Биологические бактерии и болезни которые они вызывают

Многие организмы, относящиеся к разным систематическим группам, являются паразитами человека и вызывают заболевания. Заболевания, возбудители которых являются микроскопическими (вирусы, бактерии и простейшие), называются инфекционными. 

В зависимости от природы возбудителей различают разные типы инфекционных заболеваний:

1. Вирусные, например грипп, ОРВИ, корь, оспа, ВИЧ-инфекция, вирусные гепатиты, клещевой энцефалит, желтая лихорадка.

2. Бактериальные, например чума, холера, столбняк, сибирская язва, стрептококковая и стафилококковая инфекции, коклюш.

3. Протозойные (вызываемые простейшими, то есть одноклеточными эукариотами), например малярия, сонная болезнь, амебная дизентерия, токсоплазмоз.

4. Грибковые, например кандидоз, эпидермофития (грибок стопы).

5. Прионные (вызываемые особыми инфекционными белками) — «коровье бешенство» (BSE), куру.

Возбудители разных групп чувствительны к разным лекарственным веществам. Поэтому медикаментозное лечение заболевания может проводиться только после диагностики природы заболевания и понимания природы его возбудителя. Так, большинство антибиотиков действуют на клетки бактерий, тогда как вирусы являются своеобразной неклеточной формой жизни. Поэтому бессмысленно лечить вирусные заболевания антибиотиками. Для борьбы с вирусами применяют противовирусные средства (следует отметить, что высокоспецифичные и эффективные противовирусные средства появились относительно недавно и существуют далеко не для всех вирусных заболеваний). 

история изучения инфекционных заболеваний

природа возбудителей

Представление о заразности болезней, в частности таких как чума, оспа, холера, зародилось еще у древних народов. Простейшие меры предосторожности в отношении заразных больных применялись еще до нашей эры. Однако эти догадки были еще далеки от научных знаний о природе заболевания. 

Уже в Древней Греции некоторые философы высказывали мысль о живых возбудителях  инфекционных болезней, но эти ученые не могли подтвердить свои предположения какими-либо достоверными фактами. Выдающийся древнегреческий врач Гиппократ (около 460–377 гг. до н. э.) объяснял происхождение эпидемий действием «миазм» — заразных испарений, которые будто бы могут вызвать ряд болезней.

Антони ван Левенгук (голландская почтовая марка)

Переворот в понимании природы заболеваний связан с возникновением и распространением микроскопии. Голландец Антони ван Левенгук в конце XVII в. изготовил микроскоп и обнаружил различные микроорганизмы в зубном налете, в воде из лужи и настое растений.  Левенгук не первым изготовил  микроскоп, считается, что первыми были отец и сын Янсены в 1590 г. Однако микроскоп Левенгука был им существенно усовершенствован и давал гораздо больше возможностей, чем более примитивные микроскопы предшественников. Так был открыт невидимый глазу мир микробов, многие из которых могли, очевидно, являться возбудителями болезней. Левенгук описал свои наблюдения в книге «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком при помощи микроскопов». Но даже после его открытия идея о микробах как возбудителях инфекционных болезней долгое время не получала еще необходимого научного обоснования, хотя эпидемии уносили тысячи человеческих жизней по всей Европе. Наблюдения за эпидемиями убеждали людей в заразности заболеваний. Но только в 1840–1850-х гг. были впервые открыты патогенные для человека микробы.

Луи Пастер

Великий французский ученый Луи Пастер (1822–1895 гг.) в своих работах доказал участие микроорганизмов в процессах брожения и гниения,  а также в развитии инфекционных болезней. Работы Пастера объяснили природу инфекционных болезней человека, они легли в основу асептики и антисептики (см. ниже), разработанных в хирургии Н. И. Пироговым и Дж. Листером, а также их последователями и учениками, что привело к революционному прорыву в развитии хирургии. 

Начиная со второй половины XIX в. медицинская микробиология получила быстрое развитие. В начале XX в. уже сложились четкие научные представления о природе, механизмах заражения и путях передачи ряда инфекционных заболеваний и оказалось возможным осуществлять гигиенические мероприятия, направленные на предупреждение этих болезней.

