Ветеринарная микробиология - Московская государственная

Федеральное государственное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Московская государственная академия ветеринарной
медицины и биотехнологии имени К.И.Скрябина»
_____________________________________________________
Т.Н. Грязнева
Ветеринарная микробиология.
Предмет, значение, краткая история
развития
Лекция
Москва – 2011
УДК 619:615
Грязнева Т.Н. Ветеринарная микробиология. Предмет, значение, краткая история развития /Лекция.- М.:
ФГОУ ВПО МГАВМиБ.- 2011. – 23 с.
Предназначена для студентов высших учебных заведений
по специальностям 111801 - «Ветеринария», 020207 «Биофизика», 020208 - «Биохимия», 110501 – «Ветсанэкспертиза», 080402 (351100) – «Товароведение и экспертиза товаров», 111100 – «Зоотехния».
Рецензенты:
доктор ветеринарных наук, профессор Акбаев М.Ш.
доктор ветеринарных наук, профессор Гаврилов В.А.
Утверждены учебно-методической и клинической комиссией факультета ветеринарной медицины ФГОУ ВПО
МГАВМиБ (протокол № 7 от 21 марта 2011 г.).
2
Ветеринарная микробиология.
Предмет, значение, краткая история развития
Cодержание
Введение.
1. Микробиология – основа для изучения специальных дисциплин по ветеринарной медицине.
2. Краткая история развития микробиологии.
Заключение.
Вопросы для самоконтроля
Литература
1. Ветеринарная микробиология и иммунология: Учебник
/Под ред. Н.А.Радука. - М.: Агропромиздат.- 1998.
2. Грязнева Т.Н., Родионова В.Б. Микробиология //Методические рекомендации по изучению дисциплины и выполнению самостоятельной работы для студентов факультета ветеринарной медицины очного, заочного и очно-заочного обучения.- М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ.- 2008.
3. Колычев Н.М., Госманов Р.Г. Ветеринарная микробиология и иммунология: Учебник.- М.: КолосС.- 2006.
4. Костенко Т.С., Родионова В.Б., Скородумов Д.И. Практикум по ветеринарной микробиологии.- М.: КолосС.- 2008.
5. Поздеев О.К. Медицинская микробиология: Учебник для
вузов.- М.: Геотар-Мед.- 2001.
Введение
Современная микробиология занимает ведущее положение
в системе биологических, медицинских, ветеринарных и зоотехнических наук.
Знания по микробиологии позволят будущим специалистам
ориентироваться в вопросах предотвращения заражения людей и животных микроорганизмами, вызывающими различные
заболевания, а также совершенствовать и разрабатывать но-
3
вые методы диагностики и профилактики инфекционных болезней.
Микробиология как самостоятельная наука, имеющая свои
объекты и методы исследований, сформировалась во второй
половине 19 века благодаря работам Пастера, Коха, Эрлиха,
Мечникова и др., но и в настоящее время, также как и тесно
связанные с ней биотехнология и генная инженерия, постоянно
и интенсивно развивается.
Предметом изучения ветеринарной микробиологии являются бактерии и грибы - представители нормальной микрофлоры тела животных и возбудители инфекционных болезней,
а также методы лабораторной диагностики.
В курсе ветеринарной микробиологии изучаются основы
учения об инфекции и иммунитете и некоторые аспекты специфической профилактики и этиотропной терапии инфекционных
болезней животных, в том числе птиц.
Микробиология – основа для изучения специальных
дисциплин по ветеринарной медицине
Микробиология (от греч. mikros - малый, bios - жизнь, logos учение) - это наука, занимающаяся изучением объектов, не видимых невооруженным глазом (бактерии, плесневые грибы,
дрожжи, сине-зеленые водоросли, вирусы, прос-тейшие), которые называют микроорганизмами.
В область интересов микробиологии входит систематика
микроорганизмов, их морфология, физиология, биохимия, эволюция, роль в экосистемах, а также возможность практического
использования.
По своей сути микробиология является биологической фундаментальной наукой. Для изучения микроорганизмов она использует методы других наук, прежде всего физики, биологии,
биоорганической химии, молекулярной биологии, генетики, цитологии, иммунологии.
Бактерии появились на Земле около 3,9-3,5 млрд. лет назад.
