План
- Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе
- Микрофлора почвы
- Микрофлора воды
- Микрофлора воздуха
- Микрофлора организма человека
Микроорганизмы распространены повсюду. Они заселяют почву, воду, воздух, растения, организмы животных и людей - экологические среды обитания микробов.
Выделяют свободноживущие и паразитические микроорганизмы. Всюду, где есть хоть какие- то источники энергии, углерода, азота, кислорода и водорода (кирпичиков всего живого), обязательно встречаются микроорганизмы, различающиеся по своим физиологическим потребностям и занимающих свои экологические ниши. Титаническая роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе имеет исключительное значение для поддержания динамического равновесия биосферы.
Микроорганизмы в экологических нишах сосуществуют в виде сложных ассоциаций- биоценозов с различными типами взаимоотношений, в конечном счете обеспечивающих сосуществование многочисленных видов прокариот и различных царств жизни.
Все типы взаимоотношений микроорганизмов объединяются понятием симбиоз. Он может быть антогонистическим и синэргическим.
Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе
Под круговоротом веществ в природе понимают циклы превращения химических элементов, из которых построены живые существа, происходящие вследствие разнообразия и гибкости метаболизма микроорганизмов.
Наибольшее значение для всего живого имеет обмен (кругооборот) углерода, кислорода, водорода, азота, серы, фосфора и железа. Этапы кругооборота различных химических элементов осуществляется микроорганизмами разных групп. Непрерывное существование каждой группы зависит от химических превращений элементов, осуществляемых другими группами микроорганизмов. Жизнь на Земле непрерывна, поскольку все основные элементы жизни подвергаются циклическим превращениям, в значительной степени определяемых микроорганизмами.
Микрофлора почва
Почва - главный резервуар и естественная среда обитания
микроорганизмов, принимающих участие в процессах ее формирования и самоочищения, а также в круговороте веществ. Помимо неорганических веществ, почва состоит из органических соединений, образующихся в результате гибели и разложения живых существ.
Состав микрофлоры зависит от вида почвы, влажности, климатических условий и других причин.
Почва является основным местом обитания микробов. Состав микрофлоры складывается из многих тысяч видов бактерий, грибов, простейших и вирусов. Количество микробов зависит от состава почв и ряда других факторов, в одном грамме пахотной почвы может содержаться до 10 млрд. микроорганизмов. Среди них сапрофиты ("гнилое растение"), т.е. микроорганизмы, живущие за счет мертвых органических субстратов. В процессе самоочищения почвы и кругооборота веществ принимают участие также нитрифицирующие, азотфиксирующие, денитрифицирующие и другие группы микроорганизмов.
В почве живут бактерии, способные усваивать молекулярный азот. Азотофиксирующие разновидности цианобактерий, или сине-зеленых водорослей, применяют для повышения плодородия рисовых полей. Такие бактерии активно участвуют в минерализации органических веществ, а также в восстановлении нитратов до молекулярного азота. Кишечные бактерии - кишечная палочка, возбудители брюшного тифа, дизентерии - могут попадать в почву с фекалиями. Однако, в почве отсутствуют условия для их размножения, и они постепенно отмирают. В чистых почвах кишечная палочка и протей встречаются редко; обнаружение их в значительных количествах является показателем загрязнения почву фекалиями человека и животных и свидетельствует о ее санитарном неблагополучии.
Почва служит местом обитания спорообразующих палочек. Непатогенные бациллы наряду с псевдомонадами и другими бактериями являются аммонифицирующими, составляя группу гнилостных бактерий, осуществляющих минерализацию белков. В почве находятся также многочисленные представители грибов. Грибы участвуют в почвообразовательных процессах, превращениях соединений азота, выделяют биологически активные вещества, в том числе антибиотики и токсины. Токсинообразующие грибы, попадая в продукты питания человека, вызывают интоксикации - микотоксикозы и афлатоксикозы.
Микроорганизмы распределены в почве неравномерно. На поверхности и в верхних слоях, их относительно мало из-за микробицидного действия солнечных лучей и высушивания. Наиболее многообразна и многочисленна микрофлора почвы на глубине 10 - 20 см., где протекают основные процессы превращения органических веществ, обусловленные деятельностью микробов. В глубоких слоях почвы микрофлора становится скудной.
