Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Оренбургский государственный аграрный университет

Факультет ветеринарной медицины и биотехнологии

Кафедра микробиологии

Доклад

по персистенции микроорганизмов

на тему:

Симбиотические взаимоотношения между микроорганизмами и человеком. Роль нормальной микрофлоры в формировании эубиоза у животных

Работу выполнил:

студент IV курса

специальности «Микробиология»

Акжигитов Абай Сарсенгалиевич

Оренбург - 2010

Содержание:

Введение

1. Симбиотические взаимоотношения микроорганизмов с организмом человека и животных

1.1 Нормальная микрофлора желудочно-кишечного тракта человека

1.2 Нормальная микрофлора желудочно-кишечного тракта животных

1.3 Микрофлора кожи

1.4 Микрофлора органов дыхания

1.5 Микрофлора мочеполовой системы

1.6 Биопленка -- особая форма симбиоза в организме

2. Роль нормальной микрофлоры в формировании эубиоза

Заключение

Список литературы

Введение

Согласно современным представлениям, в естественной среде обитания необходим симбиоз макроорганизма с заселяющей его микрофлорой. Общепризнано, что в процессе эволюции при взаимодействии организма хозяина и микроорганизмов происходил отбор определенных их видов, способных к прикреплению и колонизации поверхностного эпителия слизистых оболочек соответствующих экологических ниш. В результате они стали использовать организм хозяина как новую среду обитания. Так сформировались симбиотические ассоциации, составляющие нормальную микрофлору человека и животных.

Безмикробные животные (и растения) могут жить и развиваться только в условиях искусственной изоляции (стерильной окружающей среде).

Представители нормальной микрофлоры детально изучаются уже на генетическом и молекулярном уровнях. Известен состав нормальной микрофлоры не только различных органов дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы, поверхности кожи, но и иерархо-топографическое распределение отдельных видов микробов по ходу пищеварительного канала, репродуктивного тракта у женщин и др.

Макроорганизм и населяющая его микрофлора, в том числе кишечник, являются сбалансированной экологической системой. Показано наличие постоянной (индигенной) и транзиторной (случайной) микрофлоры.

Нормальная микрофлора животного и человека постоянно персистирует в организме здорового хозяина и взаимодействует с ним по принципу симбиоза.

В живом организме содержится огромное количество клеток микроорганизмов-симбионтов (достигает 1014). Их видовое разнообразие (свыше 400 видов) обеспечивают участие нормальной микрофлоры в самых разнообразных физиологических функциях макроорганизма.

1. Симбиотические взаимоотношения между микроорганизмами и человеком

Характер взаимодействия организма человека с его собственной, нормальной микрофлорой, определяет его гомеостаз и носит симбиотический характер. Микрофлора и макроорганизм оказываются взаимозависимыми друг от друга. Степень их взаимозависимости варьирует от нейтрализма до комменсализма и полного мутуализма, а также включает и такой вид межвидовых связей как паразитизм.

Микрофлора человека -- это совокупность микроорганизмов, обитающих на коже и слизистых оболочках. Фактически она являет собой метаболическую систему, синтезирующую и разрушающую собственные и чужеродные субстанции, участвующие в адсорбции и переносе в организм человека как полезных, так и, увы, потенциально вредных веществ.

Нормальное состояние микрофлоры (эубиоз) - это качественное и количественное соотношение разнообразных микробов отдельных органов и систем, поддерживающее биохимическое, метаболическое и иммунное равновесие макроорганизма, необходимое для сохранения здоровья человека. Важнейшей функцией микрофлоры является ее участие в формировании резистентности организма различным заболеваниям и обеспечение предотвращения колонизации организма человека посторонними микроорганизмами.

Буквально с первым вздохом новорожденного его организм заселяется новым для него микромиром - множеством полезных бактерий. Новые микрожильцы обосновываются в пищеварительном и мочеполовом трактах и сразу же берутся за важную и сложную работу. Они помогают правильно переваривать пищу, регулируют стул, участвуют в выработке витаминов группы В и К, а также незаменимых аминокислот, способствуют лучшему усвоению железа, кальция, витамина D и др. У ребенка микрофлора, подобная микрофлоре взрослого человека, устанавливается уже к концу первых трех месяцев жизни.

