Антагонизм микробов и антибиотики - микробиология с техникой микробиологических исследований
Антагонизм в микробном мире явление нередкое. Сущность этого явления заключается в том, что одни микроорганизмы задерживают рост или приводят к гибели других микроорганизмов. Микробы-антагонисты встречаются и почве, воде, в кишечнике животных и человека. Особенно много их в почве, где резко выраженными антагонистическими свойствами обладают лучистые грибы-актиномицеты. В кишечнике новорожденных встречается молочнокислая палочка — Bact. bifidum, которая своей жизнедеятельностью подавляет другую микрофлору, особенно гнилостную. Антагонистическими свойствами обладает и кишечная палочка, постоянный обитатель кишечника животных и людей.
Явление антагонизма среди микробов известно давно. Еще в 1887 г. Пастер описал угнетающее действие гнилостных бактерий на сибиреязвенные бациллы при совместном их культивировании на искусственной питательной среде. Исходя из своих наблюдений, он высказал предположение о возможном использовании микробного антагонизма для лечения инфекционных заболеваний. И. И. Мечников впервые иа практике применил явление антагонизма. Изучая роль гнилостных бактерий кишечника в интоксикации (отравлении) организма человека и развитии преждевременной старости, он установил, что молочнокислые бактерии, находящиеся в простокваше и вызывающие скисание молока, обладают способностью подавлять жизнедеятельность вредных, гнилостных бактерий, населяющих кишечник человека, например молочнокислая палочка (Lactobacterium bulgaricum).
Антибиотики — это вещества, выделяемые бактериями, плесневыми грибами, актииомицетами, растениями и животными и обладающие способностью препятствовать размножению микробов и вызывать их гибель (anti — против, bios — жизнь). Значение антибиотиков в современной медицине трудно переоценить. Их с большим успехом применяют для лечения и профилактики инфекционных болезней животных и человека. Практически нет ни одной отрасли медицины где бы не применялись антибиотики. Антибиотики спасли и спасают миллионы человеческих жизней, облегчают страдания людей и укорачивают длительность течения болезни.
Антибиотики используют при выделении чистых культур из патологического материала от больных людей, что имеет большое значение для ранней и правильной диагностики и терапии инфекционных болезней. Их добавляют в корм скоту и домашней птицы, для предохранения от порчи различных пищевых продуктов.
Можно без преувеличения сказать, что последние три десятилетия нашего века создали новую эру в медицине — эру антибиотиков.
Антибиотики обладают бактериостатическим, бактерицидным или бактериолитическим действием. Бактерицидное действие антибиотика выражается в гибели микробов, бактериостатическое — в растворении бактерий. Характер действия некоторых антибиотиков варьирует в связи с условиями их применения. Например, малые дозы и кратковременное действие некоторых антибиотиков приводит к задержке роста, тогда как в больших концентрациях и при продолжительном воздействии наблюдается гибель микробов. Большинство антибиотиков обладают важным свойством: повреждая микробы, они не оказывают вредного влияния на клетки и ткани животных и человека.
Антибиотики обладают избирательным действием в отношении определенных групп микроорганизмов. Наиболее чувствительны к антибиотическим препаратам грамположительные бактерии, менее чувствительны — грамотрицательные. Имеются антибиотики, действующие губительно на болезнетворные грибы и дрожжеподобные клетки. Каждый антибиотик характеризуется определенным антибактериальным спектром действия, который представляет собой перечень тех микробов, на которых он действует.
Механизм действия антибиотиков различный. Под влиянием пенициллина происходит нарушение процессов метаболизма в микробной клетке, связанные с образованием клеточной стенки, что ведет к появлению особей, не способных к размножению.
Антибактериальное действие стрептомицина, тетрациклина, левомицетина проявляется подавлением синтеза белков.
В настоящее время выпускается много различных антибиотиков, которые с успехом используются в клинике инфекционных болезней, хирургической, кожных и венерических, внутренних болезней и др. Вместе с тем следует отметить, что иногда применение антибиотиков вызывает у больных побочные явления: появление крапивницы, токсикодермия нарушение функции кроветворной, нервной систем и органов. Введение в организм больших доз антибиотиков может нарушить жизнедеятельность нормальной микрофлоры дыхательных путей, кишечника и мочеполовых органов. Это приводит к изменению обычных антагонистических отношений между микробами в естественных условиях. В результате этого условно патогенные бактерии и грибы из рода Candida могут активизироваться и вызвать вторичные инфекционные процессы. Примером могут служить кандидозы кожи и слизистых оболочек, кандидозный сепсис, пневмонии, пиелоциститы, колиты и другие заболевания. Наблюдаются случаи рецидивов брюшного тифа и скарлатины после применения антибиотиков.
