Большая война с маленьким врагом, или как уничтожить бактерии. Большая война с маленьким врагом, или как уничтожить бактерии А что же наш организм

Фотография, сделанная с помощью электронного микроскопа, показывает процесс закрепления бактериофагов (колифагов T1) на поверхности бактерии E. coli.

В конце ХХ века стало ясно, что бактерии безусловно доминируют в биосфере Земли, составляя более 90% ее биомассы. У каждого вида имеется множество специализированных типов вирусов. По предварительным оценкам, число видов бактериофагов составляет около 1015. Чтобы понять масштаб этой цифры, можно сказать, что если каждый человек на Земле будет каждый день открывать по одному новому бактериофагу, то на описание всех их понадобится 30 лет. Таким образом, бактериофаги — самые малоизученные существа в нашей биосфере. Большинство известных сегодня бактериофагов принадлежит к отряду Caudovirales — хвостатые вирусы. Их частицы имеют размер от 50 до 200 нм. Хвост разной длины и формы обеспечивает присоединение вируса к поверхности бактерии-хозяина, головка (капсид) служит хранилищем для генома. Геномная ДНК кодирует структурные белки, формирующие «тело» бактериофага, и белки, которые обеспечивают размножение фага внутри клетки в процессе инфекции. Можно сказать, что бактериофаг — это природный высокотехнологичный нанообъект. Например, хвосты фагов представляют собой «молекулярный шприц», который протыкает стенку бактерии и, сокращаясь, впрыскивает свою ДНК внутрь клетки.

Бактериофаги для размножения используют аппарат бактериальной клетки, «перепрограммируя» его на производство новых копий вирусов. Последний этап этого процесса — лизис, уничтожение бактерии и освобождение новых бактериофагов.

Фотография, сделанная с помощью электронного микроскопа, показывает процесс закрепления бактериофагов (колифагов T1) на поверхности бактерии E. coli.

Все эти молекулярные тонкости не были известны во втором десятилетии ХХ века, когда были открыты «невидимые инфекционные агенты, уничтожающие бактерий». Но и без электронного микроскопа, с помощью которого в конце 1940-х впервые удалось получить изображения бактериофагов, было понятно, что они способны уничтожать бактерии, в том числе и болезнетворные. Это свойство было незамедлительно востребовано медициной. Первые попытки лечения фагами дизентерии, раневых инфекций, холеры, тифа и даже чумы были проведены достаточно аккуратно, и успех выглядел вполне убедительно. Но после начала массового выпуска и использования фаговых препаратов эйфория сменилась разочарованием. О том, что такое бактериофаги, как производить, очищать и применять их лекарственные формы, было известно еще очень мало. Достаточно сказать, что по результатам предпринятой в США в конце 1920-х годов проверки во многих промышленных фагопрепаратах собственно бактериофагов вообще не оказалось.

Проблема с антибиотиками

Вторую половину ХХ века в медицине можно назвать «эрой антибиотиков». Однако еще первооткрыватель пенициллина Александр Флеминг в своей нобелевской лекции предупреждал, что устойчивость микробов к пенициллину возникает довольно быстро. До поры до времени антибиотикоустойчивость компенсировалась разработкой новых типов противомикробных лекарств. Но с 1990-х годов стало ясно, что человечество проигрывает «гонку вооружений» против микробов. Виновато прежде всего бесконтрольное применение антибиотиков не только в лечебных, но и в профилактических целях, причем не только в медицине, но и в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и быту. В результате устойчивость к этим препаратам начала вырабатываться не только у болезнетворных бактерий, но и у самых обычных микроорганизмов, живущих в почве и воде, делая из них «условных патогенов». Такие бактерии комфортно существуют в медицинских учреждениях, заселяя сантехнику, мебель, медицинскую аппаратуру, порой даже дезинфицирующие растворы. У людей с ослабленным иммунитетом, каких в больницах большинство, они вызывают тяжелейшие осложнения.

Бактериофаг — не живое существо, а молекулярный наномеханизм, созданный природой. Хвост бактериофага — это шприц, который протыкает стенку бактерии и впрыскивает вирусную ДНК, которая хранится в головке (капсиде) внутрь клетки.

