Mikrobiologija: praktiniai klausimai su paaiškinimais

1Mikroorganizmų pasaulis

Mikrobiologija tiria organizmus, per mažus, kad būtų matomi be mikroskopo. Dauguma jų yra nekenksmingi ar naudingi: žarnyno bakterijos padeda virškinti maistą ir neleidžia įsitvirtinti kenksmingiems mikrobams.

Ligą sukeliantis mikrobas yra patogenas. Pagrindinės grupės skiriasi sandara, o sandara lemia, kaip jas gydyti:

• Bakterijos yra viena ląstelė be branduolio (prokariotai), maždaug 1–5 mikrometrų ilgio. Jos turi savo ribosomas ir paprastai ląstelės sienelę, todėl antibiotikai gali veikti į jas.
• Virusai nėra ląstelės. Tai DNR arba RNR baltyminiame apvalkale (kapside), maždaug 20–300 nanometrų, ir jie gali daugintis tik šeimininko ląstelėje. Antibiotikai jiems neveikia.
• Grybai turi branduolį (eukariotai). Prie jų priskiriamos mielės, pavyzdžiui, Candida, sukelianti pienligę, ir pelėsiai.
• Parazitai apima pirmuonis, pavyzdžiui, Plasmodium, sukeliantį maliariją, ir helmintus (kirminus), pavyzdžiui, kaspinuočius ir apvaliuosius kirminus.
• Prionai yra neteisingai susilankstę baltymai, visai neturintys DNR ar RNR. Jie sukelia retas smegenų ligas, pavyzdžiui, Creutzfeldt–Jakob ligą.

2Bakterijos: forma, dažymas ir išlikimas

Bakterijos pirmiausia aprašomos pagal formą: kokai yra apvalūs, lazdelės (bacilos) yra ilgos, o spirilos yra spiralinės. Kokai kekėmis būdingi stafilokokams; kokai grandinėlėmis būdingi streptokokams.

Gramo dažymas bakterijas rūšiuoja pagal ląstelės sienelę:

• Grampozityvios bakterijos turi storą peptidoglikano sienelę, kuri sulaiko kristalvioletinį dažą. Jos nusidažo purpurine spalva.
• Gramnegatyvios bakterijos turi ploną sienelę ir išorinę membraną. Jos praranda dažą ir priima rožinį kontrastinį dažą. Išorinėje membranoje yra endotoksino (lipopolisacharido), ir ji neleidžia pereiti daugeliui antibiotikų.
• Mycobacterium tuberculosis turi vaškinę sienelę ir Gramo būdu dažosi prastai. Ji parodoma rūgštiesiems atspariu dažymu (Ziehl–Neelsen).

Bakterijos taip pat skiriasi deguonies poreikiu. Privalomieji aerobai jo reikalauja, privalomieji anaerobai nuo jo žūsta (pavyzdžiui, Clostridium), o fakultatyvieji anaerobai auga su juo ar be jo.

Bakterijos dauginasi dvejetainiu dalijimusi: viena ląstelė pasidalija į dvi. Kai kurios, pavyzdžiui, Clostridium ir Bacillus, sudaro endosporas: kietas ramybės formas, išgyvenančias karštį, džiūvimą ir alkoholį.

Daugelis bakterijų išskiria egzotoksinus – baltymus su specifiniu poveikiu. Stabligės toksinas sukelia raumenų spazmus; choleros toksinas sukelia vandeningą viduriavimą.

Bakterijos gali atsispirti antibiotikams, pavyzdžiui, gamindamos fermentą, kuris sunaikina vaistą (beta laktamazę), išpumpuodamos jį (efliukso siurbliai) arba pakeisdamos jo taikinį. Atsparumo genai gali būti perduodami tarp bakterijų.

3Kaip plinta infekcijos ir kaip jas sustabdome

Infekcijai reikia infekcijos grandinės. Nutraukus bet kurią grandį, ji sustoja:

1. Sukėlėjas: pats patogenas.
2. Rezervuaras: kur jis gyvena, pavyzdžiui, žmogus, gyvūnas, vanduo ar dirvožemis.
3. Išėjimo vartai, pavyzdžiui, kosulys, kraujas ar išmatos.
4. Perdavimo būdas: kontaktas (rankos), lašeliai, ore sklindančios dalelės, maistas ir vanduo (išmatų–burnos) arba pernešėjas, pavyzdžiui, uodas.
5. Įėjimo vartai, pavyzdžiui, burna, žaizda ar šlapimo kateteris.
6. Imlus šeimininkas, pavyzdžiui, žmogus be imuniteto.

