Влияние физических факторов на фенотипические свойства микроорганизмов

Учебные материалы по биологии / Влияние физических факторов на фенотипические свойства микроорганизмов

Введение

Вплоть до конца прошлого века микробиология развивалась главным образом на основе исследований чистых культур микроорганизмов,у которых были изучены фенотипические свойства. В конце ХХ века сформировалось представление об особом фенотипическом свойстве микрофлоры человека - хорошо организованном взаимодействующем сообществе микроорганизмов, покрывающих поверхности кишечной стенки, других слизистых оболочек, кожи и зубов человека. На сегодняшний день известно, что большинство бактерий существуют в природе не в виде свободно плавающих клеток, а виде специфически организованных биопленок. Причем сами бактерии составляют лишь 5-35 % массы биопленки, остальная часть это межбактериальный матрикс. Бактериальные клетки, находящиеся в биопленке, подвергаются структурным изменениям, связанным с прикрепленным состоянием, обладают особенностями функциональной активности, обусловленной коллективным сосуществованием. В бактериальном сообществе-биопленке появляются клетки, отличающиеся по морфологии от своих свободно живущих сородичей и имеют измененные фенотипические свойства. У прикрепленных бактерий наблюдаются замена поверхностных структур, свойственных планктонным клеткам, другими, нужными для прикрепления к поверхности. Необходимость особой плотной упаковки клеток в биопленке сопровождается изменением их формы и ультраструктурной организации.[1]

Такая форма существования предоставляет бактериям массу преимуществ в условиях воздействия неблагоприятных факторов внешней среды и организма-хозяина: повышение устойчивости к антибиотикам (это способствует хронизации инфекционного процесса), рефрактерности к лечению, повышение устойчивости к антисептикам и дезинфектантам, что в результате приводит к увеличению частоты внутрибольничных инфекций, создаются трудности в микробиологической диагностике инфекционных заболеваний (идентификация возбудителя и определения его антибиотикочувствительности). Фактором устойчивости биопленок оказывается слизисто-полимерный слой, вырабатываемый сразу после адгезии, и включающий липополисахариды, протеогликаны, гликопротеиды, эндополисахариды, аналогичные веществу клеточной стенки, гликокаликса и капсул бактерий.

За прошедшее десятилетие была доказана роль биопленок в развитии целого ряда инфекций человека. По данным Центра по контролю заболеваемости (США) до 65% заболеваний человека может быть связанно с формированием биопленок. Микроорганизмы образуют биопленки на любых биотическихи абиотических поверхностях.В течение долгого времени считали, что биопленки образуются на поверхности изделий медицинского назначения, таких как мочевые катетеры, эндотрахеальные трубки, ортопедические и грудные имплантаты, контактные линзы, внутриматочные приспособления и хирургические нити. Из-за устойчивости бактерий в биопленке очень часто стерилизация не дает эффекта, в результате чего приходится использовать одноразовые инструменты. С биопленками, образующимися на поверхности стен, кроватей, полов тесно связана проблема внутрибольничных инфекций, что создает большие проблемы в медицинской практике.Они являются основными источниками заболеваний, которые характеризуются глубокими бактериальными инфекциями и хроническим воспалением, например, заболевания периодонта, фиброзы мочевого пузыря, хронические акне и остеомиелиты. Биопленки также обнаруживают в ранах, что способствует замедляют процесс заживления и неэффективности антибактериальной терапии. В связи с этим считают, что биопленки являются основным фактором, способствующим возрастанию числа хронических воспалительных заболеваний.

Наиболее важной отличительной особенностью бактерий, находящихся в составе сообществ, является то, что бактерии внутри биопленки способны размножаться и вновь диссеминировать после завершения курса лечения, приводя к формированию хронических процессов и рецидивов заболевания.

В данной работе проанализированны физические методы влияния на фенотипические свойства микроорганизмов [2].

• Фенотипические свойства микроорганизмов.
• Понятие « биопленка». Структура, морфотипы биопленок
• Этапы и механизмы формирования биопленок и распада на поверхности раздела твердой и жидкой фазы, их регуляция
• Скорость образование биопленок
• Роль биопленки в выживаемости микроорганизмов в окружающей среде
• Влияние электромагнитного излучения на формирование биопленок
• Биологическое действие ультрафиолетового излучения на микроорганизмы