Неудивительно, что медицинское сообщество бьет тревогу. В прошедшем, 2012 году гендиректор ВОЗ Маргарет Чен выступила с заявлением, предсказывающим конец эры антибиотиков и беззащитность человечества перед инфекционными заболеваниями. Впрочем, практические возможности комбинаторной химии — основы фармакологической науки — далеко не исчерпаны. Другое дело, что разработка противомикробных средств — очень дорогой процесс, не приносящий таких прибылей, как многие другие лекарства. Так что страшилки о «супербактериях» — это скорее предостережение, побуждающее людей к поискам альтернативных решений.

На медицинской службе

Вполне логичным выглядит возрождение интереса к использованию бактериофагов — естественных врагов бактерий — для лечения инфекций. Действительно, за десятилетия «эры антибиотиков» бактериофаги активно служили науке, но не медицине, а фундаментальной молекулярной биологии. Достаточно упомянуть расшифровку «триплетов» генетического кода и процесса рекомбинации ДНК. Сейчас о бактериофагах известно достаточно, чтобы обоснованно выбирать фаги, подходящие для терапевтических целей.

Достоинств у бактериофагов как потенциальных лекарств множество. Прежде всего — это их несметное количество. Хотя изменять генетический аппарат бактериофага тоже намного проще, чем у бактерии, и тем более — у высших организмов, в этом нет необходимости. Всегда можно подобрать что-то подходящее в природе. Речь идет скорее о селекции, закреплении востребованных свойств и размножении нужных бактериофагов. Это можно сравнить с выведением пород собак — ездовых, сторожевых, охотничьих, гончих, бойцовых, декоративных… Все они при этом остаются собаками, но оптимизированы под определенный вид действий, нужных человеку. Во‑вторых, бактериофаги строго специфичны, то есть они уничтожают только определенный вид микробов, не угнетая при этом нормальную микрофлору человека. В-третьих, когда бактериофаг находит бактерию, которую должен уничтожить, он в процессе своего жизненного цикла начинает размножаться. Таким образом, не столь острым становится вопрос дозировки. В-четвертых, бактериофаги не вызывают побочных эффектов. Все случаи аллергических реакций при использовании терапевтических бактериофагов были вызваны либо примесями, от которых препарат был недостаточно очищен, либо токсинами, выделяющимися при массовой гибели бактерий. Последнее явление, «эффект Герксхаймера», нередко наблюдается и при применении антибиотиков.

Две стороны медали

К сожалению, недостатков у медицинских бактериофагов тоже немало. Самая главная проблема проистекает из достоинства — высокой специфичности фагов. Каждый бактериофаг инфицирует строго определенный тип бактерий, даже не таксономический вид, а ряд более узких разновидностей, штаммов. Условно говоря, как если бы сторожевая собака начинала лаять только на одетых в черные плащи громил двухметрового роста, а на лезущего в дом подростка в шортах никак не реагировала. Поэтому для нынешних фаговых препаратов нередки случаи неэффективного применения. Препарат, сделанный против определенного набора штаммов и прекрасно лечащий стрептококковую ангину в Смоленске, может оказаться бессильным против по всем признакам такой же ангины в Кемерове. Болезнь та же, вызывается тем же микробом, а штаммы стрептококка в разных регионах оказываются различными.

От автора

Поскольку бактериофагов в природе несметное количество и они постоянно попадают в организм человека с водой, воздухом, пищей, то иммунитет их просто игнорирует. Более того, существует гипотеза о симбиозе бактериофагов в кишечнике, регулирующем кишечную микрофлору. Добиться какой-то иммунной реакции можно только при длительном введении в организм больших доз фагов. Но таким образом можно добиться аллергии на почти любые вещества. И наконец, очень важно то, что бактериофаги недороги. Разработка и производство препарата, состоящего из точно подобранных бактериофагов с полностью расшифрованными геномами, культивированных по современным биотехнологическим стандартам на определенных штаммах бактерий в химически чистых средах и прошедших высокую очистку, на порядки дешевле, чем для современных сложных антибиотиков. Это позволяет быстро приспосабливать фаготерапевтические препараты к меняющимся наборам патогенных бактерий, а также применять бактериофаги в ветеринарии, где дорогие лекарства экономически не оправданы.