Илья Ильич Мечников

И. И. Мечников (1845–1916 гг.)  открыл фагоциты, участвующие в обеспечении иммунной защиты организма, и положил начало исследованиям иммунитета (невосприимчивости) при инфекционных болезнях, была показана исключительно важная роль клеточной (фагоцитоз и др.) и гуморальной (антитела) защиты организма.

Помимо чисто клинического исследования инфекционных больных для диагностики отдельных заболеваний с конца XIX в.стали широко применять лабораторные методы, такие как культивирование и микроскопия возбудителей.  Также неоценимый вклад в эпидемиологию внесли эксперименты по заражению лабораторных животных.

В частности, первым бесспорным доказательством бактериальной природы определенных заболеваний были опыты Роберта Коха. Он обнаружил в крови овец, погибших от сибирской язвы, палочковидные бактерии (бациллы). Когда учёныё ввёл образец крови погибшей овцы подопытной мыши, у мыши развилось заболевание, и она погибла. Чтобы доказать, что причиной болезни являются именно бактерии, Кох культивировал их на стекловидном теле глаза быка, а затем повторял эксперимент с заражением мыши.

Но некоторые исследователи ставили эксперименты на самих себе. Задолго до появления выдающихся исследований Пастера, осветивших роль микробов в человеческой патологии, наш соотечественник С. С. Андреевский (1786 г.) самоотверженным опытом прививки самому себе содержимого сибиреязвенного карбункула от больного животного доказал, что сибирскую язву у людей и домашних животных вызывает одна и та же причина. Врачи Одесской городской больницы О. О. Мочуткозский и Г. Н. Минх в 1870-х гг. для того, чтобы доказать, что заразное начало при сыпном и возвратном тифах находится в крови больного, впрыснули себе под кожу кровь больных и перенесли затем тяжелое заболевание.

антисептика и асептика

Интересно, что Пастер, который не был врачом, совершенно правильно оценил значение своего открытия для медицины. В обращении к членам Парижской академии хирургии в 1878 г. он сказал: «Если бы я имел честь быть хирургом, то сознавая опасность, которой грозят зародыши микробов, имеющиеся на поверхности всех предметов, особенно в госпиталях, я бы не ограничивался заботой об абсолютно чистых инструментах; перед каждой операцией я сперва бы тщательно промывал руки, а затем держал бы их в течение секунды над пламенем горелки; корпию, бинты и губки я предварительно прогревал бы в сухом воздухе при температуре 130–150 ºC; я никогда бы не применял воду, не прокипятив ее».

Антисептика (лат. «анти» — против, «септикус» — гниение) — система мероприятий, направленных на уничтожение микроорганизмов в ране, патологическом очаге, органах и тканях, а также в организме больного в целом, использующая механические и физические методы воздействия, активные химические вещества и биологические факторы. Основоположником антисептики считают английского хирурга Джозефа Листера (1829–1912 гг.), который, ознакомившись с работами Пастера, пришел к выводу, что микроорганизмы попадают в рану из воздуха и с рук хирурга. Убедившись в антисептических свойствах карболовой кислоты, он применил повязку с ее раствором в лечении открытого перелома и в дальнейшем использовал для обеззараживания оборудования и раны. До появления антисептики хирурги практически никогда не шли на риск операций, связанных со вскрытием полостей человеческого тела, так как вмешательства в них сопровождались почти стопроцентной летальностью от хирургических инфекций. Профессор Эрикоен, учитель Листера, в 1874 г. заявлял, что брюшная и грудная полости, а также полость черепа навсегда останутся недоступными для хирургов.

Асептика — комплекс мероприятий, направленных на предупреждение попадания микроорганизмов в рану.  Асептику следует отличать от антисептики, которая имеет целью уничтожить возбудителей воспаления, уже имеющихся в ране. Одним из основателей асептики считается немецкий хирург Эрнст фон Бергманн. Он предложил физические методики обеззараживания — кипячение, обжигание, автоклавирование.  Основой асептики является стерилизация — уничтожение микроорганизмов и их спор. Не следует путать стерилизацию с дезинфекцией, при которой споры микробов не уничтожаются. Существуют различные методы стерилизации: автоклавирование (обработка паром под давлением), прокаливание или обжигание огнем, погружение в антисептические растворы, обработка ионизирующими излучениями (например, на заводах по производству шприцов и другого одноразового оборудования).

