Основи мікробіології, вірусології та імунології - 2001

Частина І. Загальна мікробіологія

ВСТУП ДО МІКРОБІОЛОГІЇ. ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ МІКРОБІОЛОГІЇ. МОРФОЛОГІЯ ТА ФІЗІОЛОГІЯ МІКРООРГАНІЗМІВ

ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ МІКРОБІОЛОГІЇ

У розвитку мікробіології виділяють 4 періоди:

I — морфологічний (А. Левенгук);

II — фізіологічний (Луї Пастер, Роберт Кох та ін.);

III — імунологічний (І. І. Мечников, П. Ерліх та ін.);

IV — молекулярно-генетичний (сучасний).

Тривалий час людина жила в оточенні невидимих істот, споживала продукти їх життєдіяльності (випечений хліб, кисле молоко, вино, пиво). Ці істоти спричинювали захворювання, але людина навіть не підозрювала про їх існування, бо вони мали надто малі розміри.

Навіть видатний лікар Древньої Греції Гіппократ вважав, що в повітрі під час епідемій містяться особливі хвороботворні "міазми" — випаровування, які можуть поширюватися на великі відстані. На думку Лукреція Кара, кожна інфекція має особливе "насіння". Лише під час страшної епідемії чуми в XIV ст. з'явилися перші уявлення про заразні хвороби. У 1374 р. у Венеції був виданий наказ про ізоляцію людей, товарів та кораблів на 40 днів (quarantina) з метою запобігання поширенню чуми, звідки і пішов термін — карантин. Джираломо Фракасторо розробив учення про живих контагій (contagium vivum) як причину захворювання.

Мікроскоп уперше винайшли голландці Ганс та Захарій Янсени. Антоній ван Левенгук значно удосконалив його і першим проник у світ мікробів (мал. 1). Цей світ невидимих раніше істот, що виник перед дослідником, вразив його. Він розглядав усе, що потрапляло під руку: дощову воду, зубний наліт, випорожнення. І всюди були істоти, які мали різну форму (кулясту, паличкоподібну, звивисту, розгалужену) і хаотично рухались. Про це відкриття А. Левенгук доповів у Лондонському Королівському товаристві (1673). Так почався І період розвитку мікробіології — морфологічний. Але вчений навіть не підозрював, що ці "невинні створіння Господні" можуть бути причиною захворювань і навіть смерті. Бо і в той час була дуже поширена міазматична теорія. Багато вчених підтримували теорію живих контагій. Одним із них був випускник Київської Духовної академії, лікар Данило Самойлович (1744— 1805). За допомогою мікроскопа він намагався виявити збудник чуми в органах померлих від цієї хвороби і створити протичумний профілактичний препарат — вакцину. Але лише в 1796 р. англійський лікар Едуард Дженнер створив першу ефективну вакцину. Він помітив, що доярки ніколи не хворіють на натуральну віспу, а коров'ячу переносять у легкій формі. Тому Е. Дженнер прищепив коров'ячу віспу 8-річному хлопчику, а через 1 міс заразив його натуральною. Дитина не захворіла. Завдяки вакцині, так назвали препарат (від лат. vacca — корова), сьогодні віспа ліквідована в усьому світі. Хоч Дженнер і провів вакцинацію, але суті її він не зрозумів. Це вдалося французькому вченому Луї Пастеру (1822— 1895). З іменем Л. Пастера пов'язаний II період розвитку мікробіології — фізіологічний. Пастер є основоположником наукової мікробіології. Він довів неможливість самозародження життя, запропонував методи стерилізації (повного знищення мікроорганізмів) та пастеризацію (більш м'яку стерилізацію), а також науково обгрунтував роль мікроорганізмів у виникненні захворювань. А. Пастер довів, що бродіння та гниття спричинюють мікроорганізми, що дозволило іншим ученим, зокрема Лістеру та Пирогову, розробити методи асептики та антисептики.

Л. Пастер відкрив анаероби, обґрунтував явище атенуації (ослаблення патологічних властивостей збудника), отримав вакцину проти сибірки та сказу.

Л. Пастер зібрав навколо себе блискучу плеяду вчених. Серед них були і наші співвітчизники: І. І. Мечников, О. М. Безредка, М. Ф. Гамалія, І. Г. Савченко та ін.

У цю "золоту" пору мікробіології поряд з іменем Л. Пастера стало ім'я німецького вченого Роберта Коха (1843—1910) — майстра прикладних досліджень. Він зробив неоціненний внесок у мікробіологію:

· удосконалив мікробіологічну техніку, застосував імерсійні об'єктиви, мікрофотографію;

· використав анілінові барвники;

· запропонував методи виділення чистої культури та щільні живильні середовища;

· відкрив збудників туберкульозу (паличку Коха) і холери;

· довів, що збудником сибірки є В. antrhacis;

· обґрунтував теорію та практику дезінфекції (знищення патогенних мікроорганізмів).

