Эволюция микробного паразитизма и происхождение патогенных микроорганизмов

 

План:

 

1. Введение
2. Эволюция микробного паразитизма и происхождение патогенных микроорганизмов.
3. Патогенные микроорганизмы
4. Заключение
5. Список использованных источников

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

           «Миллиарды микробов населяют стихии и повсюду окружают нас. Незримо они сопутствуют человеку на всем его жизненном пути, властно вторгаясь в его жизнь то в качестве врагов, то как друзья. В громадном количестве они встречаются на пище, которую мы принимаем, в воде, которую пьём, и в воздухе, которым мы дышим. Окружающие нас предметы, наша одежда, поверхность нашего тела, всё это буквально кишит микробами, среди которых встречаются и болезнетворные виды», - так образно охарактеризовал микрофлору, которая нас окружает, выдающийся русский микробиолог В,Л,Омелянский. По-видимому, в биосфере нет такой среды, в которой не встречались бы микроорганизмы. Всюду, где есть хотя бы какие-то источники энергии, углерода и азота, обязательно встречаются и микроорганизмы, различающиеся по своим физиологическим потребностям и свойствам. Именно это разнообразие, в основе которого лежит способность использовать любые, даже минимальные возможности для своего существования, исторически обусловило вездесущность микроорганизмов. С другой стороны, активная жизнедеятельность миллиардов микроорганизмов, их гигантская роль в круговороте веществ в природе имеют исключительное значение для поддержания (сохранения) динамического равновесия всей биосферы, нарушение которого привело бы к катастрофическим последствиям. Естественной средой обитания микроорганизмов служат в первую очередь почва, вода и воздух. Они заселяют также кожные покровы и сообщающиеся с внешней средой слизистые оболочки человека и животных.Везде и всюду микроорганизмы сосуществуют в виде сложных ассоциаций – биоценозов, представленных многими и разнообразными видами, между которыми складываются своеобразные взаимоотношения. Особенности этих взаимоотношений таковы, что они обеспечивают существование всех многочисленных видов бактерий и в конечном счете всего царства прокариот, которое, в свою очередь, сосуществует с другими царствами жизни на Земле. Для медицинской и санитарной микробиологии интерес представляют экологические особенности патогенных, условно-патогенных и сапрофитных микроорганизмов, взаимоотношения между ними и с организмом хозяина, а также загрязнение микробами окружающей среды и формирование источников инфекционных заболеваний. Паразитизм, так же как и другие формы взаимоотношений между паразитами и их хозяевами, возник, развивался и совершенствовался в процессе эволюции микроорганизмов. В данной работе мы рассмотрим происхождение патогенных микроорганизмов и эволюцию микробного паразитизма.

 

 

 

 

Эволюция микробного паразитизма и происхождение  патогенных микроорганизмов.

