Мікробіологія - це якась наука? Медична мікробіологія

Людину оточує середовище проживання, визначені складові якої ми нездатні побачити. І оскільки крім людини і тварин існує ще й мікросвіт, безпосередньо або побічно впливає на всю середу, його потрібно вивчити. Наукою, методи і цілі якої спрямовані на вивчення живих мікроорганізмів, закономірностей їх розвитку і життя, а також на особливості взаємодії з природою і безпосередньо з людиною, є мікробіологія.

Становлення мікробіології

В рамках стандартного університетського курсу під назвою "Мікробіологія" лекції включають матеріали, пов`язані з історією науки. Причому в її розвитку виділяється описовий період, який розпочався з винаходу мікроскопа та розгляду першого бактерій. Потім нові організми поступово відкривалися науці, а їх значення ставало більш зрозумілим людині. При цьому далі були відкриті патогени, що викликають захворювання людини.

Період з 1880 по 1890 рік, який вважається "золотим століттям" мікробіології, відзначений найбільшим на той момент кількістю відкриттів. І заслуга Роберта Коха (на фото нижче), який розробив методи виділення мікробів з вогнищ, не може залишатися без уваги. Згодом вже розроблялися інші методи виявлення мікроорганізмів. Їх властивості і роль в біоценозах, а також в життєдіяльності людини вивчалися докладніше.

Внесок вчених у розвиток науки

Першим вченим, який спробував систематизувати організми мікросвіту, став Отто Фрідріх Мюллер. Він виділив 379 окремих видів мікроорганізмів. Він же відніс їх до певних класів. Мікробіологія, санітарія та епідеміологія тоді ще не були впроваджені в практику, а про мікроби вже малося уявлення як про окремих організмах, що живуть в недоступному для ока людини світі.

Розпізнати цей світ і дізнатися про нього більше допомогли дослідження Луї Пастера і Роберта Коха. Останній зміг розробити принципи виділення мікроорганізмів з досліджуваного матеріалу, взятого у хворих людей, а Пастер (разом з Кохом) уклав, що мікроби - це і є збудники інфекційних патологій. До слова, в той час, коли інфекції вносили найбільш значний внесок у загальну захворюваність, роль цих досліджень була дуже важливою.

Вже після цього в історії науки з`являється безліч нових імен. Так і розвивалася мікробіологія. Вчені вносили в ця велика річ величезний внесок, прославляючи свої імена. Як приклад можна привести таких дослідників, як М. В. Бейерінк, С. Н. Виноградський, Г. Х. Грам, І. І. Мечников, Д. І. Івановський, Л. С. Ценковський, Е. А. Берінг , З. А. Ваксман, А. Кальметт, Р. Ф. Пейтон та інші. Звичайно ж, це далеко не повний список світочів науки, і вже тим більше ми не змогли б в рамках статті описати всі їхні заслуги. Курс під назвою "Мікробіологія" (лекції та практичні заняття) докладно розглядає багато з результатів досліджень цих учених.

Розвинені напрямки мікробіології

На сучасному етапі розвитку будь-якої науки удосконалюються методи досліджень, а значить, з`являються можливості більш повного вивчення певних мікроорганізмів та їх особливостей. У результаті відбуваються відкриття, що дозволяють побічно або безпосередньо застосувати знання про мікроби в будь-якій галузі господарювання. З цієї причини мікробіологія - це не просто теоретична галузь знань. Це наука, яка має деякі відгалуження:

• загальна мікробіологія;
• медична (мікологія, бактеріологія, вірусологія, протозоологія);
• ветеринарна;
• промислова;
• сільськогосподарська;
• галузь санітарної мікробіології;
• водна мікробіологія.

Медична мікробіологія є повноцінною наукою, що включає мікології, бактеріологію, протозоологію, вірусологію, санітарію та імунологію. Розроблено методи, що дозволяють розпізнавати збудників інфекційних захворювань і застосовувати ефективні препарати для їх лікування, займатися профілактикою хвороб, раніше приводили до пандемій з величезними показниками смертності.

