Одним из важных физиологических свойств микроорганизмов является способность синтезировать различные биологически значимые соединения. Среди них антибиотики. Термин «антибиотик», предложенный С. А. Ваксманом в 1942 году, используют для определения веществ, образуемых микроорганизмами и обладающих антимикробным действием. Вместе с тем, разные авторы по-разному определяют этот термин. По мнению З. В. Ермольевой (1946) и других, антибиотиками следует называть продукты обмена любых организмов, способные избирательно убивать микроорганизмы или подавлять их рост. С. М. Навашин И. П. Фомина антибиотиками называют химиотерапевтические вещества, образуемые микроорганизмами или полученные из иных природных источников, а также их производные и синтетические продукты, обладающие способностью избирательно подавлять в организме больного возбудителей заболевания или задерживать развитие злокачественных опухолей.
Очевидно, что недостатка в определениях нет. Мы полагаем, что на первом этапе знакомства нас устроит такое: антибиотики – это вещества подавляющие или полностью прекращающие рост и развитие микроорганизмов.
Классификация антибиотиков основана на разных свойствах этих веществ.
Их можно различать по источнику происхождения:
- естественные
- искусственные.
Продуцентами естественных антибиотиков могут выступать организмы самых разных групп:
бактерии - полимиксины (Bacillus polymyxa), грамицидин (Bacillus brevis), левомицетин (Streptococcus venezuelae) и др.
актиномицеты – неомицин, канамицин, мономицин, стрептомицин, нистатин и др. (p. Streptomyces);
грибы – пеницилин, гризеофульвин (р.Penicillium);
растения – аллицины (лук, чеснок);
животные – лизоцим.
Антибиотики можно дифференцировать на основании их химической структуры:
- b - лактамные (пенициллины)
- тетрациклины (тетрациклин, олететрин, метациклин);
- макролиды (эритромицин, олеандомицин, линкомицин);
- аминогликозиды (сизомицин, гентамицин, канамицин);
- пептиды (полимиксины, грамицидин).
Широкое применение в практике приобрела классификация антибиотиков по спектру действия:
- широкого спектра действия,
- действующие на грамположительные микробы,
- действующие на грамотрицательные бактерии.
В связи с распространением антибиотикорезистентности бактерий особый интерес представляет разделение антибиотиков по механизму действия на бактериальную клетку:
- подавляющие синтез пептидогликана;
- подавляющие синтез нуклеиновых кислот;
- ингибиторы синтеза белка;
- нарушающие физиологическую активность микроорганизмов.
Существуют и другие принципы классификации, с которыми можно познакомится в специальной литературе (Л. Е. Бриан, 1984; Н.С. Егоров, 1994)
Упоминавшаяся выше антибиотикорезистентность микроорганизмов вызвала к жизни процедуры контроля за этим свойством у клинически значимых штаммов микробов. Сегодня для успешной борьбы с антибиотикоустойчивыми возбудителя необходимо четко знать их антибиотикограммы – картину чувствительности возбудителя к разным антибиотикам. Обнаружить чувствительность можно разными методами, среди которых для нас наиболее доступным, хотя и не самым репрезентативным, является метод бумажных дисков.
Определение чувствительности микроорганизмов к антибиотикам
При определении чувствительности желательно иметь чистые культуры возбудителя и лишь при необходимости срочного получения ответа используют смешанные культуры, содержащие всю микрофлору, имевшуюся в исследуемом материале.
Наиболее прост и доступен метод определения чувствительности с помощью дисков, пропитанных антибиотиками. В стерильные чашки Петри, расположенные на горизонтальной поверхности, разливают по 15 мл. плотной питательной среды (чаще всего 2% мясопептонный агар). На поверхность застывшего и слегка подсушенного агара наливают 1 мл суспензии суточной культуры микроба-возбудителя или, если чистая культура не выделена, взятого для исследования патологического материала (гной, экссудат и т. п.), слегка разведенного изотоническим раствором хлорида натрия. Бактериальную взвесь равномерно распределяют по поверхности агара, а ее избыток удаляют пастеровской пипеткой. На поверхности засеянного агара пинцетом раскладывают диски с антибиотиками — по 5—6 дисков на каждую чашку на расстоянии 25 мм от центра чашки. Чашки выдерживают при 37°С 16—18 ч, после чего учитывают результаты опыта путем измерения зон задержки роста микробов вокруг дисков, включая диаметр самого диска. Размер зон зависит от степени чувствительности возбудителя к данному антибиотику. При зоне диаметром до 10 мм штамм расценивается как устойчивый, 11— 15 мм —как малочувствительный, 15—25 мм—как чувствительный. Зоны, превышающие 25 мм, свидетельствуют о высокой чувствительности микроорганизма к данному антибиотику. Однако этот метод нельзя считать количественным.
