Дезинфектанты. Антисептики

Дезинфектанты — химические средства неспецифического действии, применяемые для обработки помещений, оборудования и различных предметов. Антисептики — вещества, используемые для обработки живых тканей. Дезинфицирующие средства оказывают в рабочих концентрациях бактерицидное действие, а антисептики (в зависимости от концентрации)— бактериостатическое или бактерицидное.

Антисептики и дезинфектанты обычно легко растворимы в воде и действуют быстро; они дёшевы и при правильном применении не оказывают вредного воздействия на организм человека. Дезинфекцияпозволяет уменьшить число патогенных микроорганизмов на объектах внешней среды. Дезинфекцию проводят с определённой периодичностью (профилактическая дезинфекция), либо при возникновении инфекционного заболевания или подозрении на него (очаговая дезинфекция).

Спирты, или алкоголи (этанол, изопропанол и др.). Как антисептики, наиболее эффективны в виде 60-70% водных растворов. Спирты осаждают белки и вымывают из клеточной стенки липиды. При правильном применении эффективны в отношении вегетативных форм большинства бактерий; споры бактерий и грибов, а также вирусы к ним резистентны. Галогены и галогенсодержащие препараты (препараты йода и хлора) широко применяют как дезинфектанты и антисептики. Препараты взаимодействуют с гидроксильными группами белков, нарушая их структуру.

• Как антисептики применяют йодсодержащие препараты — спиртовой раствор йода (5% в этаноле); йодинол (1% водный раствор содержит 0,1% йода, 0,3% калия йодида и 0,9% поливинилового спирта, замедляющего выделение йода); йодонат (водный раствор комплекса поверхностно-активного вещества с йодом); повидон-йод (комплекс йода с поли-винилпирролидоном) и раствор Люгбля применяют для обработки слизистых оболочек.

• Как дезинфектанты применяют хлорсодержащие препараты — газообразный хлор (взаимодействуя с водой, образует хлорноватистую кислоту; в присутствии органических веществ противомикробное действие уменьшается); хлорную известь (5,25% NaCIO, также образующую при растворении хлорноватистую кислоту); хлорамин Б (содержит 25-29% активного хлора; для обеззараживания питьевой воды применяют в виде таблеток, содержащих 3 мг активного хлора); хлоргексидина биглюконат (гибитан).

Альдегиды алкилируют сульфгидрильные, карбоксильные и аминогруппы белков и других органических соединений, вызывая гибель микроорганизмов. Альдегиды широко применяют как консерванты. Наиболее известные — формальдегид (8%) и глутаральдегид (2-2,5%) — проявляют раздражающее действие (особенно пары), ограничивающее их широкое применение.

• Раствор формальдегида обладает дезинфицирующим и дезодорирующим эффектами. Применяют для мытья рук, дезинфекции инструментов, обработки кожи ног при повышенной потливости. Входит в состав препаратов (формидрон, мазь формалиновая). Мыльный раствор формальдегида (лизоформ) применяют для спринцеваний в гинекологической практике, для дезинфекции рук и помещений.

• Уротропин (гексаметилентетрамин) в кислой среде организма расщепляется с выделением формальдегида; последний, выделяясь с мочой, оказывает антисептическое действие. Применяют при инфекционных процессах мочевыводящих и желчевыводящих путей, кожных заболеваниях. Входит в состав комбинированных препаратов (кальцекс, уробесал).

• Циминаль, цимизоль и цидипол — антисептики, действующие за счёт образования формальдегида путём их гидролиза; применяют для индивидуальной профилактики венерических заболеваний у мужчин после случайных половых связей.

Кислоты и щёлочи применяют как антисептики. Среди кислот наиболее известны борная, бензойная, уксусная и салициловая. Применяют для лечения поражений, вызванных патогенными грибами и бактериями. Наиболее распространена салициловая кислота, применяемая в спиртовых растворах (1-2%), присыпках, мазях, пастах (например, для лечения дерматоми-козов в областях, подверженных трению); оказывает также в зависимости от концентрации отвлекающее, раздражающее и кератолитическое действие. Из щелочей наиболее распространён раствор аммиака (нашатырный спирт содержит 9,5-10,5% аммиака), применяемый для обработки рук хирурга (0,5% раствор).

Металлы. Антимикробный эффект основан на способности осаждать белки и другие органические соединения. В качестве антисептиков широко применяют нитрат серебра (ляпис), сульфат меди (медный купорос) и хромат ртути (мербромин). Соединения металлов (особенно свинца, мышьяка и ртути) не рекомендуют применять для дезинфекции и антисептики, поскольку они способны накапливаться в организме человека. Исключение — сулема (ртути дихлорид), иногда применяемая для дезинфекции белья, одежды, предметов ухода за больными.

Фенолы и их замещённые производные широко применяют как дезинфектанты, в меньших концентрациях — в качестве антисептиков. Препараты денатурируют белки и нарушают структуру клеточной стенки. От применения собственно фенола отказались давно вследствие его токсичности, но его производные (например, гексахлорофен, резорцин, хлорофен, тимол, салол) применяют часто.

Катионные детергентыоказывают бактерицидное действие, связанное с изменением проницаемости ЦПМ. Их эффект уменьшают анионные поверхностно-активные вещества (по этой причине катионные детергенты несовместимы с мылами), низкие значения рН (то есть повышенная кислотность), некоторые органические соединения, ионы металлов. Катионные детергенты адсорбируются пористыми и волокнистыми материалами. При нанесении на кожу образуют плёнку, под которой могут оставаться живые микроорганизмы. Наиболее часто применяют для обработки рук хирурга (препараты циригель, дегмицид, роккал).

Газы как дезинфектанты известны с глубокой древности. Двуокись серы ещё в античности широко применяли для обработки складов и предохранения пищевых продуктов. Не менее широкое распространение получила дератизация двуокисью серы. Для уничтожения спор микроорганизмов при стерилизации предметов из пластмасс применяют окиси этилена и пропилена под давлением при 30-60 "С. Метод позволяет эффективно уничтожать большинство микроорганизмов, в том числе в тканях и жидкостях (кровь, гнойное отделяемое). Механизм действия связан со способностью окиси этилена алкилировать белки. В частности, повреждению подвергаются сульфгидрильные группы вегетативных форм и карбоксильные группы оболочек спор.

