Иммунологический период

ВВЕДЕНИЕ

Предмет микробиологии

Микробиология (греч. «микрос» — малый, «биос» — жизнь, «логос» — учение) — наука, изучающая мир мельчайших жи­вых существ, которые были названы микроорганизмами. Они имеют чрезвычайно малые размеры — от долей микрометра до нескольких микрометров (1 мкм=10^{-3 мм), а отдельные струк­туры их клеток измеряются даже в нанометрах (1 нм=10~6}мм). Увидеть микроорганизмы невооруженным глазом невозможно, так как глаз различает частицы величиной не менее 0,1 мм; их можно наблюдать лишь с помощью оптических приборов — микроскопов. Современный световой микроскоп увеличивает объекты в 3 тыс. раз, а электронный — в 250—300 тыс. раз.

Микробиология изучает морфологию (строение) микроор­ганизмов, закономерности их развития и процессы, которые они вызывают в среде обитания, их роль в природе и хозяйственной деятельности человека.

К миру микроорганизмов относятся бактерии, дрожжи, мицелиальные (плесневые) грибы, а также вирусы и фаги. Микроорганизмы обитают во всех климатических зонах, находятся на всех предметах и продуктах, живут в организме человека, густо населяя пищеварительный тракт, слизистые оболочки,
кожу. Микроорганизмы являются важнейшим звеном в круговороте веществ в природе. Они разлагают остатки отмерших животных и растений, выполняя роль санитаров планеты, ис их жизнедеятельностью связаны образование полезных ископаемых (нефти, некоторых руд, металлов, каменного угля и др.), плодородие почв, самоочищение водоемов и т. д.

Микроорганизмы используются во многих отраслях про­мышленности (пищевой, легкой, медицинской, микробиологи­ческой и др.), где с их помощью проводят специальные процес­сы, но имеются и болезнетворные (патогенные) микроорганиз­мы, вызывающие заболевания человека, животных и растений.

Краткий очерк развития микробиологии

Микробиология — относительно молодая наука, ее история насчитывает чуть более 300 лет. В истории микробиологии мож­но выделить следующие периоды:

1. Этап эмпирических знаний(IV-III тысячелетие до н.э. - XVI в. н. э.) (до изобретения микроскопов и их применения для изучения микромира) связан скорее с логическими и методическими приемами нахождения истины, т.е. эвристикой, чем с какими-либо экспериментами и доказательствами.

Мыслители того времени (Гиппократ, римский писатель Варрон и др.) высказывали предположения о природе заразных болезней, миазмах, мелких невидимых животных. Эти представления были сформулированы в стройную гипотезу спустя многие столетия в сочинениях итальянского врача Д. Фракасторо (1478-1553), высказавшего в 1546г идею о живом контагии (contagium vivum), который вызывает болезни. При этом каждая болезнь вызывается своим контагием. Для предохранения от болезней им были рекомендованы изоляция больного, карантин, ношение масок, обработка предметов уксусом.

Таким образом, Д. Фракасторо был одним из основоположников эпидемиологии, т. е. науки о причинах, условиях и механизмах формирования заболеваний и способах их профилактики.

Однако доказательство существования невидимых возбудителей болезней стало возможным после изобретения микроскопа.

Морфологический этап

Связан с именем голландца Антония ван Левенгука, который в конце XVII века открыл мир микроорганизмов.

Первый из известных микроскопов был создан в 1590 году в Нидерландах потомственными оптиками Захарием и Хансом Янсенами, смонтировавшими две выпуклые линзы внутри одной трубки. Позднее Декарт в своей книге "Диоптрика" (1637) описал более сложный микроскоп, составленный из двух линз - плоско-вогнутой (окуляр) и двояковыпуклой (объектив).

Дальнейшее же совершенствование оптики позволило Антони ван Левенгуку в 1674 г. изготовить линзы с увеличением, достаточным для проведения простых научных наблюдений и впервые в 1683 году описать микроорганизмы.

А. Левенгук создал первые микроскопы, увеличивающие предметы в 160—300 раз. С помощью микроскопов он рассматривал настой сена, зубной налет, тину и воду каналов, дождевую во­ду и всюду находил мельчайшие живые организмы. А. Левен­гук с большой точностью описал и зарисовал их внешний вид (морфологию), поэтому первый период в развитии микробио­логии называют описательным, или морфологическим. Судя по» рисункам, Левенгук наблюдал бактерии, грибы и водоросли. Его исследования микроорганизмов стимулировали развитие оптической техники.

Физиологичекий этап.

Со второй половины XIX века началось бурное развитие микробиологии и рост ее практического значения, которые свя­заны с именем великого французского ученого Луи Пастера. Его работы положили начало второму периоду в развитии микробиологии — физиологическому, когда начали изучать функции микроорганизмов (физиологию). Открытия Л. Пасте­ра велики.

Во-первых, он установил, что процессы брожения имеют микробиологическую природу и каждый вид брожения обусловлен своим специфическим возбудителем.

Во-вторых, исследуя причину болезней пива и вина, Л. Пастер открыл, что эти пороки связаны с попаданием посторонних микроорганиз­мов и предложил метод борьбы с ними — пастеризацию.