Микрофлора человека включает разнообразные виды микроорганизмов. Общее количество микроорганизмов, обнаруживаемых у взрослого человека, достигает 1014, что почти на порядок больше числа клеток всех тканей человеческого организма. Основу микрофлоры человека составляют облигатно-анаэробные бактерии. Даже на коже в ее глубоких слоях число анаэробов в 3--10 раз превышает количество аэробных бактерий. В полости рта, в толстой кишке это соотношение может составлять до 1000:1.

Пока сохраняется баланс между полезной и патогенной флорой, организм в состоянии бороться с опасной микрофлорой. Нарушение этого равновесия называется дисбактериозом. Оно приводит к снижению защитных возможностей организма, размножению болезнетворных бактерий в геометрической прогрессии и к развитию различных заболеваний.

Недостаток полезных бактерий в кишечнике можно восполнить с помощью различных препаратов. С их помощью кишечник искусственным образом может быть вновь заселен полезной микрофлорой, которая к тому же, стимулирует рост собственной флоры в желудочно-кишечном тракте.

1.1 Нормальная микрофлора желудочно-кишечного тракта человека

Наиболее активно микроорганизмы заселяют желудочно-кишечный тракт ввиду обилия и разнообразия в нем питательных веществ.Кишечный тракт -- обычное место обитания разнообразных микроорганизмов, преимущественно анаэробных.

В одних отделах тракта в норме их содержание незначительно или они почти отсутствуют, в других их находится очень много. Макроорганизм и его микрофлора составляют единую динамичную экологическую систему. Динамичность эндоэкологического микробного биоценоза пищеварительного тракта определяется количеством поступающих в него микроорганизмов (у человека за сутки перорально поступает около 1 млрд. микробов), интенсивностью их размножения и гибели в пищеварительном тракте и выведения из него микробов в составе кала (у человека в норме выделяется за сутки 10х12--10х14 микроорганизмов).

Основными функциями нормальной кишечной микрофлоры являются:

1. обеспечение колонизационной резистентности организма;

2. участие в синтетической, пищеварительной и детоксицирующей функциях кишечника;

3. стимуляция синтеза биологически активных веществ;

4. поддержание высоких уровней лизоцима, секреторных иммуноглобулинов, интерферона, важных для иммунологической резистентности;

5. морфокинетическое действие и усиление физиологической активности желудочно-кишечного тракта.

Вся микрофлора кишечника подразделяется на:

Ш облигатную - главная или индигенная микрофлора (в ее состав входят бифидобактерии и бактероиды), которые составляют 90% от общего числа микроорганизмов;

Ш факультативную - сапрофитная и условно-патогенная микрофлора (лактобактерии, эшерихии, энтерококки), которая составляет 10% от общего числа микроорганизмов;

Ш остаточную (в том числе и транзиторную) - случайные микроорганизмы (цитробактер, энтеробактер, протеи, дрожжи, клостридии, стафилококки, аэробные бациллы и др.), которая составляет менее 1% от общего числа микроорганизмов.

Каждый из отделов пищеварительного тракта имеет характерные для него количество и набор микроорганизмов. Их число в полости рта, несмотря на бактерицидные свойства слюны, велико (10х7-10х8 клеток на 1 мл ротовой жидкости). Содержимое желудка здорового человека натощак благодаря бактерицидным свойствам желудочного сока часто бывает стерильным, но нередко обнаруживается и относительно большое число микроорганизмов (до 10х3 на 1 мл содержимого), проглатываемых со слюной. Примерно такое же количество их в двенадцатиперстной и начальной части тощей кишки. В содержимом подвздошной кишки микроорганизмы обнаруживаются регулярно, и число их в среднем составляет 10х6 на 1 мл содержимого. В содержимом толстой кишки число бактерий максимальное, и 1 г кала здорового человека содержит 10 млрд и более микроорганизмов.

