Взаимодействие бактерий и паразитов с другими организмами

1.

Вопросы:
Формы взаимоотношений микроорганизмов и паразитов
Паразитизм и паразитарные системы
Саморегуляция паразитарных систем
4 Регуляция численности патогенных микроорганизмов
Литература:
Кисленко В.Н., Калиненко Н.А. Общая и ветеринарная
экология. - М.:Колос,2006.
Ахмадеев А.Н.,
Колесников И.М., Лысов В.Ф. и
др.Ветеринарная экология, М.:Колос,2002.

2.

В биоценозах существуют
различные формы
взаимоотношений между
микроорганизмами, паразитами.
Нейтрализм
(лат.
neutralis
не
принадлежащий ни тому ни другому) —
взаимоотношения,
при
которых
микроорганизмы, развиваясь в составе одного
ценоза, не оказывают друг на друга
непосредственного
влияния.
Косвенная
взаимозависимость организмов при этом
неизбежна,
поскольку
они
являются
элементами одного сообщества.

3.

Конкуренция
может быть пассивной —
потребление
ресурсов,
необходимых
обоим организмам, или активной —
подавление одного организма другим в
результате
образования
определенных
продуктов обмена.

4.

В микробиологии понятие конкуренции
обычно распространяется лишь на
взаимоотношения между
микроорганизмами, хотя возможны
конкурентные отношения между микро- и
макроорганизмами. Так, например,
почвенные микроорганизмы могут
конкурировать с высшими растениями за
элементы минерального питания.

5.

В этих системах один из партнеров или оба
в определенной степени возлагают на
другого (или друг на друга) задачу
регуляции своих отношений с окружающей
средой.

6.

Основой
для возникновения симбиоза могут
быть трофические, пространственные и другие
типы взаимоотношений. Один из партнеров
системы или оба вместе приобретают
возможность
выигрыша
в
борьбе
за
существование.
Симбиоз бывает факультативным, когда
каждый из организмов при
отсутствии
партнера может жить самостоятельно, и
облигатным, когда один из организмов (или
оба) оказывается в такой зависимости от
другого, что самостоятельное существование
невозможно.

7.

Синтрофия (гр. syn вместе, trophe пища,
питание) — способность двух или более
видов бактерий осуществлять такой
процесс, который ни один из них не может
осуществлять по отдельности. Синтрофия
— частный случай симбиотических
взаимоотношений между бактериями.

8.

форма
симбиоза, при которой один из
партнеров системы (комменсал) возлагает
на другого (хозяина) регуляцию своих
отношений с окружающей средой, но не
вступает с ним в тесные отношения.
Основой для комменсальных отношений
могут быть общее пространство, субстрат,
кров, пища. Присутствие комменсала для
хозяина остается обычно безразличным,
т.е. понятие «комменсализм» сейчас
понимается
шире,
чем
«сотрапезничество».

9.

форма
антагонистических
взаимоотношений
двух
различных
организмов, при которой один из них
(паразит) использует другого (хозяина) в
качестве среды обитания (среда 1-го
порядка) или источника пищи, возлагая на
него регуляцию
своих отношений
с окружающей
средой (среда
2-го порядка).

10.

Установлена
различная
степень
специализации паразитов (приуроченность
к различным органам и тканям) и их
специфичность
(приуроченность
определенного
вида
паразита
к
определенным видам хозяина).
Узкая специфичность указывает на давнее
происхождение системы паразит — хозяин.

11.

12.

13.

Хищничество – кишечная амеба захватывает и
переваривает кишечные бактерии
Образование бактериоцинов и антибиотиков

14.