Імунологія через складність біохімічних процесів імунітету майже відгалузилися від мікробіології в окрему науку. Сьогодні вона поєднується з онкологією і алергологією. При цьому інші галузі мікробіології не менш важливі: вони дозволяють оцінити перспективи генно-інженерного використання мікробів, припустити розвиток клімату і біоценозів океану і суші. Також важливою є потенційна перспектива застосування мікроорганізмів в сільському господарстві для боротьби з паразитами або для підвищення врожайності культур.

Мети мікробіології

У кожній окремій галузі мікробіології є свої цілі і методи, які дозволяють їх досягати. Зокрема, медична мікробіологія ставить метою вивчити максимально можливу кількість патогенних і умовно-патогенних мікроорганізмів, їх взаємодію з організмом людини, а також можливі способи протидії контактам з інфекціями і їх лікування.

Удосконалення мікробної діагностики, ліквідація вогнищ патогенної мікрофлори в біосфері, а також вакцинна профілактика доповнюють методи медичної мікробіології. При цьому, внаслідок нестачі фінансування та через можливого ризику порушення процесів в біоценозах, поки немає можливості повністю позбавитися від збудників інфекційних захворювань. Проте вже на сучасному етапі санітарія і гігієна, мікробіологія та імунологія дозволяють значно знижувати кількість такого роду патологій та їх ускладнень.

Промислова мікробіологія ставить метою вивчити властивості мікробів, які можливо застосувати на різних стадіях виробництва. Зокрема, найбільш перспективним напрямкам таких наукових розробок є застосування бактерій для розкладання промислових відходів. У сільськогосподарської мікробіології метою є потенційне застосування найдрібніших організмів для підвищення врожайності культур і можливої боротьби з шкідниками і бур`янами.

Ветеринарна мікробіологія, так само як і медична, вивчає збудників захворювань у тварин. Методи виявлення недуг, їх діагностика і лікування у друзів наших менших настільки ж актуальні, як і у людей. Водна мікробіологія займається вивченням складу мікроорганізмів Світового океану з метою систематизації знань і потенційного їх застосування в промисловості або сільському господарстві.

Санітарна мікробіологія вивчає харчові продукти і виявляє в них мікробів. Її метою залишається вдосконалення методів, що дозволяють перевіряти партії продукції харчового призначення. Друге завдання - протидія епідеміям інфекційних захворювань та оптимізація режимів знаходження людей в різних установах, небезпечних з погляду епідемії контактних інфекцій.

Загальна мікробіологія

Загальна мікробіологія - це наука, методи якої дозволяють вивчати будь-які мікроорганізми в різних середовищах існування. Це базова галузь, яка надає отриману інформацію промислової, сільськогосподарської, ветеринарної та медичної мікробіології. Вона вивчає бактерії та їх сімейства, здатності мікроорганізмів рости на різних поживних середовищах, закономірності заселення певних кліматичних зон.

Генний дрейф також є одним з основних інтересів бактеріологів, так як цей механізм дозволяє бактерії здобувати нові здібності протягом коротких проміжків часу. Однією з найбільш небажаних є антибіотикорезистентність. Поява нових, стійких до конкретного протимікробні препарати штамів бактерій суттєво ускладнює завдання медичної мікробіології.

Але це ще не все. Загальна мікробіологія - це наука про віруси, грибки, найпростіші. Це ще й вчення про імунітет. Відповідно до визначеними інтересами виділені і окремі гілки науки: вірусологія, мікологія, протозоологія, імунологія. Нові дані, отримані в ході дослідження штамів бактерій, грибків і вірусів, будуть застосовані в будь-який інший галузі мікробіології і мають певну важливість.

Бактеріологія

Царство бактерій вважається найчисленнішим серед всіх інших, які вивчає мікробіологія. Теми з досліджень бактерій через це є найбільш вузькими. Для віднесення певного організму до одного виду потрібне ретельне вивчення його морфології і біохімічних процесів. Приміром, багато бактерії кишкової групи ферментують глюкозу і на підставі даного критерію відносяться до конкретної групи.

