ГЕТЕРОГЕННОСТЬ МИКРОБНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ Критериями, позволяющими отнести бактерии

ГЕТЕРОГЕННОСТЬ МИКРОБНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ

Критериями, позволяющими отнести бактерии к той или иной таксономической группе, являются: p p - морфология микробных клеток (кокки, палочки, извитые); - отношение к окраске по Граму (грамположительные и грамотрицательные бактерии); - отношение к кислороду (аэробы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы); - способность к образованию капсул и спор.

Происхождение названия родов микроорганизмов По морфологим или биохимическим особенностям клеток: p Staphylococcus (гроздевидные кокки), Bifidobacterium p (от лат. - разделённый надвое) , p Mycobacterium (грибовидные бактерии), p Lactobacillus (от лат. lacto - содержу молоко). По фамилии автора, открывшего данного возбудителя: p Escherichia (Теодор Эшерих (Theodor Escherich) (1857 — 1911) – австрийский ученый, педиатр), p Klebsiella (КЛЕБС (Klebs) Элвин (1834 -1913) – немецкий бактериолог), p Neisseria (НЕЙССЕР (Neisser) Альберт Людвиг (1855 -1916) - немецкий дерматовенеролог), p Gardnerella (Гарднер (H. L. Gardner) амер. врач- гинеколог),

Происхождение названия видов микроорганизмов По названию вызываемого данными микроорганизмами заболевания: p p p Vibrio cholerae – холера; Shigella dysenteriae - дизентерия, Mycobacterium tuberculosis – туберкулез По основному месту обитания: p p Escheriсhia coli- кишечник, Gardnerella vaginalis - вагина.

Морфологические типы клеток в популяции: p p морфологически интактные - физиологически активные клетки (делящиеся и неделящиеся) - электронно-прозрачные; покоящиеся клетки - электронно-плотные; деструктурированные клетки (частично или полностью автолизированные); инволюционные клетки (стареющие, утрачивающие свою морфологическую и физиологическую целостность).

Ультратонкий срез клеток E. coli ФА : - физиологически активная, ПК – покоящаяся (физиологически неактивная). Ув. х85000 ПК ФА

Морфологические различия интактных и покоящихся клеток Escherichia coli M 17 Морфологические признаки морфологические типы клеток Интактные Форма наружная мембрана Периплазматическое пространство Цитоплазма Рибосомы Покоящиеся Палочки правильной формы более мелкие палочки Контур ровный с незначительными изгибами Не выражено диффузно заполнена белковорибосомальным комплексом контуры четко очерчены Нуклеоид зона ярко выражена в центральной части или диффузно распределена в толще цитоплазмы нити ДНК в различной морфологической форме контур извилистый расширено и заполнено электронно-плотным веществом компактно заполнена белково -рибосомальным комплексом рибосомы плотно прилегают друг к другу контуры не различимы не выявляется практически в конденсированном состоянии

Процесс колонизации Начало любого инфекционного процесса связано с колонизацией бактерий:

Структура колонии E. coli: p. Нижний слой – 6 мкм p. Средний слой – 16 мкм p. Верхний слой – 40 мкм

Поверхность участка колонии Klebsiella pneumoniae. х 4000 Ув.

Фрагмент поверхности колонии E. coli Палочки с закругленными. концами. Ув. х11000

Взаимодействие клеток в составе колонии за счет мостиков

Взаимодействие клеток в составе бактериальной колонии https: //www. google. ru/url? sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&ved=0 CAY Qj. B 1 q. FQo. TCOO 925 Csz 8 g. CFQPXLAodqh. YNu. Q&url=http%3 A%2 F%2 Fmtrmika. technio n. ac. il%2 Fgallery%2 F&bvm=bv. 105454873, d. b. Gg&psig=AFQj. CNG_oa. Wu. Iarbo. Gds. M U 3 q. B 35 i 4 ma_OQ&ust=1445371644971996

Состав биополимерного межклеточного матрикса: p Полисахариды микроорганизма, p гликозилфосфатсодержащие биополимеры типа тейхоевых кислот, p гликопротеины, p полиглутаминовая кислота (например, у бацилл) p фибриллярные элементы p сиаловые кислоты

Феномен взаимодействия между бактериями получил название «quorum sensing или «чувство кворума» QS -бактериальный язык общения (образование биопленок, патогенность, синтез антибиотиков) Продукция экзогенных факторов патогенности бактериями в составе биопленок происходит только по достижению ими определенной критической массы бактериальных клеток, достаточных для преодоления защитных механизмов организма и успешного развития инфекционного процесса.