Для максимально эффективного применения бактериофага необходима точная диагностика патогенного микроба, вплоть до штамма. Самый распространенный сейчас метод диагностики — культуральный посев — занимает много времени и требуемой точности не дает. Быстрые методы — типирование с помощью полимеразной цепной реакции или масс-спектрометрии — внедряются медленно из-за дороговизны аппаратуры и более высоких требований к квалификации лаборантов. В идеале подбор фагов-компонентов лекарственного препарата можно было бы делать против инфекции каждого конкретного пациента, но это дорого и на практике неприемлемо.

Другой важный недостаток фагов — их биологическая природа. Кроме того, что бактериофаги для поддержания инфекционности требуют особых условий хранения и транспортировки, такой метод лечения открывает простор для множества спекуляций на тему «посторонней ДНК в человеке». И хотя известно, что бактериофаг в принципе не может заразить человеческую клетку и внедрить в нее свою ДНК, поменять общественное мнение непросто. Из биологической природы и довольно большого, по сравнению с низкомолекулярными лекарствами (теми же антибиотиками), размера вытекает третье ограничение — проблема доставки бактериофага в организм. Если микробная инфекция развивается там, куда бактериофаг можно приложить напрямую в виде капель, спрея или клизмы, — на коже, открытых ранах, ожогах, слизистых оболочках носоглотки, ушей, глаз, толстого кишечника — то проблем не возникает.

Но если заражение происходит во внутренних органах, ситуация сложнее. Случаи успешного излечения инфекций почек или селезенки при обычном пероральном приеме препарата бактериофага известны. Но сам механизм проникновения относительно крупных (100 нм) фаговых частиц из желудка в кровоток и во внутренние органы изучен плохо и сильно разнится от пациента к пациенту. Бактериофаги бессильны и против тех микробов, которые развиваются внутри клеток, например возбудителей туберкулеза и проказы. Через стенку человеческой клетки бактериофаг пробраться не может.

Нужно отметить, что противопоставлять применение бактериофагов и антибиотиков в медицинских целях не следует. При совместном их действии наблюдается взаимное усиление противобактериального эффекта. Это позволяет, например, снизить дозы антибиотиков до значений, не вызывающих выраженных побочных эффектов. Соответственно, и механизм выработки у бактерий устойчивости к обоим компонентам комбинированного лекарства почти невозможен. Расширение арсенала противомикробных препаратов дает больше степеней свободы в выборе методики лечения. Таким образом, научно обоснованное развитие концепции применения бактериофагов в противомикробной терапии — перспективное направление. Бактериофаги служат не столько альтернативой, сколько дополнением и усилением в борьбе с инфекциями.

и. о. заведующего лабораторией молекулярной биоинженерии Института биоорганической химии им. Шемякина и Овчинникова РАН
«Популярная механика» №10, 2013

В конце ХХ века стало ясно, что бактерии безусловно доминируют в биосфере Земли, составляя более 90% ее биомассы. У каждого вида имеется множество специализированных типов вирусов. По предварительным оценкам, число видов бактериофагов составляет около 10 15 . Чтобы понять масштаб этой цифры, можно сказать, что если каждый человек на Земле будет каждый день открывать по одному новому бактериофагу, то на описание всех их понадобится 30 лет.

Таким образом, бактериофаги - самые малоизученные существа в нашей биосфере. Большинство известных сегодня бактериофагов принадлежит к отряду Caudovirales - хвостатые вирусы. Их частицы имеют размер от 50 до 200 нм. Хвост разной длины и формы обеспечивает присоединение вируса к поверхности бактерии-хозяина, головка (капсид) служит хранилищем для генома. Геномная ДНК кодирует структурные белки, формирующие «тело» бактериофага, и белки, которые обеспечивают размножение фага внутри клетки в процессе инфекции.

Можно сказать, что бактериофаг - это природный высокотехнологичный нанообъект. Например, хвосты фагов представляют собой «молекулярный шприц», который протыкает стенку бактерии и, сокращаясь, впрыскивает свою ДНК внутрь клетки. С этого момента начинается инфекционный цикл. Его дальнейшие этапы состоят из переключения механизмов жизнедеятельности бактерии на обслуживание бактериофага, размножение его генома, построение множества копий вирусных оболочек, упаковки в них ДНК вируса и, наконец, разрушение (лизис) хозяйской клетки.

