щ УДК 579.61(075.8)+579.63(075.8) ББК 52.64я73+51.201.7я73 П28 Рецензенты: кафедра биотехнологии и биоэкологии Белорусского государственного технологическго университета (заведующий кафедрой кандидат химических наук, доцент В. Н. Леонтьев); кандидат биологических наук, доцент Н. А. Белясова; кандидат биологических наук, доцент Л. Н. Валентович Песнякевич, А. Г. П28 Медицинская и санитарная микробиология : учеб. пособие / А. Г. Пес- някевич. – Минск, 2017. – 231 с. ISBN 978-985-566-452-0. Рассматриваются инфекционный процесс как взаимодействие патогена и ор- ганизма-хозяина, патогенность и вирулентность как общие свойства возбудите- лей инфекционных заболеваний, факторы патогенности и вирулентности болезне- творных бактерий и их действие на клеточно-молекулярном уровне. Описываются общие принципы борьбы с инфекционными заболеваниями, а также основы про- филактики и терапии инфекционных болезней. Приводятся современные сведения о систематическом положении возбудителей инфекционных заболеваний бактери- альной этиологии и вызываемых ими инфекционных процессах. Предназначено для студентов, обучающихся в учреждениях высшего образова- ния по специальностям «Биология (по направлениям)», «Микробиология». УДК 579.61(075.8)+579.63(075.8) ББК 52.64я73+51.201.7я73 ISBN 978-985-566-452-0 © Песнякевич А. Г., 2017 © БГУ, 2017 ВВЕДЕНИЕ Предлагаемое учебное пособие написано согласно программе, утверж- денной для студентов биологического факультета Белорусского государ- ственного университета. По этой причине в книге отсутствуют общие све дения о строении, физиологии и экологии микроорганизмов, а также о строении и функционировании иммунной системы млекопитающих, уже известные студентам пятого года обучения из общих курсов «Ми- кробиология» и «Основы иммунологии». Кроме того, в разделе «Частная медицинская микробиология» рассматриваются только бактериальные возбудители инфекционных заболеваний человека, поскольку о па тоген- ных грибах и вирусах студенты биофака БГУ узнают из других курсов, читаемых на факультете. Все это определило отличия данного учеб но- го пособия от подобных, издаваемых для студентов медицин ских учеб- ных заведений. Тем не менее автор надеется, что учеб ное пособие мо- жет оказаться полезным для всех, кто желает получить сведе ния о сути инфекционного процесса как общебиологического явления, о бакте- риях, вызывающих наиболее часто встречающиеся за болевания че- ловека, и о мерах предупреждения и лечения некоторых инфекцион- ных болезней. Автор выражает искреннюю благодарность Светлане Васильевне Ма- ковец и Леониду Николаевичу Валентовичу за полезные советы и не- оценимую помощь в оформлении данного издания. ПРЕДМЕТ, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ МЕДИЦИНСКОЙ МИКРОБИОЛОГИИ В самом широком смысле медицинская микробиология как специали- зированная отрасль знаний изучает одноклеточных и не имеющих клеточ- ного строения живых существ, способных хотя бы частично преодолевать защитные барьеры организма человека, обеспечивающие стерильность 3 нашей внутренней среды. С одной стороны, среди множества видов населяющих биосферу микроорганизмов таких немного, но, с другой стороны, они есть среди микроорганизмов всех уровней организации, что и обусловило разделение меди- цинской микробиологии на медицинскую вирусологию, медицинскую миколо- гию, медицинскую протозоологию и медицинскую бактериологию. Несмотря на то что каждый из вышеуказанных разделов имеет свой предмет изучения, исследования патогенных для человека вирусов, грибов, одноклеточ- ных животных и бактерий планируются и осуществляются ради достижения об- щей цели – получения сведений, на базе которых медицина может разрабатывать наиболее эффективные методы борьбы с инфекционными заболеваниями, поэто- му глобальной задачей медицинской микробиологии является выяснение особен- ностей строения, физиологии и экологии исследуемых существ, обеспечивающих им способность проникать во внутреннюю среду организма человека и вызывать патологическое состояние. Учитывая то, что иммунная система человека реагирует на определенные мо- лекулы, способные выступать в качестве антигенов, одна из частных задач ме- дицинской микробиологии заключается в определении антигенных свойств бо- лезнетворных микроорганизмов и выделяемых ими белков. Полученная в ходе решения этой задачи информация становится основой для создания вакцин и сы- вороток профилактического и терапевтического назначения. Сведения об анти- генных свойствах микроорганизмов важны также для решения еще одной задачи медицинской микробиологии – разработки методов быстрой и точной иденти- фикации возбудителей инфекционных заболеваний. Объектами исследования медицинских микробиологов служат и те микроор- ганизмы, которые постоянно обитают на поверхности кожи и слизистых оболо- чек человека. С одной стороны, интерес к этим