У здоровых лиц в кишечнике большую часть микроорганизмов составляют представители так называемой облигатной микрофлоры - бифидобактерии, лактобактерии, непатогенная кишечная палочка и др. На 92-95% микрофлора кишечника состоит из облигатных анаэробов.

Таким образом, в связи с анаэробными условиями у здорового человека в составе нормальной микрофлоры в толстом кишечнике преобладают (96-98 %) анаэробные бактерии:

1. бактероиды (особенно Bacteroides fragilis),

2. анаэробные молочнокислые бактерии (например, Bifidumbacterium),

3. клостридии (Clostridium perfringens),

4. анаэробные стрептококки,

5. фузобактерии,

6. эубактерии,

7. вейлонеллы.

И только 14% микрофлоры составляют аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы:

1. грамотрицательные колиформные бактерии (прежде всего кишечная палочка - E.Coli), энтерококки,

2. стафилококки,

3. протеи,

4. псевдомонады,

5. лактобациллы,

6. грибы рода Candida,

7. отдельные виды спирохет, микобактерий, микоплазм, простейших и вирусов.

1.2 Нормальная микрофлора желудочно-кишечного тракта животных

Характер взаимоотношений этих микроорганизмов с хозяином может быть различным и в первую очередь зависит от особенностей его рациона.В кишечном тракте хищных или насекомоядных находится корм, являющийся также прекрасным субстратом для развития микроорганизмов. Поэтому здесь складываются конкурентные взаимоотношения микроорганизмов с хозяином. Последний не может полностью исключить возможность их развития, но ограничивает его благодаря секреции кислоты и быстрому пищеварению, в результате чего почти все продукты деятельности пищеварительных ферментов потребляются животным. В кишечник травоядных попадает большое количество клетчатки. В большинстве случаев переваривание клетчатки происходит за счет разрушения ее бактериями, а животное потребляет в качестве пищи продукты ее деградации и сами клетки микроорганизмов. Таким образом, здесь наблюдается кооперация. Наибольшего совершенства этот тип взаимодействий достиг у жвачных животных.

Однако у многих животных взаимодействие с кишечной микрофлорой носит промежуточный характер. Например, у лошадей, кроликов, мышей в кишечнике корм в значительной степени используется до того, как начнется бурное развитие бактерий. Однако в отличие от хищников, у таких животных корм дольше задерживается в кишечнике, что способствует ее сбраживанию бактериями. Наиболее активная жизнедеятельность микроорганизмов всегда происходит в толстой кишке. Основные обитатели его - энтеробактерии, энтерококки, термофилы, ацидофилы, споровые бактерии, актиномицеты, дрожжи, плесени, большое количество гнилостных и некоторых патогенных анаэробов.

В 1 г экскрементов травоядных может содержаться до 3,5 млрд. различных микроорганизмов. Микробная масса составляет около 40% сухого вещества испражнений.

В состав кишечной микрофлоры различных животных входит ряд видов бактерий, способных разрушать целлюлозу, гемицеллюлозы, пектины. У многих млекопитающих в кишечнике обитают представители родов Bacteroides и Ruminococcus. B.succinogenes был обнаружен в кишечнике лошадей, коров, баранов, антилоп, крыс, обезьян. R.albus и R. flavefaciens, активно разрушающие клетчатку, обитают в кишечнике лошадей, коров, кроликов. К сбраживающим клетчатку кишечным бактериям относятся также Butyrivibrio fibrisolvens и Eubacterium cellulosolvens. Роды Bacteroides и Eubacterium представлены в кишечнике млекопитающих рядом видов, некоторые из которых разрушают также белковые субстраты.

Рубец жвачных обильно заселен большим числом видов бактерий и простейших.

В среднем количество бактерий составляет 109 - 1010 клеток в 1 г рубцового содержимого.

Помимо бактерий, в рубце осуществляют расщепление кормов и синтез важных органических соединений для животного организма также различные виды дрожжей, актиномицетов и простейших. Инфузорий в 1 мл может быть несколько (3-4) миллионов.Видовой состав рубцовых микроорганизмов со временем претерпевает изменения.