В почве большинство представителей нормальной и патогенной микрофлоры человека и животных длительно не выживают. Однако некоторые бактерии, входящие в состав нормальной микрофлоры человека, включаются в биоценоз почвы, а отдельные виды остаются постоянными ее обитателями. Эти факты объясняют трудности разделения микрофлоры почв на резидентную и транзиторную. Для выяснения роли почвы в передаче инфекционных болезней необходимо знать возможную продолжительность сохранения и размножения в ней патогенных бактерий. На время выживания патогенных бактерий в почве оказывают влияние многие факторы - состав, температура, тип почвы, влажность и воздействие атмосферных осадков.
На состав микрофлоры почвы влияет деятельность человека; в частности, регулярное перекапывание почвы отрицательно сказывается на сложившихся биоценозах, особенно легких почв. Существенный вред микробным сообществам наносит загрязнение почвы отходами, содержащими токсичные продукты. На состав микрофлоры неблагоприятно влияет регулярное попадание в почву выделений человека и животных, способствующее избыточному размножению отдельных групп микроорганизмов.
Патогенные микроорганизмы попадают в почву с биовыделениями людей и животных (калом, мочой, мокротой, слюной, гноем, потом и др.), а также с трупами. Дольше всего в почве сохраняются спорообразующие патогенные микроорганизмы - возбудители сибирской язвы, столбняка, газовой гангрены, ботулизма, что определяет эпидемическое значение почвы, при этих инфекциях. Возбудители сапронозов могут автономно обитать в почве и воде и быть связанными с почвенными и водными организмами, т.е. эта природная среда обитания для них - основной резервуар возбудителей. Почва и вода в случае сапронозов выступает в качестве источника заражения животных и людей.
Микрофлора воды
Вода - древнейшее место обитания микроорганизмов. Пресноводные водоемы и реки отличаются богатой микрофлорой. Многие виды галофильных микробов обитает в морской воде, в том числе на глубинах в несколько тысяч метров. Численность микроорганизмов в воде в определенной степени связано с содержанием органических веществ. Серьезной экологической проблемой являются сточные воды, содержащие значительное количество микроорганизмов и органических веществ, не успевающих самоочищаться.
Вода - естественная среда обитания разнообразных микроорганизмов, грибов, водорослей, вирусов, совокупность водных микроорганизмов - микробный планктон. На качественный состав микрофлоры основное влияние оказывает происхождение воды как среды обитания. По характеру пользования выделяют питьевую воду, воду плавательных бассейнов, лед медицинский и хозяйственный. С санитарной точки зрения особого внимания требуют сточные , микрофлора этих вод загрязняет природные воды.
Характер микрофлоры водоемов определяется особенностями конкретной водной среды, микрофлору водоемов образуют две группы: аутохтонные (собственно водные) и аллохтонные (попадающие из вне при загрязнении) микроорганизмы. Аутохтонная микрофлора-совокупность микроорганизмов, постоянно живущих и размножающихся в воде.
В состав специфической водной микрофлоры входят Micrococcus candicans и М. roseus, Sarcina Lutea, Bacterium aquatilis communis, Pseudomonas fluorescens, различные виды Proteus и Leptospira. Среди анаэробов в незагрязненных водоемах выделяют Bacillus cereus, В. mycoides, Chromobacterium violaceum, виды Clostridium.
Аллохтонная микрофлора-совокупность микроорганизмов, случайно попавших в воду и сохраняющихся в ней сравнительно короткое время.
Количественные соотношения микроорганизмов в открытых водоемах варьирующих в широких пределах, что зависит от типа водоема, степени его загрязнения, смены метеорологических условий, сезона и т.д.
Микроорганизмы воды играют значительную роль в круговороте веществ, расщепляя органические вещества животного и растительного происхождения и обеспечивая питательными веществами другие организмы, живущие в воде.
Санитарно-гигиеническое качество воды оценивается различными способами. Чаще определяют коли-титр и коли- индекс, а также общее количество микроорганизмов в мл. Коли-индекс- количество E.coli (кишечной палочки) в одном литре, коли-титр - наименьшее количество воды, в котором обнаруживается одна клетка кишечной палочки. Санитарно- эпидемиологическое значение определения в различных объектах микроорганизмов изучает санитарная микробиология. К числу ее основных принципов можно отнести индикацию (выявление) патогенов в объектах окружающей среды, к косвенным методам- выявление санитарно- показательных микроорганизмов, определение общей микробной обсемененности.