Клетки млекопитающих возникли в результате симбиогенеза из бактериальных клеток намного позже - около 1,9 млрд.
лет назад.
4
12
Схема эволюции органического мира согласно теории
симбиогенеза
Предполагают, что в природе существует 1045 видов бактерий, большинство из которых не известны науке.
Бактерии были обнаружены в космосе на высоте 41 км, в
вечной мерзлоте и в недрах земной коры на глубине 250 м, в
океане на глубине 11 км.
Особенность микроорганизмов - простота и очень малый
размер.
Биосфера Земли, в зависимости от размерной градации
существ, обитающих на ней, делится на 2 мира:
- макромир – размер биообъектов более 0,1 мм;
- микромир - размер биообъектов менее 0,1 мм.
5
Место микроорганизмов среди объектов живой природы
Как сказал Луи Пастер «Микробы - это бесконечно малые
существа, играющие в природе бесконечно большую роль».
Основная роль микроорганизмов в природе
ПОЛЬЗА
ВРЕД
Очищают Землю от ядовитых
Вызывают инфекционные
веществ.
болезни.
Повышают плодородие почвы.
Портят пищевые продукты
Участвуют в пищеварение.
и корма (гниение, брожение
Обогащают руду.
и др.).
Используются для производРазрушают металлы и др.
ства вакцин, диагностикумов, антибиотиков, ферментов, спиртов,
органических кислот и др.
Микробиология, зародившись, как наука о возбудителях
инфекционных болезней, т.е. как отрасль медицины, к настоящему времени в зависимости от решаемых задач делится (по
областям изучения):
- медицинская микробиология;
6
- ветеринарная;
- техническая (промышленная);
- сельскохозяйственная;
- морская;
- космическая.
Медицинская микробиология изучает патогенные для человека микроорганизмы: бактерии, вирусы, грибы, простейшие.
В зависимости от природы изучаемых патогенных микроорганизмов медицинская микробиология делится на бактериологию, вирусологию, микологию, протозоологию.
К медицинской микробиологии относят санитарную, клиническую и фармацевтическую микробиологию.
Медицинская микробиология
Санитарная
микробиология
Клиническая
микробиология
Фармацевтическая
микробиология
Санитарная микробиология изучает микрофлору окружающей среды, взаимоотношение микрофлоры с организмом,
влияние микрофлоры и продуктов ее жизнедеятельности на
состояние здоровья человека, разрабатывает мероприятия,
предупреждающие неблагоприятное воздействие микроорганизмов на человека.
Клиническая микробиология изучает роль условно-патогенных микроорганизмов в возникновении заболеваний человека, диагностику и профилактику этих болезней.
Фармацевтическая микробиология исследует инфекционные болезни лекарственных растений, порчу лекарственных
растений и сырья под действием микроорганизмов, обсемененность лекарственных средств в процессе приготовления, а также готовых лекарственных форм, методы асептики и антисептики, дезинфекции при производстве лекарственных препаратов, технологию получения микробиологических и иммунологических диагностических, профилактических и лечебных препаратов.
Ветеринарная микробиология изучает те же вопросы, что
и медицинская микробиология, но применительно к микроорганизмам, вызывающим болезни животных.
7
Ветеринарная микробиология
Бактериология
Микология
Микотоксикология
 морфологические, тинкториальные, культуральные,
биохимические (ферментативные), патогенные и вирулентные свойства микроорганизмов;
 антигенная структура;
 основы учения об инфекции и иммунитете;
 методы выделения и идентификации микроорганизмов
с целью диагностики инфекционных болезней;
 биопрепараты, применяемые для диагностики, профилактики и лечения при инфекционных болезнях животных.
Дисциплина «Ветеринарная микробиология» изучает общую и частную (специальную) микробиологию.
Ветеринарная микробиология
Общая
Частная
1. Морфология.
2. Физиология.
3. Экология.
4. Эволюция.
 строение;
 генетика;
 тинкториальные свойства;
 культуральные свойства;
 биохимические свойства;
 антигенная структура;
 факторы патогенности;
 распространение в природе.
1. Характеристика возбудителей инфекционных болезней.
2. Влияние патогенных микроорганизмов на макроорганизм.
3. Методы диагностики инфекционных болезней.