При неправильном лечении антибиотиками возникают устойчивые к этим препаратам штаммы патогенных микроорганизмов. Появление таких возбудителей инфекционных заболеваний значительно снижает терапевтический эффект от применения определенных антибиотиков. Вот почему в настоящее время необходимо определять чувствительность микробов, выделенных из организма больных людей к различным антибиотикам. Такое определение имеет большое значение для медицинской практики, так как позволяет врачу применить для лечения больного наиболее эффективный антибиотик (см. стр. 121).
Антибиотики, получаемые из микроорганизмов. Пенициллин. В период второй мировой войны было получено антибактериальное вещество, накапливающееся в культурах зеленого кистевика, названное пенициллином.
Пенициллин действует бактериостатически и бактерицидно на грамположительные кокки — стафилококки, стрептококки, пневмококки, палочку сибирской язвы, палочку дифтерии, анаэробных спороносных палочек, а также на гонококки, менингококки, спирохеты сифилиса, возвратного тифа, лептоспиры, лучистые грибы и другие патогенные микроорганизмы. Он неактивен по отношению к грамотрицательным бактериям кишечно-тифозной группы, туберкулезным микобактериям и ряду других микроорганизмов.
Пенициллин легко разрушается под действием спирта, кислот, щелочей, металлов, а также под влиянием фермента пенциллиназы, выделяемого многими бактериями, включая Е. coli. Так как пенициллин малотоксичен, то его вводят преимущественно парентерально, чаще всего внутримышечно. Пенициллин применяют в жидких и твердых мазях, в виде порошка на очаги поражения. В настоящее время пенициллин выпускается в различных лекарственных формах: феноксиметилпенициллин (для пероралыюго применения), экмоновоциллин (препарат, обеспечивающий длительное действие), бициллин-1, бициллии-2 и др. В настоящее время разработаны методы получения полусинтетических пенициллинов (метициллин, оксациллин, ампициллин и др.), действующих на устойчивые к пенициллину стафилококки.
Гр амицидин. Получен из культуры Bact. brevis. Он обладает выраженными антибактериальными свойствами в отношении грамположительных микробов, отчего и получил свое название.
Аналогичный антибиотик был получен в 1942 г. советскими учеными Г. Ф. Гаузе и М. Г. Бражниковой, которые назвали его грамицидином С. Наиболее чувствительны к этому препарату стафилококки, стрептококки, пневмококки и анаэробные бациллы. Он проявляет антагонистическое действие и в отношении некоторых грамотрицательных бактерий.
При местном применении препарат нетоксичен для животных тканей. Внутривенно грамицидин не применяется ввиду его гемолитических свойств.
Стрептомицин. Н. А. Красильников и А. И. Кореняко впервые установили антагонистическое действие лучистых грибов. В 1944 г. С. Я. Ваксман получил антибиотик — стрептомицин из лучистого гриба, выделенного из почвы. Это антибиотическое вещество действует на грамположительные и грамотрицательные палочки (брюшного тифа, коклюша и др.). Стрептомицин широко применяется при лечении туберкулеза, туберкулезного менингита, туляремии, дизентерии и др. Стрептомицин вводят внутривенно, внутримышечно, в спинномозговой канал, под кожу и местно на очаги поражения.
Ауреомицин (биомицин). Получен из культуры Actinomyces aureofaciens. Этот антибиотик представляет собой органическое соединение слабощелочной реакции. Получен в виде порошка, растворимого в воде и физиологическом растворе. Оказывает антибактериальное действие на грамположительные и грамотрицательные бактерии, активен в отношении риккетсий и дизентерийных амеб.
Хлоромицетин. Получен из гриба Actinomyces venezuella. Подавляет рост грамположительпых и грамотрицательных бактерий (в разведении 1 : 1 000000 и выше), риккетсий.
Сотрудниками Института биологической и медицинской химии Академии медицинских наук СССР получен синтетическим путем антибиотик левомицетин.