Красители. В качестве антисептиков давно применяют различные красители (например, бриллиантовый зелёный, метиленовый синий, риванол, основный фуксин).

Окислители. Механизм антимикробной активности связан с окислением метаболитов и ферментов микроорганизмов, либо денатурацией микробных белков. Наиболее распространённые окислители, применяемые как антисептики, — перекись водорода и перманганат калия (в просторечии, марганцовка).

16. Химиотерапевтические вещества. Химиотерапевтический индекс.

химиотерапевтический индекс

показатель широты терапевтического действия химиотерапевтического средства, представляющий собой отношение его минимальной эффективной дозы к максимальной переносимой.

Химиотерапевтические препараты – это лекарственные вещества, используемые для подавления жизнедеятельности и уничтожения микроорганизмов в тканях и средах больного, обладающие избирательным, этиотропным действием.

По химическому строению выделяют несколько групп химиотерапевтических препаратов:

1) сульфаниламидные препараты (сульфаниламиды). Они нарушают процесс получения микробами ростовых факторов – фолиевой кислоты и других веществ. К этой группе относят стрептоцид, норсульфазол, сульфаметизол, сульфометаксазол и др.;

2) производные нитрофурана. Механизм действия состоит в блокировании нескольких ферментных систем микробной клетки. К ним относят фурацилин, фурагин, фуразолидон, нитрофуразон и др.;

3) хинолоны. Нарушают различные этапы синтеза ДНК микробной клетки. К ним относят налидиксовую кислоту, циноксацин, норфлоксацин, ципрофлоксацин;

4) азолы – производные имидазола. Обладают противогрибковой активностью. Ингибируют биосинтез стероидов, что приводит к повреждению наружной клеточной мембраны грибов и повышению ее проницаемости. К ним относят клотримазол, кетоконазол, флуконазол и др.;

5) диаминопиримидины. Нарушают метаболизм микробной клетки. К ним относят триметоприм, пириметамин;

6) антибиотики – это группа соединений природного происхождения или их синтетических аналогов.

Принципы классификации антибиотиков.

1. По механизму действия:

1) нарушающие синтез микробной стенки (b-лактамные антибиотики; циклосерин; ванкомицин, тейкоплакин);

2) нарушающие функции цитоплазматической мембраны (циклические полипептиды, полиеновые антибиотики);

3) нарушающие синтез белков и нуклеиновых кислот (группа левомицетина, тетрациклина, макролиды, линкозамиды, аминогликозиды, фузидин, анзамицины).

2. По типу действия на микроорганизмы:

1) антибиотики с бактерицидным действием (влияющие на клеточную стенку и цитоплазматическую мембрану);

2) антибиотики с бактериостатическим действием (влияющие на синтез макромолекул).

3. По спектру действия:

1) с преимущественным действием на грамположительные микроорганизмы (линкозамиды, биосинтетические пенициллины, ванкомицин);

2) с преимущественным действием на грамотрицательные микроорганизмы (монобактамы, циклические полипептиды);

3) широкого спектра действия (аминогликозиды, левомицетин, тетрациклины, цефалоспорины).

4. По химическому строению:

1) b-лактамные антибиотики;

2) аминогликозиды (канамицин, неомицин);

3) тетрациклины (тетрациклин, метациклин);

4) макролиды (эритромицин, азитромицин);

5) линкозамины (линкомицин, клиндамицин);

6) полиены (амфотерицин, нистатин);

7) гликопептиды (ванкомицин, тейкоплакин).

17. Влияние биологических факторов на микроорганизмы. Виды взаимодействия между микроорганизмами. Бактериоциногения

Микроорганизмы подвержены действию не только физических и химических, но и биологических факторов. Биологические факторы, обладающие свойством воздействовать на микроорганизмы, весьма разнообразны. Все живые существа объединены в устойчивые экологические системы – биоценозы. Для каждого биоценоза характерно видовое и количественное соотношение популяций, их структуры и взаимоотношения. Среди большого количества биоценозов особое место занимают микробиоценозы – сообщества (ассоциации) микроорганизмов. Взаимоотношения между отдельными видами микроорганизмов в пределах одного сообщества могут быть различными и проявляться в форме синергизма, сателлизма, антагонизма и др.

Синергизм. Для такого типа взаимоотношений между особями микробной ассоциации характерны одинаковые физиологические процессы у различных микроорганизмов, в результате чего имеет место увеличение количества веществ, синтезируемых микробной ассоциацией.

Сателлизм. При таком типе взаимоотношений происходит стимуляция роста одного вида микроорганизма продуктами жизнедеятельности другого.

Антагонизм. Для этого типа взаимоотношений характерно угнетение жизнедеятельности (а иногда и полное уничтожение) одних микроорганизмов веществами, синтезируемыми другими микроорганизмами.

Паразитизм – это такое отношение между членами ассоциации, при котором один из организмов (паразит) получает необходимые вещества за счет другого организма (хозяина), нанося при этом вред, что приводит к гибели хозяина.

Кроме взаимного влияния микроорганизмов друг на друга существуют и другие биологические объекты и, следовательно, и другие виды воздействия. Особый интерес представляет фагия. Это одна из форм взаимодействия между фагами (по своей природе это вирусы) и другими микроорганизмами (бактериями, актиномицетами, синезелеными водорослями). Фаги, как и другие вирусы можно обнаружить при помощи электронного микроскопа. Их размеры достигают 200нм. Фаги имеют овальную головку с отростком (хвостом). Головка окружена белковой оболочкой, внутри ее содержится нуклеиновая кислота (обычно ДНК). Отросток представляет собой полую трубку, покрытую белковым чехлом, способным сокращаться. На конце отростка находится базальная пластинка с зубцами, от которой отходят нити (фибриллы). Процесс взаимодействия фага с клеткой состоит из последовательной смены стадий:

I стадия – адсорбция фага и прикрепление его к клеточной стенке. Фаг «узнает» клетку при помощи концевых нитей своих отростков.