4. Диагностические биопрепараты.
5. Микроорганизмы окружающей среды.
6. Микроорганизмы-продуценты и др.
Сельскохозяйственная микробиология изучает микрофлору почвы, растений, сырья животного происхождения, влияние ее на плодородие, состав почвы, инфекционные заболевания растений и т.д.
8
Морская микробиология изучает микрофлору морей и океанов.
Космическая микробиология изучает микрофлору космического пространства, комет, астероидов и других планет.
Техническая микробиология, являющаяся частью биотехнологии, разрабатывает технологию получения из микроорганизмов разнообразных продуктов и биопрепаратов (антибиотики, вакцины, ферменты, белки, витамины и др.).
2. Краткая история развития микробиологии
Исторический путь развития древнейшей науки микробиологии можно разбить на 5 этапов (периодов), в зависимости от
уровня и методов познания мира микроорганизмов:
1. Эвристический.
2. Морфологический.
3. Физиологический.
4. Иммунологический.
5. Молекулярно-генетический.
Эвристический период (IV – III вв. до н.э. – XVI в.).
Для этого периода характерно логическое нахождение истины, еще нет экспериментальных доказательств. Этот период
связан с неожиданными находками и догадками о существовании
на Земле невидимых живых существ, вызывающих болезни.
Уже в V-VI тысячелетии до н.э. человек пользовался плодами микроорганизмов, не зная об их существовании - виноделие,
хлебопечение, сыроделание, выделка кож.
Гиппократ
Авиценна
Основоположник античной медицины Гиппократ считал, что
болезни человека вызываются невидимыми частицами - миазмами, выделяемыми в болотистых местностях.
9
Ибн Сина (Авиценна) писал в Каноне врачебной науки о
том, что причиной чумы, оспы и других болезней являются невидимые простым глазом мельчайшие живые существа, передающиеся через воздух и воду.
В древности в Японии считалось, что болезни вызываются
крохотными вредоносными существами, живущими в человеческом теле. "Харикикигаки", медицинский трактат, написанный в
1568 году неизвестным жителем Осаки, описывает 63 таких
зловредных жучка ("муси") и приводит способы борьбы с ними
при помощи акупунктуры и трав.
Специалисты Национального музея Кюсю, где хранится
оригинал "Харикикигаки", утверждают, что трактат сыграл важную роль в распространении по Японии традиционной китайской медицины. Вот некоторые создания из этой книги.
Кансяку
Кансяку - злобного вида жучок, обитающий в печени, который вредит человеку, прорываясь вверх, к грудной клетке.
Заражённые склонны к яростной ругани или к активной деятельности, позволяющей сорвать злость; кроме того, они едят
очень много кислого и избегают жирной пищи.
Хидзо-но кессяку
Канмуси
10
Хидзо-но кессяку вызывает проблемы селезёнки, для лечения чего следует принимать семена подорожника.
Канмуси - вредоносный паразит, поражающий позвоночник,
который в результате изгибается назад. Кроме того, заражённые отличаются любовью к острой пище. Для борьбы с
канмуси эффективно растение мокко..
Гётю
Хаймуси
Гётю - смертоносная тварь, вызывающая проказу, - выступает посланником загробного мира. В ночь косин-но хи
(важная дата, выпадающая раз в 60 дней по китайскому календарю) гётю оставляет тело человека, чтобы поведать о его грехах Эмма-дайо (повелителю загробного мира). Считается, что
Эмма-дайо наказывает людей за проступки, сокращая время их
жизни на земле.
Хаймуси - любитель риса, вызывает заболевания лёгких.
Если хаймуси выходит из лёгких и не может вернуться, он превращается в жгучий блуждающий огонёк хитодама, и больной
умирает. Для изгнания хаймуси эффективно растение бякудзицу.
Кагемуси
11
Мужской и женский виды кагемуси появляются при сексуальном контакте. Когда два насекомых встречаются, их тонкие
лапки переплетаются, кагемуси-самка выплёвывает красную
жидкость, а самец - белую.
Хидзо-но касамуси
Акути
Червь хидзо-но касамуси обитает в селезёнке; из-за него человек набирает или теряет вес, в зависимости от объёма съеденной пищи. Управиться с хидзо-но касамуси можно растениями аги (смолоносица aka ферула) и гадзицу (имбирь пурпурный).