Помимо постоянного эволюционного соревнования механизмов защиты у бактерий и нападения у вирусов, причиной сложившегося равновесия можно считать и то, что бактериофаги специализировались по своему инфекционному действию. Если имеется крупная колония бактерий, где своих жертв найдут и следующие поколения фагов, то уничтожение бактерий литическими (убивающими, дословно - растворяющими) фагами идет быстро и непрерывно.

Если потенциальных жертв маловато или внешние условия не слишком подходят для эффективного размножения фагов, то преимущество получают фаги с лизогенным циклом развития. В этом случае после внедрения внутрь бактерии ДНК фага не сразу запускает механизм инфекции, а до поры до времени существует внутри клетки в пассивном состоянии, зачастую внедряясь в бактериальный геном.

В таком состоянии профага вирус может существовать долго, проходя вместе с хромосомой бактерии циклы деления клетки. И лишь когда бактерия попадает в благоприятную для размножения среду, активируется литический цикл инфекции. При этом, когда ДНК фага освобождается из бактериальной хромосомы, часто захватываются и соседние участки бактериального генома, а их содержимое в дальнейшем может перенестись в следующую бактерию, которую заразит бактериофаг. Этот процесс (трансдукция генов) считается важнейшим средством переноса информации между прокариотами - организмами без клеточных ядер.

Все эти молекулярные тонкости не были известны во втором десятилетии ХХ века, когда были открыты «невидимые инфекционные агенты, уничтожающие бактерий». Но и без электронного микроскопа, с помощью которого в конце 1940-х впервые удалось получить изображения бактериофагов, было понятно, что они способны уничтожать бактерии, в том числе и болезнетворные. Это свойство было незамедлительно востребовано медициной.

Первые попытки лечения фагами дизентерии, раневых инфекций, холеры, тифа и даже чумы были проведены достаточно аккуратно, и успех выглядел вполне убедительно. Но после начала массового выпуска и использования фаговых препаратов эйфория сменилась разочарованием. О том, что такое бактериофаги, как производить, очищать и применять их лекарственные формы, было известно еще очень мало. Достаточно сказать, что по результатам предпринятой в США в конце 1920-х годов проверки во многих промышленных фагопрепаратах собственно бактериофагов вообще не оказалось.

Проблема с антибиотиками

Вторую половину ХХ века в медицине можно назвать «эрой антибиотиков». Однако еще первооткрыватель пенициллина Александр Флеминг в своей нобелевской лекции предупреждал, что устойчивость микробов к пенициллину возникает довольно быстро. До поры до времени антибиотикоустойчивость компенсировалась разработкой новых типов противомикробных лекарств. Но с 1990-х годов стало ясно, что человечество проигрывает «гонку вооружений» против микробов.

Виновато прежде всего бесконтрольное применение антибиотиков не только в лечебных, но и в профилактических целях, причем не только в медицине, но и в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и быту. В результате устойчивость к этим препаратам начала вырабатываться не только у болезнетворных бактерий, но и у самых обычных микроорганизмов, живущих в почве и воде, делая из них «условных патогенов».

Такие бактерии комфортно существуют в медицинских учреждениях, заселяя сантехнику, мебель, медицинскую аппаратуру, порой даже дезинфицирующие растворы. У людей с ослабленным иммунитетом, каких в больницах большинство, они вызывают тяжелейшие осложнения.

Неудивительно, что медицинское сообщество бьет тревогу. В прошедшем, 2012 году гендиректор ВОЗ Маргарет Чен выступила с заявлением, предсказывающим конец эры антибиотиков и беззащитность человечества перед инфекционными заболеваниями. Впрочем, практические возможности комбинаторной химии - основы фармакологической науки - далеко не исчерпаны. Другое дело, что разработка противомикробных средств - очень дорогой процесс, не приносящий таких прибылей, как многие другие лекарства. Так что страшилки о «супербактериях» - это скорее предостережение, побуждающее людей к поискам альтернативных решений.