Способы проникновения паразита в
организм хозяина
5) трансфузионно
1) алиментарно
(с пищей) основной путь
для яиц
гельминтов,
цист протистов,
личинок
гельминтов
2) воздушно-
3)
капельно и
респираторно цисты
почвенных
амеб,
некоторые
вирусы и
перкутанно
(через кожу) личинки
сосальщиков
бактерии
6) с
молоком
матери личинки
аскарид
7) контактнобытовым способом
(через контакты с
больным человеком
или с больными
животными, через
предметы домашнего
обихода) чесоточный клещ
4)
трансплацентарно
(через плаценту) токсоплазма,
малярийные
плазмодии
8) трансмиссивно (при участии
кровососущего переносчика членистоногого): - инокуляция
(через хоботок переносчика
при кровососании) трипаносомы, малярийные
плазмодии; - контаминация
(загрязнение кожных покровов
экскрементами переносчика, в
которых находится
возбудитель, и втирании его в
кожу при расчесах) –
трипаносома, возбудитель
болезни Чагаса, чумная
палочка;
(при переливании
инфицированной
крови) трипаносомы,
малярийные
плазмодии
9) половым
способом (при
половых
контактах) –
влагалищная
трихомонада

15.

непримиримое
противоречие
взаимоотношений
между
микроорганизмами,
когда
один
вид
задерживает или полностью подавляет
рост другого.
Если
угнетение взаимно, говорят об
аменсализме (лат. а удаление, отказ +
mensa стол, кушание).

16.

По признаку паразитического типа питания
все гетеротрофные организмы составляют
три группы:
сапрофиты,
хищники
паразиты.
Критерием паразитизма служит среда его
обитания.
Паразитизм бывает облигатный
(обязательные), факультативный
(необязательные) и случайный.

17.

При анализе паразитизма на
популяционном уровне следует учитывать
как характер взаимоотношений отдельных
особей паразитов с хозяином, так и
процессы, происходящие вне организма
данного хозяина, которые обеспечивают
циркуляцию паразита в популяции хозяина
и совершенно необходимы для
существования популяции паразита в
природе.

18.

включает экологически разнородные
организмы, степень паразитизма которых
определяется соотношением
паразитической и непаразитической фаз
существования. Под непаразитическим
существованием в широком смысле
понимается как сапрофитный образ жизни,
так и отличные от паразитизма формы
симбиотических отношений (нейтрализм,
комменсализм, мутуализм), характерные,
например для так называемых «условнопатогенных» микроорганизмов.

19.

Поэтому
при любых путях передачи такие
возбудители
отличаются
наиболее
выраженной зависимостью от хозяев.
Среди
возбудителей
инфекционных
заболеваний
облигатными
паразитами
являются те же, которые при пассажах от
одного организма к другому никогда не
попадают во внешнюю среду.
Это
обеспечивается различными путями
передачи возбудителя из одной особи хозяина
к другой: у теплокровных — трансмиссивный,
половой, трансплацентарныи, лактационный,
воздушнокапельный,
при
укусе;
у
членистоногих
—
трансфазовый
и
трансовариальный.

20.

Так, при некоторых зоонозах передача
возбудителя возможна непосредственно от
одной особи хозяина к другой (половым
путем, при укусе), минуя внешнюю среду.
Возбудители подобных нетрансмиссивных
зоонозов должны быть отнесены,
следовательно, к облигатным паразитам.
Облигатные паразиты связаны только с
организмом хозяина и существование их во
внешней среде невозможно.

21.

Ближе к облигатным паразитам стоят
возбудители, в циркуляции которых
значительную роль играют членистоногие
(чума, туляремия, Ку-риккетсиоз и др.).
Отличие их от облигатных паразитов
состоит в возможности выхода во внешнюю
среду и передачи различными
нетрансмиссивными путями.

22.

Факультативность паразитизма
определяется способностью возбудителя в
той или иной степени использовать
внешнюю среду в стадиях циркуляции или
резервации, причем субстраты внешней
среды, как правило, играют роль факторов
передачи.

23.

