Антибиотики и их роль в микробных взаимодействиях

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ - МСХА имени КА.

ТИМИРЯЗЕВА (ФГБОУ ВПО РГАУ - МСХА имени К.А.Тимирязева)

 

 

Факультет почвоведения, агрохимии и экологии

 

 

Кафедра почвоведения

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 

по дисциплине: МИКРОБИОЛОГИЯ

 

 

 

 

на тему: «Антибиотики и их роль в микробных взаимодействиях»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

студентка 203 группы

В.А.Зверева

 

Проверил:

Годова Г.В.

 

Оценка курсовой работы:

 

_______________________

 

 

 

 

 

                                               Москва 2011г

Содержание.

 

 

 

 

 

Введение………………………………………………………………………………...3

Антибиотики. Механизм действия и классификация…………………………….4

Микроорганизмы- продуценты

антибиотиков……………………………………………………………………………11

Антагонизм в мире микроорганизмов………………………………………………12

Применение антибиотиков в сельском хозяйстве………………………………..15

Проблемы резистности микроорганизмов к антибиотикам……………………..19

Заключение……………………………………………………………………………...22

Список используемой литературы……………………………………………….….23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Учение об антибиотиках - молодая синтетическая ветвь современного естествознания. В 1980 г,исполнилось всего 40 лет с того периода, когда в 1940 г.был получен в кристаллическом виде замечательный химиотерапевтический препарат микробного происхождения- пенициллин- антибиотик открывший эры антибиотиков.

Многие ученые мечтали о создании таких препаратов, которые можно было бы использовать при различных заболеваниях человека, о препаратах, способных убивать патогенных бактерий, не оказывая вредного влияния на организм больного.

Известный немецкий врач и естествоиспытатель Парацельс (1493- 1541) пытался применять мышьяк в борьбе с сифилисом. Однако его опыты не имели успеха и дальнейшее испытание этого вещества было надолго приостановлено.

Спустя примерно 380 лет немецкий врач, бактериолог и биохимик Пауль Эрлих (1854- 1915) в результате многочисленных и кропотливых опытов в 1912 г.синтезировал мышьяковистый препарат убивающий in vitro- возбудителя сифилиса. Эрлих назвал препарат сальварсаном.

Однако наибольший интерес для медицины представили различные биологические вещества, полученные биосинтетическим путем, т.е. соединения, образующиеся в процессе жизнедеятельности разнообразных организмов.

В 1929 г. А.Флемингом был открыт новый препарат- пенициллин. Это новое и весьма эффективное  химиотерапевтическое вещество получено в результате жизнедеятельности плесневого гриба, т.е. биосинтетическим путем.

С получением пенициллина как препарата возникло новое направление в науке- учение об антибиотиках, которое необычно быстро развивается в последние десятилетия.

 

 

Антибиотики. Механизм действия и классификация.

 

Антибиотики- специфические  продукты жизнедеятельности или их модификации, обладающие высокой физиологической активностью по отношению к определенным группам микроорганизмов (вирусам, бактериям, актиномицетам, грибам, водорослям ) или злокачественным опухолям, избирательно задерживая их рост или полностью подавляя развитие.

Антибиотики в отличии от некоторых других продуктов жизнедеятельности характеризуются  двумя основными признаками.

Во-первых, антибиотики в отличии от органических кислот, спиртов и им подобных соединений обладают высокой биологической активностью по отношению к чувствительным к ним организмам. Это означает, что антибиотические вещества, даже в очень низких концентрациях, проявляют высокий физиологический эффект. Например, пенициллин в концентрации 0,000001 г/мл оказывает четко выраженное бактерицидное действие в отношении чувствительных к нему бактерий.

Во-вторых, характерная особенность антибиотических веществ- избирательность их действия. Это означает, что каждый антибиотик проявляет свое биологическое действие лишь по отношению к отдельным вполне определенным организмам или к группам организмов, не оказывая при этом заметного эффекта на другие формы живых существ. Так, бензилпенициллин задерживает развитие представителей только некоторых грамположительных бактерий (кокков, стрептококкой и др.)и не оказывает действие на грамположительные бактерии, грибы или другие группы организмов. Он практически нетоксичен для организма человека или животного.  В этом состоит отличие антибиотичесикх веществ от общебиологических ядов- сулемы, фенола, мышьяка и других соединений, подавляющих жизнедеятельность любого организма, вступившего в контакт с ядом.

