Влияние экологических факторов на микробы, микробная деконтаминация и асептика
17.1. Действие на микроорганизмы физических факторов внешней среды
Многие физические факторы внешней среды, губительно действующие на микроорганизмы, используются в работе микробиологических лабораторий. Ниже приводятся наиболее из них распространенные в микробиологической практике с указанием механизма действия.
А. Высокая температура вызывает денатурацию белка.
Б. Низкая температура вызывает, во-первых, повреждение цитоплазматической мембраны микробной клетки кристалликами образовывающегося льда и, во-вторых, приостанавливает вплоть до полного прекращения метаболические процессы микробной клетки.
В. Неблагоприятная кислотность среды (щелочная или кислая) вызывает денатурацию микробных ферментов и, кроме того, нарушает свойства клеточной стенки как осмотического барьера.
Г. Высушивание вызывает обезвоживание цитоплазмы с сопутствующим нарушением активности ферментов, повреждает цитоплазматическую мембрану и рибосомы.
Д. Ультрафиолет вызывает мутацию в геноме за счет образование тиминовых димеров.
Е. Ультразвук вызывает механическое разрушение, как самой микробной клетки, так и ее внутриклеточных структур. Ультразвук используется, например, в научных исследованиях для дезинтеграции микробной клетки, а также с этой же целью на предприятиях микробиологической промышленности для получения препаратов на основе фрагментов микробной клетки (вакцин, диагностикумов и т.п.).
17.2. Действие на микроорганизмы химических факторов внешней среды
Химические факторы внешней среды, губительно действующие на микроорганизмы, используются в основном как антисептики и дезинфектанты.
А. Антимикробное действие химических веществ сводится к трем основным эффектам.
1. Денатурация белка и растворение липидов цитоплазматической мембраны (например, спирт)
2. Нарушение целостности и функции цитоплазматической мембраны (детергенты, к которым относятся жирные кислоты, мыла, органические полимеры с длиной углеводной цепочки от 8 до 12 атомов).
3. Денатурация белка (практически все остальные антисептики и дезинфектанты).
Б. По своей химической структуре используемые в современной медицинской практике антисептики и дезинфектанты относятся главным образом к 13 группам.
1. Галогены (препараты йода, хлора).
2. Окислители (препараты водорода, перманганат калия).
3. Кислоты и их соли (борная кислота, салициловая кислота).
4. Щелочи (аммиак и его соли, бура).
5. Спирты (70-80° этанол).
6. Альдегиды (формальдегид).
7. Детергенты (хлоргексидин).
8. Производные 8-оксихинолина (хинозол), 4-хинолона (оксолиновая кислота), хиноксолина (хиноксидин).
9. Производные нитрофурана (фурацилин).
10. Фенол и его производные (фенол, трикрезол).
11. Дегти (ихтиол).
12. Анилиновые красители (бриллиантовый зеленый, метиленовый синий).
13. Соединения тяжелых металлов (нитрат серебра).
В. Если же классифицировать используемые в современной медицинской практике антисептики и дезинфектанты по механизму их действия, то можно выделить четыре основные группы.
1. Окислительный механизм (окислители, галогены).
2. Мембраноатакующий механизм (детергенты).
3. Антиферментный механизм (соли тяжелых металлов, 8-оксихинолины).
4. Деструктивный механизм с литическим и денатурирующим эффектом (практически все остальные антисептики и дезинфектанты).
17.3. Устойчивость к факторам внешней среды грибов
Устойчивость грибов к факторам внешней среды зависит от конкретного вида, причём в пределах одного вида различается у различных клеточных элементов. Молодые клетки, заключённые в специальные органы плодоношения, более устойчивы, чем свободно лежащие споры. Слизистые капсулы, которыми обладают некоторые виды грибов, также повышают их устойчивость к внешним факторам.
А. Кипячение убивает грибы в течение нескольких минут.
Б. Выраженным фунгицидным действием обладает некоторые химические вещества, которые и используются как антисептики и дезинфектанты по отношению к этой особой группе микроорганизмов.
1. Уксусная кислота (3-7 % раствор).
2. Салициловая и бензойная кислоты (1-2 %).