1.3 Микрофлора кожи

Нормальная микрофлора играет важную роль в защите организма от патогенных микробов, например стимулируя иммунную систему, принимая участие в реакциях метаболизма. В то же время эта флора способна привести к развитию инфекционных заболеваний. Нормальная микрофлора составляет конкуренцию для патогенной; механизмы подавления роста последней достаточно разнообразны. Таким образом, действие микрофлоры тела на организм складывается из следующих факторов:

1. нормальной микрофлоре принадлежит важнейшая роль в формировании иммунологической реактивности организма;

2. представители нормальной микрофлоры благодаря продуцированию разнообразных антибиотических соединений и выраженной антагонистической активности предохраняют органы, сообщающиеся с внешней средой, от внедрения и безграничного размножения в них патогенных микроорганизмов; флора обладает выраженным морфокинетическим действием, особенно по отношению к слизистой оболочке тонкой кишки, что существенно отражается на физиологических функциях пищеварительного канала;

3. микробные ассоциации являются существенным звеном в печеночно-кишечной циркуляции таких важнейших компонентов желчи, как соли желчных кислот, холестерина и желчные пигменты;

4. микрофлора в процессе жизнедеятельности синтезирует витамин К и ряд витаминов группы В, некоторые ферменты и, возможно, другие, пока неизвестные, биологически активные соединения;

5. микрофлора исполняет роль дополнительного ферментного аппарата, расщепляя клетчатку и другие трудно перевариваемые составные части корма.

Нарушение видового состава нормальной микрофлоры под влиянием инфекционных и соматических заболеваний, а также в результате длительного и нерационального использования антибиотиков приводит к состоянию дисбактериоза, который характеризуется изменением соотношения различных видов бактерий, нарушением усвояемости продуктов пищеварения, изменением ферментативных процессов, расщеплением физиологических секретов.

Роль нормальной микрофлоры в жизни животных, как показано выше, так велика, что возникает вопрос: возможно ли сохранение физиологического состояния животного без микробов?

В настоящее время не только получены безмикробные животные (мыши, крысы, морские свинки, цыплята, поросята и другие виды), но и успешно развивается новая отрасль биологии - гнотобиология ( греч. gnotos - познание, bios - жизнь). У гнотобиотов ввиду отсутствия антигенного «раздражения» иммунной системы возникает недоразвитие иммунокомпетентных органов (тимуса, лимфоидной ткани кишечника), дефицит IgA, ряда витаминов. Как следствие у гнобиотов нарушаются физиологические функции: уменьшается масса внутренних органов, объем крови, понижено содержание воды в тканях.

Исследования с использованием гнотобиотов позволяют изучать роль нормальной микрофлоры в механизмах инфекционной патологии и иммунитета, в процессе синтеза витаминов, аминокислот.

Заключение

Симбиотические взаимоотношения между организмом хозяина и его микрофлорой, эволюционно сформировавшиеся в результате длительной адаптации, предполагают наличие сложного и многогранного механизма, реализуемого на метаболическом, регуляторном, внутриклеточном и молекулярно-генетическом уровнях. Эти отношения являются жизненно важными как для человека или животного, так и для заселяющих его организм микробных популяций. Все локальные микроэкосистемы тесно взаимодействуют между собой и с организмом хозяина, образуя единую симбиотическую систему, стабильно существующую за счет наличия сложных и разнообразных механизмов регуляции

Список литературы:

1. Пономарева О.А., Симонова Е.В. Роль нормальной микрофлоры в поддержании здоровья человека. - Сибирский медицинский журнал, 2008, № 8, С 20-24

2. Шендеров Б.А. Нормальная микрофлора и ее роль в поддержании здоровья человека. - Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии, 1998, №1, С 61-66

3. Петровская В. Г., Марко О. П. Микрофлора человека в норме и патологии / В.Г. Петровская, О.П. Марко. - М.: Медицина, 1976

4. Чахава О.В. Микробиологические и иммунологические основы гнотобиологии / О.В. Чахава. - М.: Медицина, 1982