II стадия – проникновение ДНК фага в клетку. Эта стадия происходит под действием ферментов фага, которые разрушают клеточную стенку. Затем происходит сокращение наружной оболочки отростка и содержимое головки (ДНК) выталкивается в клетку.

III стадия – биосинтез фаговой нуклеиновой кислоты и белков капсида. Биосинтеза составных частей фага происходит с использованием веществ микробной клетки.

IV стадия – морфогенез фага. Этот процесс заключается в заполнении фаговой нуклеиновой кислотой пустотелых фаговых капсид и формировании зрелых частиц фага.

V стадия – выход фаговых частиц из разрушенной бактериальной клетки.

Взаимоотношения между фагами и другими микроорганизмами могут проявляться в виде продуктивной инфекции или лизогении. Состояние продуктивной инфекции характерно для фагов-агрессоров (вирулентных). Вирулентные фаги при проникновении в клетку бактерий интенсивно размножаются в ней, вызывая ее гибель. Состояние лизогении характерно для умеренных фагов (фагов-комменсалов). При контакте умеренного фага с бактериальной клеткой, клетка не гибнет, а становится носителем фага. При этом бактериофаг находится в состоянии профага, его геном ассоциируется с геномом бактерии и воспроизводится как часть бактериальной нуклеиновой кислоты.

По степени специфичности действия фаги подразделяют на три группы:

· монофаги – способны лизировать бактерии одного вида;

· полифаги – способны лизировать бактерии разных видов (преимущественно родственных);

· фаговары – способны лизировать только определенные варианты данного вида бактерий.

Кроме перечисленных широко используется действие еще одной группы биологически активных веществ, способных избирательно подавлять рост, инактивировать микроорганизмы, грибы, риккетсии, простейших и др. Это обширная группа антибиотиков, в настоящее время насчитывающая около 2000 соединений различного происхождения.

По происхождению антибиотики подразделяют на шесть групп:

1. Антибиотики, образуемые грибами и лишайниками. К этой группе относят пенициллин, гризеофульвин, цефалоспорин, усниновая кислота.

2. Антибиотики, продуцируемые актиномицетами. К этой группе относят стрептомицин, неомицин, канамицин, хлортетрациклин, хлорамфеникол, эритромицин, тилозин, нистатин.

3. Антибиотики, продуцируемые бактериями. Эта группа менее обширна, чем группа антибиотиков грибного и актиномицетного происхождения. Способностью продуцировать антибиотики обладают в большинстве своем сапрофитные бактерии, обитающие в почве. К этой группе относят колицин, грамицидин, пиоционин, субтилин, полимиксин. Некоторые из этих антибиотиков токсичны при парэнтеральном введении и применяются местно.

4. Антибиотики животного происхождения. К этой группе относят вещества, образуемые тканями животных: эритрин, выделяемый из эритроцитов некоторых животных; экмолин, полученный из тканей рыб; лизоцим, интерферон.

5. Антибиотики растительного происхождения. Многие растения способны синтезировать летучие и нелетучие вещества, обладающие бактерицидным и бактериостатическим действием на микроорганизмы. Такие соединения называют фитонцидами. Фитонциды призваны обеспечить защиту растений от возбудителей различных заболеваний. Некоторые фитонциды выделены в чистом виде. Например, аллицин – из чеснока, рафанин – из семян редиса, иманин – из зверобоя.

6. Синтетические антибиотики, полученные искусственно путем биосинтеза.

По механизму действия выделяют четыре основные группы антибиотиков:

1. Антибиотики, ингибирующие синтез пептидогликана клеточной стенки (пенициллины, цефалоспорины).

2. Антибиотики, нарушающие фенкцию цитоплазматической мембраны (грамицидин, полиены).

3. Антибиотики, разрушающие рибосомальные субчастицы и сдерживающие синтез белка (тетрациклины, амино-гликозиды, макролиды).

4. Антибиотики, избирательно подавляющие синтез нуклеиновых кислот (гризеофульвин, неомицин, новобиоцин).

В основе лечения с помощью антибиотиков лежит сложная иммунобиологическая реакция и, применяя антибиотики необходимо помнить об их иммунодепрессивных свойствах. Прежде чем назначить тот или иной антибиотик, необходимо знать его свойства, способ введения, спектр и механизм действия, срок сохранения в организме и пути выведения из организма. При несоблюдении правил применения антибиотиков могут возникнуть тяжелые последствия – токсикозы, морфофункциональные изменения в желудочно-кишечном тракте. Многие антибиотики обладают нейротоксическим, гепатотоксическим, нефротоксическим действием, угнетают функции эндокринной и кроветворной систем. При продолжительном приеме антибиотиков угнетается нормальная микрофлора организма, развиваются дисбактериозы. Одновременно начинает развиваться нечувствительная к антибиотику микрофлора, вызывая развитие суперинфекций (кандидозы). При неправильном применении антибиотиков утрачивается чувствительность возбудителей инфекционных заболеваний к применяемым препаратам, образуются антибиотико-резистентные формы микроорганизмов. В таких случаях применения антибиотиков с лечебной целью становится бессмысленным.

18. Микробный антагонизм. Антибиотики, единицы действия и способы получения.

В настоящее время различают три способа получения антибиотиков: биологический, метод получения полусинтетических препаратов и синтез химических соединений — аналогов природных антибиотиков.

1. Биологический синтез. Одним из главных условий получения антибиотика в большом количестве является продуктивность штамма, поэтому используются наиболее продуктивные мутанты «диких штаммов», полученные методом химического мутагенеза. Продуцент выращивают в жидкой оптимальной среде, в которую и поступают продукты метаболизма, обладающие антибиотическими свойствами. Антибиотики, находящиеся в жидкости, выделяют, используя ионообменные процессы, экстракцию или растворители. Определение активности антибиотика в основном производится микробиологическими методами с использованием чувствительных тест-микробов. За Международную единицу активности антибиотика (ЕД) принимают специфическую активность, содержащуюся в 1 мкг чистого препарата пенициллина Международная единица активности равна 0,6 мкг.