Акути, также обитающий в селезёнке, питается рисом, который съедает заражённый человек. Эффективным лечением
является настой мокко.
Хайсяку
Какуран-но муси
12
Нос хайсякку, обитающего в верхних долях лёгких, находится у него прямо в груди. Заражённые хайсяку люди ненавидят приятные и неприятные запахи, но очень любят запахи
сильные, рыбные. В числе других симптомов - глубокая печаль
и любовь к острой пище.
Какуран-но муси, червь с чёрной головой и красным телом,
проникает в желудок и вызывает рвоту и диарею. Известен за
обыкновение подниматься в ротовую полость больного и выглядывать наружу. Если вы его схватите, высок риск задохнуться, но отпущенный он спокойно вернётся в желудок.
Умакан
Умакан, вызывающий болезни сердца, поражает людей на
улице, под палящим солнцем или вблизи огня. Эффективным
лечением является акупунктура.
Косё
Косё - змееподобное существо с неряшливой белой бородой, - носит шляпу, которая защищает его от действия лекарства. Любит пить сладкое сакэ и умеет разговаривать.
13
Камесяку
Камесяку ест рис и носит шляпу-зонтик, которая блокирует
действие лекарств. От него можно избавиться, поедая дикие
бобы.
Коси-но муси
Коси-но муси прилетает в организм человека и перемещается в район таза, откуда вызывает понос, потливость и
боль в груди. Успешно лечится лакричным корнем.
Тисяку
Хидзо-но муси
14
Тисяку (тайбё-но кессяку) появляется в желудке после серьёзных болезней. Управиться с ним можно с помощью сюкуся
(дикий сиамский кардамон).
Хидзо-но муси обитает в селезёнке. Он вызывает головокружение и жар, хватая мышцы человека своими длинными лапами и клыками. Остановить его можно, принимая мокко и дайо
(ревень).
Кюкан
Кисяку
Кюкан (Гюкан) живёт в грудной клетке, активен во время
еды. От этого создания сложно избавиться, но акупунктура
действует эффективно.
Кисяку - тёмно-красное существо, вызывающее у человека
нездоровую любовь к жирной пище. Остановить его можно,
съев тигровый желудок.
Дзинсяку (Хонтон) напоминает кабанчика, который беспорядочно носится по организму. Заражённым дзинсяку свойственен слабый пульс, тёмный цвет лица, любовь к солёному и
неприятный запах изо рта. Эффективно лечится акупунктурой.
Хисяку
Хиносю
15
Хисяку живёт в селезёнке, чаще всего у женщин. В числе
симптомов чрезмерная любовь к сладостям, желтоватый цвет
лица и привычка напевать себе под нос. Лечится акупунктурой
в области пупка.
Хиносю, тоже живущий в селезёнке, внешне похож на камень и спит внутри организма, пока человек не оказывается в
толпе возле популярного туристического объекта, и тогда хиносю начинает метаться в разные стороне, создавая ощущение
бьющихся друг о друга камней, и вызывает головокружение.
Эффективно лечится акупунктурой.
Морфологический период (XVI – XIX в.). Основоположник
морфологического периода - голландский натуралист Антоний
ван Левенгук, который сконструировал микроскоп с увеличением в 300
раз. Он первым открыл и описал
бактерии в 1683 году. Рассматривая
под ним капли воды, зубной налет,
различные настои, он всюду находил
мельчайших «зверюшек» - animalcula.
Антоний ван Левенгук (1632-1723)
Первые наблюдения Левенгук
опубликовал в трудах Лондонского королевского общества. В
1695 г. была издана его книга «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком», где были описаны микроорганизмы с точки
зрения их формы, подвижности, окраски.
Микроскоп Левенгука и его рисунки бактерий
16
Физиологический период (XIX – XX в.). Начало физиологического периода относится к 60-м годам ХIХ в. и связано с
деятельностью выдающегося французского ученого Луи Пастера, который заложил основы изучения микроорганизмов с
точки зрения их физиологии.
1857 - открыл природу брожения.
1860 - опроверг самопроизвольное зарождение жизни.
1865 - открыл биологические причины
порчи вина и пива.
1881 - разработал основы вакцинации
(аттенуация штаммов) и пастеризации.
