Войти
Микробиолог изучает культуры под препаровальным микроскопом. Медицинская микробиология, большая часть микробиологии, которая применяется в медицине, представляет собой отрасль медицинской науки, занимающуюся профилактикой, диагностикой и лечением инфекционных заболеваний. Кроме того, эта область науки изучает различные клинические применения микробов для улучшения здоровья. Существует четыре вида микроорганизмов, вызывающих инфекционные заболевания: бактерии, грибы, паразиты и вирусы, а также один тип инфекционного белка, называемый прионом.
Медицинский микробиолог изучает характеристики болезнетворных микроорганизмов, способы их передачи, механизмы заражения и роста. Академическая квалификация клинического / медицинского микробиолога в больнице или медицинском исследовательском центре обычно требует наличия степени магистра микробиологии и доктора философии. в любой из наук о жизни (Биохимия, Микро, Биотехнология, Генетика и т. д.). Используя эту информацию, можно разработать лечение. Медицинские микробиологи часто служат консультантами врачей, выявляя патогены и предлагая варианты лечения. Другие задачи могут включать выявление потенциальных рисков для здоровья сообщества или мониторинг эволюции потенциально вирулентных или устойчивых штаммов микробов, просвещение сообщества и помощь в разработке методов здравоохранения. Они также могут помочь в предотвращении эпидемий и вспышек болезней или борьбе с ними. Не все медицинские микробиологи изучают микробную патологию ; некоторые изучают распространенные непатогенные виды, чтобы определить, можно ли использовать их свойства для разработки антибиотиков или других методов лечения.
Эпидемиология, изучение закономерностей, причин и последствий состояний здоровья и болезней среди населения, является важной частью медицинской микробиологии, хотя клинический аспект этой области в первую очередь сосредоточен на наличии и росте микробных инфекций у людей, их последствиях. на человеческий организм и методы лечения этих инфекций. В этом отношении всю область, как прикладную науку, можно концептуально разделить на академические и клинические под-специальности, хотя на самом деле существует плавный континуум между микробиологией общественного здравоохранения и клинической микробиологией, как и состояние дел в клинических лабораториях. зависит от постоянного совершенствования академической медицины и исследовательских лабораторий.
Антон ван Левенгук был первым, кто наблюдал за микроорганизмами с помощью микроскопа. В 1676 году Антон ван Левенгук наблюдал бактерии и другие микроорганизмы с помощью однолинзового микроскопа собственной конструкции.
В 1796 году Эдвард Дженнер разработал метод с использованием коровьей оспы для успешной иммунизации ребенка от оспы. Те же принципы используются сегодня при разработке вакцин.
Вслед за этим в 1857 году Луи Пастер разработал вакцины против нескольких болезней, таких как сибирская язва, птичья холера и бешенство, а также пастеризацию для консервирования пищевых продуктов.
В 1867 году Джозеф Листер считается отцом антисептической хирургии. За счет стерилизации инструментов разбавленной карболовой кислотой и использования ее для очистки ран удалось снизить количество послеоперационных инфекций, что сделало операцию более безопасной для пациентов.
В период между 1876 и 1884 годами Роберт Кох провел много исследований по инфекционным заболеваниям. Он был одним из первых ученых, которые сосредоточились на выделении бактерий в чистой культуре. Это породило теорию микробов, согласно которой определенный микроорганизм ответственен за определенное заболевание. Он разработал вокруг этого ряд критериев, которые стали известны как постулаты Коха.
Важной вехой в медицинской микробиологии является окраска по Граму. В 1884 году Ганс Христиан Грам разработал метод окрашивания бактерий, чтобы сделать их более заметными и дифференцированными под микроскопом. Этот прием сегодня широко используется.
В 1910 году Пауль Эрлих испытал несколько комбинаций химических веществ на основе мышьяка на зараженных сифилисом кроликах. Затем Эрлих обнаружил, что арсфенамин эффективен против спирохет сифилиса. Затем в 1910 году стали доступны арсфенамины, известные как сальварсан.
В 1929 году Александр Флеминг разработал наиболее распространенное в то время и сейчас антибиотическое вещество: пенициллин.
В 1939 году Герхард Домагк обнаружил, что Пронтозил красный защищает мышей от патогенных стрептококков и стафилококков без токсичности. Домагк получил Нобелевскую премию по физиологии или медицине за открытие сульфамидного препарата.
Секвенирование ДНК, метод, разработанный Уолтером Гилбертом и Фредериком Сэнгером в 1977 году, вызвал быстрые изменения в разработке вакцин, медицинских методов лечения и методов диагностики. Некоторые из них включают синтетический инсулин, который был произведен в 1979 году с использованием рекомбинантной ДНК и первой методами генной инженерии вакцина была создана в 1986 году для гепатита.
