Гетерогенность микробных популяций

1. ГЕТЕРОГЕННОСТЬ МИКРОБНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ

СПбГУ
2017

2. Вид - это эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющих единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфол

Вид - это эволюционно сложившаяся
совокупность особей, имеющих
единый генотип, который в
стандартных условиях проявляется
сходными морфологическими,
физиологическими и биохимическими
признаками.

3.

Штамм - это совокупность бактерий
одного вида, выделенных из
разных источников или из одного
источника в разное время. Штаммы
могут различаться по некоторым
признакам, не выходящим за
пределы характеристики вида.

4. Инфравидовые (штаммовые) названия:

Название
Синонимы
Учитываемые признаки
Биовар (Biovar)
Биотип,
Физиологический тип
Биохимические или физиологические свойства
Хемоформ (Chemoform)
Хемовар (Chemovar)
Хемотип
Химический состав Образование какого-либо
химического вещества
Культивар (Cultivar)
Культивируемый штамм с особыми свойствами
Forme specialis
Особая форма
Морфовар (Morphovar)
Морфотип
Морфологические признаки
Патовар (Pathovar)
Патотип
Патогенная реакция у одного или более хозяев
Фаговар (Phagovar)
Фаготип, лизотип
Отношение к бактериофагу
Фаза (Phase)
Серовар (Serovar)
Применимо к хорошо очерченной стадии
естественно встречающихся
альтернативных вариантов
Серотип
Состояние (Status)
Геновариант (Genovar)
Паразитический, симбиотический или
комменсальный микроорганизм,
адаптированный к определенному хозяину
или условиям.
Антигенные признаки
Варианты колоний, например шероховатая,
гладкая, мукоидная
Генотип
Генетически обособленный вариант

5. Клюйвер Ван-Ниль 1959

«Чистые культуры бесспорно не могут
считаться однородными во всех
отношениях после того, как
численность популяции достигнет
величины около 108 клеток»

6.

S- и R-формы колоний
B. anthracis
rough form (шероховатая)
smooth form (гладкая)

7. Колонизация субстрата

8. Фрагмент поверхности колонии E.coli. (СЭМ) Ув. х11000.

9. Внутренняя структура колоний Bacillus subtilis (СЭМ)

10. Взаимодействие клеток в микробных сообществах

11. Разрастание бактериальной колонии

12. Перитрихиальные жгутики, определяющие межклеточные контакты в колонии Proteus mirabilis Ув.х 40000

13. Состав биополимерного межклеточного матрикса в колонии

• Полисахариды микроорганизма,
• гликозилфосфатсодержащие биополимеры типа
тейхоевых кислот,
гликопротеины,
• полиглутаминовая кислота (например, у бацилл)
• фибриллярные элементы
• сиаловые кислоты

14. В настоящее время признано, что большинство микроорганизмов в естественных и искусственно созданных окружающих средах существует в виде

В настоящее время признано, что большинство
микроорганизмов в естественных и искусственно
созданных окружающих средах существует в виде
прикрепленных к поверхности сообществ –
биопленок
• Биопленка - микробное сообщество, в
котором клетки прикреплены к субстрату
или друг к другу и заключены
межклеточный матрикс синтезированных
ими полимеров.

15. Схематическое изображение биопленки

16. Этапы образования биопленки:

• Обратимая адгезия
• Необратимая (рецепторно - опосредованная) адгезия
(экзополисахариды)
– Созревание биопленки
экспрессия генов, отвечающих за синтез сигнальных молекул:
Гр(-) - ацил-гомосериновые лактоны,
Гр(+)- короткоцепочечные пептиды
• Состав матрикса: полисахариды микроорганизмов и кислые
полисахариды
• (муцины – продуцируют макроорганизмы)

17. Феномен взаимодействия между бактериями получил название «quorum sensing или «чувство кворума».

QS -бактериальный язык общения
(образование биопленок, патогенность, синтез антибиотиков)
Продукция экзогенных факторов патогенности бактериями в составе
биопленок происходит только при достижении ими определенной
критической массы бактериальных клеток, достаточной для
преодоления защитных механизмов организма и успешного развития
инфекционного процесса.

18. Начальный этап колонизации E.coli на субстрате

19. Структура биопленки

20. СЭМ биопленки Staphylococcus aureus in vitro. Клетки в полимерном матриксе.