З якогось співтовариства організмів надалі буде виділений штам - чиста бактеріальна культура. Всі її особини будуть характеризуватися однаковим генетичним матеріалом, таким же, що і в інших представників одного виду. А головне, всі ці бактерії будуть вести себе однаково в рамках популяції, що проживає в цьому середовищі. В інших умовах ця ж культура вільно мутує і адаптується, через що формується новий штам. Він може відрізнятися іншим набором ферментів і вірулентних факторів. Тому і його здатність викликати захворювання буде іншою.

Вірусологія

Серед усіх живих організмів віруси є самими нетиповими. Вони дефектні, не здатні до метаболізму, а для розмноження вибрали тактику паразитування. Важливо, що це ще й найдивовижніші патогени з усіх, які вивчає мікробіологія (вірусологія). Імунологія також займається дослідженням вірусів, тому як багато хто з них здатні пригнічувати імунітет і викликати онкологічні захворювання.

Віруси є дуже простими організмами з поки не до кінця вивченими механізмами функціонування. Вони не можуть метаболизировать поживні речовини, але залишаються живими. Не маючи структур, відповідальних за життєдіяльність, вони все одно існують. Більше того, вірус можна представити як генетичний матеріал з механізмами його впровадження в клітини, де здійснюватиметься розмноження.

Очевидно, що цей механізм впровадження та розмноження "розроблений" таким чином, щоб обходити всі мислимі захисні бар`єри клітини. Прикладом є вірус ВІЛ, який, незважаючи на потужний захист імунної системи, легко і просто інфікує людини і призводить до імунодефіциту. Тому мікробіологія та імунологія повинні спільно займатися даною проблемою, розшукуючи шляхи її вирішення. А оскільки у вірусів через вражаючою швидкості мутації стає більше можливостей, то механізми боротьби з цими патогенами потрібно розробити якомога швидше.

Мікологія

Мікологія - це галузь загальної мікробіології, яка вивчає цвілеві грибки. Ці організми схильні викликати захворювання людини, тварин, а також шкодять сільськогосподарським культурам. Цвілеві грибки псують продукти харчування і за рахунок того, що здатні утворювати спори, практично невразливі. Однак поки вони мають невелику кількість факторів вірулентності і досить повільно розмножуються, їх внесок у загальну захворюваність невеликий.

Грибки залишаються найбільш пристосованими організмами для життя в самих екстремальних умовах на суші. Вони рідко мешкають під водою, але відмінно себе почувають в умовах середньої і високої вологості. І, що примітно, грибки ростуть на корпусах космічних кораблів на навколоземних орбітах, а також заселили корпус пошкодженого реактора Чорнобильської АЕС. Враховуючи колосальну стійкість до факторів боротьби з цими мікроорганізмами, мікробіологія продуктів харчування і санітарія повинні розвиватися активніше. Цьому має сприяти розвиток мікології та інших галузей загальної мікробіології.

Протозоологія

Мікробіологія вивчає і найпростіших. Це одноклітинні організми, які відрізняються від бактерій більш великими розмірами і наявністю клітинного ядра. Через його наявності вони більш пристосовані до стаціонарних умов навколишнього середовища, ніж до динамічно мінливих. Однак хвороби вони здатні викликати не рідше за інших.

Згідно зі статистикою, наданою ВООЗ, близько чверті всіх випадків захворювань припадає на частку малярії. Поки з нею неможливо впоратися повністю, тому як існує кілька видів плазмодія. Значить, важливість подальшого вивчення всіх протистов в цілому і плазмодія зокрема дуже велика.

Імунологія

У НДІ Мікробіології СРСР проводилося безліч досліджень імунної системи людини. Напрацювання щодо ним поки складно застосувати для лікування, однак для діагностики вони зараз незамінні. Мова йде про серологічної діагностиці ряду інфекційних захворювань. Саме мікробіології клінічна медицина зобов`язана наявністю в своєму арсеналі такого цінного діагностичного методу.