Вода имеет существенное значение в эпидемиологии кишечных инфекций. Их возбудители могут попадать с испражнениями во внешнюю среду (почву), со сточными водами - в водоемы и в некоторых случаях - в водопроводную сеть.
Биологическое загрязнение водоемов
Воды поверхностных водоемов открыты для всех видов микробной контаминации. Со сточными, ливневыми, талыми волами в водоемы попадают многие виды микроорганизмов, способные резко изменить микробный биоценоз и санитарный режим, основной путь микробного загрязнения - попадание неочищенных отходов и сточных вод. Микрофлора сточных вод состоит из обитателей кишечника человека и животных, в ее состав могут входить ипатогенные (возбудители кишечных инфекций,
Микрофлора воздуха
Воздух как среда обитания менее благоприятен, чем почва и вода - мало питательных веществ, солнечные лучи, высушивание. Главным источником загрязнения воздуха. микроорганизмами является почва, меньше - вода. В видовом отношении преобладав кокки (в т.ч. сарцины), споровые бактерии, грибы, актиномицеты. Особое значение имеет микрофлора закрытых помещений (накапливается при выделении через дыхательные пути человека). Воздушно-капельным путем (за счет образования стойких аэрозолей) распространяются многие респираторные инфекции (грипп, коклюш, дифтерия, корь, туберкуле, и др.).
Микробиологическая чистота воздуха имеет большое значение в больничных условиях (особо-операционные и другие хирургические отделения).
Жизнеспособность микроорганизмов в воздухе обеспечивают, взвешенные частицы, воды, слизи, пыли и фрагментов почвы. Атмосферный воздух и воздух закрытых помещений значительно различаются по количественному и качественному составу микрофлоры. Бактериальная обсемененность жилых помещений всегда выше; чем атмосферного воздуха. Много микробов содержится в воздухе закрытых помещений, микробная обсемененность которых зависит от условий их уборки, уровня освещенности, количества людей в помещении, частоты, проветривания.
Санитарно-гигиеническое состояние воздуха отражается в количестве микроорганизмов в 1 м3 воздуха (микробное число). Косвенно о выделении патогенных микроорганизмов при разговоре, кашле, чиханье больных и носителей можно судить по наличию санитарно-показательных бактерий - золотистого стафилококка и стрептококков, являющихся представителями микрофлоры верхних дыхательных путей и имеющих общий путь выделения спотогенными микробами, передающимися воздушно-капельным путем.
Микрофлора организма человека
Организм человека заселен примерно 500 видами микроорганизмов, составляющими его нормальную микрофлору. Они находятся в состоянии равновесия друг с другом и организмом человека. Различают нормальную микрофлору различных биотопов - кожи, слизистых оболочек рта, верхних дыхательных путей, пищеварительного тракта и мочеполовой системы. Формирование микрофлоры новорожденных начинается с попадания микроорганизмов в процессе родов на кожу и слизистые оболочки.
В течение короткого времени кожные покровы и слизистые оболочки, сообщающиеся со внешней средой, заселяются разнообразными микроорганизмами. В формировании микрофлоры детей первого года (главным образом - бифидобактерии и лактобактерии) существенную роль имеет естественное (грудное) вскармливание.
В дальнейшем ее качественный состав определяется санитарным состоянием среды обитания, типа вскармливания. Нормальная микрофлора становится устойчивой к первому - третьему месяцу жизни и сходной с микрофлорой взрослого. Количество микроорганизмов у взрослого человека составляет 1014, причем преобладают облигатные анаэробы.
Нормальная (т.е. в условиях здорового организма) микрофлора в количественном и качественном отношении представлена на различных участках тела (экотопах) неодинаково. Причины - неодинаковые условия обитания.
Аутохтонная (т.е. присущая данной области) микрофлора может быть разделена на резидентную (постоянную) и транзиторную (непостоянную). На слизистых оболочках, особенно желудочно-кишечного тракта, представители нормальной микрофлоры обитают в виде двух форм - часть из них располагается в просвете (просветная), другая заключена в мукозный пристеночный матрикс, образующий биопленку (пристеночная микрофлора). С ней связана колонизационная резистентность кишечника - естественный барьер защиты кишечника (и организма в целом) от инфекционных агентов.