2.Полусинтетические антибиотики. Их готовят комбинированным способом: методом биологического синтеза получают основное ядро молекулы нативного антибиотика, а методом химического синтеза, путем частичного изменения химической структуры — полусинтетические препараты.

Большим достижением является разработка метода получения полусинтетических пенициллинов. Методом биологического синтеза было извлечено ядро молекулы пенициллина — 6-аминопенициллановая кислота (6-АПК), которая обладала слабой антимикробной активностью. Путем присоединения к молекуле 6-АПК бензильной группы создан бензилпенициллин, который теперь получают и методом биологического синтеза. Широко применяемый в медицине под названием пенициллин, бензилпенициллин обладает сильной химиотерапевтической активностью, но активен лишь в отношении грамположительных микробов и не действует на, устойчивые микроорганизмы, особенно стафилококки, образующие фермент — р-лактамазу. Бензилпенициллин быстро теряет свою активность в кислой и щелочной средах, поэтому его нельзя применять перорально (он разрушается в желудочно-кишечном тракте).

Другие полусинтетические пенициллины: метициллин (Meticillin) — применяется для лечения инфекций, вызванных устойчивыми к бензилпенициллину стафилококками, так как не разрушается под действием фермента — (3-лактамазы; оксациллин (Oxacillin) — устойчив к кислой среде, поэтому его можно применять внутрь; ампициллин — задерживает размножение не только грамположительных, но и грамотрицательных бактерий (возбудителей брюшного тифа, дизентерии и др.).

Полусинтетические препараты получают также на основе 7-аминоцефалоспориновой кислоты (7-АЦК). Производные 7-АЦК: цефалотин (Cefalotin), цефалоридин (Сеfaloridinum) не дают аллергических реакций у лиц, чувствительных к пенициллину. Получены и другие полусинтетические антибиотики, например рифампицин (Rifampicinum) — эффективный противотуберкулезный препарат.

3. Синтетические антибиотики. Изучение химической структуры антибиотиков дало возможность получать их методом химического синтеза. Одним из первых антибиотиков, полученных таким методом, был левомицетин. Большие успехи в развитии, химии привели к созданию антибиотиков с направленно измененными свойствами, обладающих пролонгированным действием, активных в отношении устойчивых к пенициллину стафилококков. К пролонгированным препаратам относятся экмоновоциллин(Ecmonovocillinum), бициллин 1,3,5.

По спектру действия все антибиотики принято классифицировать на антибактериальные, антигрибковые и противоопухолевые.

Антибактериальные антибиотики угнетают развитие бактерий. Существуют антибиотики узкого спектра действия, которые угнетают рост только грамположительных или грамотрицательных бактерий (например, полимиксин (Polymyxin) и др.), и антибиотики широкого спектра, которые угнетают рост как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий. К антибиотикам широкого спектра относятся беталактамиды, составляющие группу, в которую входят пенициллины и цефалоспорины. Основу молекул этих антибиотиков составляет бета-лактамное кольцо. Они обладают следующими свойствами: бактерицидный тип действия, высокая токсичность в отношении грамположительных микробов, быстрое наступление антибактериального эффекта и хорошая переносимость макроорганизмом, даже при длительном применении. В эту группу входят биосинтетические пенициллины, полусинтетические пенициллины, действующие на грамположительные микробы, и полусинтетические пенициллины и цефалоспорины с широким спектром действия.

Тетрациклины — группа антибиотиков широкого спектра действия, в которую входят природные антибиотики (тетрациклин, окситетрациклин и др.) и их полусинтетические производные.

Единица действия (ЕД) соответствует действию определенной единицы массы химически чистого кристаллического вещества. Для многих антибиотиков 1 ЕД соответствует 1 мг химически чистого вещества в виде основания, кислоты или соответствующей соли (тетрациклин, эритромицин и др.). Для тех антибиотиков, которые были получены в чистом виде после расчета для них ЕД, принятая в настоящее время 1 ЕД не соответствует 1 мг чистого вещества.

19. Классификации антибиотиков по биологическому происхождению, по спектру биологического действия, по химическому строению.

По происхождению антибиотики подразделяют на шесть групп:

1. Антибиотики, образуемые грибами и лишайниками. К этой группе относят пенициллин, гризеофульвин, цефалоспорин, усниновая кислота.

2. Антибиотики, продуцируемые актиномицетами. К этой группе относят стрептомицин, неомицин, канамицин, хлортетрациклин, хлорамфеникол, эритромицин, тилозин, нистатин.

3. Антибиотики, продуцируемые бактериями. Эта группа менее обширна, чем группа антибиотиков грибного и актиномицетного происхождения. Способностью продуцировать антибиотики обладают в большинстве своем сапрофитные бактерии, обитающие в почве. К этой группе относят колицин, грамицидин, пиоционин, субтилин, полимиксин. Некоторые из этих антибиотиков токсичны при парэнтеральном введении и применяются местно.

4. Антибиотики животного происхождения. К этой группе относят вещества, образуемые тканями животных: эритрин, выделяемый из эритроцитов некоторых животных; экмолин, полученный из тканей рыб; лизоцим, интерферон.

5. Антибиотики растительного происхождения. Многие растения способны синтезировать летучие и нелетучие вещества, обладающие бактерицидным и бактериостатическим действием на микроорганизмы. Такие соединения называют фитонцидами. Фитонциды призваны обеспечить защиту растений от возбудителей различных заболеваний. Некоторые фитонциды выделены в чистом виде. Например, аллицин – из чеснока, рафанин – из семян редиса, иманин – из зверобоя.

6. Синтетические антибиотики, полученные искусственно путем биосинтеза.

По механизму действия выделяют четыре основные группы антибиотиков:

1. Антибиотики, ингибирующие синтез пептидогликана клеточной стенки (пенициллины, цефалоспорины).