Важливо, що всі кафедри епідеміології і мікробіології так чи інакше зачіпають поняття імунітету. І обидві дисципліни широко застосовують вакцини. Їх розробка також є результатом наукових праць імунологів та мікробіологів. Вони являють собою найбільш ефективні профілактичні засоби, що дозволяють обмежити (а в деяких випадках навіть виключити) ймовірність зараження при контакті з патогенним вірусним або бактеріальним збудником. Зараз ведеться розробка вакцин проти ВІЛ і вірусів, що викликають появу онкологічних пухлин.

Методологія мікробіології

Вивчити певний мікроорганізм - це означає визначити особливості його морфології, оцінити повноту біохімічних реакцій, на протікання яких він здатний, розпізнати його РНК, віднести до певного царству і назвати штам. Такий обсяг роботи потрібно виконати при відкритті нової культури. Якщо ж мікроб вже відомий (визначений за особливостями ферментації субстратів поживних середовищ або по клітинній стінці), тоді потрібно віднести його до певного штаму. Будь-яка з даних завдань вимагає наявності стандартизованих методів і певного обладнання.

Також медична мікробіологія має свої завдання: знайти збудника захворювання в біологічних рідинах і в тканинах, є мішенями для вірулентних інфекцій, виявити наявність патогена по серологічним маркерами, визначити чутливість людини до деяких захворювань. Ці завдання вирішують мікробіологічні, мікроскопічні, біологічні, серологічні та алергічні методи.

У підручнику під назвою "Мікробіологія" Воробйов А. В. описує, що мікроскопія є основоположним, але не основним методом вивчення мікроба. Вона буває світлової, електронної, фазово-контрастної, темнопольной і флуоресцентної. Автор також вказує, що в якості мікробіологічних методів найбільш важливим вважається культуральний, що дозволяє виростити колонію мікробів, знайдених в біологічних рідинах і середовищах пацієнта.

Культуральні методи можуть бути вірусологічними і бактеріологічними. Найчастіше для досліджень потрібна кров, сеча, слина, мокротиння, спинномозкова рідина. З них можна виділити організм і посіяти його на живильному середовищі. Це необхідно для діагностики, тому як концентрація мікробів в біологічному матеріалі дуже мала, а культуральний метод дозволяє збільшити обсяг патогенної флори.

У підручнику з дисципліни "Мікробіологія" Воробйов А. В. з співавторами описує біологічні методи вивчення мікробів. Вони грунтуються на виділенні специфічних токсинів, властивих небудь групи видів бактерій, або тільки одному штаму. Алергічні методи пов`язані з властивістю токсинів бактерій викликати алергію (або сенсибілізацію) у макроорганізму при зараженні. Як приклад можна назвати пробу Манту. Серологічні методи, у свою чергу, являють собою реакції зі специфічними антитілами і антигенами бактерій. Це дозволяє швидко і точно визначити наявність мікроба в тканинному або рідинному матеріалі, взятому у пацієнта.

Грандіозні успіхи медичної мікробіології

Мікробіологія - це важлива для практичної медицини наука, яка за час свого недовгого існування дозволила врятувати величезну кількість життів. Найпоказовішим прикладом є відкриття мікробів, відповідальних за інфекційні захворювання. Це дозволило одержати перший антибіотик. Завдяки йому від ранової інфекції вдалося врятувати величезна кількість солдатів.

Згодом застосування антибіотиків стало розширюватися, і сьогодні це дозволяє проводити складні операції. Враховуючи, що багато інфекції неможливо вилікувати без застосування антибіотиків, їх наявність попросту перевертає всю медицину і дає можливість рятувати багато життів. Це досягнення стоїть нарівні з вакцинопрофилактикой, також дозволила врятувати багатьох пацієнтів від вірусу поліомієліту, гепатиту В та віспи. А зараз розробляються імунологічні методи боротьби з онкологічними захворюваннями.