Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В последние годы особо важное значение в клинике приобретают заболевания, вызываемые условно патогенными бактериями, в том числе и представителями рода Proteus (Бондаренко В.М. и др., 1987,1994).Протеи обладают высокой и к тому же постоянно возрастающей устойчивостью к применяемым на практике антибактериальным препаратам, поэтому лечебные мероприятия, проводимые на фоне уже развивающегося процесса, нередко не только мало эффективны, но и при недостаточно рациональном их проведении зачастую усугубляют этот процесс. Повышается число септических осложнений, обусловленных данным возбудителем (Швиденко О.И. 1988).
У бактерий рода Proteus обнаружен ряд факторов' пато-генности. Для штаммов P.vulgaris и P.mirabilis, инициирующих кишечные заболевания (Агеева Р.А. ,1988), характерно наличие ST и LT энтеротоксинов. Штаммы, изолированные при пневмониях, пиелонефритах, воспалительных процессах нижнего отдела урогенитального тракта и остеомиелитах, характеризуются наличием гемолитической, уреаэной и выраженной проте-азной активностью (МоЫеу. et.ol.,1987, Peerbrooms P.L. et. ol;,1981). Исходя из того, что некоторые штаммы протеев дополнительно к ферментам патогенности имеют высокую колонизирующую и инвазивную способность, очевидно, что они способны вызвать тяжелый гнойно-воспалительный процесс.
В связи с указанным важное значение имеет разработка методов рациональной профилактики и лечения протейной инфекции. Успехи в этом направлении связаны с детальнім изучением биологии возбудителя, характеристики его патогенных свойств в зависимости от состояния окружающей среды и организма хозяина.
В последние годы показано, что иммобилизированные состояния являются естественной формой обитания микроорганизмов. Именно при образовании колоний микробная клетка реализует ряд своеобразных морфологических и физиологических потенций, которые не обнаруживаются при изучении бульонных культур. Рост развитие и дифференциация бактериальных коло-: ний относятся к недостаточно- изученным разделам общей и медицинской микробиологии.
Подавление адгезии, колонизации и связанных с ними дальнейших процессов развития токсико-инфекционных заболеваний рассматривается как радикальный способ прерывания инфекции и эпидемического процесса.
Расшифровка закономерностей формирования, роста и развития колоний любого микроорганизма важна как в плане по-, знания биологии возбудителя, так .и разработки вопросов, связанных с проблемами культивирования производственных штаммов, получения оптимальных количеств биомассы^ преодо- ления диссоциативных процессов, происходящих на популяцион-ном уровне и их использования в процессах разработки рациональных лечебно-профилактических мероприятий.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью исследования явилось изучение морфо-функциональных и некоторых биологических особенностей бактерий рода Proteus, проявляющихся при формировании микро- и макроколоний на плотной питательной среде.
Для достижения поставленной цели мы считали необходимым решить следующие ЗАДАЧИ:
1. Изучение морфо-функциональных особенностей бактериальных клеток протеев при формировании макро- и ыикроколо-
ний на плотной питательной среде.
2. Исследование процесса диссоциации ростаи развития
популяции бактерий рода Proteus, выявляемых в динамике
культивирования на плотной питательной среде.
3. Детальный анализ механизма диссоциации роста и
условий формирования атипичных макроколоний на модели
Proteus mirabilis.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые установлено, что рост и развитие микроколонии протеев представляет собой последовательную совокупность процессов, реализующих построение определенных взаимосвязанных структур, формирующих типичную или атипичную морфологию макроколонии.
Детально описаны процессы формирования микро- и макроколоний бактерий рода Proteus. При исследовании процесса роения протея на плотной питательной среде в условиях микрокамеры показано, что процесс роения наблюдается только после обогащения среды кислородом. Оксигенация среды ускоряет этапы формирования микроколоний. Для нероящегося штамма характерна меньшая длительность периода адаптации.
Впервые обнаружен диссоциативный процесс спорадически возникающий в популяции атипичной макроколонии, связанный с образованием оригинальной морфологически обособленной "субпопуляции", формирующейся в придонном слое среды. Выявлекч фенотипические особенности (дифференциальные признаки), отличающие возникающую бактериальную "субпопуляцию" от., популяции .бактерий основной колонии.
Математический анализ свидетельствует о том, что час-гота возникновения фенотипического кластера совпадает с частотой выделения культур рода Proteus в клинике.
Описана динамика роста и дана расшифровка механизмов взаимодействия клеток при формировании впервые обнаруженных спиральных форм колоний протея, состоящих из переплетенных жгутов бактериальных клеток и скрученных жгутиков.
"ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ Работа является фундаментальной. Разработанный автором методический подход к изучению формирования колоний протея и возникновению оригинального фенотипического кластера может быть использован в лабораториях, занимающихся исследованием роста и развития колоний у других родов бактерий.
Данные об динамике высеваемости протея и временные параметры появления субпопуляции диссоциативных спиральных форм колоний, регистрация периодов возникновения. "субпопуляций", определение моментов перехода от рояния к консолидации могут -быть полезными при прогнозировании профилактических мер по предупреждению протейной инфекции.
Материалы диссертации доложены и обсуждены на 14 научных совещаниях, конференциях и симпозиумах. Полученные в результате данного исследования материалы важны для понимания закономерностей процесса диссоциации у бактерий в процессе роста и формирования микро и макроколоний протея. Данные используются в лекционном материале, на практических занятиях по микробиологии в Ивановском государственном медицинском институте, Ивановском государственном университете и Ивановском сельскохозяйственном институте.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ. 1. Н«ро- и макроколонии бактерий рода Proteus в процессе роста проходят последовательные характерные фазы развития. Морфо-функциональный анализ начальных стадий формирования микро-
колонии позволяет прогнозировать будущую структуру макроколонии. В процессе развития макроколонии наблюдается значительный полиморфизм клеток и закономерная укладка бактерий в смежных участках макроколонии.
2. Процесс роения бактерий рода Proteus имеет ряд
свойств, общих с автоволновыми колебаниями: наличие сплош
ного движущегося фронта, переходного процесса, повышение
скорости движения с увеличением диффузии, наличие зоны не
возбудимости, образование ревербератора.
-
Для протеев характерен оригинальный диссоциативный процесс связанный с возникновением особой субпопуляции отличающейся придонным ростом клеток, гетерогенных по морфологическим признакам, образованием своеобразных клеточных "канатов" в пределах макроколонии и особыми биохимическими свойствами. При этом вместо кольцевидной макроколонии образуются спиральные и другие атипичные формы колоний.
-
Образование диссоциативной субпопуляции носит спорадический характер и ее появление в процессе пересевов в эксперименте совпадает с частотой регистрации "вспышек" протейной инфекции.