Стерилизация и пастеризация.

Борьба с микроорганизмами

Неблагоприятное воздействие различных факторов внешней среды на микроорганизмы используют для борьбы с ними при разработке методов и способов стерилизации и пастеризации.

Применение высокой температуры положено в основу стерилизации - обеспложивания. Стерилизацией называется полное уничтожение всех микробов, вегетативных и споровых форм, непатогенных и патогенных, в каком-либо объекте. Подавляются даже термофильные м/о. Существуют различные методы и способы стерилизации, в основе которых лежит действие физических или химических факторов. Критерием гибели микроорганизмов является необратимая утрата способности к размножению.

1. Стерилизация кипячением в течение 30 мин убивает вегетативные формы микробов. Споры многих бактерий при этом сохраняются, выдерживая кипячение в течение нескольких часов. Для уничтожения вирусов — возбудителей болезни Боткина необходимо кипячение в течение 45—60 мин. Кипячению в специальных стерилизаторах подвергают шприцы, хирургические инструменты, иглы, резиновые трубки. Для повышения точки кипения и устранения жесткости воды добавляют 2% гидрокарбоната натрия

2. Стерилизация сухим жаром или горячим воздухом производится в сушильных шкафах или печах Пастера при температуре 160—170°С в течение 1—1,5 ч по достижении заданной температуры. Этим методом стерилизуют лабораторную посуду, инструменты. Жидкости и резину сухим жаром стерилизовать нельзя.

3. Дробная стерилизация текучим паром при температуре 100° по 30 мин три дня подряд. При первом прогревании споры не убиваются, но прорастают в вегетативную форму за время до следующего прогревания. Таким образом, при втором и третьем прогревании убиваются все споры. Стерилизацию производят в особом котле, на дно которого наливают воду, а над ней на подставке кладут материал для стерилизации. Воду нагревают до 100°, пары воды движутся (текут) через заложенный материал и стерилизуют его.

4. Стерилизация паром в автоклаве при температуре 112-120° под давлением 1,5-2 атмосфер 30 мин однократно. Эта стерилизация наиболее надежная и быстрая. Она применяется в хирургических лечебных учреждениях, в бактериологических лабораториях, а также в консервной промышленности.

5. Стерилизация фильтрованием (холодная стерилизация) через бактериальные фильтры применяется для освобождения жидкостей от бактерий. Этот метод используют в тех случаях, когда стерилизующая жидкость портится от нагревания, при необходимости отделения бактериальных клеток от растворимых продуктов их жизнедеятельности (экзотоксины, антибиотики и др.), фагов, вирусов. Бактериальные фильтры изготовляют из фарфора, каолина, мелко пористого стекла пирекс, и других мелкопористых материалов. В механизме стерилизации фильтрованием играют роль размер пор и адсорбция микробов на стенках пор фильтров.

6. Химическая стерилизация применяется в том случае, если объекты нельзя автоклавировать. Обычно это питательные среды, содержащие термолабильные вещества. Химическое вещество должно быть не только токсичным, но и летучим для быстрого исчезновения из простерилизованного объекта. Наилучшим является окись этилена — жидкость кипящая при 10,7°С. Окись этилена губительно действует на вегетативные и споровые формы бактерий. Ее используют в промышленности для стерилизации пластмассовых чашек Петри и других предметов, которые плавятся при температуре выше 100°С. Применение окиси этилена ограничено, так как вещество токсично, нестойко, взрывоопасно.

Однако некоторые среды, например, содержащие сахар, нельзя стерилизовать под давлением, и поэтому их подвергают дробной стерилизации.

Пастеризация - однократное прогревание при 70° в течение 30 мин. Споры при этом не убиваются, убиваются только вегетативные формы, в том числе такие патогенные бактерии, как брюшнотифозная палочка, бруцеллезная и туберкулезная палочки. Этим способом получают пастеризованное молоко. Поскольку при этом споры не убиваются, то молоко после пастеризации надо держать на холоде, чтобы не проросли споры и не испортилось молоко.

Антисептика - совокупность способов подавления роста и размножения потенциально опасных для здоровья микроорганизмов на поврежденных коже и слизистых оболочках, ранах, полостях тела человека и животных химическими веществами микробостатического и микробоцидного действия.

Цель терапевтической А. - предупреждение генерализации инфекц. процесса; уничтожение или резкое снижение численности микробной популяции при местных процессах; предупреждение инфекции. Цель профилактической А. - резкое снижение микробного обсеменения свежих раневых или ожоговых поверхностей; профилактика вторичных инфекций; предупреждение общей и местной экзогенной инфекций; снижение опасности аутоинфекции; резкое уменьшение микробного обсеменения кожи и слизистых оболочек перед оперативным вмешательством.

