ІСТОРІЯ МІКРОБІОЛОГІЇ


ЗАГАЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ
Розділ 1.
ІСТОРІЯ МІКРОБІОЛОГІЇ
Предмет і завдання мікробіології


   Мікробіологія (від mikros - малий, bios - життя і logos - вчення) - наука, яка вивчає найдрібніші живі істоти, названі мікроорганізмами. Об'єктами вивчення мікробіології є бактерії, рикетсії та віруси, гриби, найпростіші. Вона вивчає їх форму, будову й ультраструктуру (морфологію), біохімічну активність і закономірності життєдіяльності (фізіологію), спадковість і мінливість (генетику), роль у кругообігу речовин у природі, підтриманні екологічної безпеки, у виникненні й розповсюдженні інфекційних хвороб серед людей, тварин і рослин(мікробну екологію).
   Мікроорганізми надзвичайно широко розповсюджені в природі. Вони буквально всюдисущі й супроводжують людину від народження до самої смерті. Щодня, щогодини ми поглинаємо велику кількість мікробів разом з їжею, водою, повітрям. На шкірі людини, в її ротовій, носовій порожнинах, кишечнику живе і проявляє свою діяльність безліч мікроорганізмів. У величезних кількостях їх знаходять у землі, воді, повітрі, причому на всіх широтах, на всіх материках і континентах. Світові запаси вугілля і нафти, величезні поклади руд, сірки, селітри - все це результат діяльності мікробів. Вони значною мірою обумовлюють урожайність полів. Випікання хліба, виготовлення молочних продуктів, вина, пива, спирту, оцту, ацетону, обробка шкіри та хутра можливі завдяки успішному використанню мікроорганізмів. Отже, вони приносять значну користь людству.
   Серед величезної кількості мікроорганізмів є й такі, що несуть смерть людям, тваринам і рослинам. Для них не існує будь-яких географічних і державних кордонів. Викликані ними захворювання часто розповсюджуються з разючою швидкістю. Епідемії чуми й холери, віспи й грипу, кору й дифтерії часом захоплювали цілі материки і навіть приголомшували весь світ. Були часи, коли вони забирали більше людських жертв, ніжнайбільш страшні та спустошливі війни. Тільки під час епідемії чуми у 14 столітті в Європі загинуло понад 25 млн чоловік і 35 млн - в Азії. Вона ввійшла в історію культурних народів під назвою "чорна смерть" і була найжорстокішою з усіх описаних епідемій. Незліченними є жертви жовтої гарячки, малярії, туберкульозу, лепри, висипного тифу, гепатитів, сифілісу та інших хвороб. А сьогодні людству з неймовірною силою і швидкістю загрожує СНІД (синдром набутого імунодефіциту).
   Отже, мікроорганізми відіграють важливу роль як в житті людини, так і в діяльності лікаря, фельдшера та медичної сестри.
   Медична мікробіологія вивчає систематику, номенклатуру й класифікацію найбільш відомих хвороботворних мікроорганізмів. Великими й важливими її розділами є вчення про генетику, інфекцію, імунітет, антибіотики та інші хіміотерапевтичні препарати. Вона розробляє сучасні методи бактеріологічних, вірусологічних та імунологічних досліджень і їх використання при лабораторній діагностиці інфекційних хвороб, застосування вакцин, імунологічних препаратів та еубіотиків для їх специфічного лікування і профілактики.
   Крім медичної мікробіології, успішно розв'язуються і проблеми загальної мікробіології, адже мікроорганізми відіграють важливу роль у біосфері нашої планети, кругообігу речовин у природі, в підтриманні життя на землі. Саме мікроби складають основні ресурси людства в отриманні штучного білка, амінокислот, ферментів, вітамінів, гормональних препаратів та інших цінних речовин, що успішно використовуютьсяв деяких видах промисловості, клінічній медицині.
   Бурхливий розвиток мікробіології, вірусології та імунології створив важливі передумови для становлення й швидкого формування нових сучасних напрямків - біотехнології, молекулярної біології, генної інженерії. Завдяки цьому мікробіологічна промисловість одержала можливість випускати ряд біологічно активних речовин, бактерійних та імунних препаратів, з допомогою яких можна досить ефективно та швидко діагностувати, лікувати й попереджувати виникненнябагатьох інфекційних хвороб.
   Особливо швидко й успішно розвивається наука про віруси. Встановлено, що основну масу заразних хвороб викликають саме вони. Спричиняючи масові, а часом глобальні вірусні інфекції, такі як грип, гепатити, ентероколіти, СНІД, вони не тільки завдають великої шкоди здоров'ю людей, а й призводять до величезних втрат в економіці. У зв'язку з цим особливо пріоритетним є проведення фундаментальних досліджень в галузі вірусології, спрямованих на розробку сучасних методів експрес-діагностики, лікування й профілактики найбільш поширених і небезпечних для життя вірусних інфекцій.
   Відповідно до зростання запитів науки та практики, пройшла диференціація мікробіології на окремі наукові дисципліни. В наші дні ними стали загальна, промислова, ветеринарна, санітарна, сільськогосподарська, медична мікробіологія. Набувають значення самостійних харчова й водна мікробіологія та вірусологія. У зв'язку з освоєнням космосу виникла космічна мікробіологія, яка вивчає зміни земних мікробів укосмічному просторі, а також нормальної мікрофлори космонавтів.
   Які ж основні досягнення й завдання мікробіологічної науки сьогодні? Які перспективи її розвитку в майбутньому?
   За останні кілька десятиліть мікробіологія має величезні досягнення. Запропоновано високоефективні вакцини - дифтерійну, туляремійну, поліомієлітну, корову, паротитну, проти жовтої гарячки та ін. У глобальному масштабі переможено віспу. Медицина досягла значних успіхів у лікуванні інфекційних хвороб антибіотиками, сульфаніламідними та нітрофурановими препаратами. Лікарі мають можливість успішно боротися з такими хворобами, які в минулому давали високу смертність (чума, холера, туберкульоз, ботулізм, сибірка, дифтерія, скарлатина, сепсис, пневмонія тощо). Велика заслуга в цьому і вчених-мікробіологів.
   Бурхливими темпами розвивається вірусологія, генетика бактерій і вірусів. Відкрито збудники багатьох вірусних інфекцій, є великі успіхи в культивуванні вірусів на культурах клітин, фундаментально досліджено механізм взаємодії вірусів з клітиною - центральну проблему вірусології. Це дало змогу вивести такі штами бактерій і вірусів, на основі яких отримано нові біологічно активні речовини, діагностичні та лікувальні препарати (моноклональні антитіла, інтерферони, інтерлейкіни, вакцини другого й третього поколінь тощо). Але найбільшого прогресу досягла сучасна імунологія. Сьогодні створена загальна імунологічна концепція, яка об'єднала інфекційний і неінфекційний розділи імунології, досліджено центральні та периферичні органи імунної системи, сформульована й одержала всесвітнє визнання клонально-селекційна теорія імунітету.
   І все ж окремі інфекційні хвороби ще мають значне поширення. Нині щорічно реєструється понад 1 млрд респіраторних і кишечних інфекцій. Кожного року від туберкульозу на планеті помирає більше 3 млн чоловік, від кору - понад 1 млн дітей. Знову зареєстровані спалахи холери, дифтерії, лептоспірозів. Такі глобальні вірусні інфекції як грип, епідемічний гепатит, СНІД являють серйозну загрозу для здоров'я людей. На жаль, ми ще не маємо надійних засобів попередження цих захворювань. Виготовлення ефективних вакцин проти грипу, гепатитів і СНІДу - надзвичайно актуальна проблема мікробіологічної науки.
   Важливого значення набуває розробка автоматизованих методів лабораторної діагностики інфекційних хвороб. Необхідно також удосконалювати світові стандарти оцінки активності антибіотиків. Значні зусилля потрібно спрямувати на вивчення ролі вірусів у етіології злоякісних пухлин.

