Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии с курсом клинической микробиологии.
Волгоградский Государственный Медицинский Университет
Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии с курсом клинической микробиологии.
РЕФЕРАТ
на тему:"Гнотобиология: цели, задачи, применение."
Работу выполнил:
Студент 2 курса 19 группы
лечебного факультета
Бамбушев Эрдня Александрович
Проверила:
Млечко Е.А.
Волгоград,2013 год.
Содержание:
1-Гнотобиология;
2-Гнотобиоты:общая характеристика
3-Задачи гнотобиологии;
4-Применение гнотобиологии;
5-Гнотобиология в современных медико-биологических исследованиях;
6-Ипользованная литература;
Гнотобиология.
Гнотобиология― наука о жизни безмикробных животных, выращенных в искусственно созданных условиях. Доказано, что в природе могут существовать безмикробные животные. Так, плод в матке здорового млекопитающего развивается в стерильных условиях. Таких животных называют гнотобиотами. В этом аспекте исследования проводились в двух направлениях: поиск безмикробных животных и получение их искусственно. Результаты исследований первого направления, показали стерильность содержимого кишечника у ряда птиц, а также скудность микрофлоры у животных, обитающих в арктических условиях.
В экспериментальных условиях Пастер (1885) впервые вырастил цыплят, свободных от микробов, а Дж. Нуттль и Г. Тирфельдер (1896)―морских свинок. Морские свинки, полученные при помощи кесарева сечения, были помещены в стерильный колокол. Кормили их также в стерильных условиях. В последующие годы Кюстер получил безмикробных козлят, а Гюйсно ― мух. В США, Японии, Швеции и некоторых других странах были выращены в лабораторных условиях свободные от микробов кролики, поросята, цыплята, морские свинки, крысы, мыши, собаки, рыбы, обезьяны, насекомые. В безмикробном состоянии животных поддерживали в течение многих поколений, а некоторых из них ― до семнадцатого поколения.
Методы получения безмикробных животных. У самок млекопитающих плоды извлекают кесаревым сечением в последние дни беременности. Так извлекают, например, крысят. От яйценесущих видов животных используют их зародыши, находящиеся в яйце. По сравнению с плодами грызунов выращивание цыплят и морских свинок значительно легче, ибо они не нуждаются в сложном искусственном вскармливании.
Условия выращивания безмикробных животных. Существование живого организма связано с факторам»: внешней среды. Для сохранения безмикробной жизни в экспериментальных условиях необходима изолирующая камера ― противомикробный барьер, представляющий собой жизненное пространство, обеспечивающее стерильное содержание воды, пищи, воздуха..
В настоящее время применяются различные типы изолирующих камер, изготовляемые из синтетических материалов или из нержавеющей стали в условиях стерилизации горячим паром. Камера должна обеспечить зрительное наблюдение за животными, стерильный воздухообмен, подачу стерильной пищи, воды и удаление отходов, а также предусмотреть нормальный обогрев и влажность, воздуха. В процессе выращивания животных в экспериментальной камере систематически проводятся бактериологические исследования не только выделений животных, но и воды, пищи и воздуха в. этой камере.
Режим питания. Питание, его состав и стерилизация пищи являются сложной проблемой для выращивания безмикробных животных. Сложность этой проблемы связана со стерилизацией пищи, в результате чего питательные вещества теряют полезные для животных качества. Наблюдается недостаток витаминов. Поэтому для обеспечения животных полноценной пищей рекомендуется добавлять в рацион витамины, аминокислоты, соли й микроэлементы.
Для стерилизации растворимой пищи используют различные бактериальные фильтры. Однако широкое применение получил метод уничтожения микробов путем воздействия высокой температуры. Г. Подопригора подчеркивает перспективность вскармливания животных синтетической и асептически приготовленной пищей без стерилизации.
В условиях применения фильтрационного метода освобождения пищи от микробов и возможного контакта с внешней средой создаются трудности в предохранении животных от вирусов.
