Тема 4: Экология микробов
Человек заселен (колонизирован) примерно 1000 видами микробов, составляющими его нормальную микрофлору (микробиоту), в виде сообщества (микробиоценоза) массой около 1,5 - 2 кг, в котором преобладают облигатные анаэробы. Микробы находятся в состоянии равновесия (эубиоза) друг с другом и организмом человека. Большинство из них являются синантропными микробами, не причиняющими вреда человеку, т.е. комменсалами. Каждый человек имеет уникальное микробное «сообщество», которое варьирует в зависимости от диеты, окружающей среды, генетики, возраста (полноценная микрофлора формируется у ребенка к трем годам), массы тела, сопутствующих заболеваний, медикаментозной терапии, состояния иммунной и нейроэндокринной систем.
Различают постоянную и транзиторную микрофлору. Постоянная (резидентная, индигенная, или автохтонная) микрофлора представлена микроорганизмами, постоянно присутствующими в организме. Транзиторная (непостоянная, или аллохтонная) микрофлора неспособна к длительному существованию в организме. Постоянную микрофлору можно разделить на облигатную и факультативную. Облигатная микрофлора (бифидобактерии, лактобактерии, бактероиды, кишечная палочка и др.) является основой микробиоценоза, а факультативная микрофлора (стафилококки, стрептококки, клебсиеллы, некоторые грибы и др.) включает меньшую часть микробиоценоза.
Микрофлора слизистых оболочек заключена в экзополисахаридно-муциновый матрикс, образуя на поверхности барьерных тканей биологическую пленку, устойчивую к различным воздействиям. Плотность популяции микробов и их взаимоотношения определяются понятием quorum sensing (QS), или «ощущением кворума», описывающим механизмы их саморегуляции в биопленках.
Кожу колонизируют грамположительные бактерии (пропиони-бактерии, коринеформные бактерии, эпидермальные стафилококки, микрококки, стрептококки, пептострептококки), а также некоторые грамотрицательные бактерии и дрожжеподобные грибы рода. Реже встречается транзиторная микрофлора: Staphylococcus aureus, S. pyogenes и др. Микроорганизмы распределены на коже неравномерно – наибольшее скопление отмечается в межпальцевых промежутках, в подмышечных впадинах, в паховой области.
Конъюнктива содержат небольшое количество коринеформных бактерий и стафилококков в связи с действием лизоцима и других бактерицидных факторов слезной жидкости.
Верхние дыхательные пути содержат бактероиды, коринеформные бактерии, гемофильные палочки, лактобактерии, стафилококки, стрептококки, нейссерии, пептококки, пептострептококки и др. Трахея, бронхи и альвеолы обычно стерильны.
Полость рта - преобладают бактерии: бактероиды, превотеллы, порфиромонады, бифидобактерии, эубактерии, фузобактерии, лактобактерии, актиномицеты, гемофильные палочки, лептотрихии, нейссерии, стрептококки, стафилококки, пептококки, пептострептококки, вейлонеллы, спирохеты и др. Обнаруживают также грибы рода Candida и простейшие. Функции микрофлоры полости рта – защитная, иммунотренирующая, пищеварительная. Микрофлора полости рта зависит от: возраста, характера пищи, гигиены полости рта, заболеваний ЖКТ, состояния иммунной системы, саливации, приёма медикаментов, наличия пломб, протезов, брекетов и др.
Пищевод практически не содержит микроорганизмов.
Желудок содержит лактобациллы, дрожжи, кокки и грамотрицательные бактерии, количество микроорганизмов небольшое из-за действия соляной кислоты.
В тонкой кишке обнаруживают бифидобактерии, лактобактерии, клостридии, эубактерии, энтерококки, анаэробные кокки, порфиромонады, превотеллы, количество небольшое из-за действия пищеварительных ферментов.
Толстая кишка содержит больше бактерий, чем тонкая. Около 95 % всех видов микроорганизмов составляют анаэробные бактерии.
Основными представителями микрофлоры толстой кишки являются:
- анаэробные грамположительные палочки (бифидобактерии, лактобациллы, эубактерии), грамположительные спорообразующие анаэробные палочки (клостридии перфрингенс и др.) и энтерококки;
- анаэробные грамположительные кокки (пептострептококки, пептококки);
- анаэробные грамотрицательные палочки (бактероиды, превотеллы), факультативно-анаэробные грамотрицательные палочки (кишечные палочки, цитробактер, энтеробактер, клебсиеллы, протей и др.);
- метанококки и другие метанопродуцирующие археи (архебактерии).
В меньших количествах обнаруживают фузобактерии, порфиромонады, пропионибактерии, вейлонеллы, стафилококки, синегнойную палочку, грибы рода Candida и некоторых простейших.
Функции микрофлоры кишечника – пищеварительная, защитная, иммунотренирующая, витаминосинтезирующая, противоаллергическая, противоканцерогенная, регуляторная и др. Микрофлора зависит от возраста, характера питания, заболеваний ЖКТ, кишечных инфекций, гельминтозов, паразитарных заболеваний, состояния иммунной системы, стресса, приёма медикаментов, наличия аллергии.
Мочеполовая система: почки, мочеточники, мочевой пузырь, матка, простата обычно стерильны. Микрофлора наружных половых органов представлена эпидермальными стафилококками, коринеформными бактериями, зеленящими стрептококками, сапрофитическими микобактериями, кандидами и энтеробактериями.