2. Антибиотики, нарушающие фенкцию цитоплазматической мембраны (грамицидин, полиены).

3. Антибиотики, разрушающие рибосомальные субчастицы и сдерживающие синтез белка (тетрациклины, амино-гликозиды, макролиды).

4. Антибиотики, избирательно подавляющие синтез нуклеиновых кислот (гризеофульвин, неомицин, новобиоцин).

По химическому строению выделяют следующие группы антибиотиков:

1. β-лактамные антибиотики (пенициллины, цефалоспорины, карбопенемы, монобактамы).

2. Макролиды и близкие к ним антибиотики.

3. Аминогликозиды.

4. Тетрациклины.

5. Полимиксины.

6. Полиены (противогрибковые антибиотики).

7. Препараты хлорамфениколя (левомицетина).

8. Гликопептидные антибиотики.

9. Антибиотики разных химических групп.

20. Механизмы действия различных групп антибиотиков.

Механизм и характер антимикробного действия антибиотиков.

Механизм действия	Антибиотики	Преимущественный характер антимикробного действия
Нарушение синтеза клеточной стенки	β-локтамиды Гликопептидные антибиотики Циклосерин Бацитрацин	Бактерицидный - - -
Нарушение проницаемости цитоплазмы мембран	Полимиксины Полиеновые антибиотики	Бактерицидный -
Нарушение внутриклеточного синтеза белка	Макролиды Тетрациклины Линкозамиды Левомицетин Аминогликозиды	Бактериостатический - - - Бактерицидный
Нарушение синтеза РНК	Рифампицин	Бактерицидный

Из таблицы видно, что бактерицидный эффект оказывают преимущественно те антибиотики, которые нарушают синтез клеточной стенки, изменяют проницаемость цитоплазмы мембран или нарушают синтез РНК в микроорганизмах. Бактериостатическое действие характерно для антибиотиков, нарушающих внутриклеточный синтез белка.

21. Методы определения чувствительности бактерий к антибиотикам методами разведений и дисков.

Метод серийных разведений.

Методом серийных разведений МИК определяют по минимальной концентрации антибиотика, задерживающей видимый рост микроба в пробирках или чашках с питательной средой, содержащих убывающие концентрации антибиотика. Например, для определения МИК тетрациклина в отношении культуры Staphylococcus aureus, выделенной от больного, в ряду пробирок готовят двукратно убывающие концентрации этого антибиотика в стандартном питательном бульоне, для чего содержимое пробирки перемешивается и переносится 1 мл из 2-й пробирки в 3-ю, из 3-й – в 4-ю и т. д., а из последней пробирки 1 мл удаляется (таблица).

Определение чувствительности микроорганизмов к

антибиотикам (МИК, мкг/мл) методом серийных разведений в бульоне.

Ингредиенты	Номер опытной пробирки (конечная концентрация антибиотика мкг/мл)	Контроль
1 2 3 4 5 (64) (32) (16) (8) (4)	Культуры	Буль оны	Антибиотики
1. Бульон, мл	-							-
2. Раствор антибиотика (64 мкг/мл), мл			-	-	-	-	-
3. Испытуемая культура/стандартизованная суспензия							-	-

Инкубирование в оптимальных для культуры условиях 18-24 ч.

Пример учета	-	-	-	+	+	+	-	-
Интерпретация результата: МИК тетрациклина в отношении испытуемой культуры – 16 мкг/мл.

Учетным признаком при этом является наличие или отсутствие мутантности бульона в пробирках. В контроле культуры должна быть мутантность, в остальных контролях – нет. Величина МИК соответствует той минимальной концентрации, при которой отсутствует мутность (бульон в пробирках прозрачен). Так, если бульон будет мутным в 4-й или 5-й опытных пробирках, МИК тетрациклина = 16 мкг/мл. Известно, что величина К тетрациклина при введении среднетерапевтических доз – 2 мкг/мл (при использовании максимальных доз – 10 мкг/мл). Следовательно, в данном случае терапевтический индекс будет равен Т = ¹⁶/₂ = 8 (> 0,3), т. е. возбудитель устойчив к антибиотику и лечение тетрациклином не дает антимикробного эффекта в отношении Staphylococcus aureus у данного больного даже при введении максимальных доз (Т = ¹⁶/₁₀ = 1,6).

Метод серийных разведений считается наиболее точным, но относительно трудоемким.

Диско-диффузный метод.

При определении чувствительности методом диффузии в агар чистую культуру возбудителя засевают «газоном» на питательной агар в чашке, например, тампоном, смоченным в стандартизованной (10⁸ КОЕ/мл) суспензии микроорганизма. Затем на поверхность агара укладывают стандартные бумажные диски, пропитанные антибиотиками, которые диффундируют в агар, создавая градиент концентрации. На чашку диаметром 90 мм равномерно укладывают не более шести дисков с определенным количеством антибиотика. После инкубирования в термостате измеряют диаметры зон задержки роста вокруг дисков и по специальным таблицам определяют степень чувствительности к тому или иному антибиотику. Каждому значению диаметра зоны вокруг диска с антибиотиком соответствует определенное значение МИК. Исходя из этих значений, для каждого антибиотика рассчитаны величины терапевтического индекса, что позволяет по диаметру зоны определить степень чувствительности к тому или иному антибиотику: чувствительные (S), умеренно-устойчивые (I) и устойчивые (R). К категории S (от английского sensitive – чувствительный) относят те, для которых использование средних терапевтических доз будет достаточным для трехкратного превышения МИК. В категорию I (от английского intermediate - промежуточный) относят те микробы, для подавления которых потребуются максимальные терапевтические дозы. Категорию R (от английского resistant - устойчивый) составляют те микроорганизмы, в отношении которых данный антибиотик будет неэффективным in vivo.

22. Механизмы возникновения антибиотикорезистентности бактерий и пути их преодоления. Принципы рационального применения антибиотиков.