Стерильный организм и его особенности. Животные, выращенные в стерильных условиях, выглядят более здоровыми, чем обычные животные. Отмечается, что клетки у стерильных цыплят и крыс дольше сохраняются молодыми, чем у обычных. Однако существенной особенностью стерильного организма является то, что он может оказаться жертвой микроорганизмов, совершенно безвредных для обычных животных. У безмикробных животных недостаточно развит защитный механизм и замедлен фагоцитоз.
Безмикробная жизнь мало изучена, многие ее вопросы остаются нерешенными. Гнотобиология рождает новые идеи и открывает интересные перспективы, но их надо подкрепить фундаментальными и научно обоснованными фактами.
Различают следующие виды гнотобиотов: полностью лишенные микроорганизмов — безмикробные (монобиоты) и гнотоформные животные, то есть зараженные одним (диобиоты) или несколькими видами (полибиоты) микробов, а также — животные, свободные от естественных патогенных возбудителей инфекционных и инвазионных заболеваний (СПВ-животные, SPF-живогные, что означает Specific pathogen free).
К безмикробным относят также биологически чистых безвирусных и безантигенных животных. Безмикробных и безантигенных животных при необходимости подвергают воздействию определенных известных видов микроорганизмов или антигенов и получают соответственно гнотобиофоры и гнотобиоантигенофоры
В случаях, когда безмикробных животных переводят в микробную среду, то есть осуществляют конвенционализацию, получают категорию лабораторных экс-безмикробных животных.
Животные, свободные от специфических патогенных возбудителей (СПВ-животные, SPF-животные), занимают промежуточное положение между обычными лабораторными животными и гнотобиотами.
Развитие гнотобиологии дало возможность изучить значение микробного (вирусного, паразитарного) или антигенного, факторов на функционирование различных органов и систем организма и проявление патологических реакций, заболеваний. Большое значение имеют гнотобиологические модели для выяснения антагонистических и синергитических взаимоотношений различных представителей микрофлоры в течении инфекционных заболеваний. Опыты на гнотобиотах дали возможность установить ведущую роль продуктов клеточного распада в механизме послеожоговой интоксикации, важное значение микроорганизмов в возникновении злокачественного роста, в механизмах воспаления. Доказано, что недоразвитие системы естественного иммунитета у гнотобиотов связано с отсутствием или снижением иммуноглобулинов, антител, пропердина, комплемента, лизоцима, то есть специфических и неспецифических факторов иммунитета.
Получают СПВ-животных (чаще всего крыс, мышей) так же, как безмикробных, путем кесаревого сечения в операционном изоляторе. Для разведения лабораторных животных (мышей, крыс, морских свинок и др.), лишенных специфической патогенной флоры и возбудителей паразитарных заболеваний (СПВ-, SPF-животных) в больших количествах, необходимо специальное здание (ферма, павильон), имеющее две основные части: производственную (чистую, она максимально герметизирована и изолирована от других помещений) и эксплуатационную («нечистую»).
В производственной части в специальных операционных изоляторах в сугубо стерильных условиях и соблюдении правил асептики из матки матери кесаревым сечением извлекают приплод, который подсаживают мачехе-кормилице. Кормилица относится к животным, лишенным патогенной флоры. Детенышей вместе с кормилицей помещают в клетку, которую переносят в изолятор для разведения. В него так же, как и в операционный изолятор, поступает стерильный фильтруемый воздух. Детенышам и мачехе-кормилице в клетки в строго асептических условиях подают стерильный корм, стерильную веду, стерильную подстилку.
Стерилизации воздуха достигают, пропуская его через систему жидких и густых фильтров, освобождая таким образом от мелких механических частиц и возбудителей заболеваний. Воздух кондиционируют специальной аппаратурой, придавая ему оптимальную температуру и влажность. В производственной части помещения для выращивания SPF-животных должна работать принудительная вентиляционная установка, обеспечивающая 12-разовый обмен воздуха в час. Причем в производственной части помещения и коридорах, соединяющих ее с эксплуатационной частью фермы, необходимо постоянно поддерживать избыточное давление воздуха.