Левомицетин, который соответствует природному антибиотику хлоромицетину. Левомицетин является активным действующим началом антибиотика синтомицина. Спектр действия на бактерии левомицетина и синтомицина одинаков, но синтомицин менее активен, чем левомицетин. Эти антибиотики подавляют рост как грамотрицательных, так и грамположительных бактерий, риккетсий.
Тетрациклин. Получен из культур лучистых грибков. По своим свойствам во многом напоминает ауреомицин. Устойчив к кипячению, малотоксичен, не вызывает побочных явлений. Быстро всасывается из желудочно-кишечного тракта. С успехом применяется при острых тонзиллитах, отитах, бронхопневмонии, лимфаденитах, хроническом бронхите, лобарной пневмонии, при болезнях мочеполовой системы.
В последнее время из лучистых грибов получены новые антибиотики: эритромицин, олеандомицин, мономицин, канамицин и др.
Эритромицин и олеандомицин действуют главным образом на кокковую флору. Ценность этих
препаратов заключается в том, что они действуют на микроорганизмы, устойчивые к пенициллину.
Мономицин — обладает широким спектром антимикробного действия и бактерицидным свойством в отношении микробов, резистентных к другим антибиотикам.
К а н а м и ц и н — оказывает губительное действие па туберкулезные палочки и на штаммы стафилококка, устойчивые к другим антибиотикам.
Нистатин — извлечен из Streptomyces noursci, широко применяется при лечении кандидозов.
Антибиотики животного происхождения. Л и з о ц и м. Антибиотик животного происхождения. Впервые был обнаружен в курином белке П. Лащенковым в 1909 г. Содержится в слезах, слюне, выделениях слизистых оболочек и различных органах. Обладает сильным растворяющим действием. Главным образом на сапрофитных микробов, а также на некоторые патогенные виды (гонококки, менингококки, гемолитический стрептококк, бациллы сибирской язвы, холерный вибрион).
Экмолин. Антибиотический препарат, полученный В. Ермольевой и сотрудниками из рыб. Этот препарат активен в отношении дизентерийиых и тифозных палочек, стафилококков, стрептококков, кишечной палочки.
Антибиотики растительного происхождения. Фитонциды. Наиболее изучены фитонциды лука и чеснока. Эти антибактериальные вещества изучены Б. П. Токиным. Они обладают высокой бактерицидной активностью в отношении стафилококков и дифтерийных палочек. Применяются для терапии протозойных заболеваний, трихомонадных кольпитов, дизентерии и долго не заживающих ран.
Определение чувствительности микробов к антибиотикам. Лаборанту-микробиологу приходится не только выявлять наличие болезнетворных бактерий в присланном для исследования материале (кал, гной, слизь и т. д.), но и определять их чувствительность к различным антибиотикам.
Существует несколько методов определения чувствительности микробов к антибиотикам.
- Метод серийных разведений. В штатив устанавливают 8 пробирок и в каждую из них, кроме первой, наливают по 1 мл бульона. В 1-ю и 2-ю пробирки вносят 1 мл раствора антибиотика, содержащего, например, 100 ЕД в 1 мл. Содержимое 2-й пробирки перемешивают л 1 мл переносят в 3-ю пробирку, из 3-й в 4-ю и так до 7-й пробирки, из которой удаляют 1 мл. Последняя пробирка является контрольной и не должна содержать антибиотика. Таким образом, 1-я пробирка будет содержать 100 ЕД антибиотика, 2-я—50 ЕД, 3-я— 25 ЕД и т. д. В каждую пробирку засевают по 1 петле испытуемой суточной бульонной культуры и опыт ставят в термостат при 37° на 24 часа, а затем производят учет. Предельное разведение антибиотика, при котором не обнаруживается видимого роста, является бактериостатической дозой.
Для определения бактерицидного действия из каждой пробирки делают высев на скошенный агар или секторами на мясо-пептонный агар в чашки Гейденрейха— Петри. Через сутки пребывания посевов в термостате производится учет. Наименьшее количество антибиотика (наибольшее его разведение), которое вызывает гибель микробов, и будет его бактерицидной дозой (НДК — наименьшая действующая концентрация).