Використовуючи методи Коха, інші вчені відкрили й описали збудників дифтерії (Клебс і Лєффлєр), черевного тифу (Еберт і Гафкі), правця (Ніколайєр і Кітазато), дизентерії (Григор'єв і Шига), сифілісу (Шаудін), лептоспірозу (Індо, Ідо).

Було відкрито здатність мікробів утворювати токсини. Дифтерійний екзотоксин уперше виділили Ру та Йєрсен. Ру і Берінг отримали антитоксичну протидифтерійну сироватку. Використання сироваток призвело до виникнення проблеми сироваткової хвороби.

Вирішенню цих проблем був присвячений III період розвитку мікробіології — імунологічний. Одним з основоположників імунології був випускник Харківського університету І. І. Мечников. Наукова діяльність І. І. Мечникова дуже багатогранна. Він обґрунтував фагоцитарну теорію імунітету, визначив роль клітинного захисту в розвитку імунітету. Між ним і П. Ерліхом (побічником гуморальної теорії, який вважав, що імунітет забезпечується антитілами) тривалий час ішла дискусія. І. І. Мечников першим зрозумів, що ці теорії доповнюють одна одну. У 1908 р. І. І. Мечников та П. Ерліх отримали Нобелівську премію за це відкриття. І. І. Мечников вивчив явище антагонізму в мікросвіті, що лягло в основу використання бак-препаратів та антибіотиків, зробив значний внесок у вивчення холери, черевного тифу і туберкульозу, створив велику школу мікробіологів. Його учнями та помічниками були європейські вчені (Ру, Йєрсен, Борде, Жангу, Бюрне, Рамон) та наші співвітчизники (О. М. Безредка, М. Ф. Гамалія, Д. К. Заболотний, А. А. Тарасевич, І. Г. Савченко, В. А. Хавкін), які стали всесвітньо відомими вченими.

І. І. Мечников є основоположником розвитку наукової мікробіології в Україні.

Бурхливий розвиток мікробіології сприяв розквіту всієї медицини, але розвиток самої мікробіології гальмувався відставанням інших наук: біохімії, генетики, фізики. Наприкінці XIX ст. було відкрито царство вірусів Д. І. Івановським, але глибоке вивчення їх стало можливим лише в другій половині XX ст. після винаходу електронного мікроскопа.

На початку XX ст. розвивалися прикладні аспекти мікробіології. Були сформульовані наукові принципи хіміотерапії (П. Ерліх. Д. Л. Романовський), відкриті та виділені антибіотики (Флемінг, Чейн, Флорі, 3. В. Єрмольєва), розроблені методи серодіагностики (Вассерманн, Відаль, Райт, Асколі).

IV період розвитку мікробіології — молекулярно-генетичний. У дослідах на бактеріях та вірусах було доведено, що носієм генів є ДНК. Було встановлено її структуру. Мікробіологи відкрили плазміди (нехромосомні носії спадковості, що передають різні ознаки, зокрема резистентність до лікарських засобів). У другій половині XX ст. бурхливо розвивалися вірусологія та імунологія. У галузі вірусології були такі досягнення:

· розшифровано молекулярно-генетичну організацію багатьох вірусів;

· вивчено механізм взаємодії вірусів із клітиною, загальні механізми перетворення вірусами нормальної клітини на пухлинну (Л. О. Зільбер);

· у 1983 р. виділено ВІЛ (Монтаньє і Галло);

· виділено та вивчено нові віруси (Ласса, Марбург, Ебола);

· відкрито пріони.

У галузі імунології зроблено багато відкриттів:

запропоновано вчення про імунітет як захист організму від усіх генетично чужорідних агентів, а не тільки від мікроорганізмів;

описано два різновиди лімфоцитів — В- і Т-лімфоцити, їх функції;

розшифровано структуру антитіл, відкрито різні класи імуноглобулінів;

виявлено гени, що контролюють утворення антитіл до всіх існуючих агентів, тобто доведено існування генетичної схильності до інфекційних захворювань.

У цей же період відбувалося становлення генної інженерії. Розпочалося промислове виробництво вакцин нового покоління — генно-інженерних. Д. Келєр та І. Мільстайн відкрили гіб- ридоми, що дозволило отримати моноклональні антитіла заданої специфічності, які використовують з діагностичною метою.