Стерилизацию гранулированного корма и подстилки проводят тепловым способом (автоклавированием) и стерильным воздухом, после чего их по пневмопроводам доставляют в производственную часть помещения. Уборка клеток осуществляется с помощью специальных вакуумных приборов, которые доставляют мусор в печь для сжигания.
Задачи гнотобиологии.
В медицине можно выделить три перспективных направления развития задач гнотобиологии:
- изучение различной патологии животных, особенно инфекционного происхождения;
- использование гнотобиотов при получении свободного от микрофлоры материала для научных исследований, диагностики, изготовления биопрепаратов;
- использование свободных от микрофлоры животных для оздоровления животноводческих ферм от различных болезней и даже создания хозяйств со статусом свободных от патогенной микрофлоры;
Применение гнотобиологии.
Анализируются данные, полученные на гнотобиологических моделях, о роли микробно-антигенных факторов среды в развитии, как специфического иммунитета, так и неспецифической резистентности организма к инфекции. В связи с широким внедрением препаратов нормальной микрофлоры (пробиотиков) в профилактическую и лечебную медицину, гнотобиологические модели особенно перспективны для разработки и оценки новых кандидатов пробиотиков. Монография посвящена теоретическим и практическим вопросам моделирования взаимоотношений хозяин-микроорганизм на основе безмикробных и других категорий лабораторных животных с контролируемой и управляемой микрофлорой (гнотобиологические модели). Рассмотрены особенности гуморальных и клеточных факторов резистентности некоторых типичных патологических процессов, таких как воспаление у животных в условиях контролируемой микробной контаминации. Представлены гнотобиологические данные о механизмах взаимодействия макроорганизма с микробным окружением на различных уровнях интеграции, включая вопросы адгезии, транслокации микроорганизмов, влияние на процессы микроциркуляции и проницаемости в кишечнике, особенности энзиматических механизмов клеточной реактивности и пр. Приведены сведения об иммуномодулирующих свойствах микроорганизмов и возможностях применения препаратов пробиотиков в лечебно-профилактических целях. Приведены данные о возможностях применения гнотобиологического подхода для контроля нозокомиальных инфекций и инфекционных осложнений в клинике. Описана история и сделан методологический анализ концепции гнотобиологии, рассмотрены вопросы терминологии, анализируются тенденции и перспективы развития этой области знаний, имеющей большое научно прикладное значение. Эти исследования приобретают особую значимость в связи с повышением интереса к микроэкологическим аспектам здоровья человека и животных, углублением понимания важной роли микрофлоры в иммунобиологиче- ской реактивности и резистентности организма к инфекции, различных физиологических и патологических процессах организма. В приложении представлен справочно технологический словарь терминов, применяемых в гнотобиологии и смежных областях. Отдельный раздел посвящен вопросам технологии получения гнотобиотических лабораторных животных различных видов, включая мышей, крыс, морских свинок, кроликов, свиней и др. Специальные разделы посвящены иммунобиологической характеристике безмикробных животных, особенностям местного и системного иммунного ответа.
5-Гнотобиология в современных медико-биологических исследованиях.
В современных медико-биологических исследованиях с развитием гнотобиологии значительно расширились возможности контроля роли микробного фактора.Достигнутые успехи в этой области обусловлены разработкой доступных безмикробных изоляторов и организацией коммерческого производства безмикробных крыс, мышей и др. животных для исследований в медицине,биологии, ветеринарии и многих других областях.