1885 - создал различные вакцины, в
т.ч. против бешенства.
Луи Пастер (1822-1895)
Пастер Л. установил биологическую природу спиртового,
масляно-кислого и молочнокислого брожений. Изучил болезни
вина и пива и разработал способы предохранения их от порчи.
Открытие микроорганизмов и доказательство их патогенности для человека связано с именами таких известных ученых
и врачей, как Самойлович Д. (основоположник дезинфекции),
Кох Р., Ивановский Д.И. (в 1892 г открыл вирусы).
Самойлович Д.
(1744-1805)
Кох Р.
(1843-1910)
17
Ивановский Д.И.
(1864-1920)
Роберт Кох установил причины возникновения сибирской
язвы, предложил плотные питательные среды для выращивания бактерий, выделил чистые культуры разных бактерий,
предложил для окраски микроорганизмов анилиновые красители, разработал туберкулин, впервые применил иммерсионное масло и др.
Возбудитель туберкулеза
Холерный вибрион
Кох открыл возбудителей холеры и туберкулеза. Возбудитель туберкулеза был назван палочкой Коха. Из него Кох получил препарат туберкулин, который хотел использовать для лечения больных туберкулезом.
Однако на практике туберкулин себя не оправдал, зато оказался хорошим диагностическим средством и помог в создании
ценных противотуберкулезных препаратов.
Одним из таких препаратов
явилась вакцина BCG (БЦЖ),
полученная французским микробиологом, учеником Пастера, Альбертом Кальметтом
совместно с Шарлем Гереном
(название вакцины по заглавным буквам фамилий - Callmett
и Geren).
Иммунологический период – с конца XIX по 50-е годы ХХ в.
В иммунологический период развития микробиологии был
создан ряд теорий иммунитета:
- гуморальная теория П. Эрлиха;
18
- фагоцитарная теория И. И. Мечникова;
- теория идиотипических взаимодействий Н. Ерне;
- гипофизарно – гипоталамо - адреналовая теория регуляции иммунитета Здродовского П.Ф. и др.
Мечников И.И.
(1845 – 1916)
Эрлих П.
(1854 – 1915)
Мечников И.И. занимался вопросами медицинской микробиологии. Изучал взаимоотношения бактерии и «хозяина» и
установил, что воспалительный процесс - реакция организма
на внедрившиеся микробы. Разработал фагоцитарную теорию
иммунитета, сформулировал общую теорию воспаления как
защитную реакцию организма и создал новое направление в
иммунологии - учение об антигенной специфичности. В настоящее время оно приобретает все большее значение в связи
с разработкой проблемы пересадки органов и тканей, изучения
иммунологии рака.
Молекулярно-генетический период - с 50-х годов ХХ в. до
настоящего времени.
Основные открытия:
- расшифровка структуры ДНК;
- расшифровка молекулярной структуры белка;
- открытие «инфекционного белка» - приона;
- генная инженерия;
- расшифровка синтеза и строения антигенов и антител;
- генетические методы диагностики (ПЦР, ДНК-зонды, биочипы, биосенсоры и др.);
- нанобиотехнологии.
19
Ценковский Л.С.
(1822-1887)
Гамалея Н.Ф.
(1859-1949)
Виноградский С.Н.
(1856-1953)
Ценковский Л.С. опубликовал работу «О низших водорослях и инфузориях», в которой установил близость бактерий и
сине-зеленых водорослей. Он также создал вакцину против сибирской язвы, до настоящего времени успешно применяемую в
ветеринарии.
Гамалея Н.Ф. открыл возбудителя холероподобного заболевания птиц, разработал вакцину против холеры человека и
метод получения оспенной вакцины. Первым описал лизис бактерий под влиянием бактериофага. Организовал первую в России станцию по прививкам против бешенства, принимал участие в ликвидации оспы.
Надсон Г.А.
(1867-1940)
Михин Н.А.
(1872-1946)
20
Коляков Я.Е.
(1895-1971)
Ведущая роль в изучении изменчивости микроорганизмов
принадлежит работам Надсона Г.А. Он впервые изучил взаимоотношения между микроорганизмами (антагонизм, симбиоз).