21. (ТЭМ) УЛЬТРАТОНКИЙ СРЕЗ участка биопленки Salmonella typhimurium Слева поверхностная пленка включает мембраноподобную структуру, справа- аморфный с

(ТЭМ) УЛЬТРАТОНКИЙ СРЕЗ
участка биопленки Salmonella typhimurium
Слева поверхностная пленка включает мембраноподобную
структуру,
справа- аморфный слой на внешней стороне поверхностной пленки

22. (ТЭМ) УЛЬТРАТОНКИЙ СРЕЗ участка биопленки Escherichia coli утолщение аморфного слоя поверхностной пленки

23. УЛЬТРАТОНКИЙ СРЕЗ УЧАСТКА БИОПЛЕНКИ Lactobacillus acidophilus поверхностная пленка

3-х слойная мембрана+полисахариды

24. Доказана роль микробных биопленок в возникновении и развитии заболеваний:

• инфекции, связанные с катетеризацией сосудов, вызванные
Staphylococcus aureus и др. Гр+ бактериями,
• инфекции сердечных клапанов и суставных протезов, вызываемые
стафилококками,
• пародонтит, вызываемый рядом микроорганизмов полости рта,
• инфекции мочевыводящих путей, вызываемые Е. coli и др.
патогенами,
• инфекции среднего уха, вызываемые, например Haemophilus
influenzae .

25. В кардиологии и кардиохирургии с биопленками ассоциируются заболевания:

инфекционный эндокардит, вызванный развитием
биопленок на собственных клапанах пациентов,
инфекционный эндокардит, связанный с протезными
клапанами либо другими имплантатами,
катетер-ассоциированная инфекция, связанная с
образованием биопленок.

26. Биопленка в зубном налёте

27. Биопленка на эпителии кишки

28. Экологические преимущества биопленок

• Облегчение доступа питательных веществ
и метаболическая кооперация,
• Защита от негативных воздействий
окружающей среды,
• Повышение резистентности к
антибактериальным агентам.

29. Резистентность к антибактериальным агентам :

• инактивация АМП внеклеточными полимерами или
ферментами бактерий,
• замедление метаболизма, ведущее к снижению скорости
роста микроорганизмов в условиях лимитирования
питательных веществ в биопленке, из-за чего АМП
диффундирует из биопленки быстрее, чем успевает
подействовать на бактерии,
• экспрессия генов резистентности,
• возникновение в биопленке при воздействии АМП
персистирующих микроорганизмов.

30. Изменение в биопленке стафилококков при воздействии АМП

Контроль
5мг/мл
кларитромицина
10мг/мл
кларитромицина

31. Стратегия преодоления резистентности МО в биопленках

• предотвращение первичного инфицирования
имплантата,
• минимизация начальной адгезии микробных клеток,
• разработка методов проникновения через матрикс
биопленки различных биоцидов с целью подавления
активности связанных биопленкой клеток,
• разрушение матрикса.

32. Морфологические типы клеток:

• морфологически интактные - физиологически активные
клетки (делящиеся и неделящиеся) - электроннопрозрачные;
• покоящиеся клетки - электронно-плотные;
• деструктурированные клетки (частично или полностью
автолизированные);
• инволюционные клетки (стареющие, утрачивающие свою
морфологическую и физиологическую целостность).

33. Ультратонкий срез клеток E.coli: ФА - физиологически активная, ПК – покоящаяся (физиологически неактивная). Ув. х85000.

Ультратонкий срез клеток E.coli: ФА физиологически активная, ПК –
покоящаяся (физиологически
неактивная). Ув. х85000.

34. Морфологические различия интактных и покоящихся клеток E. coli M17

Морфологические признаки
Форма
наружная мембрана
Периплазматическое
пространство
Цитоплазма
Рибосомы
морфологические типы клеток
Интактные
Покоящиеся
Палочки правильной формы
более мелкие палочки
Контур ровный с
незначительными изгибами
Не выражено
диффузно заполнена белковорибосомальным комплексом
контуры четко очерчены
Нуклеоид
зона ярко выражена в
центральной части или
диффузно распределена в
толще цитоплазмы
нити ДНК
в различной морфологической
форме
контур извилистый
расширено и заполнено
электронно-плотным
веществом
компактно заполнена
белково-рибосомальным
комплексом
рибосомы плотно прилегают
друг к другу контуры не
различимы
не выявляется практически
в конденсированном
состоянии