Не смотря на то, что антибиотики образуются в малых количествах по сравнению с такими продуктами жизнедеятельности, как, например, органические кислоты или спирты, они наиболее физиологически активные продукты метаболизма .

К настоящему моменту известно более 5000 различных антибиотиков. Антибиотики принадлежат к разным группам соединений (углеродсодержащие, аминоглюкозиды, хиноны, пептиды, макролиды и др.). Механизмы их противомикробного действия могут быть самыми разными (нарушение синтеза клеточной стенки, ингибирование синтеза белка, РНК, ДНК и т.д.).

В выработке устойчивости бактерий к антибиотикам и другим токсичным веществам участвуют трансмиссивные плазмиды, несущие гены множественной лекарственной устойчивости- R-факторы. R- факторы обуславливают устойчивость микроорганизмов к нескольким (девять и более) группам веществ- антибиотикам, лекарственным веществам, солям тяжелых металлов и др. Гены, которые определяют устойчивость бактерий, могут находиться в транспозонах, способных перемещаться в разные участки хромосомы и на плазмиды. Распространению множественной лекарственной устойчивости бактерий способствует комбинация трансмиссивной плазмиды с транспозоном.

Влияние на микроорганизмы токсичных веществ в небольших концентрациях, не вызывающих гибели, рассматривают как один из вариантов стрессовых воздействий. В таких условиях включаются специальные механизмы клеточного метаболизма, которые обеспечивают выживание бактерий .

Сложилось несколько подходов к классификации антибиотиков, причем они определяются главным образом профессиональными интересами ученых.

При классификации антибиотиков по признаку их биологического происхождения, с одной стороны, близкие или даже идентичные вещества могут быть отнесены к различным группам, а, с другой стороны, совершенно различные по химическому строению и биологическому действию соединения должны объединяться в одну группу веществ. Все это, безусловно, затрудняет их рассмотрение с точки зрения химического и биологического действия.

Среди основных признаков классификации антибиотиков известны следующие:

 

 

I классификация антибиотиков по биологическому происхождению.

 

1. Антибиотики, образуемые микроорганизмами, относящимися  к эубактериям.

А. Образуемые представителями рода Pseudomonas:

Пиоцианин- Ps.aeruginosa,

Вискозин- Ps.viscosa.

Б. образуемые представителями рода Microccus, Streptococcus, Diplococcus, Chromobacterium, Escherichia, Proteus:

Низин- Str.lactis,

Дипломицин- Diplococcus X-5,

Продигиозин- Chromobacterium prodigiosum (Serratia marcescens),

Колиформин- E.coli,

Протаптины- Ps.vulgaris.

В. Образуемые бактериями рода Bacillus:

Грамицидины- Bac.brevis,

Субтилин- Bac.subtilis,

Полимиксины- Bac.polymyxa,

Колистатин- неидентифицированная споровая аэробная палочка.

 

2. Антибиотики, образуемые микроорганизмами принадлежащими  к роду Streptomyces:

Стрептомицин- Str.griseus,

Тетрациклины- Str.auerofaciens, Str.rimosus,

Новобиоцин-  Str.spheroides,

Актиномицины- Str.antibioticus и др.

 

3. Антибиотики, образуемые несовершенными грибами:

Пенициллин- Penecillium chrysogenum,

Гризеофульвин- Penic.griseofulvin,

Трихотецин- Trichotecium roseum.

 

4. Антибиотики, образуемые грибами, относящимися к классам бензидомицетов и аскомицетов:

Термофиллин- базидиомицет Lensites thermophila,

Лензитин- Lensites sepiaria,

Хетомин- Chaetomium cochloides (актиномицет).

 

5. Антибиотики, образуемые лишайниками, водорослями  и низшими растениями:

Усниновая кислота (бинан)- лишайником,

Хлореллин-Chlorella vulgaris.

 

6. Антибиотики  образуемые высшими растениями:

Аллицин- Allium sativum,

Рафанин- Raphanus sativum,

Фитоалексины: пизатин в горохе- Pisum sativum,

                      фазеолин в фасоли- Phaseulus vulgaris.