Первый этап антисептических мероприятий - очистка кожи, слизистых оболочек, ран от инородных частиц, патологических, а иногда и физиологических субстратов, иссечение и удаление некротизированных тканей. Удаленные ткани, субстраты должны быть обезврежены дезсредствами.

Второй этап состоит в обработке антисептиками, которые подавляют размножение или уничтожают потенциально опасную для здоровья человека микрофлору. Применение антисептиков может привести к изменению качественного и количественного состава микрофлоры в месте аппликации антисептика и к развитию связанных с этим патологических сдвигов. В подобных случаях в комплекс антисептических мероприятий необходимо включать меры по восстановлению нормального состава микрофлоры биотопа.

Антибиотики - это химические соединения биологического происхождения, оказывающие избирательное повреждающее или губительное действие на микроорганизмы. Антибиотики, применяемые в медицинской практике, продуцируются актиномицетами (лучистыми грибами), плесневыми грибами, а также некоторыми бактериями. К этой группе препаратов относят также синтетические аналоги и производные природных антибиотиков.

Существуют антибиотики с антибактериальным, противогрибковым и противоопухолевым действием.

По происхождению антибиотики можно разделить на три группы:

· природные, продуцируемые микроорганизмами (бензил-пенициллина натриевая и калиевая соли, эритромицин);

· полусинтетические, получаемые путем модификации структуры природных (ампициллин, оксациллин, кларитромицин, доксициклин, метациклин, рифампицин);

· синтетические (циклосерин, цефуроксим, левомицетин, азлоциллин, мезлоциллин).

Термин «антибиотики» появился в 1942 году и происходит от слова «антибиоз, означающего антогонизм между организмами. Антибиоз впервые был описан французским ученым Л. Пастером, наблюдавшим подавления развития бацилл сибирской язвы микроорганизмами других видов. Русский ученый И. И. Мечников предложил препарат из живых молочно-кислых бактерий для подавления развития патогенных бактерий в желудочно-кишечном тракте. А. Г. Полотебнов и В. А. Манассеин показали в эксперименте и клинике угнетающее действие зеленой плесени на рост и размножение некоторых бактерий. В 1929 году английский микробиолог А. Флеминг опубликовал сообщение, что зеленая плесень подавляет рост стафилококков. Культурная жидкость этой плесени, содержащая антибактериальное вещество, была названа А. Флемингом «пенициллин». В 1940 году Х. Флори и Э. Чейн получили пенициллин в чистом виде. В 1942 году под руководством З. В. Ермольевой был синтезирован первый отечественный пенициллин (крустозин). В настоящее время имеются около 3000 антибиотических веществ, однако, в практической медицине используются лишь несколько десятков, остальные оказались слишком токсичными или малоактивными.

По характеру противомикробного действия антибиотики делят на 2 группы:

· бактериостатического действия - приостанавливающие рост и развитие микроорганизмов.

· бактерицидного действия - вызывающие гибель микроорганизмов.

К первой группе относятся эритромицин, олеандомицин, тетрациклины, левомицетин, которые задерживают рост и размножение микроорганизмов, но не убивают их. Механизм действия этих антибиотиков заключается в подавлении синтеза белка в бактериальной клетке.

Во вторую группу включены пенициллины, цефалоспорины, аминогликозиды, которые прекращают жизнедеятельность микроорганизмов, т. е. обладают бактерицидным свойством. Эти антибиотики угнетают синтез белка, что приводит к гибели микроорганизмов.

Каждый антибиотик эффективен в отношении определенной группы микроорганизмов: одних он подавляет сильнее, других слабее, а в отношении некоторых не действует вовсе.

Существуют несколько классификаций антибиотиков:

· химическая классификация: в-лактамные антибиотики, включают группу пенициллинов, цефалоспоринов, карбопенемов и монобактамов; группа тетрациклинов, группа макролидов и другие;

· по спектру действия:

а) препараты узкого спектра действия:

- действуют преимущественно на граммположительные бактерии - пенициллины, линкомицин;

- действуют преимущественно на граммотрицательные бактерии - полимиксины монобактамы;

б) препараты широкого спектра действия: цефалоспорины 3-го поколения, тетрациклины, аминогликозиды, амоксициллин, ампициллин;

· по механизму действия:

- ингибиторы синтеза клеточной стенки микроорганизмов - пенициллины, цефалоспорины, карбопинемы;

- ингибиторы синтеза белка на рибосомах аминогликозиды, тетрациклины, группа левомицетина;

- нарушающие молекулярную организацию и функцию одноклеточных мембран - полимиксины, полиеновые антибиотики (нистатин, леворин, амфотерицин);

- нарушающие синтез нуклеиновых кислот (ингибиторы РНК) - полимеразы - рифампицин.

Вышеперечисленные процессы, происходящие в бактериальной клетке, являются идеальными мишенями приложения антибиотиков.