Эту группу составляют возбудители типичных
сапронозов, для которых окружающая среда
(почва, вода и другие субстраты) служит
нормальной и наиболее обычной средой обитания,
т. е. играет роль резервуара инфекции в природе.
Отличительная особенность возбудителей
сапронозов как случайных паразитов состоит в
обязательности обитания во внешней среде в той
же мере, в какой для облигатных и
факультативных паразитов обязателен организм
хозяина.
Следует заметить, что эти микроорганизмы могут
обитать только во внешней среде, т. е. они
представляют собой свободноживущие формы и в
этом случае их нельзя причислить к паразитам.

24.

Различают три типа функциональной
организации паразитарных систем, каждая
из которых отражает определенную
категорию паразитизма возбудителей.
1.Замкнутая паразитарная система.
2. Полузамкнутая система
3. Открытая паразитарная система.

25.

Она характерна для облигатных паразитов
общее свойство которых — обязательная связь
с организмом хозяина (хозяев) без
существования вне организма (во внешней
среде). Распределение, структура,
численность и свойства популяции
возбудителей непосредственно определяются
популяциями хозяев.) Факторы внешней среды
оказывают на популяцию возбудителя
косвенное воздействие и проявляют свое
действие через популяции хозяев. Таким
образом, замкнутая паразитарная система
характеризуется циркуляцией возбудителя
только в пределах паразитарной системы.

26.

Она
свойственна факультативным паразитам у
которых два типа циркуляции. Один из них связан
только с паразитической фазой: возбудитель не
выходит из паразитарной системы (трансмиссивная
передача), и в этом случае паразитарная система
функционирует подобно замкнутой.
Другой
тип
циркуляции
сопровождается
регулярным выходом возбудителя во внешнюю
среду
и
его
передачей
новому
хозяину
нетрансмиссивными
путями,
что
сближает
полузамкнутую паразитарную систему с открытой.
Таким образом, полузамкнутая паразитарная
система сочетает в себе замкнутую схему
циркуляции возбудителя внутри паразитарной
системы и открытую, предполагающую выход
возбудителя из паразитического цикла.

27.

Она
свойственна
только
случайным
паразитам,
поскольку
она
имеет
обязательную
сапрофитную
фазу
существования и внешняя среда служит
естественной
средой
их
обитания.
Структура данной системы однотипна: это
сложная двучленная система, включающая
до нескольких десятков видов возможных
хозяев паразита, причем набор хозяев
может быть практически любым, а
заражение их случайным.

28.

что
потенциальный
паразит
может
неопределенно долгий срок обитать вне
организма и воздействующие на него факторы
среды являются внешними по отношению к
паразитарной
системе.
И
только
при
попадании в организм теплокровного хозяина
(более или менее случайного) возбудитель
сталкивается с теми факторами, которые
действуют в любой другой паразитарной
системе. Успех взаимодействия с организмом
хозяина для такого паразита обусловлен его
адаптивными возможностями, насколько богат
и универсален арсенал средств защиты от
неблагоприятных условий среды.

29.

Характеризуются, как правило, гораздо более
сложной паразитарной системой, как в
структурном, так и в функциональном
отношениях. Высокая экологическая
пластичность возбудителей позволяет им
иметь одновременно нескольких хозяев, а
также замену одного хозяина другим
(эпизоотический вариант). Это характерно
даже для облигатных внутриклеточных
паразитов, например риккетсий, способных
существовать в клетках филогенетически
далеких хозяев.
Таким образом, типичная черта зоонозов —
отсутствие узкой видовой специализации
возбудителя к хозяину.

30.

Тип взаимоотношений еще более широких
экологических возможностей патогенных
микроорганизмов. Возбудители сапронозов
обычно имеют широкий крут хозяев,
далеких друг от друга.

31.

Паразитарная
система — это система, в основе
которой
лежит
эволюционно
выработанное
взаимодействие популяций паразита и хозяина.
Ее свойства зависят от свойств, составляющих
систему элементов (популяций паразита и хозяина)
и системообразующих связей — взаимодействия
этих элементов.
В современной эволюционной биологии принято,
что исходным пунктом (элементарной ячейкой)
развития всех живых существ является не особь и
не вид , а популяция.
Взаимодействие
популяций
в
паразитарной
системе осуществляется не примитивно, не только
как первая фаза паразитизма (питание и
размножение в организме хозяина), но и как фаза
смены хозяина.