- Метод бумажных дисков. Чашки заливают агаром и засевают равномерно всю его поверхность испытуемой культурой. Добавление к агару крови, сыворотки или углеводов не оказывает заметного влияния на результаты исследования. При определении же чувствительности микрофлоры мокроты при пневмонии следует пользоваться кровяным или сывороточным агаром. Если культура жидкая, то небольшое ее количество (1 мл 2-миллнардной суспензии по бактериальному стандарту) стерильно вносят в чашку и круговыми движениями распределяют по всей поверхности агара, избыток культуры сливают в дезинфицирующий раствор.
Чашки можно также засевать, нанося на поверхность агара непосредственно испытуемый материал (гной, мокрота, раневое отделяемое и т. п.). Нанесенный материал равномерно растирают по поверхности среды стерильным ватным тампоном или шпателем. Карандашом по стеклу дно чашки делят па несколько секторов соответственно количеству испытуемых антибиотиков. Затем стерильным пинцетом на каждый сектор накладывают бумажный диск, пропитанный раствором определенного антибиотика. Необходимо обращать особое внимание на то, чтобы на агар не было положено два соединенных между собой диска.
Рис. 47. Определение чувствительности микроба к антибиотикам.
1— стрептомицин- 2 — пенициллин- 3 — биомицин- 4 — левомицетин.
Диски раскладывают на равном расстоянии один от другого и на расстоянии 2 см от края чашки. Надписывать на дне чашки название антибиотика, которым пропитан диск, не обязательно, так как диски выпускаются разноцветными. Испытания с каждой культурой для большей достоверности результатов желательно ставить на двух чашках. Чашки выдерживают при комнатной температуре в течение часа, а затем помещают на 16—18 часов в термостат при 37°. Во избежание размывания зон конденсационной водой чашки рекомендуется ставить в термостат в перевернутом виде или же вкладывать под крышку чашки кружок фильтровальной бумаги.
Оценка результатов производится следующим образом: с помощью линейки определяют диаметр зон задержки роста микробов вокруг бумажных дисков (включая и диаметр самого диска). Отсутствие зоны задержки роста указывает па то, что испытуемый микроб нечувствителен к данному антибиотику. Зона диаметром в 15 мм является показателем малой чувствительности микроба к данному антибиотику, зона от 15 до 25 мм свидетельствует о том, что микроб чувствителен, а зона более 25 мм указывает на высокую чувствительность к антибиотику.
На рис. 47 видно, что наиболее сильнодействующими антибиотиками оказались стрептомицин и пенициллин, а слабым — биомицин.
В ряде лабораторий пользуются следующими методиками для определения чувствительности бактерий к антибиотикам.
Видео: 17 Визначення чутливості мікроорганізмів до антибіотиків
- Нативный материал (слизь, гной и т. д.) ополаскивают в 2—3 мл стерильного бульона. Пастеровской пипеткой несколько капель этого бульона вносят в чашку, шпателем распределяют его по всей поверхности arapa а затем накладывают диски. Иногда опыт не дает четких результатов. Поэтому остаток смыва ставят в термостат на 24 часа при температуре 37°. На следующий день определяют микрофлору, 0,1—0,2 мл культуры вносят в пробирку со стерильным бульоном и ставят в термостат на 4 часа, после чего 1 мл вносят в чашку с агаром и накладывают диски.
- Патологический материал засевают на жидкую обогатительную среду (слизь из зева на сахарный бульон, мочу — на желчный бульон) и ставят в термостат на 24 часа. На следующий день определяют характер микрофлоры и в зависимости от этого по-разному ведут дальнейшее исследование.
Пример: В среде наблюдается рост стрептококка- 0,1—0,2 мл этой культуры вносят в пробирку с сахарным бульоном и ставят в термостат на 4 часа, после чего 1 мл переносят в чашку с сахарным или кровяным агаром и накладывают диски.
Видео: Микробиолог Андрей Шестаков
- Часть нативного материала сразу засевают в чашку с кровяным агаром и накладывают диски, а остаток — на обогатительную среду. При отсутствии четких результатов на агаре дальнейшее исследование ведут с посевом на обогатительной среде.
- По заданию клиники определяют чувствительность к антибиотикам каждого находящегося в патологическом материале микроба в отдельности. Тогда исследование задерживается, так как приходится сначала выделять чистые культуры бактерий, а затем проверять их чувствительность.