В-третьих, Пастер объяснил, что инфекционные болезни имеют микробную природу и возникают в результате попадания в ор­ганизм болезнетворных микроорганизмов.

В-четвертых, Пастер предложил метод борьбы с инфекционными болезнями при по­мощи прививок, для которых применяются культуры микроор­ганизмов с ослабленным болезнетворным действием (вакцины). Они вызывают иммунитет к данным болезням.

В-пятых, Пастер доказал, что некоторые микроорганизмы могут жить в отсут­ствии кислорода, т. е. открыл явление анаэробиоза.

Открытия Л. Пастера положили конец спору, длившемуся» более столетия о якобы самопроизвольном зарождении микро­организмов из неживой природы и самопроизвольном зарожде­нии жизни на Земле. Л. Пастер является основоположником всех основных направлений современной микробиологии.

Большое значение имели также исследования немецкого ученого Р. Коха. Им разработана методика получения чистых культур микроорганизмов в виде отдельных колонийна плот­ных питательных средах, что позволило выделить и изучить ряд полезных и патогенных микроорганизмов. Р. Кох разработал основы дезинфекции.

Иммунологический период

После работ Л. Пастера появилось множество исследований, в которых пытались объяснить причины и механизмы формирования иммунитета после вакцинации. Выдающуюся роль в этом сыграли работы И. И. Мечникова и П. Эрлиха.

В иммунологический период развития микробиологии был создан ряд теорий иммунитета: гуморальная теория П. Эрлиха, фагоцитарная теория И. И. Мечникова П.

Эрлих - немецкий химик, выдвинул гуморальную (от лат. humor . жидкость) теорию иммунитета. Он считал, что иммунитет возникает в результате образования в крови антител, которые нейтрализуют яд. Подтверждением этому было открытие антитоксинов - антител, нейтрализующих токсины у животных, которым вводили дифтерийный или столбнячный токсин (Э. Беринг, С. Китазато).

Однако исследования И. И. Мечникова (1845-1916) показали, что большую роль в формировании иммунитета играют особые клетки -макро- и микрофаги. Эти клетки поглощают и переваривают чужеродные частицы, в том числе бактерии. Исследования И. И. Мечникова по фагоцитозу убедительно доказали, что, помимо гуморального, существует клеточный иммунитет. И. И. Мечников, ближайший помощник и последователь Л. Пастера, заслуженно считается одним из основоположников иммунологии.

Его работы положили начало изучению иммунокомпетентных клеток как морфологической основы иммунной системы, ее единства и биологической сущности.

Иммунологический период также характеризуется открытием основных реакций иммунной системы на генетически чужеродные вещества (антигены): антителообразование и фагоцитоз/гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ), гиперчувствительность немедленного типа (ГНТ), толерантность, иммунологическая память. ГЗТ и ГНТ - две реакции, лежащие в основе аллергии (от греч. allos . другой и ergon . действие), т. е. болезней характеризующихся определенными клиническими симптомами,, вследствие

нетипичной, извращенной реакции на антиген. Аллергические реакции могут возникать, например, на сывороточные препараты, антибиотики, животные и растительные белки, домашнюю пыль, пух, шерсть и т.д.

Наконец, 12 февраля 1892 г. русский ботаник Д.И.Ивановский (1864-1920) открыл вирусы - представителей царства vira. Эти живые существа проходили через фильтры, задерживающие бактерии, и поэтому были названы фильтрующимися вирусами. Этот год и считается годом открытия вирусов. Т.о. Д.И. Ивановский открыл вирус растений. Ф. Леффлер и П. Фрош в 1897г открыли вирус, поражающий животных. Наконец, в 1917 г. Ф. д'Эррель открыл бактериофаг – вирус, поражающий бактерии. Таким образом, вирусы вызывают болезни растений, животных, бактерий.

Слово «вирус» означает яд, оно применялось еще Л. Пастером для обозначения заразного начала. Позже стали применять название «ультравирус» или «фильтрующий вирус», затем определение отбросили, и укоренился термин «вирус».

Однако увидеть вирусные частицы стало возможным только после изобретения электронного микроскопа, так как в световые микроскопы вирусы не видны. К настоящему времени царство вирусов (vira) насчитывает до 1000 болезнетворных видов вирусов. Только за последнее время открыт ряд новых вирусов, в том числе вирус, вызывающий СПИД.

Несомненно, что период открытий новых вирусов и бактерий будет продолжаться.

5. Открытие антибиотиков стало следующим важным этапом в развитии микробиологии.

В 1929 гА. Флеминг открыл пенициллин, и началась эра антибиотикотерапии, приведшая к революционному прогрессу медицины. В дальнейшем выяснилось, что бактерии приспосабливаются к антибиотикам, а изучение механизмов лекарственной устойчивости привело к открыитю второго – внехромасомного (плазмидного) генома бактерий.

Изучение плазмид показало, что они представляют собой ещё более устроенные организмы, чем вирусы, и, в отличии от бактериофагов, не вредят бактериям, а наделяют их дополнительными биологическими свойствами. Открытие плазмид существенно дополнило представление о формах существования жизни и возможных путях её эволюции.

А. Клюйвер (1888-1956) и К. Вань Ниль (1897-1895) доказали теорию биохимического единства жизни.