Тема 4. Влияние условий внешней среды на микроорганизмы.

Медицинская микробиология, вирусология и иммунология Честнова Т.В. — 2008г

4.1. Действие физических, химических и биологических факторов на микроорганизмы
4.2. Понятие о стерилизации, дезинфекции, асептике и антисептике. Методы стерилизации, аппаратура. Контроль качества дезинфекции
Тест по теме

4.1. Действие физических, химических факторов на микроорганизмы.

Физические, химические и биологические факторы окружающей среды оказывают на микроорганизмы:

• бактерицидное – приводящее к гибели клетки;
• бактериостатическое – подавляющее размножение микроорганизмов;
• мутагенное – изменяющее наследственные свойства микробов.

Влияние физических факторов.

Влияние температуры. Низкие температуры микробы переносят сравнительно легко. Холерный вибрион не теряет жизнеспособности от температуры -320С; некоторые виды бактерий остаются жизнеспособными при температуре жидкого азота (-1730С), жидкого воздуха (-1900С), жидкого водорода (-2530С). Коринебактерии дифтерии переносят замораживание 3 мес. Сальмонеллы брюшного тифа длительно выживают во льду. Споры бацилл выдерживают температуру -2500С в течение 3 суток. К низким температурам устойчивы многие вирусы. Так, например, вирус японского энцефалита в 10% взвеси мозга не снижает своей патогенности при -700С в течение года, возбудители гриппа – при -700С до 6 мес.

Низкие температуры приостанавливают гнилостные и бродильные процессы. Только отдельные патогенные виды микроорганизмов являются весьма чувствительными к низким температурам (менингококк, гонококк). Это обстоятельство учитывают в лабораторной диагностике: материалы, исследуемые на менингит и гонорею, доставляют в лабораторию защищенными от охлаждения.

Большинство вегетативных форм бактерий погибает при температуре 58-600С в течение 20-30 мин. Споры бацилл и клостридий более устойчивы, чем вегетативные формы. Они выдерживают кипячение от нескольких минут до 3 часов, но погибают от действия сухого жара при температуре 160-1700С в течение 1-1,5 часа. Нагревание при 1200С под давлением пара в 2 атмосферы убивает их за 20-30 минут. В основе бактерицидного действия высоких температур лежат повреждение рибосом, денатурация белков и нарушение осмотического барьера. Высокие температуры довольно быстро обусловливают разрушение вирусов. Вирусы гепатита А, полиомиелита длительно сохраняются в воде, в испражнениях больных или носителей, устойчивы к нагреванию при температуре 600С.

Высушивание. Микроорганизмы обладают различной устойчивостью к высушиванию, к которому чувствительны гонококки, менингококки, трепонемы, лептоспиры, фаги. Холерный вибрион не погибает под влиянием высушивания 2 суток, шигеллы – 7, возбудитель чумы – 8, дифтерийная палочка – 30, брюшнотифозная – 70, стафилококки и микобактерии туберкулеза – 90 суток. Высохшая мокрота больных туберкулезом остается заразной 10 месяцев, споры бацилл сибирской язвы сохраняются до 10 лет, плесневых грибов – 20 лет. Высушивание сопровождается обезвоживанием цитоплазмы и денатурацией белков бактерий. Одним из методов консервирования пищевых продуктов является сублимация – обезвоживание при низкой температуре и высоком вакууме. Продолжительность сохранения пищевых продуктов более 2 лет. Сублимационная сушка обеспечивает сохранение всех сахаров, витаминов ферментов и других компонентов. Высушивание в вакууме при низкой температуре не убивает бактерии и вирусы. Этот метод сохранения культур используется в производстве с длительным сроком хранения живых вакцин против туберкулеза, чумы, туляремии, бруцеллеза, гриппа и др. болезней.

Действие излучения. Различные виды излучения оказывают бактерицидное или стерилизующее действие. К ним относятся ультрафиолетовые лучи (электромагнитные лучи с длиной волны 200-300 ммк), рентгеновские лучи (электромагнитное излучение с длиной волны 0,005 – 2 ммк), гамма-лучи (коротковолновые рентгеновские лучи), бетта-частицы (высокоскоростные электроны), альфа-частицы (высокоскоростные ядра гелия) и нейтроны.

Ультрафиолетовые лучи применяют для обеззараживания воздуха и различных предметов в операционных, родильных палатах, микробиологических лабораториях. С этой целью используют бактерицидные лампы ультрафиолетового излучения с длиной волны 200-400 нм.

Влияние химических веществ.

Химические вещества могут оказывать различное действие на микроорганизмы: служить источником питания, не оказывать какого-либо действия, стимулировать или подавлять рост, вызывать гибель. Антимикробные химические вещества используются в качестве антисептических и дезинфицирующих средств, так как обладают бактерицидным, вирулецидным, фунгицидным действием.