32.

Природный очаг болезни — это участок
территории географического ландшафта, в
пределах которого происходит передача
возбудителя (по Е. Н. Павловскому).

33.

Популяция
возбудителя
в
границах
эпизоотического очага всегда непрерывна. В
каждый данный момент она состоит из отдельных,
относительно
изолированных
компонентов
(организменных и внеорганизменных).
Изъятый
из
определенного
участка
очага
возбудитель не представляет популяцию в целом.
Штамм возбудителя — отдельные колонии изолята.
Клон — совокупность особей, которые являются
потомством одного микроорганизма. Средой
обитания возбудителя может быть организм
человека, животного и внешняя среда. Некоторые
виды возбудителей поражают многие виды хозяев
—полигостальность.

34.

генотипическая и фенотипическая
неоднородность популяций паразита и
хозяина по признаку отношения друг к
другу;
динамическая изменчивость
взаимодействующих популяций;
самоперестройка популяций как основа
фазности развития паразитарных систем;
основополагающая и регулирующая роль
социальных и природных условий.

35.

Среди множества признаков,
характеризующих разнообразие популяций
паразита и хозяина, приспособительное
значение имеют признаки, отражающие
отношение паразита к хозяину и хозяина к
паразиту: наиболее существенными для
паразита являются патогенность, для
хозяина — восприимчивость.

36.

Вариабельность вирулентности,
наблюдаемая между изолятами, штаммами
и клонами и соответственно между
микропопуляциями и популяциями,
отражает внутривидовую гетерогенность
паразита.

37.

определяющее способность особей этого
вида стать средой обитания возбудителяпаразита и ответить на его
жизнедеятельность патологическими и
иммунологическими реакциями.

38.

Резистентность,
как
степень
восприимчивости отдельного организма,
не
имевшего
до
того
встречи
с
возбудителем,
изначально
носит
генотипический характер.

39.

способ защиты организма от живых тел или
веществ, несущих в себе признаки
генетической чужеродности.
Различают 2 формы иммунитета:
1. Врожденный (пр, гельминты кишечника
жвачных не паразитируют у человека);
2. Приобретенный – естественный,
искусственный

40.

В
организме одних особей вырабатывается
напряженный и длительно сохраняемый
иммунитет, в организме других — менее
напряженный
и
непродолжительный
иммунитет.
Относительно
специализированное
распределение животных по способности
вырабатывать иммунитет проявляется в том,
что
при
прививках
ассоциированными
вакцинами нередко наблюдается высокий
иммунизационный эффект к одному антигену и
слабый к другому, причем распределение
ответов неодинаково у разных особей
животных.

41.

Биологическая регуляция есть всегда
саморегуляция, представляющая собой
замкнутый цикл взаимодействий с
отрицательной обратной связью.
Различают два типа регуляции численности
патогенных микроорганизмов:
естественную (независимую от
деятельности человека) и антропогенную
(вызванную деятельностью человека),
которые в современных условиях нередко
взаимосвязаны.

42.

1) внутрипопуляционном;
2) организм хозяина;
3) популяция хозяина;
4) экосистема;
5) геокосмическая система;
6) социальном.
Первые
три
уровня
составляют
регуляторные процессы,
действующие
внутри паразитарной системы, остальные
уровни
регуляции
обеспечиваются
факторами, внешними по отношению к
паразитарной системе.

43.

Механизмы регуляции численности
возбудителей складываются из процессов
саморегуляции в популяциях
микроорганизмов, непосредственных
воздействий тех или иных факторов на
популяцию возбудителя, а также
косвенных воздействий, однократно или
многократно опосредованных через другие
уровни регуляции.

44.