Механизмы резистентности к антибиотикам у бактерий. Их можно классифицировать следующим образом: 1) модификация антибиотиков (другое название процесса — детоксикация). Заключается в разрушении антибиотика еще до его проникновения в цитоплазму клетку (внешняя среда, периплазматическое пространство грамотрицательных бактерий). При этом мишени антибиотиков в цитоплазме клетки остаются интактными. Осуществляется бактерией с помощью специфических ферментов, расщепляющих антибиотик до структур, не представляющих для нее опасности; 2) уменьшение проницаемости стенки бактерии для антибиотиков и/или выкачивание его из клетки («efflux pump») быстрее, чем антибиотик поразит свои мишени. Аналогичным образом действует судовая помпа, выкачивающая из трюма корабля забортную воду; 3) структурные изменения в молекулах, являющихся мишенями для антибиотиков. Проникший в клетку антибиотик не находит свои мишени и не может блокировать биохимические процессы; 4) продукция бактерией альтернативных мишеней, которые резистентны к ингибирующему действию антибиотика. Они связывают антибиотик и лишают его возможности поразить настоящие мишени. Обычно в качестве ложных целей выступают ферменты.

Устойчивость к антибиотикам, обусловленная плазмидами, преимущественно обеспечивается ферментами, модифицирующими антибиотики. Устойчивость к сульфаниламидам и триметоприму [3] вызвана тем, что плазмиды детерминируют дублирующие ферменты биосинтеза витаминов, нечувствительные к этим лекарственным препаратам. Но и для других механизмов резистентности показана возможность ее передачи посредством мобильных генетических элементов. Даже структурные изменения мишеней для антибиотиков могут быть вызваны вставочной активностью транспозонов.

Фундаментальной причиной, способствующей закреплению в ходе эволюции за грамположительными бактериями устойчивости данного типа к антибиотикам, является отсутствие в их клеточной стенке периплазматического пространства. Уровень антибиотикорезистентности грамположительных микроорганизмов зависит от специфичности фермента и того его количества, которое он может позволить себе экспрессировать. Бета-лактамазы таких бактерий, как правило, имеют высокий аффинитет к бета-лактамным антибиотикам [8].

У грамотрицательных микроорганизмов деструкция бета-лактамных антибиотиков осуществляется в периплазматическом пространстве. Поэтому их уровень резистентности зависит от скорости, с которой бета-лактамазы проникают в периплазматическое пространство и скорости осуществляемого ферментами гидролиза. Такие бактерии обычно синтезируют меньшее количество фермента. Кроме того, он имеет меньшую субстратную специфичность (аффинитет), чем у грамположительных бактерий [8].

Большинство патогенных видов бактерий, встречающихся в стационарах, чувствительно, по меньшей мере, к одному классу бета-лактамовых антибиотиков [10].

Менее распространенной причиной резистентности бактерий к пенициллинам и цефалоспоринам могут быть мутации в генах пенициллинсвязывающих белков. Они приводят к пониженной аффинности этих белков к бета-лактамовым антибиотикам. Реже резистентность к таким антибиотикам вызывается их пониженным поглощением клеткой из-за изменений в ее оболочке или активного «откачивания» из бактериальной клетки проникшего антибиотика [10].

23. Классификация, морфология, химический состав и ультраструктура вирусов.

Вирусы— мельчайшие микробы, не имеющие клеточного строения, белоксинтезирующей системы, содержащие только ДНК или РНК. Относятся к царству Vira. Являясь облигатными внутриклеточными паразитами, вирусы размножаются в ци­топлазме или ядре клетки. Они — автономные генетические структуры. Отличаются особым — разобщенным (дисъюнктивным) способом размножения (репродукции): в клетке от­дельно синтезируются нуклеиновые кислоты вирусов и их белки, затем происходит их сборка в вирусные частицы. Сформированная вирусная частица называется вирионом.

Форма вирионов может быть раз­личной: палочковидной (вирус табачной мозаики), пулевидной (вирус бешенства), сферической (вирусы полиомиели­та, ВИЧ), в виде сперматозоида (многие бактериофаги). Различают просто устроенные и сложно устроенные вирусы.Простые, или безоболочечные, вирусысостоят из нуклеиновой кисло­ты и белковой оболочки, называемой капсидом. Капсид состоит из повторяющихся морфологических субъединиц — капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсид взаимодействуют друг с другом, образуя нуклеокапсид.Сложные, или оболочечные, вирусыснаружи капсида окружены ли-попротеиновой оболочкой (суперкапсидом, или пеплосом). Эта оболоч­ка является производной структурой от мембран вирус-инфицированной клетки. На оболочке вируса расположены гликопротеиновые ши­пы, или шипики (пепломеры). Под оболочкой некоторых вирусов нахо­дится матриксный М-белок.

Капсид и суперкапсид защищают вирионы от влияния окру­жающей среды, обусловливают избирательное взаимодействие (адсорбцию) с клетками, определяют антигенные и иммуногенные свойства вирионов. Внутренние структуры вирусов называ­ются сердцевиной.

спираль­ный, икосаэдрический (кубический) или слож­ный тип симметрии. Икосаэдрический тип сим­метрии обусловлен образованием изометричес­ки полого тела из капсида, содержащего вирус­ную нуклеиновую кислоту (например, у вирусов гепатита А, герпеса, полиомиелита). Спираль­ный тип симметрии обусловлен винтообразной структурой нуклеокапсида (например, у вируса гриппа).Включения— скопление вирионов или отдельных их компонентов в цитоплазме или ядре клеток, выяв­ляемые под микроскопом при специальном окрашива­нии. Вирус натуральной оспы образует цитоплазмати-ческие включения — тельца Гварниери; вирусы герпеса и аденовирусы — внутриядерные включения.