Історія розвитку мікробіології — це героїчна та разом з тим драматична сторінка історії медицини. Адже дослідник завжди ризикує, тримаючи смерть у пробірці. Багато вчених у дослідах на собі довели:

заразність тієї чи іншої хвороби (Г. М. Мінх та О. О. Мочутковський довели заразність поворотного та висипного тифів, виявили переносників хвороби — вошей);

ефективність вакцин або сироваток (І. І. Мечников, І. Г. Савченко, Д. К. Заболотний та інші дослідники після вакцинації випили культуру збудника);

безпечність вакцини (вірусологи лабораторії А. А. Смородинцева Інституту експериментальної медицини в Ленінграді та члени їх сімей прийняли великі дози поліомієлітної вакцини, а М. П. Чумаков приймав вакцину тричі, щоб довести безпечність її для людей).

Винятковий героїзм проявили І. О. Деминський, М. О. Лебедєва, А. І. Турчинович-Вижникевич, І. В. Мамонтов, Ріккетс і Провачек, які своє життя принесли в жертву науці.

Багато вчених стали лауреатами Нобелівської премії з мікробіології. Серед них І. І. Мечников, П. Ерліх, Р. Кох, А. Флемінг, Чейн та ін.

Розвиток мікробіології в Україні. Центром розвитку мікробіології в Україні була Одеса, де в 1885 р. у Новоросійському (Одеському) університеті вперше почали викладати мікробіологію І. І. Мечников і Я. Ю. Бардах. У Московському університеті мікробіологію викладав з 1892 р. учень І. І. Мечникова Г. Н. Габричевський. Після від'їзду Мечникова до Франції для роботи в Пастерівському інституті Одеську школу мікробіологів очолив М. Ф. Гамалія. Він у себе на квартирі разом з (І. І. Мечниковим ще у 1886 р. відкрив першу в Україні та другу в світі бактеріологічну лабораторію і Пастерівську станцію, де виготовляли вакцину та робили щеплення проти сказу. М. Ф. Гамалія вперше використав хімічні вакцини, розробив методику виготовлення вакцини проти віспи. Цей дослідник спостерігав у 1898 р. явище бактеріофагії задовго до відкриття Д'Ерелем бактеріофага (1917). Випробував на собі безпечність вакцини проти сказу.

Наші співвітчизники зробили неоціненний внесок у розвиток світової медицини. Вони відкривали бактеріологічні лабораторії й інститути в різних містах і країнах, розпочинали викладання і відкривали кафедри мікробіології. їх іменами названі наукові та навчальні заклади: ім. І. І. Мечникова — у Санкт-Петербурзі, Харкові, Одесі та інших містах, ім. Д. К. Заболотного — у Києві, Санкт-Петербурзі, ім. В. А. Хавкіна — в Індії (Бомбей). Вдячні народи встановлювали їм пам'ятники (Хавкіну — у Бомбеї).

O. М. Безредка вивчав проблеми імунітету та анафілаксії, запропонував методику введення сироваток з метою профілактики анафілактичного шоку, яку використовують і нині (вона названа його ім'ям).

I. Г. Савченко встановив стрептококову етіологію скарлатини. Разом з І. І. Мечниковим вивчав механізм фагоцитозу та проблеми профілактики холери. Проводив досліди самозараження разом із Д. К. Заболотним. Заснував бактеріологічний інститут у Казані.

Великий науковий потенціал українського народу знайшов свою реалізацію в роботах Київської та Харківської шкіл мікробіологів, які виникли пізніше. їх плідна праця сприяла подальшому розвитку медицини (роботи М. П. Нещадименка, В. Г. Дроботька, Л. В. Громашевського, В. І. Недригайлова та ін.). Засновником кафедри Київського медичного інституту був М. П. Нещадименко. Першим директором і засновником Науково-дослідного інституту мікробіології та вірусології в Києві був Д. К. Заболотний — визначний мікробіолог, основоположник епідеміології. Його роботи були присвячені боротьбі з чумою, холерою, сифілісом.

Більше як півстоліття на кафедрі мікробіології Київського медичного інституту працював С. С. Дяченко, який виховав багато вчених-мікробіологів і вірусологів, а також лікарів-практи- ків, які і понині працюють на ниві охорони здоров'я українського народу. Плідною стала робота В. Й. Білай та інших фахівців, які досліджували хвороботворні гриби та гриби-продуценти антибіотиків.

І нині мікробіологічна наука України стоїть на варті здоров'я народу. Розгорнута широка мережа бактеріологічних лабораторій та науково-дослідних інститутів, основними напрямками роботи яких є діагностика та профілактика інфекційних хвороб.

Мал. 1. Учені, які зробили значний внесок у розвиток мікробіології