7. Антибиотики  животного происхождения:

Лизоцим, экмолин, круцин (Trypanosoma cruzi), интерферон.

 

II Классификация антибиотиков по механизму биологического действия.

 

1. Антибиотики, ингибирующие  синтез клеточной стенки (пенициллины, бацитрацин, ванкомицин, цефалоспорин, D-циклосерин).

 

2. Антибиотики, нарушающие  функции мембран (альбомицин, аскозин, кандицидины, инстатин, трихомицин, эндомицин  и др.).

 

3. Антибиотики, избирательно  подавляющие синтез (обмен) нуклеиновых  кислот:

а) Подавляющие синтез РНК (актиномицин, гризеофульвин, канамицин, неомицин, новобиоцин, оливомицин и др.);

б) Подавляющие синтез ДНК (актидион, брунеомицин, митомицины, новобиоцин, саркомицин, эдеин и др.).

 

4. Антибиотки- ингибиторы  синтеза пуринов и пиримидинов (азасерин, декоинин, саркомицин и др.).

 

5. Антибиотики подавляющие  синтез белка (бацитрицин, виомицин, канамицин, метимицин, неомицин, тетрациклины, хлорамфеникол, эритромицин и др.).

 

6. Антибиотики- ингибиторы  дыхания (антимицины, патулин, пиоцианин, усиновая кислота и др.).

 

7. Антибиотики- ингибиторы  окислительного фосфорилирования (валиномицин, грамицидины, калицины, олигомицин, тироцидин и др.).

 

8. Антибиотики обладающие  антиметаболитными свойствами.

Антибиотические вещества образуемые некоторыми актиномицетами и плесневыми грибами. Эти антибиотики выступают в качестве антиметаболитов аминокислот, витаминов, нуклеиновых кислот. К числу антибиотиков- антиметаболитов относятся: фураномицин- антиметаболит лейцина; антибиотик- антагонист метаболизма аргинина и орнитина, образуемый Str.griseovariabelis;  антибиотик- антагонист метионина и тиамина, выделенный из культуры  Str.globisporus; антибиотическое вещество, обладающее антиметаболитными свойствами в отношении аргенина, лизина или гистидина, синтезируемое Str.macrosporus (термофилл).

 

9. Антибиотики- иммунодепрессанты: актиномицины C и D, оливомицин, бруномицин, рубомицин.

 

III Классификация антибиотиков по спектру биологического действия.

 

1. Противобактериальные  антибиотики узкого спектра действия, активные преимущественно в отношении грамположительных организмов.

Группа пенициллина.

Биосинтетические пенициллины: бензилпенилциллин и его соли (калиевая, натриевая, новокаиновая), бициллин, феноксиметилпенициллин.

Полусинтетические пенициллины.

Кислотоустойчивые, неактивные в отношении пенициллиназообразующих стафилококков: фенетициллин.

Кислотоустойчивые, активные в отношении пенициллиназообразующих стафилококков: оксациллин, клоксациллин ,диклоксациллин.

 

2. Противобактериальные  антибиотики широкого спектра действия.

Тетрациклины биосинтетические: хлортетрациклин, окситетрациклин, тетрациклин, деметилхлортетрациклин, деметилтетрациклин.

Полусинтетические тетрациклины: метациклин, доксициклин, моноциклин.

Хлорамфеникол (левомицетин).

Полусинтетические пенициллины: ампициллин, карбенициллин.

 

3. Противотуберкулезные  антибиотики.

Стрептомицин, канамицин, виомицин, циклосерин.

 

4. Противогрибные антибиотики.

Нистатин, гризеофульвин, амфотерицин В, леворин, кандицин, трихотецин.

 

5. Противоопухолевые антибиотики.

Актиномицин С, митомицин С, оливомицин, брунеомицин, дуномицин, рубомицин.

 

6. Противоамебные антибиотики.

Фумагиллин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИКРОБЫ - ПРОДУЦЕНТЫ АНТИБИОТИКОВ.