история лекарств

Важный раздел учения об инфекционных болезнях — разработка методов их активного лечения.  Наука о лекарственных веществах и их воздействии на организм называется фармакологией. В основе фармакологии лежит применение лекарственных растений и других природных веществ для лечения заболеваний, которое практиковали люди всей земли с древнейших времен. Традиционные способы лечения при этом вырабатывались на основе опыта, методом проб и ошибок, и далеко не все из них имели под собой какую-либо научную основу. Стандартизированные, отвечающие всем научным критериям процедуры клинических испытаний, необходимые для того, чтобы какое-либо вещество в наши дни применялось как лекарство, возникли относительно недавно. Многие из народных способов лечения основаны на религиозных и мистических представлениях и не имеют под собой никаких оснований. Однако некоторые получили в дальнейшем научное подтверждение. Так, для лечения больных малярией применяли хинную кору еще индейцы кечуа, от которых о ней узнали европейцы, а с 1821 г. стали использовать алкалоид хинин — первое из химиотерапевтических средств, полученных синтетическим путем. Хинин применялся для профилактики и лечения малярии. Однако развитие фармакологии задержалось надолго. Лишь с 1909 г. в лечебной практике появились препараты мышьяка (сначала арсацетин, затем сальварсан, неосальварсан и др.), полученные в Германии, которые затем с успехом применялись для лечения возвратного тифа, сифилиса, сибирской язвы и некоторых других инфекционных  болезней.

Еще в 1871  г.  известный русский ученый В. А. Манассеин, а вслед за ним А. Г. Полотебнов изучили ряд свойств зеленого плесневого грибка (из рода Реnicillium), подметив его антагонистическое влияние на некоторые бактерии. А. Г. Полотебнов, кроме того, применил зеленый плесневый грибок для лечения гуммозных язв и гнойных ран.

Исключительно  важную роль  сыграли  наблюдения английского микробиолога Александра Флемминга (1881–1954 гг.), который в 1929 г. обнаружил, что фильтраты среды, в которой росла зеленая плесень Penicillium notatum, обладают способностью подавлять рост стафилококка и ряда других бактерий. Основываясь на этих фактах и разработав сложную технологию извлечения активных веществ из культуры указанной плесени, Говард Флори и Эрнст Чейн в 1941 г. в Оксфорде получили антибиотик пенициллин. В 1945 г. Флеминг, Флори и Чейн были удостоены Нобелевской премии в области физиологии и медицины. Еще в 1930-х гг. были получены синтетические антибактериальные препараты сульфаниламидного ряда, правда, первые лекарства этой группы имели много побочных эффектов. Пенициллин переносился лучше. После открытия пенициллина появились и другие антибиотики:  в 1944 г. — стрептомицин, в  1948 г. — хлоромицетин,  хлорамфеникол и их аналоги.

В настоящее время антибиотики являются основным средством лечения ряда инфекционных болезней. Изобретение антибиотиков кардинально изменило жизни людей всего мира, привело к существенному увеличению средней продолжительности жизни, позволило победить страшные эпидемии бактериальных заболеваний, предотвратить гибель женщин при родах, солдат при ранениях. К сожалению, бактерии быстро мутируют и приобретают устойчивость к антибиотикам. Проблема устойчивости к антибиотикам является одной из важнейших в современной медицине. Одним из направлений развития фармакологии является разработка новых антибиотиков. Для предотвращения развития устойчивости ни в коем случае нельзя применять антибиотики без диагностики и врачебного назначения, следует четко следовать предписаниям по дозировке и режиму приема лекарственного средства, нельзя злоупотреблять антибиотиками. При подозрении на устойчивость к антибиотикам в некоторых случаях может быть осуществлен диагностический посев возбудителя на среды с различными антибиотиками, чтобы выявить те, к которым он чувствителен.