объектам обусловлен наличием в составе так называемой нормальной микробиоты человека условно-патогенных видов, которые при определенных условиях способны проникать во внутреннюю среду и вызывать заболевания, с другой – влиянием аборигенных микроорганиз- мов на истинно патогенных, периодически попадающих на тело человека из окру- жающей среды. Кроме того, некоторые из входящих в нормальную микробио- ту видов позволяют эффективно оценивать потенциальную опасность объектов окружающей среды как источников болезнетворных микроорганизмов и тем са- мым представляют интерес для санитарной микробиологии. Для решения этих и других частных задач медицинским микробиологам при- ходится использовать обширный методический арсенал. Можно без преувели- чения сказать, что большинство методов общей микробиологии, биохимии, ге- нетики и молекулярной биологии в настоящее время успешно применяются при исследовании возбудителей инфекционных болезней. Кроме того, в рамках соб- ственно медицинской микробиологии разработаны специфические методы, на- пример такие, как методы определения вирулентности возбудителей и токсично- сти вырабатываемых ими веществ. Следует отметить, что методический аппарат медицинской микробиологии постоянно пополняется и улучшается по мере раз- вития всех направлений современной биологии, и эта тенденция характерна для всех этапов развития медицинской микробиологии как науки. 4 ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ МЕДИЦИНСКОЙ МИКРОБИОЛОГИИ Являясь неотъемлемой частью микробиологии и медицины одновременно, медицинская микробиология имеет с ними общие начальные этапы развития. Считается, что еще ученые Древнего мира (Гиппократ, Лукреций, Плиний, Гален, позднее Авиценна) связывали возникновение некоторых болезней с неким гипо- тетическим заразным началом, однако только с возникновением микробиологии как науки появились возможности для детализации этих воззрений. С этих пози- ций можно сказать, что нидерландский натуралист Антони ван Левенгук (1632–1723) как один из основоположников научной микроскопии может быть причислен к от- цам медицинской микробиологии. В своих работах, которые он начал публико- вать с 1673 г., Левенгук приводил сведения о мельчайших увиденных им существах (animalcula viva – живые зверюшки – так ласково исследователь называл увиден- ных им мельчайших существ). Анализируя выполненные им рисунки и описания, современные историки биологии пришли к выводу, что объектами проводимых Левенгуком исследований были не только одноклеточные животные и растения, но и некоторые крупные бактерии. Тем самым были заложены основы развития микробиологии в целом и, главное, основы представлений о том, что в окружа- ющем человека мире постоянно обитает огромное количество мельчайших орга- низмов. Однако ни Левенгук, ни его последователи, работавшие в XVII–XVIII вв., не связывали присутствие микроорганизмов с развитием заболеваний. Это уда - лось сделать двум выдающимся ученым XIX в. – Луи Пастеру и Роберту Коху. Французский исследователь Луи Пастер (1822–1895), будучи химиком по об- разованию, стал известен как человек, открывший миру путь борьбы с особо опас- ными болезнями. Существует мнение, что эволюция его научных интересов была следующей. Изучая как химик причины порчи вина и пива, Пастер пришел к вы- воду, что собственно процесс превращения виноградного сока в вино является не чисто химическим, а по своей сути биологическим, поскольку осуществляется только в присутствии определенных микроорганизмов. Более того, так называе- мые «болезни вина» – это следствие попадания в виноградный сок или уже в го- товое вино других микроорганизмов. Подтвердив свои предположения прямы- ми экспериментами, он сумел убедить всех, что причина «болезней» – микробы. Следующим шагом стало исследование причин массовой гибели личинок тутово- го шелкопряда в шелководческих хозяйствах Франции. И здесь Пастер блестяще доказал, что болезнь и гибель этих животных связаны с присутствием микроор- ганизмов. Теперь фактически оставался один шаг до осознания того, что и болез- ни людей, называемые заразными, возникают как результат проникновения бак- терий в организм человека. Следует отметить, что к подобным выводам приходили и другие исследовате- ли, занимавшиеся непосредственно болезнями человека. Начиная с 40-х гг. XIX в. в медицинской литературе появлялись сведения о присутствии различных по мор- фологии бактерий в пораженных тканях и органах больных людей, однако дока- зать их причастность к развитию собственно болезни не удавалось, поскольку не существовало способов отделения этих мельчайших объектов друг от друга и от 5 пораженных тканей. Решающими в этом направлении стали работы немецкого ученого Роберта Коха (1843–1910). Свои исследования Р. Кох начал еще во время работы сельским врачом в Гер- мании. Его внимание привлекла распространенная в те