Физиология микробов. Дезинфекция

Физиология микробов - раздел микробиологии, изучающий процессы жизнедеятельности: питание, дыхание, обмен веществ, движение, рост, размножение и взаимодействие микробов с окружающей средой.

Обмен веществ у бактерий и эукариотов сходен, представляя собой совокупность двух противоположных, но взаимосвязанных процессов – катаболизма (энергетический метаболизм, дыхание, диссимиляция) и анаболизма (пластический или конструктивный метаболизм, питание, ассимиляция). Питательные вещества - пластический материал и источник энергии поступают в бактерию из внешней среды через отверстия в оболочке. По типам питания бактерии делят на аутотрофы (не требуют органических веществ, используя для построения сложных органических веществ углекислоту, азот воздуха, воду) и гетеротрофы (нуждаются в готовых органических соединениях). Гетеротрофы подразделяются на сапрофиты (sapros - гнилой, phyton -растение) и паразиты (parasitos - нахлебник).

Сапрофиты используют готовые органические соединения, но они независимы от других организмов. Эти микробы вызывают гниение и брожение. Паразиты - микробы, зависимые в получении питательных веществ от макроорганизма. Различают облигатные паразиты и факультативные. Облигатные паразиты (риккетсии и хламидии) не растут на питательных средах и способны размножаться только в живой клетке. Для синтеза азотсодержащих соединений (аминокислот, пуринов, пиримидинов, витаминов) микробам нужен азот. Одни микроорганизмы усваивают молекулярный азот из воздуха или неорганический азот из солей аммония, нитратов или нитритов, другие используют органические азотсодержащие соединения. Микробы, способные синтезировать все необходимые органические соединения из глюкозы и солей аммония называются прототрофами.

Ауксотрофы - микробы, нуждающиеся в готовых факторах роста (аминокислотах, витаминах, пуриновых и пиримидиновых основаниях).

Для биосинтетических реакций, кроме углерода, азота, водорода и кислорода, микробам необходимы соединения, содержащие серу (она входит в состав коэнзимов), фосфор (фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, АТФ, флавинов), минеральные соли

(К, Mg, Ca, Си, Мо), необходимые для действия ферментов, факторы роста.

В зависимости от источников энергии микробы подразделяются на фототрофы, использующие энергию солнечного света, и хемотрофы, получающие энергию за счет химических реакций. Хемотрофы подразделяются на хемоаутотрофы и хемоорганотрофы, получающие энергию при расщеплении соответственно неорганических и органических соединений.

Питательные веществ поступают в клетку бактерий с помощью следующих механизмов:

1. Простая диффузия (вещества поступают в клетку по градиенту концентраций без затрат энергии).

2. Облегченная диффузия (вещества поступают по градиенту концентраций,
без затрат энергии, но при участии ферментоподобных белков переносчиков
- пермеаз).

3. Активный транспорт (вещества поступают против градиента концентраций при участии пермеаз с затратой энергии в тех случаях, когда концентрация веществ в микробной клетке выше чем в питательной среде).

4. Транслокация радикалов (сходна с активным транспортом, однако переносимая молекула видоизменяется в процессе переноса, например, фосфорилируется).

Для культивирования бактерий в лабораторных условиях применяют искусственные питательные среды различного состава (рис. 23, см. приложение). Питательные среды используются для получения и сохранения чистых культур микроорганизмов, изучения особенностей их морфологических, биохимических и других свойств.

В микробиологической практике для культивирования многих видов бактерий широко применяются простые питательные среды, являющиеся также основой для приготовления ряда сложных питательных сред: сахарных, сывороточных, кровяных и др.

По происхождению среды подразделяют на:

· естественные (животного или растительного происхождения - молоко, яйца, овощи, животные ткани, желчь, сыворотка крови и др.);

· искусственные или полусинтетические (настои, отвары животного или растительного происхождения с добавлением неорганических солей, углеводов и азотистых веществ);

· синтетические (необходимые для конкретного вида микробов точные дозы определенных химических веществ).

По консистенции выделяют жидкие (для накопления и изучения биологических свойств микроорганизмов), полужидкие (для хранения культур), плотные (для выделения микроорганизмов, изучения морфологии колоний, диагностических целей, количественного учета, определения антагонистических свойств и др.), сыпучие (для хранения посевного материала, культур-продуцентов в микробиологической и медицинской промышленности - разваренное пшено, кварцевый песок, пропитанный питательным раствором и др.) и сухие питательные среды. Разнообразные сухие питательные среды, выпускаемые промышленностью (рис.25), отличаются стандартностью, простотой хранения, транспортировки и приготовления. Для получения плотных питательных сред обычно используют агар (полисахарид морских водорослей, способный образовывать гель).

По назначению среды подразделяют на простые, специальные, элективные, дифференциально-диагностические.

Простые среды (мясо-пептонный бульон - МПБ, мясопептонный агар МПА, сусло жидкое, сусло-агар) используют для культивирования многих микроорганизмов.

Специальные среды (например, МПБ с глюкозой для культивирования стрептококков и др.) применяют для выделения и культивирования определенных видов микроорганизмов.