3. Формалин (1-10%).
4. Сулема (0,1%).
5. Хлорная известь (5%).
17.4. Типы микробной деконтаминации
Под микробной деконтаминацией понимают полное или частичное удаление микроорганизмов с объектов внешней среды или из организма человека с помощью факторов прямого повреждающего действия.
А. Существуют два типа микробной деконтаминации объектов внешней среды.
1. Стерилизация – полное уничтожение всех микробов. Различают семь основных видов стерилизации, объединенных в четыре группы.
а. Температурная обработка (тепловая стерилизация). Высокая температура как основной антимикробный фактор используется при автоклавировании, обработке сухим жаром и воздействии текучего пара.
1. Для автоклавирования используют специальный аппарат – автоклав, в котором стерилизация осуществляется водяным паром под давлением. Давление в автоклаве повышают для того, чтобы поднять температуру водяного пара до 110 – 140°С (температура и время обработки выбирается в зависимости от режима стерилизации). Автоклавировать можно все, что выдерживает соответствующую температуру.
2. Стерилизация сухим жаром (стерилизация горячим воздухом) осуществляется при 180°С на протяжении часа в печах Пастера – сухожаровых камерах. Сухожаровую обработку можно использовать для стерилизации изделий из стекла и металла.
3. Стерилизация текучим паром – это обработка объекта 30 минут при температуре 100°С. Чтобы уничтожить спороносные микроорганизмы, стерилизацию повторяют с несколькими суточными перерывами, чтобы дать возможность прорасти спорам. Такой метод называется дробной стерилизацией.
б. Для химической стерилизации используют формальдегид, оксид этилена, хлороформ и др. химические факторы, которыми обрабатывают стерилизируемый объект.
в. Лучевая стерилизация использует излучение различной природы и интенсивности.
1. Гамма-облучение используют на заводах при изготовлении одноразового медицинского инструментария.
2. Ультрафиолетовые лучи широко используются в практической медицине для стерилизации, например, воздуха операционных, перевязочных, палат, лабораторий и т.п.
г. Фильтрование (механическая стерилизация) используется для стерилизации таких растворов, которые нельзя нагревать.
2. Дезинфекция – это уничтожение определенной группы микробов. Чаще для этой цели используются химические вещества – дезинфектанты.
Б. Существуют и два типа микробной деконтаминации организма человека.
1. Антисептика – подавление роста и размножения микробов на интактных и поврежденных поверхностях кожи и слизистой оболочки. С этой целью чаще используют химические вещества – антисептики – с преимущественным микробостатическим действием (об этом виде антимикробного действия будет рассказано в разделе 20.1). В случаях обработки рук хирурга и операционного поля, а также ран и слизистых оболочек иммунодефицитных лиц прибегают к более полному освобождению обрабатываемых поверхностей от микроорганизмов для чего используют, в том числе препараты, обладающие микробоцидным действием (см. раздел 20.1).
2. О химиотерапии, которая по определению также является типом микробной деконтаминации организма человека, будет рассказано в разделе 20.
17.5. Асептика
Этим термином обозначается процесс создания безмикробной зоны (или зоны с резко сниженной численностью микроорганизмов) в местах нахождения больных, проведения медицинских манипуляций (операций и т.п.), лабораторных исследований. Для осуществления этого процесса применяют совокупность прямых и косвенных методов.
А. К прямым методам асептики относятся описанные выше стерилизация, дезинфекция и антисептика.
Б. Примером косвенных методов асептики можно привести разделительные мероприятия в лечебно-диагностических учреждениях (зоны ограниченного доступа и т.п.).