В 1995 году команда из Института геномных исследований секвенировала первый бактериальный геном ; Haemophilus influenzae. Несколько месяцев спустя был завершен первый геном эукариот. Это окажется бесценным для диагностических методов.
Инфекции могут быть вызваны бактериями, вирусами, грибками и паразитами. Патоген, вызывающий заболевание, может быть экзогенным (полученным из внешнего источника; окружающей среды, животных или других людей, например, грипп ) или эндогенным (из нормальной флоры, например, кандидоз ).
Место, где микроб попадает в организм, называется входным порталом. К ним относятся дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, мочеполовые пути, кожа и слизистые оболочки. Портал входа для конкретного микроба обычно зависит от того, как он перемещается от естественной среды обитания к хозяину.
Заболевания передаются от человека к человеку различными путями. Это включает:
Как и другие патогены, вирусы используют эти методы передачи для проникновения в организм, но вирусы отличаются тем, что они также должны проникать в реальные клетки хозяина. Как только вирус получил доступ к клеткам хозяина, генетический материал вируса ( РНК или ДНК ) должен быть введен в клетку. Репликация между вирусами сильно различается и зависит от типа вовлеченных в них генов. Большинство ДНК-вирусов собирается в ядре, в то время как большинство РНК-вирусов развиваются исключительно в цитоплазме.
Механизмы инфицирования, пролиферации и персистенции вируса в клетках хозяина имеют решающее значение для его выживания. Например, некоторые болезни, такие как корь, используют стратегию, при которой она должна распространяться на ряд хозяев. При этих формах вирусной инфекции заболевание часто лечится собственным иммунным ответом организма, и поэтому вирус должен распространиться к новым хозяевам, прежде чем он будет уничтожен иммунологической устойчивостью или смертью хозяина. Напротив, некоторые инфекционные агенты, такие как вирус лейкемии кошек, способны противостоять иммунным ответам и способны к долгосрочному пребыванию в отдельном хозяине, сохраняя при этом способность распространяться на следующих друг за другом хозяев.
Выявление возбудителя легкого заболевания может быть таким же простым, как и клиническая картина; такие как желудочно-кишечные заболевания и кожные инфекции. Чтобы сделать обоснованную оценку того, какой микроб может вызывать заболевание, необходимо учитывать эпидемиологические факторы; такие как вероятность контакта пациента с подозреваемым организмом, а также наличие и распространенность штамма микробов в сообществе.
Диагностика инфекционного заболевания почти всегда начинается с изучения истории болезни пациента и проведения медицинского осмотра. Более подробные методы идентификации включают микробиологические культуры, микроскопию, биохимические тесты и генотипирование. Другие менее распространенные методы (такие как рентген, компьютерная томография, ПЭТ-сканирование или ЯМР ) используются для получения изображений внутренних аномалий, возникающих в результате роста инфекционного агента.
На четырех пластинах с питательным агаром растут колонии обычных грамотрицательных бактерий. Микробиологический посев - это основной метод выделения инфекционного заболевания для исследования в лаборатории. Образцы тканей или жидкости проверяются на наличие определенного патогена, что определяется ростом в селективной или дифференциальной среде.
Для тестирования используются 3 основных типа сред:
Методы культивирования часто используют микроскопическое исследование, чтобы помочь в идентификации микроба. Такие инструменты, как составные световые микроскопы, могут использоваться для оценки критических аспектов организма. Это может быть выполнено сразу после взятия образца у пациента и используется в сочетании с методами биохимического окрашивания, что позволяет разрешить клеточные особенности. Электронные микроскопы и флуоресцентные микроскопы также используются для более детального наблюдения за микробами в исследовательских целях.
Быстрые и относительно простые биохимические тесты могут использоваться для выявления инфекционных агентов. Для идентификации бактерий часто используются метаболические или ферментативные характеристики, поскольку они способны ферментировать углеводы по образцам, характерным для их рода и вида. Кислоты, спирты и газы обычно обнаруживаются в этих тестах, когда бактерии выращиваются в селективных жидких или твердых средах, как упоминалось выше. Для массового проведения этих тестов используются автоматизированные машины. Эти машины выполняют несколько биохимических тестов одновременно, используя карты с несколькими лунками, содержащими различные обезвоженные химические вещества. Интересующий микроб будет реагировать с каждым химическим веществом определенным образом, помогая в его идентификации.