Размеры вирусов определяют с помощью электронной мик­роскопии, методом ультрафильтрации через фильтры с извест­ным диаметром пор, методом ультрацентрифугирования. Одним из самых мелких вирусов является вирус полиомиелита (около 20 нм), наиболее крупным — натуральной оспы (около 350 нм)Вирусы имеют уникальный геном, так как содержат либо ДНК, либо РНК. Поэтому различают ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы. Они обычно гаплоидны, т.е. име­ют один набор генов. Геном вирусов представлен различными видами нуклеиновых кислот: двунитчатыми, однонитчатыми, линейными, кольцевыми, фрагментированными. Геном вирусов способен включаться в состав генетического аппарата клетки в виде провируса, проявляя себя генетическим паразитом клетки. Нуклеиновые кислоты некоторых вирусов (вирусы герпеса и др.) могут находиться в цитоплазме инфициро­ванных клеток, напоминая плазмиды.Тип симметрии. Капсид или нуклеокапсид могут иметь спираль­ный, икосаэдрический (кубический) или слож­ный тип симметрии. Икосаэдрический тип сим­метрии обусловлен образованием изометричес­ки полого тела из капсида, содержащего вирус­ную нуклеиновую кислоту (например, у вирусов гепатита А, герпеса, полиомиелита). Спираль­ный тип симметрии обусловлен винтообразной структурой нуклеокапсида (например, у вируса гриппа).

В основу классификации вирусов положены следующие кате­гории:

• тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), ее структура, ко­личество нитей (одна или две), особенности воспроизводства вирусного генома;

• размер и морфология вирионов, количество капсомеров и тип симметрии;

• наличие суперкапсида;

• чувствительность к эфиру и дезоксихолату;

• место размножения в клетке;

• антигенные свойства и пр.

24. Типы вирусных нуклеиновых кислот и их репликация.

§ ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Сахар — дезоксирибоза, азотистые основания: пуриновые — гуанин (G), аденин (A), пиримидиновые — тимин (T) и цитозин (C). ДНК часто состоит из двух полинуклеотидных цепей, направленных антипараллельно.

§ РНК (рибонуклеиновая кислота). Сахар — рибоза, азотистые основания: пуриновые — гуанин (G), аденин (A), пиримидиновые урацил (U) и цитозин (C). Структура полинуклеотидной цепочки аналогична таковой в ДНК. Из-за особенностей рибозы молекулы РНК часто имеют различные вторичные и третичные структуры, образуя комплементарные участки между разными цепями.

РЕПЛИКАЦИЯ ВИРУСОВ

Генетическую информацию, закодированную в отдельном гене, в общем можно рассматривать как инструкцию по производству определенного белка в клетке. Такая инструкция воспринимается клеткой только в том случае, если она послана в виде мРНК. Поэтому клетки, у которых генетический материал представлен ДНК, должны «переписать» (транскрибировать) эту информацию в комплементарную копию мРНК (см. также НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ). ДНК-содержащие вирусы по способу репликации отличаются от РНК-содержащих вирусов.

ДНК обычно существует в виде двухцепочечных структур: две полинуклеотидные цепочки соединены водородными связями и закручены таким образом, что образуется двойная спираль. РНК, напротив, обычно существует в виде одноцепочечных структур. Однако геном отдельных вирусов представляет собой одноцепочечную ДНК или двухцепочечную РНК. Нити (цепочки) вирусной нуклеиновой кислоты, двойные или одинарные, могут иметь линейную форму или замыкаться в кольцо.

Первый этап репликации вирусов связан с проникновением вирусной нуклеиновой кислоты в клетку организма-хозяина. Этому процессу могут способствовать специальные ферменты, входящие в состав капсида или внешней оболочки вириона, причем оболочка остается снаружи клетки или вирион теряет ее сразу после проникновения внутрь клетки. Вирус находит подходящую для его размножения клетку, контактируя отдельными участками своего капсида (или внешней оболочки) со специфическими рецепторами на поверхности клетки по типу «ключ – замок». Если специфические («узнающие») рецепторы на поверхности клетки отсутствуют, то клетка не чувствительна к вирусной инфекции: вирус в нее не проникает.

Для того чтобы реализовать свою генетическую информацию, проникшая в клетку вирусная ДНК транскрибируется специальными ферментами в мРНК. Образовавшаяся мРНК перемещается к клеточным «фабрикам» синтеза белка – рибосомам, где она заменяет клеточные «послания» собственными «инструкциями» и транслируется (прочитывается), в результате чего синтезируются вирусные белки. Сама же вирусная ДНК многократно удваивается (дуплицируется) при участии другого набора ферментов, как вирусных, так и принадлежащих клетке.

Синтезированный белок, который используется для строительства капсида, и размноженная во многих копиях вирусная ДНК объединяются и формируют новые, «дочерние» вирионы. Сформированное вирусное потомство покидает использованную клетку и заражает новые: цикл репродукции вируса повторяется. Некоторые вирусы во время отпочковывания от поверхности клетки захватывают часть клеточной мембраны, в которую «заблаговременно» встроились вирусные белки, и таким образом приобретают оболочку. Что касается клетки-хозяина, то она в итоге оказывается поврежденной или даже полностью разрушенной.

У некоторых ДНК-содержащих вирусов сам цикл репродукции в клетке не связан с немедленной репликацией вирусной ДНК; вместо этого вирусная ДНК встраивается (интегрируется) в ДНК клетки-хозяина. На этой стадии вирус как единое структурное образование исчезает: его геном становится частью генетического аппарата клетки и даже реплицируется в составе клеточной ДНК во время деления клетки. Однако впоследствии, иногда через много лет, вирус может появиться вновь – запускается механизм синтеза вирусных белков, которые, объединяясь с вирусной ДНК, формируют новые вирионы.

У некоторых РНК-содержащих вирусов геном (РНК) может непосредственно выполнять роль мРНК. Однако эта особенность характерна только для вирусов с «+» нитью РНК (т.е. с РНК, имеющей положительную полярность). У вирусов с «-» нитью РНК последняя должна сначала «переписаться» в «+» нить; только после этого начинается синтез вирусных белков и происходит репликация вируса.

Так называемые ретровирусы содержат в качестве генома РНК и имеют необычный способ транскрипции генетического материала: вместо транскрипции ДНК в РНК, как это происходит в клетке и характерно для ДНК-содержащих вирусов, их РНК транскрибируется в ДНК. Двухцепочечная ДНК вируса затем встраивается в хромосомную ДНК клетки. На матрице такой вирусной ДНК синтезируется новая вирусная РНК, которая, как и другие, определяет синтез вирусных белков. См. также РЕТРОВИРУСЫ.