Методы гнотобиологии позволяют получать различные категории микробиологически контролируемых животных (гнотобиотов), включая безмикробных и ассоциированных с определенными микроорганизмами т.н. гнотофорных животных, а также животных,свободных от специфических патогенных микроорганизмов. На основе химически определенных диет, стерилизуемых фильтрованием, разработаны методики получения животных с ограниченной антигенной контаминацией. Микробиологический контроль гнотобиотов осуществляется с использованием как культуральных,так и молекулярно-биологических методов с применением таких чувствительных реакций, как ПЦР и NASBA(Nucleic Acid Sequence-Based Amplification), — тестов,основанных на амплификации РНК.Практически наибольшее распространение получила категория лабораторных животных, лишенных специфических патогенных микроорганизмов, т.н. SPF-животные, или беспатогенные животные (животные с минимальным носительством патогенных или условно-патогенных микроорганизмов). Разработаны упрощенные системы получения и выращивания таких животных.Для целей биостандартизации перспективны гнотофорные животные со строго определенной микрофлорой.
Гнотобиотехнология
Основу гнотобиологической аппаратуры составляютбезмикробные изоляторы. Основным их назначением является обеспечение надежного противомикробного барьера. Гнотобиологический изолятор представляетсобой устройство, состоящее из герметичной камеры,снабженной одной или несколькими парами длинныхманипуляционных перчаток (обычно изготавливаемыхиз неопренового латекса). В камере имеется гидро-и/или аэрошлюз, предназначенный для промежуточнойстерилизации материалов и асептического проведениястерильных материалов в изолятор, а также выведенияотработанных материалов или проб наружу. Изоляторыоснащаются системой стерильного воздухообмена, включающей входной и выходной фильтр для очистки поступающего в камеру воздуха от микробных загрязнений.Современные тенденции развития технологии включают упрощение и сокращение времени отдельных технологических операций, повышение надежности изолирующих систем и противомикробной защиты в целом,оптимизацию и повышение эффективности стерилизующих процедур, подбор адекватных рационов и полноценного стерильного питания, а также углублениеконтроля микробно-антигенной контаминации гнотобиотов в режиме реального времени, включая использование молекулярно-биологических методов. С цельюповышения надежности стерилизации поступающеговоздуха нами усовершенствованы системы стерильноговоздухообмена с использованием отечественной установки «Поток Интер» , которая в дополнениек НЕРА фильтрам обеспечивает предварительную обработку поступающего воздуха при помощи эффекта статического электричества.
В практической работе с гнотобиотическими мышами перспективно применение т.н. микроизоляторов, представляющих собой пластиковые стерилизуемые клетки,покрываемые сверху фильтровальной тканью, обеспечивающей стерильный воздухообмен. Такие микроизоляторы (например, фирмы UNO, Голландия) показали себя надежными для содержания небольшого количествамышей при периодической смене стерильного подстилочного материала и пополнении корма и воды в ламинарном боксе.
Получение гнотобиотических животных первой генерации осуществляется оперативными и консервативными методами. К числу первых относятся различныемодификации гистерэктомии (сухой и влажной) и гистеротомии. Дополнительное количество безмикробных животных может быть получено путем одной из модификаций кесарева сечения с последующим использованием естественного вскармливания лактирующей гнотобиотической самкой. Из консервативных способов применяют методы деконтаминации взрослых особей антибиотиками и антимикробными препаратами.
Волгоградский Государственный Медицинский Университет
Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии с курсом клинической микробиологии.
РЕФЕРАТ
на тему:"Гнотобиология: цели, задачи, применение."
Работу выполнил:
Студент 2 курса 19 группы
лечебного факультета
Бамбушев Эрдня Александрович
Проверила:
Млечко Е.А.
Волгоград,2013 год.
Содержание:
1-Гнотобиология;
2-Гнотобиоты:общая характеристика
3-Задачи гнотобиологии;
4-Применение гнотобиологии;
5-Гнотобиология в современных медико-биологических исследованиях;
6-Ипользованная литература;
Гнотобиология.