Научный интерес представляют работы ученого об участии
микроорганизмов в круговоротах железа, серы и кальция. Он
впервые указал на перспективы развития геологической микробиологии. Надсон допускал возможность сохранения жизнеспособности микроорганизмов в космосе, подчеркивая значение
лучей короткой волны в изменении их наследственности и таким образом заложил основу космической микробиологии.
Михин Н.А. - первый ректор Московского ветеринарного института. Основные труды посвящены бактериологии и иммунологии. Открыл возбудителя лептоспироза крупного рогатого
скота, разработал методики приготовления ряда вакцин и сывороток. Автор первого в СССР учебника по частной микробиологии для ветеринарных вузов. Им были выполнены крупные работы по сибирской язве, лептоспирозу, бешенству. Его
монография по болезням молодняка (1940) и в настоящее время является непревзойденной по этой проблеме.
Коляков Я.Е. разработал многие научные и практические
вопросы инфекционных болезней лошадей, перипневмонии
крупного рогатого скота, паратифа и колибактериоза молодняка и др.
Козловский Е.В.
(1908-1976)
Емельяненко П.А.
(род. в 1934 г.)
Бурлаков В.А.
(род. в 1938 г.)
Козловский Е.В. - признанный специалист в области микробиологии, эпизоотологии и токсикологии. Им было выполнено
21
53 научные работы, посвященные инфекционным болезням
лошадей, а также кормовым отравлениям животных (стахиботриотоксикоз). Является автором метода окраски бруцелл по
Козловскому.
Емельяненко П.А. - автор учебника «Ветеринарная микробиология», который являлся настольной книгой для многих поколений студентов, ученых и специалистов. Коллективом ученых под руководством профессора Емельяненко П.А. были
разработаны и утверждены в 1978 г. в Отделении ветеринарии
«Методические указания по тестированию естественной резистиности телят». За этот же период были проведены исследования по динамике образования иммуноглобулинов различных
классов и других факторов резистентности (лизоцима, пропердина, комплемента, интерферона и др.) и клеточного иммунитета, разработаны методы получения очищенных энтеротоксинов стафилококков, вызывающих маститы коров, и возбудителей энтеритов у новорожденных телят.
Бурлаков В.А. - специалист в области вирусологии и микробиологии. Под его руководством были созданы диагностикумы микоплазмоза крупного рогатого скота и птиц, усовершенствованы элективные и специальные питательные среды для
изучения культуральных свойств патогенных микроорганизмов,
разработаны иммунологические методы диагностики инфекционных болезней животных. Были получены очищенные термостабильные стафилококковые энтеротоксины и энтеротоксины
эшерихий, вызывающие диарею у новорожденных телят, а также антисыворотки, позволяющие в фекальных пробах больных
телят определить возбудителей болезней, продуцирующих эндотоксины. Впервые в РФ были разработаны основы получения
гнотобиологических животных и использование их в микробиологии, изучена нормальная микрофлора тела разных видов
животных.
Заключение
Микробиология по праву может считаться одной из основных дисциплин биологии, поскольку без знаний особенностей микроорганизмов нельзя понять всего многообразия жизни
на Земле, условий ее появления и эволюции.
22
Огромное значение имеет исследование микроорганизмов
для развития таких наук, как биология, генетика, биофизика,
биохимия, биотехнология, экология и др.
Микроорганизмы используются для производства различных полезных веществ – ферментов, витаминов, белка, антибиотиков и др., а также для утилизации вредных веществ, загрязняющих окружающую среду.
Вместе с тем, остается необходимым изыскание новых способов диагностики и борьбы с некоторыми микроорганизмами,
вызывающими инфекционные болезни у человека, животных и
растений.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие объекты являются предметом изучения ветеринарной микробиологии?
2. Назовите царства, на которые поделены все биологические объекты на планете Земля в соответствии с эволюцией
органического мира.
3. Основная роль микроорганизмов в природе.
4. На какие виды по областям изучения подразделяется
микробиология в зависимости от решаемых задач делится?
5. Что изучает общая и частная ветеринарная микробиология?
6. Какие исторические периоды развития выделяют в микробиологии?
7. Назовите великих ученых-микробиологов XVI-XIX веков,
их основные достижения и открытия.
8. Назовите современных известных ученых – основоположников новых направлений в микробиологии.
23
24