Большая война с маленьким врагом, или Как уничтожить бактерии

Прежде чем начать обсуждение методов борьбы с микроорганизмами, хотелось бы отметить, что многие из них весьма полезны для человеческого организма. Уничтожение бактерий, в норме живущих в толстом кишечнике, обычно приводит к бурному размножению различных патогенов. Поэтому все более популярными становятся дифференциальные методы, позволяющие прицельно уничтожать вредных бактерий, не задевая или своевременно восстанавливая нормальную микрофлору, которой человек обязан своим здоровьем.

Физика или химия? Биология!

Методы борьбы с бактериальным поголовьем делят на химические, биологические и физические, а также на методы асептики и антисептики. Асептика – полное уничтожение бактерий и вирусов, антисептика – меры, направленные на максимально возможное снижение активности размножения вредных микроорганизмов. К физическим относят следующие способы:

1. Пропаривание и автоклавирование. Позволяет существенно уменьшить количество бактерий в продуктах питания. Этот метод успешно применяется и в растениеводстве, позволяя уменьшить содержание нежелательных микроорганизмов в земле. Выжившие бактерии и вирусы могут присутствовать в виде спор.
2. Пастеризация – продолжительное прогревание при температурах ниже температуры кипения воды. Позволяет сохранить некоторые витамины и органические соединения и вкус пищевых продуктов. Придумана Луи Пастером и названа в его честь.
3. Обработка ультрафиолетовым излучением. Предполагает применение специальной лампы, излучающей свет в коротковолновом (ультрафиолетовом) диапазоне. Позволяет не только избавить от бактерий, живущих на поверхностях, но и от вредных микроорганизмов, находящихся в воздухе. В последнее время созданы лампы, способные работать в помещениях, не нанося вреда человеку, растениям и животным, находящимся в них.

1. Воздействие высокими температурами. Позволяет эффективно избавляться от термочувствительных микробов, а также уничтожать споры бактерий.
2. Воздействие низких температур. Эффективно для термофильных бактерий и вирусов. Предпочтение отдается методам быстрой заморозки, использование которых не дает микробам времени для образования спор. Быстрое замораживание также применяется для изучения нативной (живой) структуры грибков, бактерий и вирусов.

Химическое уничтожение бактерий также делят на асептику и антисептику. Спектр применяемых веществ весьма широк и ежегодно пополняется новыми, все более безопасными для людей и животных средствами. Их создание основано на знаниях о строении бактерий и вирусов и их взаимодействии с различными химическими веществами. Постоянно улучшаются и способы распространения химических дезинфектантов. Так, может применяться:

• замачивание (санация),
• распыление (отличный способ уничтожать микробы в воздухе),
• мытье посуды и поверхностей,
• сочетание с физическими методами борьбы против бактерий, грибков, вирусов и спор (использование горячих растворов, кипячение, включение бактерицидной лампы и тому подобные).

Биологическое уничтожение грибков, вирусов и бактерий является наиболее высокотехнологичным. Оно предполагает применение для уничтожения вредных микробов и спор их естественных врагов. Это может быть использование бактериофагов или бактерий-паразитов.

Операционные залы и лаборатории. Асептика

В данном случае применяются наиболее жесткие способы, позволяющие избавиться почти ото всех бактерий в помещении. Обработка помещений дезинфицирующими средствами сочетается с применением кварцевания. В помещении включаются лампы с жестким ультрафиолетовым излучением, губительным для всех живых клеток, в том числе тех, которые находятся в воздухе.

Учитывая агрессивность и токсичность применяемых способов для человека, обработка проводится с использованием спецодежды, а включение ламп предполагает отсутствие людей и животных в помещении.