Бактерицидные химические вещества по их действию на бактерии подразделяют на поверхностно-активные вещества, фенолы и их производные, красители, соли тяжелых металлов, окислители, группа формальдегида.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) приводят к нарушению нормального функционирования клеточной стенки и цитоплазматической мембраны. К бактерицидным ПАВ относятся жирные кислоты, в т.ч. мыла, которые вызывают повреждение только клеточной стенки и не проникают в клетку.

Фенол, крезол, лизол первоначально повреждают клеточную стенку, а затем и белки клетки.

Красители обладают свойством задерживать рост бактерий. К красителям с бактерицидными свойствами относят бриллиантовый зеленый, риванол, трипафлавин, акрифлавин.

Соли тяжелых металлов (свинец, медь, цинк, серебро, ртуть) вызывают коагуляцию белков клетки. Так, например, посуда из серебра, посеребренные предметы при контакте с водой сообщают ей бактерицидные свойства по отношению ко многим бактерий.

Окислители действуют на сульфгидрильные группы активных белков. К окислителям относятся хлор, хлорная известь, хлорамин, употребляемые в целях дезинфекции. В качестве противомикробного средства в медицине используют йод в виде спиртового раствора, перманганат калия, перекись водорода и др. Многие вирусы устойчивы к действию эфира, хлороформа, этилового и метилового спиртов, эфирных масел. Они разрушаются под влиянием едкого натра, едкого кали, хлорамина, хлорной извести, хлора и др. окислителей.

Формальдегид используют в виде 40% раствора. Его противомикробное действие объясняется тем, что он присоединяется к аминогруппам белков и вызывает их денатурацию. Формальдегид убивает как вегетативные формы, так и споры.

4.2. Понятие о стерилизации, дезинфекции, асептике и антисептике. Методы стерилизации, аппаратура. Контроль качества дезинфекции.

Стерилизация – полная инактивация микробов в объектах, подвергающихся обработке. Существует 3 основных метода стерилизации: тепловая, лучевая, химическая.

Тепловая стерилизация основана на чувствительности микробов к высокой температуре. Для тепловой стерилизации применяют, в основном, сухой жар и пар под давлением. Стерилизацию сухим жаром осуществляют в воздушных стерилизаторах («сухожаровые шкафы»), которые представляют собой металлический плотно закрывающийся шкаф, нагревающийся с помощью электричества и снабженный термометром. Обеззараживание материала в нем производят, как правило, при 1600С в течение 120 мин. Стерилизуют сухим жаром лабораторную посуду и другие изделия из стекла, инструменты, силиконовую резину. Обработку паром под давлением в паровых стерилизаторах (автоклав) является наиболее универсальным методом стерилизации. Поскольку кроме высокой температуры на микробы оказывает воздействие и пар, споры погибают уже при 1200С. Наиболее распространенный режим работы парового стерилизатора: 2атм – 1210С – 15-20 мин. Стерилизуют в автоклаве большую часть предметов: перевязочный материал, белье, питательные среды, растворы, инфекционный материал. В настоящее время применяют еще один метод тепловой стерилизации, предназначенный специально для молока – ультравысокотемпературный (молоко обрабатывают в течение нескольких секунд при 130-1500С.

Химическая стерилизация предполагает использование токсичных газов: оксида этилена, смеси оксида этилена, бромистого метила и формальдегида. Стерилизация газами осуществляется в присутствии пара при температуре от 18 до 800С в специальных камерах. Этот вид стерилизации небезопасен для персонала, для окружающей среды и для пациентов, пользующихся простерилизованными предметами (большинство стерилизующих агентов остается на предметах).

В последнее время в связи с широким распространением в медицинской практике изделий из термолабильных материалов, снабженных оптическими устройствами, например эндоскопов, стали применять обезвреживание с помощью химических растворов. После очистки и дезинфекции прибор помещают на определенное время в стерилизующий раствор, затем прибор должен быть отмыт стерильной водой, высушивают его стерильными салфетками и помещают в стерильную емкость. Все манипуляции проводят в асептических условиях и в стерильных перчатках. Хранят эти изделия не более 3 суток.

Лучевая стерилизация осуществляется либо с помощью гамма-излучения, либо с помощью ускоренных электронов. Источником гамма-излучения, получаемого в специальных гамма-установках, являются радиоактивные изотопы, например, 60Со, 137Сs. Для получения электронного излучения применяют ускорители электронов. Гибель микробов под действием гамма-лучей и ускоренных электронов происходит прежде всего в результате повреждения нуклеиновых кислот. Лучевую стерилизацию применяют в тех случаях, когда стерилизуемые предметы не выдерживают высокой температуры. Лучевая стерилизация позволяет обрабатывать сразу большое количество предметов (одноразовые шприцы, системы для переливания крови).