Механизм и характер антимикробного действия антибиотиков:

Из таблицы видно, что бактерицидный эффект оказывают преимущественно те антибиотики, которые нарушают синтез клеточной стенки, изменяют проницаемость цитоплазмы мембран или нарушают синтез РНК в микроорганизмах. Бактериостатическое действие характерно для антибиотиков, нарушающих внутриклеточный синтез белка.

По клиническому применению выделяют основные антибиотики, с которых начинают лечение до определения чувствительности к ним микроорганизмов, вызвавших заболевание, и резервные, которые применяют при устойчивости микроорганизмов к основным антибиотикам или при непереносимости последних.

Осложнения антибактериальной терапии.

Выделяют две группы осложнений терапии антибактериальными препаратами: со стороны макроорганизма и со стороны микроорганизма.

К первой группе осложнений антибактериальной терапии относятся:

1. Аллергические реакции - наиболее известное и чаще всего встречающееся осложнение. Степень выраженности аллергии может быть различна (от легких форм до тяжелейших проявлений, вплоть до анафилактического шока).

2. Прямое токсическое действие препаратов. Противоопухолевые антибиотики обладают гемато-, гепато- и кардиотоксичностью. Ципрофлоксацин (ципробай, цифран) может оказать токсическое действие на центральную нервную систему. Некоторые антибиотики (тетрациклины) способны проходить через плаценту и выделяться с грудным молоком. Тетрациклины также нарушают формирование зубов и костей у плода, детей и подростков, вызывают гипоплазию эмали и желтую окраску зубов у взрослых людей.

3. Побочные токсические (органотропные) эффекты. Они связаны не с прямым, а с опосредственным действием антибиотиков. Фурагин, проникая через плаценту, вызывает гемолитическую анемию плода из-за незрелости его ферментных систем. Хлорамфеникол (левомицетин) может подавлять синтез белков не только в микробной клетке, но и в клетках костного мозга, что приводит у части больных к развитию стойкой лейкопении. Антибиотики, действующие на синтез белка и нуклеиновый обмен, угнетают иммунную систему человека в целом.

4. Реакции обострения. Применение бактерицидных антибиотиков в первые дни болезни при общем тяжелом состоянии больного нередко приводит к резкому ухудшению его состояния, вплоть до развития эндотоксического шока. В основе этого явления лежит массовая гибель возбудителя (граммотрицательных бактерий), сопровождающаяся освобождением большого количества эндотоксина и других токсических продуктов распада бактериальных клеток. Такая реакция чаще развивается у детей, у которых механизмы процесса детоксикации развиты слабее, чем у взрослых.

5. Дисбактериоз. На фоне использования антибиотиков широкого спектра действия наблюдается развитие дисбактериоза - нарушение качественного и количественного состава нормальной микрофлоры.

К осложнениям антибиотикотерапии второй группы прежде всего относится развитие лекарственной устойчивости возбудителей различных заболеваний. Среди стафилококков - возбудителей различных гнойно-воспалительных заболеваний - довольно часто выделяются штаммы, одновременно устойчивые ко многим препаратам (5-10 и более). Кроме того, до 80% возбудителей дизентерии устойчивы ко многим используемым антибиотикам.

На основе развития устойчивости к антибиотикам лежат мутации хромосомных генов или приобретение плазмид лекарственной устойчивости.

Прежде всего существуют природно-устойчивые к антибиотикам роды и семейства микроорганизмов, в геноме которых есть гены, контролирующие этот признак.

Как известно, мутации, в том числе и по признаку лекарственной устойчивости, спонтанны и возникают всегда.

Каждый антибиотик обладает определенным спектром действия. Некоторые антибиотики оказывают влияние на многие виды микроорганизмов, поэтому имеют широкий спектр действия. Например, тетрациклины эффективны против многих граммположительных (гонококки, холерный вибрион, кишечная палочка, сальмонеллы) бактерий. В то же время существуют антибиотики с узким спектром антимикробного действия. Например, циклосерин в достаточно безопасных дозах эффективен лишь в отношении возбудителя туберкулеза, а гризеофульвин подавляет рост грибов и не действует на бактерии.

Широкое применение антибиотиков сопровождается распространением бактерий, устойчивых к их действию. Результатом устойчивости микроорганизмов является ослабление или полное прекращение специфического действия антибиотиков при лечении инфекционных заболеваний в течение определенного периода времени.

Устойчивость микроорганизмов к антибиотическим и другим химиотерапевтическим средствам объясняется следующими причинами:

· образованием в микроорганизмах специфических ферментов, инактивирующих или разрушающих антибиотик (например, некоторые штаммы стафилококков вырабатывают фермент пенициллиназу, разрушающую пенициллин);

· уменьшением проницаемости микробной клетки для антибиотиков;

· изменением обменных процессов в микробной клетке.

Развитию антибиотикоустойчивости микроорганизмов способствуют преждевременная отмена препарата, уменьшение его разовой или суточной дозы.