вакцины и вакцинация

Одним из важнейших средств предотвращения заболеваний сегодня является вакцинация, или прививки. Прививки — это не лекарства в обычном смысле. Ими не лечат заболевание, а предотвращают. Действие прививок основано на природной способности организма приобретать иммунитет, то есть устойчивость к возбудителю после перенесенного заболевания. К каким-то из заболеваний иммунитет сохраняется всю жизнь, к каким-то — на определенный период времени. Вакцина — биопрепарат, содержащий убитых возбудителей болезни или их компоненты, либо живой, но ослабленный штамм возбудителя, не способный вызвать болезнь. При попадании в организм вакцины начинается иммунный ответ на чужеродные белки и другие биомолекулы, в результате чего вырабатываются антитела — естественные защитные белки организма, специфичные именно к данному конкретному возбудителю. В-лимфоциты, продуцирующие антитела, могут сохраняться в организме долгие годы. Если в организме вырабатывается достаточное количество антител к возбудителю, человек устойчив к заболеванию или переносит его в легкой форме.

Страшным бичом человечества в древности и Средние века был вирус оспы. Тысячи людей по всему миру умирали при эпидемиях этой болезни. Пытаясь защититься от нее, еще в Средневековье в Китае и Персии практиковали вариоляцию — прививку оспенного гноя людей, перенесших легкую форму болезни, здоровым людям, что приводило к заболеванию оспой в легкой форме и приобретению иммунитета к вирусу. Конечно, при этом у многих людей развивалась полная форма заболевания, и нередко они умирали. Но другая часть приобретала спасительный иммунитет. Так как других способов борьбы со смертоносным вирусом все равно не было, вариоляцию продолжали практиковать и в Европе (в 1718 г. эта практика была привезена британским послом из Турции в Англию). В XVIII в. наблюдатели обратили внимание на коровью оспу, неопасную для человека. Доярки, а также кавалеристы, которые часто переносили коровью оспу, впоследствии не заражались натуральной оспой. В 1796 г. английский врач и ученый Эдуард Дженнер (1749–1823 гг.) привил 8-летнему мальчику коровью оспу, после чего у мальчика развилось лишь легкое недомогание, которое быстро прошло, а затем в том же году привил ему натуральную оспу. Натуральной оспой мальчик не заболел. Через несколько месяцев и 5 лет натуральная оспа была привита снова, с тем же результатом. Таким образом Дженнер доказал эффективность вакцинации. В дальнейшем были разработаны вакцины от множества заболеваний. Большой вклад в развитие вакцинации внес Луи Пастер, который разработал методы ослабления вирулентных свойств возбудителей путем особого подбора соответствующих условий для их культивирования. Пастером были получены вакцины для прививок против сибирской язвы и бешенства. Вакцинация открыла новую эру в истории человечества, позволив победить или обуздать многие страшные болезни.

Еще в первой половине XX в. от оспы ежегодно умирали миллионы людей. Всемирная кампания по борьбе с оспой была начата по инициативе СССР в 1958 г. В 1967 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) принимает решение об интенсификации искоренения натуральной оспы с помощью массовой вакцинации человечества. Благодаря этой кампании оспа была побеждена во всем мире. Сейчас образцы вируса хранятся только в двух лабораториях, в Америке и в России.

Здравоохранение в нашей и других странах предполагает систему обязательных прививок. Проводится обязательная вакцинация от таких болезней, как дифтерия, коклюш, столбняк, туберкулез, полиомиелит, корь. Проведение вакцинации в полном объеме является важным фактором защиты не только конкретного человека, но и всего населения в целом и предотвращает эпидемии. Кроме того, необходимо проводить вакцинацию перед поездкой в определенные эпидемиологически опасные районы. В связи с участившимися отказами от прививок по религиозным и другим соображениям в последние годы в развитых странах участились вспышки таких заболеваний, как корь и коклюш, с эпицентрами в религиозных общинах, где проживают невакцинированные люди. Важно понимать уровень своей ответственности за жизнь и здоровье не только своих детей, но и общества в целом.