            Паразитизм, так же как и другие формы взаимоотношений между паразитами и их хозяевами, возник, развивался и совершенствовался в процессе эволюции микроорганизмов. Полагают, что свободноживущие микроорганизмы-сапрофиты появились свыше 3 млрд. лет тому назад во время зарождения жизни на нашей планете, а микроорганизмы-паразиты значительно позже - по мере образования эукариотов. В основе паразитизма лежат расширение и обновление экологических возможностей сапрофитов, поскольку перед ними открылись новые экологические сферы распространения. Так, возникли факультативные (необязательные) паразиты, многие из которых, не нанося заметных повреждений организму хозяина, извлекают для себя пользу. Такая форма межвидовых отношений называется комменсализмом. Она характерна для сапрофитных гнилостных микроорганизмов, которые освоили новую экологическую нишу - кишечник животных и человека. К ним относятся условно-патогенные, или оппортунистические, виды бактерий (эшерихии, протей и др.), дрожжеподобные грибы, популяции которых в нормальных условиях не наносят ущерба хозяину. Однако в экстремальных ситуациях данные микроорганизмы вызывают патологические процессы. По мере увеличения зависимости от организма хозяина происходило дальнейшее совершенствование паразитизма, которое привело к появлению патогенных видов - возбудителей инфекционных заболеваний людей и животных. Многие из них утратили сапрофитную форму в своем развитии в отличие от условно-патогенных микроорганизмов. Они оказались неспособными не только размножаться, но даже сохраняться в окружающей среде. Так, трепонема сифилиса, бактерии коклюша и др. выживают во внешней среде всего несколько минут, энтеробактерии - несколько недель и месяцев и т.д. Однако спорообразующие патогенные (бациллы сибирской язвы) и условно-патогенные бактерии (клостридии столбняка и газовой гангрены) сохраняются в течение многих месяцев и лет в виде спор. По мере увеличения зависимости паразитов от организма хозяина появились факультативные внутриклеточные паразиты. К ним относятся гонококки и менингококки, микобактерии туберкулеза, шигеллы и другие бактерии, способные размножаться в клетках организма человека. Перечисленные виды не утратили способности размножаться на искусственных питательных средах, что свидетельствует о сохранении у них набора ферментов, необходимых для анаболических и катаболических реакций. На более поздних этапах эволюции появились облигатные внутриклеточные паразиты, к которым относятся хламидии, риккетсии и патогенные простейшие. Эти возбудители сохранили клеточную организацию, но лишились генов, контролирующих образование ряда ферментов, необходимых для важнейших метаболических реакций, вследствие чего они утратили способность расти на питательных средах.

 

            Таким образом, в результате регрессивной эволюции появились облигатные внутриклеточные паразиты с редуцированными метаболическими реакциями, полностью зависящие от своего хозяина. Как у внеклеточных, так и у внутриклеточных паразитов, подавляющее число которых относится к патогенным видам, в процессе эволюции появились факторы, защищающие их от неспецифической и иммунной защиты организма хозяина.Основной движущей силой эволюции микробного паразитизма, во время которой сформировались патогенные виды, явились мутации и рекомбинации генов. В результате направленного отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям сущеcnвования в организме человека, происходило совершенствование вирулентных и токсических свойств возбудителей, формирование новых их разновидностей и видов. Основные селективные факторы направленного отбора, действующие в организме человека и животных, относятся к неспецифической и иммунной защите организма хозяина, а также постоянно увеличивающемуся арсеналу этиотропных химиотерапевтических и иммунных (вакцины, иммуноглобулины) препаратов. При этом число новых генотипов, выживших в результате направленного отбора, находится в прямой зависимости от количества действующих селективных факторов. Это приводит к постоянному обновлению генофонда микробной популяции. Особое значение в эволюции патогенов играет постоянная миграция информации с внехромосомными факторами наследственности или транспонируемыми элементами (транспозоны, плазмиды). Как уже отмечалось, они контролируют образование самых разнообразных продуктов: токсинов, ферментов, антигенов, которые в определенных случаях придают селективные преимущества несущим их клеткам возбудителя. В этой связи встает вопрос о происхождении и роли транспозируемых элементов в эволюции патогенных микроорганизмов. Наиболее вероятно, что транспозируемые элементы произошли из хромосомных генов, которые приобрели способность вылепляться из состава бактериальных ДНК. Об этом свидетельствует тот факт, что хромосомные гены, как правило, ответственны за образование тех же факторов патогенности, которые контролируются транспонируемыми элементами. В автономном состоянии последние существуют в циркулярной форме, способной обратно встраиваться в бактериальную хромосому. При этом нередко в месте интеграции возникает институционная мутация вследствие сдвига считывания.

 

 

 

 

 

 

Патогенные микроорганизмы.

             Инфекция – сложный  биологический  процесс,  возникающий  в  результате

проникновения патогенных микробов в организм  и  нарушения  постоянства  его

внутренней среды.

    Возникновение   инфекции  зависит  от   нескольких   факторов:   степени

патогенности (вирулентности) микроба,  состояния  макроорганизма  и условий

внешней среды.

    Патогенность  –  это  способность  микроба   определенного   вида   при

соответствующих  условиях  вызывать  характерное   для   него   инфекционное

заболевание. Следовательно, патогенность есть видовой признак.