 
Между населяющими природу живыми существами, в том числе и между микробами, существуют очень сложные взаимоотношения. В одном случае эти взаимоотношения носят характер взаимной помощи: образуемые в процессе жизнедеятельности одних существ химические вещества используются другими, чем и обусловливается существование последних. Этот вид взаимоотношений носит название симбиоза. Однако в природе отношения между живыми существами складываются не всегда как симбиотические. 
Наряду с симбиозом чрезвычайно широко распространены и антагонистические взаимоотношения, выражающиеся в подавлении одного вида микроорганизмов другим при совместной их жизни. Такие взаимоотношения получили название антибиоза. 
Различные и многообразные формы антибиоза проявляются среди организмов, населяющих животный организм, почву, воду, навоз и другие объекты. Механизм антагонистических взаимоотношений между микробами бывает очень разнообразен, он может быть выражен:

 

1) в виде угнетения  одних видов микроорганизмов  продуктами жизнедеятельности других;

2) в виде борьбы за  кислород и питательные вещества  и т. п. 
 
Некоторые микробы в процессе своей жизнедеятельности выделяют такие продукты (так называемые антибиотики), которые действуют угнетающим образом на других микробов. Так, например, синегнойная палочка вырабатывает вещества, препятствующие развитию возбудителя сибирской язвы. 
Особенно сильными противомикробными свойствами обладают по отношению к подавляющему большинству микробов современные препараты - продукты жизнедеятельности некоторых плесневых и лучистых грибков, такие как пенициллин, биомицин, синтомицин, стрептомицин и др. 
В настоящее время выявлено более 100 различных антибиотических веществ (антибиотиков), вырабатываемых микробами, животными и растительными организмами. 
Успешно применяемые в последнее время антибиотики - пенициллин, стрептомицин, синтомицин, биомицин, террамицин - обладают высокой антибиотической активностью. Они широко применяются для профилактики и лечения при желудочно-кишечных заболеваниях, паратифе, роже свиней и других болезнях. 

 

 

 

 

Антагонизм в мире микроорганизмов.

 

В естественных условиях развития микробов довольно часто могут наблюдаться явления не только взаимно благоприятные, но и такие, при которых один вид микроорганизмов тем или иным способом угнетает или полностью подавляет рост и развитие других видов.

 На антагонистические свойства бактерий, стрептомицетов и плесневых грибов обращали внимание многие исследователи как у нас в стране, так и за рубежом еще в 19 веке.

Явление антагонизма широко распространено среди бактерий, актиномицетов, грибов и других организмов.

В зависимости от наследственных особенностей, а также в зависимости от различных экологических факторов и условий культивирования микроорганизмы могут проявлять антагонистические свойства по отношению к другим организмам.

Причины, вызывающие явление антагонизма,- самые разнообразные, и для оценки факторов, связанных с антагонизмом микроорганизмов, следует объединить эти явления в определенные группы.

Если в качестве это использовать главный критерий антагонизма, а именно: причину, вызывающую проявление антагонистических свойств организма, то можно все известные к настоящему времени формы микробного антагонизма объединить в две основные группы: «пассивный» и «активный» антагонизм.

Сущность «пассивного» антагонизма состоит в том, что угнетение роста одного вида микроорганизма другим может происходить только при определенных, иногда крайне ограниченных условиях развития этих организмов. Такие условия могут иметь место лишь при лабораторном культивировании микроорганизмов. В обычных естественных условиях роста подобного проявления антагонизма, как правило, не бывает.

При «активном» антагонизме угнетение роста или полное подавление жизнедеятельности одного вида микроба другим происходит в результате обогащения окружающей среды продуктами обмена, выделяемыми организмами при развитии. Однако при определенных концентрациях этих продуктов метаболизма организмы, их продуцирующие, могут развиваться свободно.

К группе «пассивного антагонизма следует отнести:

а) взаимоотношения микроорганизмов, складывающиеся при совместном развитии разных видов, которые нуждаются в одних и тех же питательных веществах;

б) насильственный антагонизм.

Насильственный антагонизм.

Ассистент И.И.Мечникова И.Шиллер еще в 1914 г. обратил внимание на то, что при совместном засеве в бульон ацидофильной палочки и стрептококка последний полностью погибает примерно через 18 ч культивирования (превращается в аморфную массу).

