Слайд 1ГЕТЕРОГЕННОСТЬ МИКРОБНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ
СПбГУ
2017
Слайд 2Вид - это эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющих единый генотип,
который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими и биохимическими
признаками.
Слайд 3Штамм - это совокупность бактерий одного вида, выделенных из разных
источников или из одного источника в разное время. Штаммы могут
различаться по некоторым признакам, не выходящим за пределы характеристики вида.
Слайд 4Инфравидовые (штаммовые) названия:
Слайд 5Клюйвер Ван-Ниль 1959
«Чистые культуры бесспорно не могут считаться однородными
во всех отношениях после того, как численность популяции достигнет величины
около 108 клеток»
Слайд 6S- и R-формы колоний
B. anthracis
rough form (шероховатая)
smooth form (гладкая)
Слайд 8Фрагмент поверхности колонии E.coli. (СЭМ) Ув. х11000.
Слайд 9Внутренняя структура колоний
Bacillus subtilis
(СЭМ)
Слайд 10Взаимодействие клеток в микробных сообществах
Слайд 11Разрастание бактериальной колонии
Слайд 12Перитрихиальные жгутики, определяющие межклеточные контакты в колонии Proteus mirabilis
Ув.х
40000
Слайд 13Состав биополимерного межклеточного матрикса в колонии
Полисахариды микроорганизма,
гликозилфосфатсодержащие биополимеры типа
тейхоевых кислот,
гликопротеины,
полиглутаминовая кислота (например, у бацилл)
фибриллярные элементы
сиаловые
кислоты
Слайд 14В настоящее время признано, что большинство микроорганизмов в естественных и
искусственно созданных окружающих средах существует в виде прикрепленных к поверхности
сообществ – биопленок
Биопленка - микробное сообщество, в котором клетки прикреплены к субстрату или друг к другу и заключены межклеточный матрикс синтезированных ими полимеров.
Слайд 15Схематическое изображение биопленки
Слайд 16Этапы образования биопленки:
Обратимая адгезия
Необратимая (рецепторно - опосредованная) адгезия (экзополисахариды)
Созревание
биопленки
экспрессия генов, отвечающих за синтез сигнальных молекул:
Гр(-) -
ацил-гомосериновые лактоны,
Гр(+)- короткоцепочечные пептиды
Состав матрикса: полисахариды микроорганизмов и кислые полисахариды
(муцины – продуцируют макроорганизмы)
Слайд 17Феномен взаимодействия между бактериями получил название «quorum sensing или «чувство
кворума».
QS -бактериальный язык общения
(образование биопленок, патогенность, синтез антибиотиков)
Продукция экзогенных
факторов патогенности бактериями в составе биопленок происходит только при достижении ими определенной критической массы бактериальных клеток, достаточной для преодоления защитных механизмов организма и успешного развития инфекционного процесса.
Слайд 18Начальный этап колонизации E.coli на субстрате
Слайд 20СЭМ биопленки Staphylococcus aureus
in vitro. Клетки в полимерном матриксе.
Слайд 21(ТЭМ) УЛЬТРАТОНКИЙ СРЕЗ
участка биопленки Salmonella typhimurium
Слева поверхностная пленка включает
мембраноподобную структуру,
справа- аморфный слой на внешней стороне поверхностной пленки
Слайд 22(ТЭМ) УЛЬТРАТОНКИЙ СРЕЗ
участка биопленки Escherichia coli
утолщение аморфного слоя поверхностной
пленки
Слайд 23УЛЬТРАТОНКИЙ СРЕЗ УЧАСТКА БИОПЛЕНКИ
Lactobacillus acidophilus поверхностная пленка
3-х слойная мембрана+полисахариды
Слайд 24Доказана роль микробных биопленок в возникновении и развитии заболеваний:
инфекции, связанные
с катетеризацией сосудов, вызванные Staphylococcus aureus и др. Гр+ бактериями,
инфекции сердечных клапанов и суставных протезов, вызываемые стафилококками,
пародонтит, вызываемый рядом микроорганизмов полости рта,
инфекции мочевыводящих путей, вызываемые Е. coli и др. патогенами,
инфекции среднего уха, вызываемые, например Haemophilus influenzae .
Слайд 25В кардиологии и кардиохирургии с биопленками ассоциируются заболевания:
инфекционный эндокардит, вызванный
развитием биопленок на собственных клапанах пациентов,
инфекционный эндокардит, связанный с
протезными клапанами либо другими имплантатами,
катетер-ассоциированная инфекция, связанная с образованием биопленок.
Слайд 28Экологические преимущества биопленок
Облегчение доступа питательных веществ и метаболическая кооперация,
Защита
от негативных воздействий окружающей среды,
Повышение резистентности к антибактериальным агентам.
Слайд 29Резистентность к антибактериальным агентам :
инактивация АМП внеклеточными полимерами или ферментами
бактерий,
замедление метаболизма, ведущее к снижению скорости роста микроорганизмов в
условиях лимитирования питательных веществ в биопленке, из-за чего АМП диффундирует из биопленки быстрее, чем успевает подействовать на бактерии,
экспрессия генов резистентности,
возникновение в биопленке при воздействии АМП персистирующих микроорганизмов.
Слайд 30Изменение в биопленке стафилококков при воздействии АМП
Контроль
5мг/мл
кларитромицина
10мг/мл
кларитромицина
Слайд 31Стратегия преодоления резистентности МО в биопленках
предотвращение первичного инфицирования имплантата,
минимизация
начальной адгезии микробных клеток,
разработка методов проникновения через матрикс биопленки
различных биоцидов с целью подавления активности связанных биопленкой клеток,
разрушение матрикса.
Слайд 32 Морфологические типы клеток:
морфологически интактные - физиологически активные клетки
(делящиеся и неделящиеся) - электронно-прозрачные;
покоящиеся клетки - электронно-плотные;
деструктурированные
клетки (частично или полностью автолизированные);
инволюционные клетки (стареющие, утрачивающие свою морфологическую и физиологическую целостность).
Слайд 33Ультратонкий срез клеток E.coli: ФА - физиологически активная, ПК –
покоящаяся (физиологически неактивная). Ув. х85000.
Слайд 34Морфологические различия интактных и покоящихся клеток E. coli M17