Избирательное уничтожение микроорганизмов. Пищевая промышленность

Изготовление многих полезных продуктов питания невозможно без микроорганизмов. Культуры полезных микробов, поддерживаемые для получения кисломолочных продуктов, твердых сыров, кваса, пива, вина, выпечки, ферментации чая и кофе и других целей, имеют свойство загрязняться сторонней микрофлорой. Это приводит к нарушению технологии производства и снижению качества продуктов питания. Для борьбы с загрязняющей микрофлорой используются специальные среды, контроль состава которых является залогом чистоты выращиваемых культур. При этом посуда и оборудования в промежутках между технологическими циклами подвергаются такой же обработке, как лаборатории и операционные залы (дезинфицирующие вещества и кварцевые лампы). Контроль содержания микробов и спор на поверхностях и в воздухе рабочих помещений может проводиться при помощи посевов на питательные среды.

Уничтожение микроорганизмов лекарственными препаратами. Инфекции и дисбактериозы

Появление антибиотиков позволило врачам сделать существенный прорыв по части лечения тяжелых инфекционных болезней человека и животных. Однако вскоре стало понятно, что уничтожение бактерий, чувствительных к антибиотикам, в толстом кишечнике человека чревато возникновением расстройств пищеварения и по своей симптоматике может быть похоже на кишечные инфекции. Мало того, некоторые состояния, не поддававшиеся лечению антибиотиками, легко вылечивались применением бактериальных культур, живущих в толстом кишечнике человека. С другой стороны, обнаружение в желудке бактерий, ответственных за развитие гастрита, разрушило миф о том, что бактериальная микрофлора не может существовать в кислой среде желудочного сока. Изучение механизмов, защищающих этих возбудителей от уничтожения и переваривания в желудке, открыло новую страницу в изучении микробов. Появление тестов на чувствительность патогенной микрофлоры к антибиотикам позволило выбирать те из них, которые наиболее эффективны и наносят минимальный ущерб полезным жителям толстого кишечника. Препараты, состоящие из спор полезных микробов, и живые кисломолочные продукты, восстанавливающие микрофлору толстого кишечника, стали завершающим этапом лечения всех инфекций. Отдельным направлением является разработка синтетических материалов для капсул, способных выдерживать высокую кислотность в желудке и растворяться в щелочной среде кишечника.

На прицеле у вирусов

Задачу сохранения микрофлоры толстого кишечника отлично выполняет лечение бактериальных инфекций при помощи бактериофагов. Это весьма специфичные по своему строению вирусы, имеющие высокую степень избирательности уничтожения бактерий-мишеней. Особенно эффективны фаговые препараты для детей в период новорожденности, когда антибиотики могут нанести больше вреда, чем пользы, уничтожив молодую и ещё не сформировавшуюся микрофлору толстого кишечника малыша.

А что же наш организм?

Изучение способов, которыми организм человека защищается от инфекций, весьма полезно для понимания процессов, взаимодействия бактериальной экосистемы толстого кишечника с иммунной системой. Как известно, микроорганизмы и их споры, живущие в толстом кишечнике, способны защищаться от уничтожения нейтрофилами, поскольку на поверхности этих клеток отсутствуют рецепторы, на которые они реагируют. Имея способность к хемотаксису (направленному движению в сторону определенных химических веществ) и фагоцитозу, нейтрофилы осуществляют основную защиту организма от бактерий и их спор, пробираясь сквозь стенки сосудов в очаг воспаления. Подробности взаимоотношений иммунной системы с жителями толстого кишечника все ещё изучаются. Известно, что здоровая микрофлора в толстой кишке улучшает иммунитет организма, а также конкурентно вытесняет болезнетворных поселенцев и их споры, держа их количество под строгим контролем.

Переработка органических отходов и земледелие

Микробы, живущие в толстом кишечнике, вполне эффективно работают и за его пределами, вытесняясь из компостов по мере исчезновения их питательной базы. Некоторое их количество сохраняется в виде спор, способных пережить неблагоприятные условия и сформировать новое поколение бактерий при изменении состава питательной среды. Все перечисленные выше методы применяются для получения чистых культур микроорганизмов и спор, способных улучшить плодородие почвы, – как свободноживущих, так и симбионтов. Контроль органического и калового загрязнения почв чаще всего проводят по наличию в них протеев (Proteus), которые охотно поселяются в толстом кишечнике и считаются его условно патогенной микрофлорой.