    Вирулентность  – это степень патогенности  определенного штамма  микроба,

т. е. индивидуальный признак.  Например,  бацилла  сибирской  язвы  является

патогенной,  так как обладает  свойством вызывает  заболевание сибирской

язвой. Но штамм одной  культуры  вызывает  заболевание  и  смерть  через  96

часов, а другой – через 6-7  дней.  Следовательно,  вирулентность первого

штамма более высокая, чем второго.

    Вирулентность  микроба может быть  повышена  путем  его  пассажей  через

чувствительный  организм  лабораторных   животных,   т.е.   последовательным

заражением  ряда  животных  (после  гибели  первого  зараженного   животного

выделенными из него микробами  заражают следующее животное и т.д.).

    В естественных  условиях вирулентность бактерий  повышается путем пассажа

через восприимчивый организм, поэтому больных заразной  болезнью  необходимо

немедленно изолировать  от  здоровых.

    Снизить вирулентность   микроба  в  лабораторных  условиях  можно  путем

пересевов и выращивания  на питательных  средах  при  повышенной  температуре

или при добавлении  в  среду  некоторых  химических  веществ  (бычья  желчь,

слабый раствор карболовой кислоты и  пр.).  Основываясь  на  этом  принципе,

готовят ослабленные живые  вакцины, которые затем применяют  против  заразных

болезней. Вирулентность  микроба может понижаться и в  естественных  условиях

под действием солнечных  лучей, высушивания и пр.

    Таким  образом,  вирулентность  как  мера   патогенности   –   величина

переменная. Она может  быть повышена, понижена и даже утеряна.

    Патогенность  как  особое   качество   болезнетворного   вида   микроба

проявляется  в  агрессивных  его  свойствах  и  в  токсическом  действии  на

организм.  Агрессивность  –  это  способность  патогенного   микроба   жить,

размножаться и распространяться в организме,  противостоять  неблагоприятным

влияниям, оказываемым организмом. Некоторые патогенные микробы,  размножаясь

в организме или на питательной  среде в  пробирке,  вырабатывают  растворимые

продукты, получившие название агрессины. Назначение агрессинов -   подавлять

действие фагоцитов. Сами агрессины  безвредны  для  организма,  но  если  их

прибавить  к  несмертельной  дозе  культуры  соответствующего  микроба,  они

вызывают смертельно протекающую  инфекцию.

    Токсичность –  способность патогенного микроба  вырабатывать  и  выделять

ядовитые вещества, вредно  действующие  на  организм.  Токсины  бывают  двух

видов – экзотоксины и  эндотоксины.

 

 

        Экзотоксины – выделяются  в окружающую  среду при жизни микробов  в

организме или  на  искусственных  питательных  средах,  а  также  в  пищевых

продуктах. Они очень ядовиты.  Например,  0,005  мл  жидкого столбнячного

токсина или 0,0000001 мл ботулинического  токсина убивает морскую свинку.

    Микробы, способные  образовывать токсины, получили  название токсигенных.

    Под влиянием  нагревания и света экзотоксины  легко  разрушаются,  а  под

действием некоторых химических веществ теряют токсичность.

    Эндотоксины прочно  связаны с телом  микробной   клетки  и  освобождаются

только после ее гибели и  разрушения.  Они  весьма  устойчивы  при  действии

высоких температур и не разрушаются даже после нескольких  часов  кипячения.

Ядовитое действие многих бактерийных экзотоксинов  связано  с  ферментами  –

лецитиназой    (разрушает    эритроциты),    коллагеназой,    гиалуронидазой

(расщепляет  гиалуроновую  кислоту)  и рядом других   ферментов,   которые

производят в организме  разрушение  жизненно  важных  соединений.  Условленно

также,  что  некоторые  патогенные  бактерии  (дифтерийные  стафилококки   и

стрептококки) продуцируют  фермент дезоксирибонуклеазу

    В процессе  жизнедеятельности  патогенные  микробы  выделяют  и  другие

вещества, обусловливающие  их вирулентность.