25. Продуктивная вирусная инфекция. Этапы взаимодействия вирусов с чувствительной клеткой.

Продуктивный тип — завершается обра­зованием нового поколения вирионов и ги­белью (лизисом) зараженных клеток (цитоли-тическая форма). Некоторые вирусы выходят из клеток, не разрушая их (нецитолитическая форма).Абортивный тип — не завершается обра­зованием новых вирионов, поскольку инфек­ционный процесс в клетке прерывается на одном из этапов.Интегративный тип, или вирогения — характеризуется встраиванием (интеграцией) вирусной ДНК в виде провируса в хромосому клетки и их совместным сосуществованием (совместная репликация).

Репродукция вирусов осуществляется в несколько стадий, последовательно сменяющих друг друга: адсорбция вируса на клетке; проникновение вируса в клетку; «раздевание» вируса; биосинтез вирусных компонентов в клетке; формирование вирусов; выход вирусов из клетки.

Адсорбция.Взаимодействие вируса с клеткой начинается с процесса адсорбции, т. е. прикрепления вирусов к поверхности клетки. Это высокоспецифический процесс. Вирус адсорбирует­ся на определенных участках клеточной мембраны — так назы­ваемых рецепторах. Клеточные рецепторы могут иметь разную хи­мическую природу, представляя собой белки, углеводные ком­поненты белков и липидов, липиды. Число специфических ре­цепторов на поверхности одной клетки колеблется от 104 до 105. Следовательно, на клетке могут адсорбироваться десятки и даже сотни вирусных частиц.Проникновение в клетку.Существует два способа проникнове­ния вирусов животных в клетку: виропексис и слияние вирусной оболочки с клеточной мембраной. При виропексисе после адсорб­ции вирусов происходят инвагинация (впячивание) участка кле­точной мембраны и образование внутриклеточной вакуоли, ко­торая содержит вирусную частицу. Вакуоль с вирусом может транс­портироваться в любом направлении в разные участки цитоплаз­мы или ядро клетки. Процесс слияния осуществляется одним из поверхностных вирусных белков капсидной или суперкапсидной оболочки. По-видимому, оба механизма проникновения вируса в клетку не исключают, а дополняют друг друга.«Раздевание».Процесс «раздевания» заключается в удалении защитных вирусных оболочек и освобождении внутреннего ком­понента вируса, способного вызвать инфекционный процесс. «Раздевание» вирусов происходит постепенно, в несколько этапов, в определенных участках цитоплазмы или ядра клетки, для чего клетка использует набор специальных ферментов. В случае проникновения вируса путем слияния вирусной оболочки с кле­точной мембраной процесс проникновения вируса в клетку со­четается с первым этапом его «раздевания». Конечными продук­тами «раздевания» являются сердцевина, нуклеокапсид или нук­леиновая кислота вируса.Биосинтез компонентов вируса.Проникшая в клетку вирусная нуклеиновая кислота несет генетическую информацию, которая успешно конкурирует с генетической информацией клетки. Она дезорганизует работу клеточных систем, подавляет собственный метаболизм клетки и заставляет ее синтезировать новые вирус­ные белки и нуклеиновые кислоты, идущие на построение ви­русного потомства.Реализация генетической информации вируса осуществляет­ся в соответствии с процес­сами транскрипции, трансляции и репликации.Формирование (сборка) вирусов.Синтезированные вирусные нуклеиновые кислоты и белки обладают способностью специфи­чески «узнавать» друг друга и при достаточной их концентра­ции самопроизвольно соединяются в результате гидрофобных, со­левых и водородных связей. Существуют следующие общие принципы сборки вирусов, имеющих разную структуру:

1. Формирование вирусов является многоступенчатым процессом с образованием промежуточных форм;

2. Сборка просто устроенных вирусов заключается во взаимодей­ствии молекул вирусных нуклеиновых кислот с капсидными белками и образовании нуклеокапсидов (например, вирусы полиомиелита). У сложно устроенных вирусов сначала форми­руются нуклеокапсиды, с которыми взаимодействуют белки суперкапсидных оболочек (например, вирусы гриппа);

3. Формирование вирусов происходит не во внутриклеточной жидкости, а на ядерных или цитоплазматических мембранах клетки;

4. Сложно организованные вирусы в процессе формирования включают в свой состав компоненты клетки-хозяина (липиды, углеводы).

Выход вирусов из клетки.Различают два основных типа выхо­да вирусного потомства из клетки. Первый тип — взрывной — характеризуется одновременным выходом большого количества вирусов. При этом клетка быстро погибает. Такой способ выхода характерен для вирусов, не имеющих суперкапсидной оболочки. Второй тип — почкование. Он присущ вирусам, имеющим суперкапсидную оболочку. На заключительном этапе сборки нук­леокапсиды сложно устроенных вирусов фиксируются на клеточ­ной плазматической мембране, модифицированной вирусными белками, и постепенно выпячивают ее. В результате выпячива­ния образуется «почка», содержащая нуклеокапсид. Затем «поч­ка» отделяется от клетки. Таким образом, внешняя оболочка этих вирусов формируется в процессе их выхода из клетки. При та­ком механизме клетка может продолжительное время продуци­ровать вирус, сохраняя в той или иной мере свои основные функции.

Время, необходимое для осуществления полного цикла реп­родукции вирусов, варьирует от 5—6 ч (вирусы гриппа, нату­ральной оспы и др.) до нескольких суток (вирусы кори, адено­вирусы и др.). Образовавшиеся вирусы способны инфицировать новые клетки и проходить в них указанный выше цикл репро­дукции.

26. Интегративная вирусная инфекция. Вирогения. Вирусная трансформация.

27. Виды лабораторных животных, способы их заражения. Этика экспериментальных исследований. Культивирование и индикация вирусов в организме лабораторных животных.