Если бактериям, которые в естественных условиях не проявляют никаких признаков антагонизма, создать условия недостатка в среде питательных веществ (азотных или углеродных), то одна из бактерий, обладающая протеолитическими ферментами, может использовать в качестве материала клетки других бактерий, не имеющих эти ферменты. В этом состоит основное свойство насильственного антагонизма.

В группу «активного» антагонизма микроорганизмов следует включить взаимоотношения, обусловленные:

а) образованием микробами органических кислот, спиртов или других продуктов обмена, происходящим в результате использования отдельных компонентов субстрата;

б) образованием и выделением в окружающую среду антибиотических веществ.

К этой группе следует отнести явление паразитизма и хищничества:

Паразитизм- форма взаимоотношений, при которой развитие некоторых микробов происходит за счет веществ тела (клетки), других организмов.

Например, бактерии-паразиты в своем эволюционном развитии утратили способность синтезировать многие вещества; они получает их в готовом виде за счет хозяина. Хозяин же никакой пользы взамен от такого сожительства не получает. Бактерии- это, как правило, внеклеточные паразиты, а риккетсии и фаги (вирусы) являются внутриклеточными паразитами.

Хищничество- некоторые микроорганизмы поглощают клетки других видов микроорганизмов и используют их в качестве питательного материала.

К числу микроорганизмов- хищников относятся главным образом миксоформы (миксобактерии, миксоамебы, миксомицеты).

Имшенецкий и Кузюрина (1951) описали наиболее простой тип хищничества, характерный для миксококков. Последние могут использовать в качестве источника питания преимущественно продукты лизиса живых клеток других бактерий. Причем мертвые клетки бактерий менее пригодны для миксококка, чем живые клетки тех же видов.

Надо полагать, что в естественных условиях таких четко очерченных форм взаимоотношений, не наблюдается. На разных этапах роста организмов, а так же в зависимости от условий их развития один тип взаимоотношения может сменяться другим, микробы, взаимодействующие в одном типе, могут меняться местами и т.д.

 

Антагонизм, обусловленный образованием антибиотических веществ.

Наиболее существенной и более яркой формой антагонизма, широко распространенной в мире микроорганизмов, является образование специфических продуктов обмена, угнетающих или полностью подавляющих развитие организмов других видов. Такие вещества получили название- антибиотики.

Явление антагонизма в мире микроорганизмов может быть широко использовано в практике здравоохранения и сельского хозяйства .

 

Применение антибиотиков в сельском хозяйстве.

 

Большинство людей считают, что проблема чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам касается только больниц, врачей и их пациентов. Но в тоже время еще одной большой областью применения антибиотиков является сельское хозяйство. Антибиотики применяют у животных, распыляют на различные фрукты и добавляют в воду, используют как для лечения, так и для стимулирования роста. J. Glenn Morris, профессор, руководитель кафедры эпидемиологии и профилактической медицины университета Мэрилэндской медицинской школы, Балтимор, отмечает, что около 40% всех антибиотиков в США используются с этой целью.[3]

Антибиотики применяются в основном в животноводстве (лечебные и кормовые антибиотики, стимуляторы роста животных). Самым крупным производителем и потребителем антибиотиков для животноводства является США. В качестве кормовых добавок антибиотики используют в США примерно для 80% птицы, в рационах 75% свиней и молочного скота, 60% мясного скота.[4]

В настоящее время ведётся очень интенсивноё разведение домашних животных на небольших площадях. Например, курятник вмещает от 15000 до 20000 кур. В этой ситуации сложно лечить одно конкретное животное, поэтому антибиотики добавляют в воду, которую употребляют животные, и очень трудно провести чёткую границу между стимулированием роста и лечением. В обоих случаях практически все животные получают немалые дозы антибиотиков.[3]

Основными причинами применения лечебных антибиотиков в животноводстве являются:

1. Инфекции, вызванные условиями содержания. Большое количество животных содержат на относительно малых площадях, что и предопределяет распространение различных инфекций. Сегодня заболеваемость различных видов животных составляет от 43до 52% к обороту стада, то есть болеет практически каждое второе животное;
2. Необходимость медикаментозной обработки при выращивании и содержание животных;
3. Широкомасштабная профилактика при транспортировке животных для снятия стресса.

