти препараты назначают при нагноительных процессах, вызванных фагочувствительными штаммами стафилококка, стрептококка и кишечной палочки, орошая ими инфицированную рану или обкалывая очаг воспаления.

В целях профилактики фагирование в настоящее время проводят только в очагах брюшного тифа и дизентерии. Взрослые люди, находившиеся в контакте с больными, принимают указанные бактериофаги внутрь за 1,5–2 ч до еды по 1–2 таблетке (в дизентерийном очаге 2–3 раза с интервалом 3 дня).