Inkubacinis laikotarpis yra laikas nuo užsikrėtimo iki pirmųjų simptomų. Liga, perduodama nuo gyvūnų žmonėms, yra zoonozė. Bazinis reprodukcinis skaičius R0 yra vidutinis žmonių skaičius, kuriuos vienas atvejis užkrečia visiškai imliojoje populiacijoje.

Rankų higiena yra veiksmingiausia pavienė priemonė nuo plitimo ligoninėse. Alkoholio tirpalas nežudo sporų, todėl palietę Clostridioides difficile turite plauti rankas muilu ir vandeniu.

Sterilizacija sunaikina visus mikroorganizmus, įskaitant sporas, pavyzdžiui, autoklave su slėginiu garu maždaug 121 °C temperatūroje. Dezinfekcija sumažina mikroorganizmų kiekį ant daiktų, bet gali palikti sporas. Antisepsė daro tą patį ant odos ar audinių.

Vakcinos treniruoja adaptyviąją imuninę sistemą. Jose gali būti gyvų susilpnintų mikrobų (MMR), žuvusių mikrobų ar jų dalių arba mRNR, dėl kurios ląstelės gamina vieną viruso baltymą.

4Kaip apgalvoti mikrobiologijos klausimą

Dauguma klausimų aprašo organizmą arba pacientą. Eikite nuo sandaros prie pasekmės:

1. Nustatykite grupę: bakterija, virusas, grybas, parazitas ar prionas.
2. Bakterijoms prisiminkite pagrindines savybes: forma, Gramo rezultatas, deguonies poreikis, sporos, toksinai.
3. Paklauskite, kur organizmas gyvena ir kaip plinta. Tai parodo, kaip jį sustabdyti.
4. Paklauskite, kaip jis kenkia: įsiskverbdamas į audinius, toksinu ar imunine reakcija.
5. Leiskite sandarai nukreipti gydymą ir kontrolę. Be ląstelės sienelės penicilinas neveikia; sporos reiškia, kad alkoholio nepakanka.

5Išspręstas pavyzdys

Sekite samprotavimą. Pabandykite nuspėti kitą žingsnį, prieš jį atidarydami.

6Dažnos klaidos

• Virusinės infekcijos gydomos antibiotikais. Antibiotikai veikia tik bakterijas.
• Sukeičiamos Gramo spalvos. Grampozityvios – purpurinės; gramnegatyvios – rožinės.
• Painiojamas endotoksinas (gramnegatyvių išorinės membranos dalis) ir egzotoksinai (bakterijų išskiriami baltymai).
• Dezinfekcija vadinama sterilizacija. Tik sterilizacija patikimai sunaikina sporas.
• Sporas sudarantiems organizmams, tokiems kaip C. difficile, pasikliaujama alkoholio rankų tirpalu.
• Manoma, kad žmogus inkubacinio laikotarpio metu negali platinti infekcijos. Kai kurioms infekcijoms gali.

7Kaip atrodo egzamino uždaviniai

• Lengvi (pagrindinės sąvokos ir faktai): apibrėžimai ir klasikiniai organizmai. Kas yra patogenas ar inkubacinis laikotarpis, kuris organizmas sukelia maliariją, kokia spalva dažosi grampozityvios bakterijos.
• Vidutiniai (sąvokų taikymas): mechanizmai. Kaip veikia atsparumas, kodėl veikia vakcina ar sterilizacijos būdas, kaip toksinas sukelia simptomus.
• Sunkūs (atvejai ir analizė): pacientas ar klasikinis tyrimas. Pagal anamnezę nustatote organizmą, paaiškinate, kodėl tyrimas ar gydymas nepavyksta, arba aiškinate eksperimentus, tokius kaip Griffitho ar Johno Snow.

Sunkiems klausimams pradėkite nuo organizmo sandaros. Sienelė, apvalkalas, sporos ir toksinai paaiškina daugumą simptomų, tyrimų rezultatų ir gydymo pasirinkimų.