7Г. Тестовые вопросы по теме занятия
Экологическая микробиология изучает взаимоотношения микроорганизмов:
-между собой
-с абиотическими объектами внешней среды
-с биотическими объектами внешней среды
Совокупность особей одного вида, обитающих в пределах определенного биотопа:
-популяция
микробиоценоз
экосистема
биосфера
онтосфера
Территориально ограниченный участок биосферы с относительно однородными условиями жизни:
популяция
-биотоп
микробиоценоз
экосистема
биосфера
онтосфера
Сообщество популяций микроорганизмов, обитающих в определенном биотопе:
-микробиоценоз
экосистема
биосфера
онтосфера
Система, состоящая из биотопа и микробиоценоза:
популяция
биотоп
микробиоценоз
-экосистема
биосфера
онтосфера
Такая экологическая связь в микробиоценозе, когда обитающие в одном биотопе популяции не оказывают друг на друга ни стимулирующего, ни подавляющего действия:
-нейтрализм
симбиоз
комменсализм
конкуренция
паразитизм
Такая экологическая связь в микробиоценозе, когда обе популяции извлекают для себя из взаимодействия друг с другом пользу:
нейтрализм
-симбиоз
комменсализм
конкуренция
паразитизм
Такая экологическая связь в микробиоценозе, когда микробы питаются остатками пищи хозяина, которые в его рационе не имеют значения:
нейтрализм
симбиоз
-комменсализм
конкуренция
паразитизм
Такая экологическая связь в микробиоценозе, когда происходит подавление одной популяции другой, без использования подавленных клеток для своего метаболизма:
нейтрализм
симбиоз
комменсализм
-конкуренция
паразитизм
Такая экологическая связь в микробиоценозе, когда одна популяция, подавляя другую, извлекает для себя пользу – например, питается клетками хозяина:
нейтрализм
симбиоз
комменсализм
конкуренция
-паразитизм
Для обозначения какой экологической связи в микробиоценозе используется в качестве синонима термин «антагонизм»:
нейтрализм
симбиоз
комменсализм
-конкуренция
паразитизм
Наиболее заселённый биотоп окружающей среды:
-почва
вода
воздух
Какая экологическая среда не является для микроорганизмов питательным субстратом, поэтому все микробы, находящиеся в этой среде – заносные:
почва
вода
-воздух
Количество кишечной палочки в единице объёма:
-коли-индекс
коли-титр
микробное число
Количество почвы, воды или другого материала, приходящееся на одну особь кишечной палочки:
коли-индекс
-коли-титр
микробное число
Общая численность бактерий на единицу объёма почвы, воды или другого материала:
коли-индекс
коли-титр
-микробное число
Показатели фекального загрязнения окружающей среды:
-коли-индекс
-коли-титр
микробное число
Показатель микробного загрязнения окружающей среды:
коли-индекс
коли-титр
-микробное число
Облигатная микрофлора тела человека:
-постоянная
-резидентная
-индигенная
-аутохтонная
случайная
транзиторная
аллохтонная
Факультативная микрофлора тела человека:
постоянная
резидентная
индигенная
аутохтонная
-случайная
-транзиторная
-аллохтонная
Микрофлора какого биотопа тела человека характеризуется следующим образом: в наибольшем количестве – стафилококки и кандиды:
-кожа
ротовая полость
желудок
кишечник
дыхательные пути
Микрофлора какого биотопа тела человека характеризуется следующим образом: одно из самых «грязных» мест человеческого организма, здесь присутствуют более 100 видов различных микробов:
кожа
-ротовая полость
желудок
кишечник
дыхательные пути
Микрофлора какого биотопа тела человека характеризуется следующим образом: микрофлора есть, но относительно бедна – из-за кислого содержимого:
кожа
ротовая полость
-желудок
кишечник
дыхательные пути
Микрофлора какого биотопа тела человека характеризуется следующим образом: с точки зрения как количества, так и роли в жизнедеятельности макроорганизма, является ведущим биотопом тела человека:
кожа
ротовая полость
желудок
-кишечник
дыхательные пути
В кишечнике человека преобладают:
-бифидобактерии
-лактобактерии
-бактероиды
кишечные палочки
энтерококки
другие энтеробактерии
клостридии
стафилококки
кандиды
В кишечнике человека содержатся в большом количестве (но не преобладают):
бифидобактерии
лактобактерии
бактероиды
-кишечные палочки
-энтерококки
другие энтеробактерии
клостридии
стафилококки
кандиды
В кишечнике человека содержатся в небольшом количестве:
бифидобактерии
лактобактерии