На медицинской службе

Вполне логичным выглядит возрождение интереса к использованию бактериофагов - естественных врагов бактерий - для лечения инфекций. Действительно, за десятилетия «эры антибиотиков» бактериофаги активно служили науке, но не медицине, а фундаментальной молекулярной биологии. Достаточно упомянуть расшифровку «триплетов» генетического кода и процесса рекомбинации ДНК. Сейчас о бактериофагах известно достаточно, чтобы обоснованно выбирать фаги, подходящие для терапевтических целей.

Достоинств у бактериофагов как потенциальных лекарств множество. Прежде всего - это их несметное количество. Хотя изменять генетический аппарат бактериофага тоже намного проще, чем у бактерии, и тем более - у высших организмов, в этом нет необходимости. Всегда можно подобрать что-то подходящее в природе. Речь идет скорее о селекции, закреплении востребованных свойств и размножении нужных бактериофагов.

Это можно сравнить с выведением пород собак - ездовых, сторожевых, охотничьих, гончих, бойцовых, декоративных... Все они при этом остаются собаками, но оптимизированы под определенный вид действий, нужных человеку. Во-вторых, бактериофаги строго специфичны, то есть они уничтожают только определенный вид микробов, не угнетая при этом нормальную микрофлору человека.

В-третьих, когда бактериофаг находит бактерию, которую должен уничтожить, он в процессе своего жизненного цикла начинает размножаться. Таким образом, не столь острым становится вопрос дозировки. В-четвертых, бактериофаги не вызывают побочных эффектов. Все случаи аллергических реакций при использовании терапевтических бактериофагов были вызваны либо примесями, от которых препарат был недостаточно очищен, либо токсинами, выделяющимися при массовой гибели бактерий. Последнее явление, «эффект Герксхаймера», нередко наблюдается и при применении антибиотиков.

Две стороны медали

К сожалению, недостатков у медицинских бактериофагов тоже немало. Самая главная проблема проистекает из достоинства - высокой специфичности фагов. Каждый бактериофаг инфицирует строго определенный тип бактерий, даже не таксономический вид, а ряд более узких разновидностей, штаммов. Условно говоря, как если бы сторожевая собака начинала лаять только на одетых в черные плащи громил двухметрового роста, а на лезущего в дом подростка в шортах никак не реагировала.

Поэтому для нынешних фаговых препаратов нередки случаи неэффективного применения. Препарат, сделанный против определенного набора штаммов и прекрасно лечащий стрептококковую ангину в Смоленске, может оказаться бессильным против по всем признакам такой же ангины в Кемерове. Болезнь та же, вызывается тем же микробом, а штаммы стрептококка в разных регионах оказываются различными.

Для максимально эффективного применения бактериофага необходима точная диагностика патогенного микроба, вплоть до штамма. Самый распространенный сейчас метод диагностики - культуральный посев - занимает много времени и требуемой точности не дает. Быстрые методы - типирование с помощью полимеразной цепной реакции или масс-спектрометрии - внедряются медленно из-за дороговизны аппаратуры и более высоких требований к квалификации лаборантов. В идеале подбор фагов-компонентов лекарственного препарата можно было бы делать против инфекции каждого конкретного пациента, но это дорого и на практике неприемлемо.

Другой важный недостаток фагов - их биологическая природа. Кроме того, что бактериофаги для поддержания инфекционности требуют особых условий хранения и транспортировки, такой метод лечения открывает простор для множества спекуляций на тему «посторонней ДНК в человеке». И хотя известно, что бактериофаг в принципе не может заразить человеческую клетку и внедрить в нее свою ДНК, поменять общественное мнение непросто.

Из биологической природы и довольно большого, по сравнению с низкомолекулярными лекарствами (теми же антибиотиками), размера вытекает третье ограничение - проблема доставки бактериофага в организм. Если микробная инфекция развивается там, куда бактериофаг можно приложить напрямую в виде капель, спрея или клизмы, - на коже, открытых ранах, ожогах, слизистых оболочках носоглотки, ушей, глаз, толстого кишечника - то проблем не возникает.

Но если заражение происходит во внутренних органах, ситуация сложнее. Случаи успешного излечения инфекций почек или селезенки при обычном пероральном приеме препарата бактериофага известны. Но сам механизм проникновения относительно крупных (100 нм) фаговых частиц из желудка в кровоток и во внутренние органы изучен плохо и сильно разнится от пациента к пациенту. Бактериофаги бессильны и против тех микробов, которые развиваются внутри клеток, например возбудителей туберкулеза и проказы. Через стенку человеческой клетки бактериофаг пробраться не может.