Серологические методы - это высокочувствительные, специфические и часто чрезвычайно быстрые лабораторные тесты, используемые для выявления различных типов микроорганизмов. Тесты основаны на способности антитела специфически связываться с антигеном. Антиген (обычно белок или углевод, производимый инфекционным агентом) связывается антителом, что позволяет использовать этот тип теста для организмов, отличных от бактерий. Это связывание затем запускает цепочку событий, которые можно легко и окончательно наблюдать в зависимости от теста. Более сложные серологические методы известны как иммуноанализы. Используя аналогичную основу, описанную выше, иммуноанализы могут обнаруживать или измерять антигены либо от инфекционных агентов, либо от белков, генерируемых инфицированным хозяином в ответ на инфекцию.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) - это наиболее часто используемый молекулярный метод для обнаружения и изучения микробов. По сравнению с другими методами секвенирование и анализ являются окончательными, надежными, точными и быстрыми. Сегодня количественная ПЦР является основным используемым методом, поскольку этот метод обеспечивает более быстрые данные по сравнению со стандартным анализом ПЦР. Например, традиционные методы ПЦР требуют использования гель-электрофореза для визуализации амплифицированных молекул ДНК после завершения реакции. количественная ПЦР этого не требует, поскольку система обнаружения использует флуоресценцию и зонды для обнаружения молекул ДНК по мере их амплификации. В дополнение к этому количественная ПЦР также устраняет риск контаминации, который может возникнуть во время стандартных процедур ПЦР (перенос продукта ПЦР в последующие ПЦР). Еще одно преимущество использования ПЦР для обнаружения и изучения микробов заключается в том, что последовательности ДНК недавно обнаруженных инфекционных микробов или штаммов можно сравнить с уже перечисленными в базах данных, что, в свою очередь, помогает лучше понять, какой организм вызывает инфекционное заболевание и, следовательно, что возможные методы лечения могут быть использованы. Этот метод является современным стандартом для выявления вирусных инфекций, таких как СПИД и гепатит.
После того, как инфекция была диагностирована и идентифицирована, врач должен оценить подходящие варианты лечения и проконсультироваться с медицинскими микробиологами. С некоторыми инфекциями можно справиться с помощью собственной иммунной системы, но более серьезные инфекции лечат антимикробными препаратами. Бактериальные инфекции лечат антибактериальными препаратами (часто называемыми антибиотиками), тогда как грибковые и вирусные инфекции лечат противогрибковыми и противовирусными препаратами соответственно. Для лечения паразитарных заболеваний используется широкий класс лекарств, известных как противопаразитарные средства.
Медицинские микробиологи часто дают рекомендации по лечению врачу пациента, основываясь на штамме микроба и его устойчивости к антибиотикам, месте инфекции, потенциальной токсичности противомикробных препаратов и любой лекарственной аллергии, которая есть у пациента.
Тесты на устойчивость к антибиотикам: бактерии в культуре слева чувствительны к антибиотикам, содержащимся в белых бумажных дисках. Бактерии в культуре справа устойчивы к большинству антибиотиков. Помимо лекарств, специфичных для определенного вида организмов (бактерий, грибов и т. Д.), Некоторые лекарства специфичны для определенного рода или вида организмов и не действуют на другие организмы. Из-за этой специфики медицинские микробиологи должны учитывать эффективность определенных противомикробных препаратов при составлении рекомендаций. Кроме того, штаммы организма могут быть устойчивыми к определенному лекарству или классу лекарств, даже если они обычно эффективны против данного вида. Эти штаммы, называемые устойчивыми штаммами, представляют серьезную проблему для общественного здравоохранения, важность которой для медицинской промышленности возрастает, поскольку распространение устойчивости к антибиотикам ухудшается. Устойчивость к противомикробным препаратам становится все более серьезной проблемой, которая ежегодно приводит к миллионам смертей.
В то время как устойчивость к лекарствам обычно включает микробы, химически инактивирующие противомикробное лекарственное средство, или клетка, механически останавливающая поглощение лекарственного средства, другая форма устойчивости к лекарственным средствам может возникать в результате образования биопленок. Некоторые бактерии способны образовывать биопленки, прилипая к поверхностям имплантированных устройств, таких как катетеры и протезы, и создавая внеклеточный матрикс для прикрепления других клеток. Это обеспечивает им стабильную среду, из которой бактерии могут распространяться и заражать другие части хозяина. Кроме того, внеклеточный матрикс и плотный внешний слой бактериальных клеток могут защитить внутренние клетки бактерий от антимикробных препаратов.
Медицинская микробиология - это не только диагностика и лечение болезней, но и изучение полезных микробов. Доказано, что микробы помогают бороться с инфекционными заболеваниями и укреплять здоровье. Лечения могут быть разработаны на основе микробов, что продемонстрировано открытием Александром Флемингом пенициллина, а также разработкой новых антибиотиков из рода бактерий Streptomyces среди многих других. Мало того, что микроорганизмы являются источником антибиотиков, некоторые из них могут также действовать как пробиотики, обеспечивая пользу для здоровья хозяина, например, улучшая здоровье желудочно-кишечного тракта или подавляя патогены.