Гнотобиология― наука о жизни безмикробных животных, выращенных в искусственно созданных условиях. Доказано, что в природе могут существовать безмикробные животные. Так, плод в матке здорового млекопитающего развивается в стерильных условиях. Таких животных называют гнотобиотами. В этом аспекте исследования проводились в двух направлениях: поиск безмикробных животных и получение их искусственно. Результаты исследований первого направления, показали стерильность содержимого кишечника у ряда птиц, а также скудность микрофлоры у животных, обитающих в арктических условиях.
В экспериментальных условиях Пастер (1885) впервые вырастил цыплят, свободных от микробов, а Дж. Нуттль и Г. Тирфельдер (1896)―морских свинок. Морские свинки, полученные при помощи кесарева сечения, были помещены в стерильный колокол. Кормили их также в стерильных условиях. В последующие годы Кюстер получил безмикробных козлят, а Гюйсно ― мух. В США, Японии, Швеции и некоторых других странах были выращены в лабораторных условиях свободные от микробов кролики, поросята, цыплята, морские свинки, крысы, мыши, собаки, рыбы, обезьяны, насекомые. В безмикробном состоянии животных поддерживали в течение многих поколений, а некоторых из них ― до семнадцатого поколения.
Методы получения безмикробных животных. У самок млекопитающих плоды извлекают кесаревым сечением в последние дни беременности. Так извлекают, например, крысят. От яйценесущих видов животных используют их зародыши, находящиеся в яйце. По сравнению с плодами грызунов выращивание цыплят и морских свинок значительно легче, ибо они не нуждаются в сложном искусственном вскармливании.
Условия выращивания безмикробных животных. Существование живого организма связано с факторам»: внешней среды. Для сохранения безмикробной жизни в экспериментальных условиях необходима изолирующая камера ― противомикробный барьер, представляющий собой жизненное пространство, обеспечивающее стерильное содержание воды, пищи, воздуха..
В настоящее время применяются различные типы изолирующих камер, изготовляемые из синтетических материалов или из нержавеющей стали в условиях стерилизации горячим паром. Камера должна обеспечить зрительное наблюдение за животными, стерильный воздухообмен, подачу стерильной пищи, воды и удаление отходов, а также предусмотреть нормальный обогрев и влажность, воздуха. В процессе выращивания животных в экспериментальной камере систематически проводятся бактериологические исследования не только выделений животных, но и воды, пищи и воздуха в. этой камере.
Режим питания. Питание, его состав и стерилизация пищи являются сложной проблемой для выращивания безмикробных животных. Сложность этой проблемы связана со стерилизацией пищи, в результате чего питательные вещества теряют полезные для животных качества. Наблюдается недостаток витаминов. Поэтому для обеспечения животных полноценной пищей рекомендуется добавлять в рацион витамины, аминокислоты, соли й микроэлементы.
Для стерилизации растворимой пищи используют различные бактериальные фильтры. Однако широкое применение получил метод уничтожения микробов путем воздействия высокой температуры. Г. Подопригора подчеркивает перспективность вскармливания животных синтетической и асептически приготовленной пищей без стерилизации.
В условиях применения фильтрационного метода освобождения пищи от микробов и возможного контакта с внешней средой создаются трудности в предохранении животных от вирусов.
Стерильный организм и его особенности. Животные, выращенные в стерильных условиях, выглядят более здоровыми, чем обычные животные. Отмечается, что клетки у стерильных цыплят и крыс дольше сохраняются молодыми, чем у обычных. Однако существенной особенностью стерильного организма является то, что он может оказаться жертвой микроорганизмов, совершенно безвредных для обычных животных. У безмикробных животных недостаточно развит защитный механизм и замедлен фагоцитоз.
Безмикробная жизнь мало изучена, многие ее вопросы остаются нерешенными. Гнотобиология рождает новые идеи и открывает интересные перспективы, но их надо подкрепить фундаментальными и научно обоснованными фактами.