Нормальная микрофлора кожи
Микроорганизмы, составляющие нормальную микрофлору кожи, образуют биологическую пленку устойчивую к различным воздействиям. В норме на 1см2 кожи приходится около 80000 микроорганизмов. При ее загрязнении и несоблюдении правил гигиены происходит их усиленный рост и размножение, что определяет запах тела.
Наиболее заселены микроорганизмами места, защищенные от действия света и высыхания. Наиболее постоянен состав микрофлоры в области устьев сально- волосяных фолликулов. Чаще выявляют Staphylococcus epidermidis и S.saprophyticus, грибы рода Candida, реже- дифтероиды и микрококки.
Микрофлора дыхательных путей
Слизистые оболочки гортани, трахеи, бронхов и альвеолы здорового человека не содержат микроорганизмов. Основная масса микрофлоры рото- и носоглотки приходится на зеленящего стрептококка, реже выявляются нейссерии, дифтероиды и стафилококки.
Микрофлора мочеполового тракта.
Микробный биоценоз скуден, верхние отделы обычно стерильны. Во влагалище здоровой женщины преобладают молочнокислые палочки Додерлейна (лактобактерии), создающие кислую рН, угнетающую рост грамотрицательных бактерий и стафилококков, и дифтероиды. Существует баланс между лактобактериями с одной стороны и гарднереллами и анаэробами с другой.
Микрофлора желудочно- кишечного тракта.
Наиболее активно бактерии обживают желудочно-кишечный тракт. При этом колонизация осуществляется четко "по этажам". В желудке с кислой реакцией среды и верхних отделов тонкой кишки количество микроорганизмов не превышает 1000 в мл, чаще обнаруживают лактобациллы, энтерококки, дрожжи, бифидобактерии, E.coli.
Микрофлора толстого кишечника наиболее стабильна и многообразна. Это поистине резервуар бактерий всего организма - обнаружено более 250 видов, общая биомасса микробов может достигать 1,5 кг. Доминирующей группой в норме являются бесспоровые анаэробные бактерии (бифидобактерии и бактероиды)- до 99%. Выделяют мукозную (пристеночную) и просветную микрофлору. Пристеночная микрофлора обеспечивает колонизационную резистентность кишечника, играющую важную роль в предупреждении (в норме) и в развитии (при патологии) экзо- и эндогенных инфекционных заболеваний.
Нормальная микрофлора и особенно микрофлора толстого кишечника оказывает существенное влияние на организм. Основные ее функции:
- защитная (антагонизм к другим, в том числе патогенным микробам);
- иммуностимулирующая (антигены микроорганизмов стимулируют развитие лимфоидной ткани);
- пищеварительная (прежде всего обмен холестерина и желчных кислот);
- метаболическая (синтез витаминов группы В- В 1,2,6,12, К, никотиновой, пантотеновой, фолиевой кислот).
Существуют различные методы изучения роли нормальной микрофлоры. Гнотобионты (безмикробные животные) используются для изучения роли микроорганизмов для функционирования физиологических систем. Гнотобиологические технологии используют для лечения иммунодефицитов, ожогов.
В результате разнообразных воздействий, снижающих естественную резистентность, при тяжелых инфекционных и соматических заболеваниях и особенно при нерациональном применении антибиотиков возникают дисбактериозы. Дисбактериоз - изменения количественного и качественного состава микрофлоры, главным образом кишечника. Чаще сопровождаются увеличением факультативно- анаэробной или остаточной микрофлоры (грамотрицательных палочек - кишечной палочки, протея, псевдомонад), стафилококков, грибов рода Candida. Эти микроорганизмы как правило устойчивы к антибиотикам и при подавлении нормофлоры антибиотиками и снижении естественной резистентности получают возможность беспрепятственно размножаться.
Наиболее тяжелые формы дисбактериозов- стафилококковые пневмонии, колиты и сепсис, кандидомикозы, псевдомембранозный колит, вызываемый Clostridium difficile.
Для лечения используют биопрепараты, восстанавливающие нормальную микро- флору- эубиотики- колибактерин (используют специальный штамм E.coli, антогонист ши-гелл), лактобактерин, бифидумбактерин, бификол, бактисубтил и другие, а также специальные бактериофаги.