бактероиды
кишечные палочки
энтерококки
-другие энтеробактерии
-клостридии
-стафилококки
-кандиды
Микрофлора какого биотопа тела человека характеризуется следующим образом: представлена в основном в основном стрептококками, коринебактериями и стафилококками:
кожа
ротовая полость
желудок
кишечник
-дыхательные пути
Среди микрофлоры влагалища преобладают:
бифидобактерии
-лактобактерии
бактероиды
кишечные палочки
энтерококки
другие энтеробактерии
клостридии
стафилококки
кандиды
Эубиотики:
-препараты, содержащие живые культуры нормальных обитателей кишечника
препараты, стимулирующие развитие нормальной микрофлоры кишечника
Пробиотики:
препараты, содержащие живые культуры нормальных обитателей кишечника
-препараты, стимулирующие развитие нормальной микрофлоры кишечника
Механизм антимикробного действия – денатурация белка:
-высокая температура
низкая температура
неблагоприятная кислотность среды
высушивание
ультрафиолет
ультразвук
Механизм антимикробного действия – повреждение цитоплазматической мембраны, приостановление, вплоть до полного прекращения метаболических процессов микробной клетки:
высокая температура
-низкая температура
неблагоприятная кислотность среды
высушивание
ультрафиолет
ультразвук
Механизм антимикробного действия – денатурация микробных ферментов и нарушение свойств клеточной стенки как осмотического барьера:
высокая температура
низкая температура
-неблагоприятная кислотность среды
высушивание
ультрафиолет
ультразвук
Механизм антимикробного действия – обезвоживание цитоплазмы с сопутствующим нарушением активности ферментов, повреждение цитоплазматической мембраны и рибосом:
высокая температура
низкая температура
неблагоприятная кислотность среды
-высушивание
ультрафиолет
ультразвук
Механизм антимикробного действия – мутация в геноме за счёт образования тиминовых димеров:
высокая температура
низкая температура
неблагоприятная кислотность среды
высушивание
-ультрафиолет
ультразвук
Механизм антимикробного действия – механическое разрушение как самой микробной клетки, так и её внутриклеточных структур:
высокая температура
низкая температура
неблагоприятная кислотность среды
высушивание
ультрафиолет
-ультразвук
Антимикробное действие спирта:
-денатурация белка и растворение липидов цитоплазматической мембраны
нарушение целостности и функции цитоплазматической мембраны
денатурация белка
Антимикробное действие детергентов:
денатурация белка и растворение липидов цитоплазматической мембраны
-нарушение целостности и функции цитоплазматической мембраны
денатурация белка
Антимикробное действие жирных кислот:
денатурация белка и растворение липидов цитоплазматической мембраны
-нарушение целостности и функции цитоплазматической мембраны
денатурация белка
Антимикробное действие мыла:
денатурация белка и растворение липидов цитоплазматической мембраны
-нарушение целостности и функции цитоплазматической мембраны
денатурация белка
Антимикробное действие органических полимеров с длиной углеводной цепочки от 8 до 12 атомов:
денатурация белка и растворение липидов цитоплазматической мембраны
-нарушение целостности и функции цитоплазматической мембраны
денатурация белка
Антимикробное действие большинства химических факторов внешней среды:
денатурация белка и растворение липидов цитоплазматической мембраны
нарушение целостности и функции цитоплазматической мембраны
-денатурация белка
Типы микробной деконтаминации объектов внешней среды:
-стерилизация
-дезинфекция
антисептика
химиотерапия
асептика
Типы микробной деконтаминации организма человека:
стерилизация
дезинфекция
-антисептика
-химиотерапия
асептика
Полное уничтожение всех микробов:
-стерилизация
дезинфекция
антисептика
химиотерапия
асептика
Уничтожение определённой группы микробов:
стерилизация
-дезинфекция
антисептика
химиотерапия
асептика
Подавление роста и размножения микробов на интактных и поврежденных поверхностях кожи и слизистой оболочки:
стерилизация
дезинфекция
-антисептика
химиотерапия
асептика
Процесс создания безмикробной зоны (или зоны с резко сниженной численностью микроорганизмов) в местах нахождения больных, проведения медицинских манипуляций (операций и т.п.), лабораторных исследований:
стерилизация
дезинфекция
антисептика
химиотерапия
-асептика