Элективные среды используют для выделения некоторых видов микроорганизмов (например, щелочная пептонная вода для культивирования холерного вибриона). Сопутствующая микрофлора на таких средах либо вовсе не растет, либо рост ее значительно угнетается.

Дифференциально-диагностические среды применяют для изучения биохимических свойств и отличия (дифференцировки) одного вида микроорганизмов от другого по характеру их ферментативной активности. Так, для выделения ряда патогенных кишечных бактерий применяют среды, которые позволяют дифференцировать патогенные микроорганизмы, неспособные ферментировать лактозу, от постоянных обитателей кишечника — микроорганизмов, разлагающих лактозу. Такими средами являются среды Эндо и Левина, в состав которых входит лактоза. Основными компонентами среды Эндо являются МПА, лактоза и основной фуксин, обесцвеченный сульфитом натрия. В состав среды Левина входит МПА, лактоза, красители эозин и метиленовый синий. При сбраживании лактозы образуется ацетальдегид, который реагирует с компонентами питательных сред, окрашивая колонии в красный цвет. Поэтому кишечная палочка, сбраживающая лактозу, при росте на этих средах образует красные колонии с металлическим блеском, а сальмонеллы и шигеллы — бесцветные, так как они лактозу не разлагают (рис. 25).

Любая питательная среда должна содержать необходимые для роста и размножения микроорганизмов вещества, должна иметь достаточную влажность, соответствующую реакцию среды (рН), быть стерильной, прозрачной, изотоничной, обладать определенным окислительно-восстановительным потенциалом.

Все питательные среды разливают в чистую посуду и стерилизуют. Большинство сред стерилизуют автоклавированием.

Для контроля стерильности среды после стерилизации помещают в термостат при 37⁰ С на 5 суток. Жидкие среды должны оставаться прозрачными, а на поверхности и в толще плотных питательных сред не должны появляться признаки роста микроорганизмов. Химический контроль готовых сред предполагает определение рН, количества общего и аминного азота, хлоридов в нескольких образцах каждой серии. Биологический контроль сред заключается в посеве индикаторной лабораторной культуры микроорганизмов в несколько образцов данной среды с последующим изучением характера ее роста.

В своей практической работе врач должен знать принципы асептики и антисептики, методы стерилизации и дезинфекции.

Асептика – система мероприятий, исключающая попадание микробов из внешней среды в организм человека при лечебных и диагностических процедурах, а также в материал для исследования, лекарственные препараты, питательные среды и культуры микроорганизмов при выполнении микробиологических исследований. Асептика основывается на стерилизации инструментов и материалов, обработке рук медицинских работников, соблюдении санитарно-гигиенических правил и приемов работы (вентиляция, влажная уборка с применением дезинфицирующих средств, использование бактерицидных облучателей, боксированных помещений, ламинарных шкафов).

Антисептика - комплекс лечебно-профилактических мероприятий, целью которых является уничтожение микроорганизмов, способных вызвать инфекционный процесс на поврежденных или неповрежденных участках кожи и слизистых оболочек. Различают антисептику механическую (удаление из раны инфицированных и нежизнеспособных тканей), физическую (наложение гигроскопических повязок, применение гипертонических растворов, сухого тепла, лазерного и ультрафиолетового облучения), химическую (использование химических веществ, обладающих бактерицидным или бактериостатическим действием – мирамистин, хлоргексидин и др.), биологическую (применение антибиотиков, бактериофагов, иммуноглобулинов и др.). В качестве антисептических средств используются следующие антимикробные препараты: 70% этиловый спирт, 5% раствор йода,0,5-2,0% раствор хлорамина, 0,1% раствор перманганата калия, 0,5-1,0% раствор формалина, 1-2% растворы метиленового синего или бриллиантового зеленого и т.д.

Процесс уничтожения микроорганизмов в каких-либо объектах называется деконтаминацией (удалением), осуществляемой с применением различных методов дезинфекции и стерилизации.

Дезинфекция – обеззараживание объектов внешней среды с уничтожением патогенных для человека и животных микроорганизмов с помощью химических антимикробных веществ. К дезинфицирующим препаратам относятся разнообразные по своей химической природе антисептические вещества: фенолы и их производные, тяжелые металлы, некоторые кислоты, спирты и др. В лабораторной практике в качестве дезинфицирующих средств используются растворы карболовой кислоты или фенола (3-5%), лизола (4%), хлорной извести (10-20%), хлорамина (1-3%), 3-6% перекиси водорода и др. После дезинфекции могут сохраняться непатогенные микробы или их споры.

Изделия медицинского назначения, используемые при проведении гнойных операций или оперативных манипуляций у инфекционного больного (табл. 1), перед предстерилизационной обработкой и стерилизацией подвергают дезинфекции, не вынося из отделения, одним из вышеуказанных режимов.

Таблица 1. Дезинфекция при различных инфекциях

При дезинфекции изделий медицинского назначения дезинфицирующими растворами проводят предварительное ополаскивание в таком же дезинфицирующем растворе, но в другой ёмкости, т. к. при контакте с кровью и другими белковыми веществами активность раствора падает.

Изделия из коррозионно-нестойких металлов обеззараживают преимущественно кипячением. Перед кипячением изделия, загрязнённые кровью, промывают водой. Смывные воды обеззараживают.