Наиболее распространенные лечебные препараты:

1. Антибиотики тетрациклиновой группы: хлортетрациклин, тетрациклин, окситетрациклин представляют собой противомикробные препараты широкого спектра действия.  Тетрациклин применяется для краткосрочного лечения клинически выраженных болезней. Хлортетрациклин дают в профилактических целях. Окситетрациклин используют для лечения разнообразных бактериальных инфекций у крупного рогатого скота, овец, свиней, индеек и кур.
2. Антибиотики группы цефалоспоринов, характеризуются широким спектром действия против бактерий, проявляя при этом бактерицидный эффект.  Эти антибиотики применяют для лечения респираторных заболеваний у крупного рогатого скота и свиней.
3. Антибиотики аминогликозидной группы. Применяются для лечения желудочно-кишечных заболеваний. Среди них наиболее эффективны неомицин, канамицин и гентамицин. Широко используют в США для профилактики и лечения инфекций у животных и домашней птицы, вызванных стафилококками и стрептококками, а также распространенных болезней грушевых деревьев, яблонь, декоративных астр.
4. Антибиотики группы соединений – дестомицины. Обладают антигельминтной активностью и имеют применение в птицеводстве и свиноводстве.
5. Антибиотиков группы виргиниамицинов. Применяются как терапевтические вещества для лечения энтеритов свиней и крупного рогатого скота.

В качестве кормовых широко используют три антибиотика: монензин, ласалоцид и лайдломицин.

В США и Канаде была изучена эффективность использования этих антибиотиков на 62 фидлотах (огороженная площадка для откорма скота) и 55 хозяйствах, практикующих откорм на пастбищах. При откорме на фидлотах монензин и ласалоцид повышали прирост живой массы молодняка на 9-12%, затраты корма на единицу прироста – на 7-16% по сравнению с контрольной группой. При пастбищном откорме скота эти препараты повышали прирост живой массы на 17-22%. Более высокое увеличение прироста живой массы скота, получающих монензин и ласалоцид, по сравнению с контролем способствовало сокращению периода откорма на фидлотах на 7-10%, на пастбищах – 15-18%, что в свою очередь привело к снижению стоимости кормления. Эти антибиотики применяют в рационах откормочного молодняка для ускорения роста животных и снижения стоимости кормления.

Антибиотики используются также как стимуляторы роста. Стимуляторы роста оказывают стимулирующее действие на рост, продуктивность и воспроизводство животных, что приводит в среднем к 4-5% увеличению прироста живой массы животных по сравнению с контрольными группами, затраты корма на единицу прироста снижается на 5-8%, активизируется резистентность организма, сокращается период откорма животных.

Например, если в США 50 лет назад корова набирала убойный вес в 500-600 кг за три года, то сегодня, благодаря стимуляторам роста она набирает тот же вес всего за год.

Препараты антибиотиков, введенные в рацион птицы, оказывают стимулирующее действие на ее рост, яйценоскость, инкубационные качества яиц, эффективное использование корма, снижение расхода протеина. Например, в США 30 лет назад средний цыпленок выкармливался в течение четырех месяцев, сейчас он набирают тот же вес за 6 недель. Курица неслась в среднем один раз в четыре-пять дней, сегодня, благодаря стимуляторам, средняя курица дает более пяти яиц в неделю.

В качестве стимуляторов роста используются: хлор- и окситетрациклин, апрамицин, тилозин, виргиниамицин, пенициллин, авиламицин, моненсин натрия, салиномицин натрия и флавофосфолипол.

Сегодня в России также широко используются антибиотики, как в США и Китае, при этом в отличии от стран Евросоюза в России в качестве кормовых добавок используют группы антибиотиков, широко применяемых для лечения многих болезней человека.[4]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проблемы резистности микроорганизмов к антибиотикам.