Фильтрование с помощью различных фильтров (керамических, асбестовых, стеклянных), а в особенности мембранных ультрафильтров из коллоидных растворов нитроцеллюлозы позволяет освободить жидкости (сыворотку крови, лекарства) от бактерий, грибов, простейших и даже вирусов.

В настоящее время все более широкое применение находят современные методы стерилизации, созданные на основе новых технологий, с использованием плазмы, озона.

После процедуры стерилизации должна сохраняться стерильность, которую поддерживают с помощью упаковки: полимерной пленки, бумаги, фольги, биксов, металлических пеналов и др.

Контроль работы стерилизатора осуществляется несколькими способами:

• персонал должен строго соблюдать и документировать установленный режим стерилизации;
• о поддержании определенной температуры можно судить по изменению окраски химических индикаторов (либо индикаторных бумажек, либо порошков бензойной кислоты, мочевины, запаянных в ампулы), которые помещают на поверхности и в глубине стерилизуемого предмета;
• должен регулярно проводится технический контроль аппаратуры соответствующей службой;
• должен осуществляться 2 раза в году биологический контроль с помощью биотестов, приготовленных из термоустойчивых бацилл Bac. Stearothermophilus.

Для проведения микробиологического контроля за предметами, подвергшихся стерилизации, производят посев кусочков материала, смывов с предметов на среды, позволяющие обнаружить аэробные и анаэробные бактерии, грибы (сахарный бульон, тиогликолевую среду, среду Сабуро). Отсутствие роста после 14 дней инкубации в термостате свидетельствует о стерильности предмета.

Дезинфекция – процедура, предусматривающая обработку загрязненного микробами предмета с целью их уничтожения до такой степени, чтобы они не смогли вызвать инфекцию при использовании данного предмета. При дезинфекции погибает большая часть микробов (в том числе все патогенные), однако споры и некоторые резистентные вирусы могут остаться в жизнеспособном состоянии.

Если отсутствует возможность подвергнуть предмет стерилизации, проводится дезинфекция. Например, нельзя простерилизовать бокс, в котором ведутся работы с заразным материалом, операционный стол, руки хирурга или оптиковолоконные микроскопы. После дезинфекции нет необходимости защищать продезинфицированный материал от попадания микробов извне. Различают 3 основных метода дезинфекции: тепловой, химический, УФ-облучение.

Тепловая дезинфекция. Очень эффективным является действие горячей воды и насыщенного пара. Рекомендуется следующее время воздействия: при 800С – 10 мин, при 850С – 3 мин, при 900С – 1мин. При этом режиме погибают все вегетативные формы бактерий и большинство вирусов. Температура 1000С в течение 5 мин убивает все вегетативные формы бактерий и все вирусы. При добавлении в воду 2% натрия гидрокарбоната погибают и споры.

Разновидностью тепловой дезинфекции является пастеризация – метод, созданный Л. Пастером и применяемый для обработки молока, соков, вина и пива.

Химическая дезинфекция проводится с помощью различных дезинфицирующих веществ. Дезинфектанты действуют, например, растворяя липиды клеточных стенок (детергенты) или разрушая белки и нуклеиновые кислоты (денатураты, оксиданты).

Ультрафиолетовое облучение проводится с помощью специальных бактерицидных ламп (настенных, потолочных, передвижных) для обеззараживания воздуха, различных поверхностей в операционных, перевязочных, микробиологических лабораториях, предприятиях пищевой промышленности. Действие ультрафиолетовых лучей приводит к разрушению ДНК микробов в результате образования тиминовых димеров.

Различают профилактическую дезинфекцию в эпидемическом очаге, которая осуществляется с целью предупреждения распространения различных болезней. При возникновении эпидемического очага проводят тукущую (во время вспышки) и заключительную (после ее окончания) дезинфекцию.

Для профилактики внутрибольничных, и в особенности хирургических, инфекций применяют асептику и антисептику.

Асептика – это комплекс мер, направленных на предупреждение попадания возбудителя инфекции в рану, органы больного при операциях, лечебных и диагностических процедурах. Асептика включает: стерилизацию и сохранение стерильности инструментов, перевязочного материала, операционного белья, перчаток и всего, что приходит в соприкосновение с раной: дезинфекция рук хирурга, операционного поля, аппаратуры, операционной и других помещений, применение специальной одежды, масок. К мерам асептики относится также планировка операционных (этаж, боксирование, вентиляция, кондиционирование воздуха).