Нужно отметить, что противопоставлять применение бактериофагов и антибиотиков в медицинских целях не следует. При совместном их действии наблюдается взаимное усиление противобактериального эффекта. Это позволяет, например, снизить дозы антибиотиков до значений, не вызывающих выраженных побочных эффектов. Соответственно, и механизм выработки у бактерий устойчивости к обоим компонентам комбинированного лекарства почти невозможен.

Расширение арсенала противомикробных препаратов дает больше степеней свободы в выборе методики лечения. Таким образом, научно обоснованное развитие концепции применения бактериофагов в противомикробной терапии - перспективное направление. Бактериофаги служат не столько альтернативой, сколько дополнением и усилением в борьбе с инфекциями.

Итоговый тест за учебный год

Вариант 1

А1. Как называется наука о строении человека и его ор­ганов?

1) анатомия

2) физиология

3)биология

4)гигиена

А2. Какой отдел мозга называют малым мозгом?

1) средний мозг

2) спинной мозг

3) продолговатый мозг

4) мозжечок

A3. К какой группе мышц относятся височные мышцы?

1) к мимическим

2) к жевательным

3) к дыхательным

4) к двигательным

А4. Как называется процесс уничтожения микробов клетками-пожирателями?

1) иммунитет

2) бруцеллез

3) фагоцитоз

4) иммунодефицит

А5. Как называется фермент желудочного сока, способ­ный действовать только в кислой среде и расщепляющий белок на более простые соединения?

1) гемоглобин

2) гипофиз

3) мозжечок

А6. Как называют нервные образования, преобразующие воспринимаемые раздражения в нервные импульсы?

1) чувствительными нейронами

2) рецепторами

3) вставочными нейронами

4) синапсами

В1. Установите последовательность отделов пищеварительного канала у человека.

A) тонкая кишка

Б) ротовая полость

B) толстая кишка

Д) желудок

Е) пищевод

Ответ: ________________________

В2. Выберите правильный ответ: Какими признаками характеризуются лечебные сыворотки?

1) 1)используются для профилактики инфекционных заболеваний

4) 4)в организме антитела сохраняются недолго

5) 5)используются для лечения инфекционных заболеваний

В 3. Выберите правильный ответ: Чем образована внутренняя среда организма человека?

6) тканевой жидкостью

В4. Выберите правильный ответ:Чем скелет человека отличается от скелета млекопитающих животных?

1) позвоночник без изгибов

2) стопа сводчатая

С1. В чем состоит функция органов дыхания?

С2. Что удаляется из организма через почки?

Итоговый за учебный год

Вариант 2

А1. Как называется теплая соленая жидкость, связываю­щая все органы человека между собой, обеспечивающая их кислородом и питанием?

1) тканевая жидкость

4) межклеточное вещество

А2. Где начинается деление мозга на правую и левую по­ловины?

1) на уровне мозжечка

2) на уровне продолговатого мозга

3) на уровне среднего мозга

4) на уровне спинного мозга

A3. К какому типу ткани относится костная ткань?

1) соединительной ткани

2) эпителиальной ткани

3) мышечной ткани

4) нервной ткани

А4. Что составляет основную часть плазмы?

3)эритроциты

4) форменные элементы

А5. Как называется самая большая железа нашего тела, расположенная в брюшной полости под диафрагмой?

1) щитовидная железа

2) селезенка

3) поджелудочная железа

А6. С помощью чего осуществляется контакт между ней­ронами и клетками рабочих органов?

1) с помощью синапсов

2) с помощью альвеол

3) с помощью блуждающего нерва

4) с помощью рецепторов

В1. Какими признаками характеризуются лечебные сыворотки?

1)используются для профилактики инфекционных заболеваний

4)в организме антитела сохраняются недолго

5)используются для лечения инфекционных заболеваний

6)после введения вызывают заболевания в лёгкой форме

В2 Установите последовательность отделов пищеварительного канала у человека.

A) тонкая кишка

Б) ротовая полость

B) толстая кишка

Д) желудок

Е) пищевод

Ответ: |________________________

2. ВЗ. Чем скелет человека отличается от скелета млекопитающих животных?