QS системы включают : низкомолекулярные сигнальные молекулы -аутоиндукторы(AI), легко диффундирующие через клеточную стенку, p и регуляторные белки, с которыми связываются аутоиндукторы. p

Перитрихиальные жгутики, определяющие межклеточные контакты в колонии P. mirabilis. Ув. х 72000

Ползущий рост Proteus mirabilis

http: //window. edu. ru/resource/598/20598/files/0108_007. pdf

В настоящее время признано, что большинство микроорганизмов в естественных и искусственно созданных окружающих средах существует в виде структурированных, прикрепленных к поверхности сообществ – биопленок. p Биопленка - микробное сообщество, характеризующееся клетками, которые прикреплены к поверхности или друг к другу, заключены в матрикс синтезированных ими внеклеточных полимерных веществ

Схематическое изображение структуры биопленки

Этапы образования биопленки: p Обратимая адгезия p Необратимая (рецепторно - опосредованная) адгезия (экзополисахариды) p Созревание биопленки экспрессия генов, отвечающих за синтез сигнальных молекул: Гр(+) - ацилгомосериновые лактоны, Гр(-)- короткоцепочечные пептиды p Состав матрикса: полисахариды микроорганизма и кислые полисахариды (муцин – продуцирует макроорганизм),

Схематическое изображение структуры биопленки 0, 1 -0, 5 мм Межклеточный матрикс. Экзополисахариды 73%

Внутренняя структура колонии Bacillus subtilis (сканирующая микроскопия)

Структура биопленки

Сканарующая электронная фотография биопленки, образуемой Staphylococcus aure in-vitro. Колония из кокков покрыта внеклеточным полимерным матриксом

Поверхность биопленки или колонии покрыта экстрацеллюлярным матриксом

Поверхность биопленки

УЛЬТРАТОНКИЙ СРЕЗ участка биопленки Salmonella typhimurium аморфный слой на внешней стороне поверхностной пленки

УЛЬТРАТОНКИЙ СРЕЗ участка биопленки Escherichia coli утолщение аморфного слоя поверхностной пленки

УЛЬТРАТОНКИЙ СРЕЗ УЧАСТКА БИОПЛЕНКИ Lactobacillus acidophilus поверхностная пленка 3 -х слойная мембрана+полисахариды

Биопленка с зубного налета

Эпителий кишечника и защитная биопленка на его поверхности

Экологические преимущества биопленок p Облегчение доступа питательных веществ и метаболическая кооперация p Защита от негативных воздействий окружающей среды p Резистентность к антибактериальным агентам

Доказана роль микробных биопленок в возникновении и развитии таких распространенных заболеваний, как: p инфекции, связанных с катетеризацией сосудов, вызванные Staphylococcus aureus и др. грамположительными микроорганизмами p инфекции сердечных клапанов и суставных протезов, вызываемые стафилококками p пародонтит, вызываемый рядом микроорганизмов полости рта p инфекции мочевыводящих путей, вызываемые Е. coli и др. патогенами, p инфекции среднего уха, вызываемые, например Haemophilus influenzae

Резистентность к антибактериальным агентам : p инактивация антибиотиков внеклеточными полимерами или ферментами, p замедлением метаболизма и, соответственно, уменьшение скорости роста микроорганизмов в условиях лимитирования питательных веществ в биопленке, из-за чего антибактериальный препарат диффундирует из биопленки быстрее, чем успеет на них подействовать, p экспрессия возможных генов резистентности p возникновение в биопленке под воздействием антибиотиков микроорганизмов-персистентов

Изменения, происходящие в биопленке патогена под действием антибиотикотерапии Контроль 5 мг/мл кларитромицина 10 мг/мл кларитромицина

Стратегии преодоления резистентности и борьбы с биопленками: p предотвращение первичного инфицирования имплантата, p минимизация начальной адгезии микробных клеток, p разработка методов проникновения через матрикс биопленки различных биоцидов с целью подавления активности связанных биопленкой клеток p разрушение матрикса

Биопленка из микст культур бактерий на голосовом протезе системы Provox БИОПЛЕНКИ! Стоит ли их нам бояться? http: //medi. ru/doc/270118. htm Casper Leunisse 1, Ranny van Weissenbruch 1, *, Henk J. Busscher 2, Henny C. van der. Mei 2, Freark Dijk 3 and. Frans W. J. Albers 1 Biofilm formation and design features of indwelling silicone rubber tracheoesophageal voice prostheses—an electron microscopical study Journal of Biomedical Materials Research Volume 58, Issue 5, pages 556– 563, 2001

Взаимодействие представителей нормальной (лактобактерии) и патогенной (S. typhi) микрофлоры

Спасибо за внимание!