Антисептика – совокупность мер, направленных на уничтожение микробов в ране, патологическом очаге или в организме в целом, на предупреждение или ликвидацию воспалительного процесса. Антисептика включает различные методы: механические (удаление инфицированных некротизированных тканей, инородных тел), физические (дренирование ран, введение тампонов, наложение гигроскопических повязок), химические (применение антисептиков), биологические (использование протеолитических ферментов для лизиса нежизнеспособных клеток, применение бактериофагов, антибиотиков). Обычно применяют комплекс этих методов.

Влияние биологических факторов.

Микроорганизмы находятся в различных взаимоотношениях друг с другом. Совместное существование двух различных организмов называется симбиозом. Различают несколько вариантов полезных взаимоотношений:

1) полезные взаимоотношения:

Метабиоз – взаимоотношение микроорганизмов, при котором один из них использует для своей жизнедеятельности продукты жизнедеятельности другого (почвенные нитрифицирующие бактерии используют аммиак-продукт жизнедеятельности почвенных аммонифицирующих бактерий.

Мутуализм – взаимовыгодные взаимоотношения разных организмов (лишайники-симбиоз гриба и сине-зеленой водоросли).

Комменсализм – сожительство особей разных видов, при котором выгоду из симбиоза извлекает один, не причиняя другому вреда (бактерии-представители нормальной микрофлоры человека).

Физиология бактерий изучает жизнедеятельность, метаболизм бактерий, вопросы питания, получения энергии роста и размножения бактерий, а также их взаимодействие с окружающей средой.

Саттелизм – усиление роста одного вида микроорганизма под влиянием другого (некоторые дрожжи и сарцины, продуцирующие аминокислоты, витамины и др. вещества, способствуют росту более требовательных к питательным средам микробов).

Синергизм характеризуется усилением физиологических функций у членов микробной ассоциации (дрожжи и молочнокислые бактерии, фузобактерии и боррелии).

Вирогения – совместное сосуществование некоторых бактерий, дрожжей и простейших с вирусами. Установлены сочетания разных вирусов и бактерий: вируса омской геморрагической лихорадки с возбудителями бруцеллеза, туляремии, листериоза. Вирусная и микоплазменная этиология пневмонии встречается в 50-60% случаях. Частыми ассоциантами у детей являются вирус гриппа и менингококки, энтеровирусы и энтеробактерии.

 

2) антагонистические взаимоотношения выражаются в виде неблагоприятного воздействия одного вида микроорганизма на другой, приводящего к повреждению и даже гибели последнего. Так, например, молочнокислые бактерии обладают антагонистическими свойствами в отношении возбудителей дизентерии, чумы. Синегнойная палочка подавляет рост шигелл, сальмонелл, холерного вибриона, стафилококков, менингококков. Особенно мощными антагонистическими свойствами обладают представители нормальной микрофлоры человека против посторонней и гнилостной микрофлоры.

Распространенной формой антагонизма является образование антибиотиков-специфических продуктов обмена микроорганизмов, подавляющих развитие микроорганизмов других видов.. Существуют и другие проявления антагонизма: большая скорость размножения, продукция бактериоцинов, в частности колицинов, продукция органических кислот и других продуктов, изменяющих рН среды. Антагонизм может развиваться в форме конкуренции за источники питания, хищничестве (амеба кишечника захватывает и переваривает бактерии кишечника), паразитизме (взаимоотношение бактериофага и бактерии).

Тесты по теме:

1. Комплекс мер, направленных на предупреждение попадания возбудителя инфекции в рану:
а) антисептика
б) дезинфекция
в) асептика
г) стерилизация

2. Совокупность мер, направленных на уничтожение микроорганизмов в ране:
а) антисептика
б) дезинфекция
в) асептика
г) стерилизация

3. Процедура, предусматривающая обработку загрязненного микробами предмета с целью их уничтожения:
а) антисептика
б) дезинфекция
в) асептика
г) стерилизация

4. Полная инактивация микробов в объектах, подвергшихся обработке:
а) антисептика
б) дезинфекция
в) асептика
г) стерилизация

5. Методы стерилизации, основанные на чувствительности м/о к высокой температуре:
а) пар под давлением
б) кипячение
в) использование дез.средств
г) гамма -излучение
д) сухой жар

6. Контроль оборудования во время стерилизации осуществляется с помощью:
а) индикаторных лент 1 раз в неделю
б) биотестов при каждой закладке
в) индикаторных лент при каждой закладке
г) биотестов 3 раза в год

7. Для контроля стерилизации перевязочного, шовного материала, инструментов и др. используют следующие питательные среды:
а) кровяной агар
б) среда Эндо
в) тиогликолевая
г) сахарный бульон
д) среда Сабуро