Более точные результаты можно получить, применяя метод серийных разведений в жидкой среде. Бульон Хоттингера (или другую среду, пригодную для роста данного микроорганизма) разливают по 2 мл в пробирки, расставленные в штативы по 10 в каждом ряду. Готовят раствор антибиотика, содержащий 100 ЕД. в 1 мл, и добавляют 2 мл этого раствора в первую пробирку. После тщательного перемешивания новой стерильной мерной пипеткой переносят 2 мл из этой пробирки в следующую и т. д. до девятой пробирки, из которой 2 мл выливают. Десятая пробирка, не содержащая антибиотика, служит контролем роста культуры. Для постановки этого опыта вместо стандартов антибиотиков можно с успехом использовать имеющиеся в продаже препараты, на этикетке которых указано количество единиц во флаконе. Например, если флакон содержит 500000 ЕД. пенициллина, то, добавив в него 10 мл дистиллированной воды, получают раствор, содержащий в 1 мл 50000 ЕД. при дальнейшем разведении в 100 раз получают раствор с концентрацией пенициллина 500 ЕД./мл. Для получения требуемой концентрации 100 ЕД./мл нужно развести этот раствор еще в 5 раз; это разведение делают при помощи бульона и 2 мл. полученного раствора вносят в первую пробирку. Таким образом, в первой пробирке концентрация пенициллина 50 ЕД./мл., во второй — 25 ЕД./мл. и т. д. Если на этикетке препарата дозировка указана в весовых единицах, следует иметь в виду, что для большей части антибиотиков 1 г. активного вещества соответствует 1000000 ЕД. Из этого расчета и следует разводить антибиотик.
Если порошок антибиотика расфасован не мерно и на этикетке указано количество единиц активности в 1 мг, необходимо к точной навеске препарата (20—25 мг.), сделанной на аналитических весах, добавить равный объем растворителя, т. е. получить раствор мг./мл., в 1 мл. которого содержится столько единиц, сколькоихбыло указано на этикетке. Из этого основного раствора делают дальнейшие разведения по указанной выше схеме. Суточную агаровую культуру испытуемого микроба смывают изотоническим раствором хлорида натрия и, определив густоту взвеси по стандарту мутности, разводят до густоты 10000 микробов в 1 мл. Полученную взвесь по 0, 2 мл. вносят во все пробирки ряда, начиная с контрольной. Таким образом, во всех пробирках содержится в 1 мл. 1060 микроорганизмов. Результаты опыта учитывают после инкубации при 37°С в течение 18—20 ч. Последняя пробирка с прозрачным бульоном при наличии густого роста в контроле определяет минимальную, подавляющую рост данного микроорганизма концентрацию антибиотика.
Для определения чувствительности микробов к сульфаниламидам может быть применен любой из указанных методов, причем во внимание принимается только степень разведения навески препарата. Общую чувствительность к сульфаниламидам, как и к антибиотикам, можно определить методом канавки. На агаре в чашке Петри по ее диаметру прорезают канавку, в которую вносят определенное разведение изучаемого препарата. Перпендикулярно к канавке засевают штрихом изучаемые культуры микроорганизмов. После инкубации при 37°С 18—20 ч отмечают наличие участков задержки роста микроорганизмов, если последние чувствительны к данному препарату.
Выделение и практическое использование веществ антибиотической природы основано на взаимоотношениях между микроорганизмами разных видов.
В настоящее время обнаружены также антимикробные вещества, действующие внутри одного вида, что и отличаетих от антибиотиков.
Микроорганизмы вступают в самые различные взаимоотношения как с другими группами организмов, так и между собой. Одним из таких типов взаимоотношений характерных для микробов является МЕТАБИОЗ. Такой тип взаимоотношений предполагает последовательное использование продуктов жизнедеятельности одних видов другими. В результате микроорганизмы образуют сложные ассоциации, последовательно утилизирующие сложные органические субстраты Наглядным примером такой ассоциации являются микробы участвующие в процессах превращения соединений азота. Эта группа микроорганзмов интересна и своей важнейшей биосферной ролью.