1) позвоночник без изгибов

2) стопа сводчатая

3) позвоночник S-образно изогнутый

4) лицевой отдел черепа преобладает над мозговым

5) грудная клетка сжата в спинно-брюшном направлении

6) рудная клетка сжата с боков

В4. Чем образована внутренняя среда организма человека?

2) органами грудной и брюшной полостей

3) содержимым желудка и кишечника

4) цитоплазмой, ядром и органоидами

6) тканевой жидкостью

С1. Назовите главный критерий, который позволяет от­нести человека к классу млекопитающих.

С2. Каким образом головной мозг соединяется со спин­ным?

Прежде чем начать обсуждение методов борьбы с микроорганизмами, хотелось бы отметить, что многие из них весьма полезны для человеческого организма. Уничтожение бактерий, в норме живущих в толстом кишечнике, обычно приводит к бурному размножению различных патогенов. Поэтому все более популярными становятся дифференциальные методы, позволяющие прицельно уничтожать вредных бактерий, не задевая или своевременно восстанавливая нормальную микрофлору, которой человек обязан своим здоровьем.

Методы борьбы с бактериальным поголовьем делят на химические, биологические и физические, а также на методы асептики и антисептики. Асептика – полное уничтожение бактерий и вирусов, антисептика – меры, направленные на максимально возможное снижение активности размножения вредных микроорганизмов. К физическим относят следующие способы:

1. Пропаривание и автоклавирование. Позволяет существенно уменьшить количество бактерий в продуктах питания. Этот метод успешно применяется и в растениеводстве, позволяя уменьшить содержание нежелательных микроорганизмов в земле. Выжившие бактерии и вирусы могут присутствовать в виде спор.
2. Пастеризация – продолжительное прогревание при температурах ниже температуры кипения воды. Позволяет сохранить некоторые витамины и органические соединения и вкус пищевых продуктов. Придумана Луи Пастером и названа в его честь.
3. Обработка ультрафиолетовым излучением. Предполагает применение специальной лампы, излучающей свет в коротковолновом (ультрафиолетовом) диапазоне. Позволяет не только избавить от бактерий, живущих на поверхностях, но и от вредных микроорганизмов, находящихся в воздухе. В последнее время созданы лампы, способные работать в помещениях, не нанося вреда человеку, растениям и животным, находящимся в них.

1. Воздействие высокими температурами. Позволяет эффективно избавляться от термочувствительных микробов, а также уничтожать споры бактерий.
2. Воздействие низких температур. Эффективно для термофильных бактерий и вирусов. Предпочтение отдается методам быстрой заморозки, использование которых не дает микробам времени для образования спор. Быстрое замораживание также применяется для изучения нативной (живой) структуры грибков, бактерий и вирусов.

Химическое уничтожение бактерий также делят на асептику и антисептику. Спектр применяемых веществ весьма широк и ежегодно пополняется новыми, все более безопасными для людей и животных средствами. Их создание основано на знаниях о строении бактерий и вирусов и их взаимодействии с различными химическими веществами. Постоянно улучшаются и способы распространения химических дезинфектантов. Так, может применяться:

• замачивание (санация),
• распыление (отличный способ уничтожать микробы в воздухе),
• мытье посуды и поверхностей,
• сочетание с физическими методами борьбы против бактерий, грибков, вирусов и спор (использование горячих растворов, кипячение, включение бактерицидной лампы и тому подобные).

Операционные залы и лаборатории. Асептика

В данном случае применяются наиболее жесткие способы, позволяющие избавиться почти ото всех бактерий в помещении. Обработка помещений дезинфицирующими средствами сочетается с применением кварцевания. В помещении включаются лампы с жестким ультрафиолетовым излучением, губительным для всех живых клеток, в том числе тех, которые находятся в воздухе.

Учитывая агрессивность и токсичность применяемых способов для человека, обработка проводится с использованием спецодежды, а включение ламп предполагает отсутствие людей и животных в помещении.