Влагалище содержит лактобактерии, бифидобактерии, бактероиды, пропионибактерии, порфириномонады, превотеллы, пептострептококки, коринеформные бактерии и др. Преобладают анаэробы: соотношение анаэробов и аэробов составляет 10:1. В репродуктивный период жизни преобладают грамположительные бактерии, а в период менопаузы они заменяются грамотрицательными.
Состав микрофлоры зависит от многих факторов: менструального цикла, беременности, возраста, гигиены, характера контрацепции, половой активности, наличия ИППП, хронических воспалительных заболеваний органов малого таза, приёма медикаментов, состояния иммунной системы. Функции микрофлоры влагалища: защитная, иммунотренирующая, эволюционная. В клетках влагалищного эпителия накапливается гликоген, расщепляемый лактобактериями с образованием молочной кислоты. Подкисление лактобактериями вагинального секрета, продукция ими перекиси водорода и бактериоцинов ведет к подавлению роста посторонней микрофлоры.
Дисбактериоз и дисбиоз:
Дисбактериоз - количественное и качественное изменение бактерий, входящих в состав нормальной микрофлоры. Дисбиоз - количественное и качественное изменение не только бактериального, но вирусного и грибкового состава нормальной микрофлоры. Диагностику нарушений микробиоценоза проводят с помощью бактериологического метода и ПЦР.
Для восстановления нормальной микрофлоры проводят селективную деконтаминацию и назначают: пробиотики - содержат живые бактерии, представителей нормальной микрофлоры кишечника; пребиотики - олигосахариды, фруктоолигосахариды, стимулируют рост нормальной микрофлоры; синбиотики – комбинированные препараты, содержащие пробиотики и пребиотики.
Микрофлора почвы, воды, воздуха:
Микрофлора почвы: микроорганизмы участвуют в почвообразовании и самоочищении почвы, в кругообороте в природе азота, углерода и других элементов. В почве, помимо бактерий, обитают грибы, простейшие. На поверхности почвы микроорганизмов относительно мало из-за губительного действия УФ-лучей, высушивания и других факторов. Пахотный слой почвы толщиной 10—15 см содержит наибольшее количество микроорганизмов. По мере углубления количество микроорганизмов уменьшается вплоть до их исчезновения на глубине 3—4 м. В почве живут спорообразующие палочки родов Bacillus и Clostridium. Непатогенные бациллы, наряду с псевдомонадами, протеем и некоторыми другими бактериями, являются аммонифицирующими, составляя группу гнилостных бактерий, осуществляющих минерализацию органических веществ. Почва является также местом обитания азотфиксирующих бактерий, усваивающих молекулярный азот. В виде спор в почве могут длительно сохраняться (а некоторые даже размножаться) патогенные спорообразующие палочки (возбудители сибирской язвы – бациллы и клостридии ботулизма, столбняка, газовой гангрены). Представители семейства кишечных бактерий: кишечная палочка, возбудители брюшного тифа, сальмонеллезов и дизентерии, попав в почву с фекалиями сохраняются в ней недолго. Обнаружение бактерий группы кишечной палочки (колиформных бактерий) в значительных количествах является показателем загрязнения почвы фекалиями человека и животных и свидетельствует о ее санитарно-эпидемиологическом неблагополучии из-за возможности передачи возбудителей кишечных инфекций. В почве также находятся простейшие и многочисленные грибы, токсины которых, накапливаясь в продуктах питания человека, вызывают интоксикации — микотоксикозы.
Микрофлора воды активно участвует в процессе самоочищения от органических отходов. Утилизация органических отходов связана с деятельностью постоянно обитающих в воде микроорганизмов, составляющих аутохтонную микрофлору. В пресных водоемах находятся различные бактерии: палочковидные (псевдомонады, аэромонады), кокковидные (микрококки), извитые и нитевидные (актиномицеты). На дне водоемов, в иле, увеличивается количество анаэробов. При загрязнении воды органическими веществами появляется большое количество непостоянных (аллохтонных)представителей ее микрофлоры, которые исчезают в процессе самоочищения воды. Вода — фактор передачи возбудителей многих инфекционных заболеваний. Вместе с загрязненными сточными водами в озера и реки попадают представители нормальной микрофлоры человека и животных (кишечная палочка, цитробактер, энтеробактер, энтерококки, клостридии) и возбудители кишечных инфекций (брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры, лептоспироза, энтеровирусных инфекций). Некоторые возбудители могут даже размножаться в воде (холерный вибрион, легионеллы).
Микрофлора воздуха состоит из микроорганизмов, попавших в воздушную среду из почвы, воды, а также с поверхности тела, из дыхательных путей и с каплями слюны человека и животных. Бактериальная обсемененность закрытых помещений зависит от условий уборки помещения, уровня освещенности, количества людей в помещении, частоты проветривания и других факторов. Воздух — фактор передачи инфекций дыхательных путей, при которых возбудитель передается воздушно-капельным или воздушно-пылевым путем. Солнечные лучи и другие факторы способствуют гибели микрофлоры воздуха. Для снижения бактериальной обсемененности воздуха проводят влажную уборку помещения в сочетании с вентиляцией и очисткой (фильтрацией) поступающего воздуха. Применяют также аэрозольную дезинфекцию и обработку помещений лампами УФ-излучения (например, в микробиологических лабораториях и операционных блоках).