Взаимодействия бактерий с различными формами жизни Часть 3: Бактерии-симбионты

животных и человека

Лекция 8
Лектор: Давыдова Ольга Константиновна, к.б.н., доцент
Министерство образования

и науки Российской Федерации
Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение
высшего образования «Оренбургский государственный университет»
Химико-биологический факультет
Кафедра биохимии и микробиологии

микробиоценоза ЖКТ жвачных
Характеристики рубцовой микрофлоры

Взаимодействие бактерий с организмом человека
Микрофлора кожи
Микрофлора

полости рта
Микрофлора дыхательных путей
Микрофлора ЖКТ
Микрофлора половых путей

отделов: рубца, сетки, книжки и сычуга. Быстро поедаемый корм попадает

в рубец, где из него формируются небольшие порции жвачки, которые животное отрыгивает в ротовую полость и снова пережевывает. Затем эта пища попадает в книжку и после переваривания в сычуге поступает в тонкую кишку.

Вскрытый желудок:
1-пищевод, 2-рубец,
3-сетка, 4-книжка,
5-сычуг,
6-двенадцатиперстная кишка, 7-желобок.

Строение желудка жвачных животных

© http://animals-world.ru/wp-content/uploads/2014/02/osobennosti-stroeniya.png

© http://bse.sci-lib.com/a_pictures/03/19/251497500.jpg

Рубец - большая бродильная камера
Постоянная

температура ( 37-39 0 С)

Непрерывная подача минерального раствора

рН 5,8-7,3

Периодическое поступление питательных веществ

Механическое перемешивание в результате движения рубца

Идеальные
условия
для роста
микроорганизмов

Строение желудка жвачных животных

биополимеров до легкого усвояемых хозяином мономеров;
обеспечивает непрерывность и термодинамическую выгодность

таких процессов в условиях ЖКТ;
обеспечивает хозяина витаминами, ростовыми факторами, регуляторами развития, как выделяемыми м.о., так и поступающими хозяину в результате гидролиза биомассы микробионтов;
защищает хозяина от патогенных м.о.;
активирует системы иммунитета хозяина.

Функции микробиоценоза ЖКТ животных

разлагающие целлюлозу и гемицеллюлозу
Ruminococcus albus
Butyrivibrio fibrisolvens
Fibrobacter succinogenes
Clostridium locheadii
Lachnospira multiparus
Бактерии, разлагающие

крахмал и сахара
Selenomonas ruminantium
Succinimonas amylolytica
Bacteroides ruminicola
Streptococcus bovis
Бактерии, разлагающие лактат
Selenomonas lactilytica
Megasphaera elsdenii
Veillonella spp
Бактерии, декарбоксилирующие сукцинат
Selenomonas ruminantium
Veillonella parvula
Метаногенные археи
Methanobrevibacter ruminantium
Methanomicrobium mobile
Простейшие
Diplodinium
Entodinium

© http://sci.waikato.ac.nz/farm/content/microbiology.html

© https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Ruminococcus

©http://www.standardsingenomics.org/index.php/sigen/article/view/sigs.521107/156

©http://www.tankonyvtar.hu/en/tartalom/tamop425/0010_1A_Book_angol_05_termeleselettan/ch04s02.html

©https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Bovine_Rumen

рубца коровы превышает 30 кг. У коров длина ЖКТ больше

длины тела животного в 20 раз, у лошади в 12 раз, у человека в 7 раз. Бактерии перерабатывают полимерные углеводы кормов в простые соединения, такие как жирные кислоты и спирты.
У жвачных сформировался весьма эффективный «желудочно-печеночный цикл» мочевина образующаяся в печени в процессе обезвреживания аммиака, лишь частично выводится с мочой, вся остальная мочевина поступает через слюнные железы и стенку рубца в первые отелы желудка и может использоваться м.о. рубца для синтеза белка. Благодаря симбиотическим взаимоотношениям с м.о. рубца, жвачные не зависят от экзогенных источников белка. Было неоднократно показано, что коров можно держать на безбелковом корме.
Бактерии рубца подвергают растительные жиры гидрированию. Образующиеся ненасыщенные жирные кислоты всасываются в кишечнике, а затем включаются в собственны жиры КРС, входящие в состав мяса, молока и масла. У животных не имеющие рубца подобного повышения тугоплавкости жира не происходит. Жиры, накапливаемые в организме свиньи или грызунов, имеют поэтому более мягкую консистенцию ( более низкую температуру плавления ), чем жиры жвачных; они содержат ненасыщенны ж.к. и кислоты с более короткой цепью ,т.е. те которые поступают с растительным кормом.

Микробиологические процессы в рубце

в состоянии равновесия (эубиоза) друг с другом и организмом человека.
Органы

и системы человека, сообщающиеся с внешней средой являются открытыми биологическими системами, колонизированными микроорганизмами, и называются микробиотопами, или экологическими нишами (эконишами).
Микроорганизмы, населяющие организм здорового человека, образуют его нормальную микрофлору (с общим численным составом более 1013 клеток):
12% - кожные покровы,
15-16% - ротоглотка,
более 60% микрофлоры заселяет ЖКТ,
9% - урогенитальный тракт,
2% - вагинальный отдел.

увлажненные потом(до 106 клеток/см).

Типичные, обитатели кожи :
Staphylococcus(St. hominis и

St. epidermidis - 85-100%),
условный патоген Staphylococcus aureus – 5-25%, если заселяет кожу, то обнаруживается чаще всего в ноздрях и подмышками
Micrococcus
Propionibacterium 45-100%
Corynebacterium (до 70% всей кожной микрофлоры)
Brevibacterium (кожная микрофлора ног)
Acinetobacter

Propionibacterium acnes

Staphylococcus aureus

Brevibacterium linens

© https://en.wikipedia.org/wiki/Staphylococcus

©http://www.my-personaltrainer.it/bellezza/propionibacterium-acnes.html

© https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Brevibacterium_linens

молочнокислые бактерии, бактероиды и коагулазонегативные негемолитические стафилококки (сапрофитные и эпидермальные),

нейссерии, зеленящий стрептококк.