Избирательное уничтожение микроорганизмов. Пищевая промышленность

Изготовление многих полезных продуктов питания невозможно без микроорганизмов. Культуры полезных микробов, поддерживаемые для получения кисломолочных продуктов, твердых сыров, кваса, пива, вина, выпечки, ферментации чая и кофе и других целей, имеют свойство загрязняться сторонней микрофлорой. Это приводит к нарушению технологии производства и снижению качества продуктов питания. Для борьбы с загрязняющей микрофлорой используются специальные среды, контроль состава которых является залогом чистоты выращиваемых культур. При этом посуда и оборудования в промежутках между технологическими циклами подвергаются такой же обработке, как лаборатории и операционные залы (дезинфицирующие вещества и кварцевые лампы). Контроль содержания микробов и спор на поверхностях и в воздухе рабочих помещений может проводиться при помощи посевов на питательные среды.

Уничтожение микроорганизмов лекарственными препаратами. Инфекции и дисбактериозы

Появление антибиотиков позволило врачам сделать существенный прорыв по части лечения тяжелых инфекционных болезней человека и животных. Однако вскоре стало понятно, что уничтожение бактерий, чувствительных к антибиотикам, в толстом кишечнике человека чревато возникновением расстройств пищеварения и по своей симптоматике может быть похоже на кишечные инфекции. Мало того, некоторые состояния, не поддававшиеся лечению антибиотиками, легко вылечивались применением бактериальных культур, живущих в толстом кишечнике человека.
С другой стороны, обнаружение в желудке бактерий, ответственных за развитие гастрита, разрушило миф о том, что бактериальная микрофлора не может существовать в кислой среде желудочного сока. Изучение механизмов, защищающих этих возбудителей от уничтожения и переваривания в желудке, открыло новую страницу в изучении микробов. Появление тестов на чувствительность патогенной микрофлоры к антибиотикам позволило выбирать те из них, которые наиболее эффективны и наносят минимальный ущерб полезным жителям толстого кишечника. Препараты, состоящие из спор полезных микробов, и живые кисломолочные продукты, восстанавливающие микрофлору толстого кишечника, стали завершающим этапом лечения всех инфекций. Отдельным направлением является разработка синтетических материалов для капсул, способных выдерживать высокую кислотность в желудке и растворяться в щелочной среде кишечника.

На прицеле у вирусов

Задачу сохранения микрофлоры толстого кишечника отлично выполняет лечение бактериальных инфекций при помощи бактериофагов. Это весьма специфичные по своему строению вирусы, имеющие высокую степень избирательности уничтожения бактерий-мишеней. Особенно эффективны фаговые препараты для детей в период новорожденности, когда антибиотики могут нанести больше вреда, чем пользы, уничтожив молодую и ещё не сформировавшуюся микрофлору толстого кишечника малыша.

А что же наш организм?

Изучение способов, которыми организм человека защищается от инфекций, весьма полезно для понимания процессов, взаимодействия бактериальной экосистемы толстого кишечника с иммунной системой. Как известно, микроорганизмы и их споры, живущие в толстом кишечнике, способны защищаться от уничтожения нейтрофилами, поскольку на поверхности этих клеток отсутствуют рецепторы, на которые они реагируют.
Имея способность к хемотаксису (направленному движению в сторону определенных химических веществ) и фагоцитозу, нейтрофилы осуществляют основную защиту организма от бактерий и их спор, пробираясь сквозь стенки сосудов в очаг воспаления. Подробности взаимоотношений иммунной системы с жителями толстого кишечника все ещё изучаются. Известно, что здоровая микрофлора в толстой кишке улучшает иммунитет организма, а также конкурентно вытесняет болезнетворных поселенцев и их споры, держа их количество под строгим контролем.

Переработка органических отходов и земледелие

Микробы, живущие в толстом кишечнике, вполне эффективно работают и за его пределами, вытесняясь из компостов по мере исчезновения их питательной базы. Некоторое их количество сохраняется в виде спор, способных пережить неблагоприятные условия и сформировать новое поколение бактерий при изменении состава питательной среды. Все перечисленные выше методы применяются для получения чистых культур микроорганизмов и спор, способных улучшить плодородие почвы, – как свободноживущих, так и симбионтов. Контроль органического и калового загрязнения почв чаще всего проводят по наличию в них протеев (Proteus), которые охотно поселяются в толстом кишечнике и считаются его условно патогенной микрофлорой.

Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.