 

Отдельные микроорганизмы — обладают резистентностью (устойчивость) к антибиотикам. Эта проблема обусловлена тем, что антибиотики в концентрациях, встречающихся в природных экосистемах, играют роль внутриклеточных сигнальных молекул, регулирующих транскрипцию генов. Изменение реакции бактериального коммуникативного сообщества на определенный сигнал, вызванное приобретением, или, наоборот, утратой антибиотикорезистентности, приводит к образованию новых экотопов. Поэтому проблема антибиотикорезистентности среди клинически значимых микроорганизмов уходит своими корнями в сложные экологические и эволюционные отношения между самими микроорганизмами, сложившиеся задолго до появления человека как биологического вида. В основе механизма распространения генов антибиотикорезистентности между бактериями лежит обмен плазмидами и конъюгативными транспозонами. В эволюции антибиотикорезистентности плазмиды и конъюгативные транспозоны выполняют функцию генетических платформ, на которых посредством рекомбинационных систем бактерий происходит сборка и сортировка генов антибиотикорезистентности, включенных в транспозоны, интегроны, генные кассеты и инсерционные криптические последовательности. К настоящему времени известно не менее четырех биохимических механизмов, отвечающих за развития у бактерий антибиотикорезистентности: детоксикация антибиотика; уменьшение проницаемости стенки микроорганизма для антибиотиков и/или выкачивание его из клетки; структурные изменения в молекулах, являющихся мишенями для антибиотиков; продукция альтернативных мишеней для антибиотиков. Высокие уровни антибиотикорезистентности у грамотрицательных бактерий обусловлены их способностью детоксицировать антибиотики в периплазматическом пространстве. В клеточной стенке грамположительных бактерий периплазматическое пространство отсутствует, поэтому механизмы их детоксикационной резистентности к антибиотикам менее эффективны, чем у грамотрицательных бактерий.[5]

 

Резистентность микроорганизмов к антибиотикам может быть природной и приобретенной. 
• Истинная природная устойчивость характеризуется отсутствием у микроорганизмов мишени действия антибиотика или недоступности мишени вследствие первично низкой проницаемости или ферментативной инактивации. При наличии у бактерий природной устойчивости антибиотики клинически неэффективны. Природная резистентность является постоянным видовым признаком микроорганизмов и легко прогнозируется.  
• Под приобретенной устойчивостью понимают свойство отдельных штаммов бактерий сохранять жизнеспособность при тех концентрациях антибиотиков[4] (например, штамм Salmonella ET-104 устойчив к пяти группам антибиотиков)[3], используемых для лечения подобных инфекций, которые подавляют основную часть микробной популяции. Возможны ситуации, когда большая часть микробной популяции проявляет приобретенную устойчивость. Появление у бактерий приобретенной резистентности не обязательно сопровождается снижением клинической эффективности антибиотика. Формирование резистентности во всех случаях обусловлено генетически: приобретением новой генетической информации или изменением уровня экспрессии собственных генов.

Искусственные корма промышленного производства (комбикорма, минеральные корма, белково-витаминные добавки и др.), применяемые в сельском хозяйстве, попадая в организм животных способны вырабатывать яд, который опасен для человека.

В качестве корма применяется так же мясокостная и рыбная мука. Мясокостную муку изготавливают из павших животных и отходов мясного производства и включают в рационы птицы, свиней, молодняка сельскохозяйственных животных для улучшения белкового баланса рациона. Рыбная кормовая мука вырабатывается из непищевых видов рыб, морских млекопитающих, ракообразных, а также из отходов переработки пищевых рыб, крабов, креветок и других гидробионтов с добавлением антиокислителя. Рыбная мука в основном применяется в птицеводстве и свиноводстве.

Именно применение мясокостной муки стало причиной возникновения в Европе в конце XX в. такого заболевания как «Коровье бешенство». Данное заболевание именуют так из-за своих ярких симптомов и неизбежного летального исхода. Это заболевание мозга, при котором отмирают его клетки, обладает высокой контагиозностью, приводящее к заболеванию людей. Причина возникновения банальна и проста. Из заболевших скрапией (сонная болезнь) трупов овец в Англии, при помощи нового метода, который якобы не вредит животным белкам трупов, был получен дешевый и обладающий «высокими энергетическими свойствами» корм для скота. Метод не помешал попаданию скрапии в составные части того корма, который был предназначен для скармливания скоту. Это корм скармливали молочным коровам для максимальных удоев, те не выживали и погибали тысячами от скрапии, которая теперь стала именоваться «коровьем бешенством». При этом до сих пор не известно сколько тысяч коров, с не выраженными симптомами скрапии переработаны в корм. Так же не выяснено, насколько велика инфекционная опасность от такого корма для свиней, птиц, рыбы.[4]