Микробы фекального происхождения (эшерихии, клебсиеллы, протей и др.) в норме в ротовой полости не обитают.

В слюне бактерии содержатся в концентрации 108 КОЕ/мл, из них около половины - анаэробы; в десневых карманах > 1011 КОЕ/мл, из которых 99 % составляют анаэробы.

Зубные бляшки - это смешанная нормальная микрофлора разных областей полости рта, накапливающаяся на поверхности зубов. Главную роль в поддержании целостности и стабильности этого микроценоза играют межклеточные физико-химические связи — межродовая коаггрегация бактерий, а также их способность к образованию биопленок.

© http://stomatologist.org/dentistry-specialist/dentistry/143-mikroflora-polosti-rta.html

носа:
Diphtheroids, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus (20–80 %), Streptococcus pneumoniae

(5–15 %), Haemophilus influenzae (5–10 %), Neisseria species (0–15 %), Neisseria meningitidis (0-4 %), Streptococci;
в носоглотке:
Streptococci (группы viridans), Nonhemolytic streptococci, Neisseria species (90–100 %), стафилококки (немногие), Haemophilus influenzae (40–80 %), Streptococcus pneumoniae (20–40 %), Betahemolytic streptococci (5–15 %), Neisseria meningitidis (5–20 %), Haemophilus parainfluenzae, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Proteus species, Paracolons, Diphtheroids, Mycoplasma pneumoniae, Bacteroides.

Staphylococcus epidermidis

Neisseria meningitidis

Haemophilus influenzae

© http://www.personal.psu.edu/faculty/j/e/jel5/biofilms/primer.html

©https://compendiomicrobiologia.wordpress.com/2014/03/08/neisseria-spp/

© http://www.hearingreview.com/2014/07/scientist-finds-link-antibiotics-bacterial-biofilm-formation-cause-chronic-ear-sinus-lung-infections/

мир полости рта.
Желудок
Кислоустойчивые бактерии родов Streptococcus, Lactobacillus, Enterococcus, Micrococcus, хеликобактеры

и устойчивые к кислоте дрожжеподобные грибы
Тонкий кишечник
иногда энтерококки, лактобациллы и дифтероиды.
Candida albicans – в верхней части тонкого кишечника
Двенадцатиперстная, тощая и проксимальный отдел подвздошной кишки
доминируют стрептококки и лактобациллы,
полное отсутствие облигатно-анаэробных бактерий и многочисленных представителей семейства Enterobacteriaceae.
Микроорганизмы локализуются преимущественно пристеночно.
Дистальный отдел подвздошной кишки
возрастает общее число бактерий – 106 микробных клеток в 1 г, внутрипросветная микрофлора превалирует над пристеночной,
приблизительно равное количество аэробных и анаэробных бактерий (энтерококки, кишечная палочка, бактероиды, вейонеллы, бифидобактерии)

и размножение в нем патогенных и условно-патогенных микробов);
участие в

синтетической, пищеварительной и детоксицирующей функциях кишечника;
стимуляция синтеза биологически активных веществ (a-аланин, 5-аминовалериановая и g-аминомасляная кислоты, а также медиаторы, влияющие на функцию ЖКТ, печени, сердечнососудистой системы, кроветворения и др.);
поддержание высоких уровней лизоцима, секреторных иммуноглобулинов, интерферона, цитокинов, пропердина и комплемента, важных для иммунологической резистентности;
морфокинетическое действие и усиление физиологической активности ЖКТ.

Плотность бактерий, по данным Alana Parkera (1999), в различных отделах ЖКТ составляет:
желудок – менее 1000 в мл;
тощая кишка – менее 10 000 в мл;
подвздошная кишка – менее 100 000 в мл;
ободочная кишка – менее 1 триллиона в мл

© https://en.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli

Escherichia coli

в микробиоценозе ЖКТ.

Дисбиоз – более общее понятие: это микробиологический дисбаланс

в организме, который со временем проявляет себя местными симптомами, а затем и общими нарушениями, которые отягощают течение различных заболеваний. Дисбиоз не может употребляться в качестве основного диагноза, всегда вторичен и не имеет специфических клинических эквивалентов.

Дисбактериоз и дисбиоз

бактериологическое исследование кала,
диагностика с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР),
хромато-масс-спектрометрия

и
исследование микробных метаболитов.
Следует учитывать, что бактериологический метод имеет ряд общепринятых издержек:
длительность получения результатов,
использование дорогостоящих питательных сред,
зависимость от соблюдения сроков транспортировки и качества сред,
преимущественное определение внутрипросветной флоры и наряду с ней транзитной (пассажной),
неоднородность выделения микроорганизмов из разных отделов испражнений,
низкая воспроизводимость результатов и др.

spp. (15-30%),
Peptostreptococcus (30-40%),
Staphilococcus epidermidis (35-80%),
Enterobacteriaceae (18-40%),
Candida

albicans (30-50%),
Trichomonas vaginalis (10-25%).

Lactobacillus spp

Peptostreptococcus magnus

Candida albicans

Trichomonas vaginalis

© http://www.musee-afrappier.qc.ca/en/index.php?pageid=3412-html&image=3412_fromage1

©http://www.vetbook.org/wiki/dog/index.php/Peptostreptococcus_spp

© http://parasitol.kr/journal/view.php?number=1655

© http://www.igb.fraunhofer.de/en/press-media/press-releases/2010/pathogenic-yeasts.html