Осуществляется эндогенными
механизмами, ускоряющими или
замедляющими темпы роста популяции
возбудителя. Эти механизмы могут быть
неспецифическими и специфическими. К
неспецифическим механизмам относится
комплекс трофических и физикохимических факторов среды, действие
которых обусловлено состоянием самой
микробной популяции. Специфические
механизмы (аутометаболическая
регуляция), в свою очередь, реализуются
через среду обитания.

45.

Первый
механизм.
Общеизвестно
значение
естественной
резистентности
и
специфического
иммунного ответа в снижении численности и даже в
полном подавлении возбудителей различной природы в
организме хозяина. Существенное и неоднозначное
влияние на численность возбудителя оказывают клетки
мононуклеарной
фагоцитирующей
системы.
При
завершенном
фагоцитозе
заметно
снижается
численность
возбудителя
(переваривание
в
макрофагах), тогда как незавершенный фагоцитоз,
сопровождаясь
размножением
возбудителя
в
макрофагах,
может
способствовать
росту
его
численности
в
организме
хозяина.
Высокая
концентрация возбудителя в крови приводит к
угнетению иммунных реакций. Селективная роль
иммунитета заключается в формировании устойчивых
антигенных вариантов возбудителя.

46.

Антагонистическая роль нормальной
микрофлоры, сводится к конкуренции за
источники энергии, за продукцию
метаболитов, подавляющих рост
патогенных бактерий, и выделению
бактериоцинов. Нормальная микрофлора
избирательно связывает поверхностные
рецепторы эпителиальных клеток.
Атогонизм проявляется за счет синтеза
кислот, спиртов, лизоцима, которые
совместно с бактериоцинами ингибируют
метаболизм и экскрецию факторов
патогенности у бактерий.

47.

Выведение
ряда
возбудителей
из
организма хозяина может регулярно и
существенно
снижать
численность
гостальной части популяции. Например,
среднее число лептоспир, выводящихся с
мочой у полевок-экономок за сутки, около
100 млн, что составляет 10...20 % общей их
численности
в
организме.
Чтобы
компенсировать такие потери, популяция
возбудителя должна обладать очень
высокой скоростью репродукции.

48.

На
этом уровне можно представить два
взаимозависимых механизма регуляции
численности возбудителя, один из которых
непосредственно связан с колебаниями
численности хозяина, а другой — с
изменениями
зараженности
в
его
популяции.
Для
многих
инфекций
выявлена
зависимость между уровнем численности
хозяев и интенсивностью эпизоотического
процесса, т. е. численностью возбудителя,
хотя часто она не носит закономерного и
абсолютного характера.

49.

На предыдущих уровнях регуляция
численности возбудителя осуществлялась
непосредственно факторами,
действующими внутри паразитарной
системы. Начиная с этого уровня, кроме
них вступают в действие внешние по
отношению к паразитарной системе и все
более сложно опосредованные компоненты
экосистемы, действие которых может быть
как непосредственным, так и косвенным.

50.

На данном уровне действуют разнообразные,
сложнейшим образом связанные между собой
антропогенные факторы, которые влияют не
только непосредственно на популяции
возбудителей, но в той или иной мере на все
уровни и механизмы их регуляции.
Можно выделить две категории таких
факторов: группа общих факторов социального
прогресса, прямо не связанных с
инфекционной патологией человека, и группа
специальных факторов, направленных на
борьбу с инфекционными заболеваниями.

51.

Основные признаки, характеризующие
возбудителей, следующие: патогенность,
вирулентность, антигенная структура,
устойчивость к неблагоприятным факторам
внутренней среды организма и факторам
внешней среды.

52.

Изменчивость
микробных
популяций
вызывают как внутренние, так и внешние
причины.
К
внутренним
причинам
изменчивости
относят
свойство
биологической
материи
к
«самоорганизации», «самодвижению» за
счет
внутренних
противоречий,
или
асимметрии
противоречий,
которые
обусловливаются
у
популяций
их
неоднородностью.