Історичний нарис розвитку мікробіології

   Мікробіологія, як і будь-яка інша наука, має свою історію. Багато тисячоліть налічує історія людської культури. Вже в творіннях стародавніх цивілізацій - єгипетської, вавілонської, грецької, римської, китайської - знаходимо зародки біологічних наук, початки наївних, примітивних, але досить конкретних медичних знань. Отже, справедливо вважають, що медицина така ж стара, як і саме людство. Мікробіологія ж є порівняно молодою наукою. Вона налічує трохи більше 100 років. Однак ще задовго до відкриття мікробного світу людям були відомі процеси, що викликали мікроорганізми (скисання молока, випікання хліба, виготовлення вина, спирту і т.п.). Пізніше стали запідозрювати, що і заразні хвороби також спричиняють невидимі живі агенти.
   В наукових працях знаменитих лікарів рабовласницької епохи - Гіпократа, Варрона, Цельсія і Галена - була висловлена гіпотеза про існування живого контагія (contagium vivum). У середньовіччі цю ідею значно розвинув італійський лікар, поет і філософ Джіроламо Фракасторо (1478-1553). Він описав кілька способів передачі заразних хвороб: через безпосередній контакт, через заражені предмети, через повітря (на відстані). Але все це були лише припущення, вірогідні здогадки, хоча й геніальні. Адже в ті часи живих мікрооганізмів ще ніхто не бачив.
   Розвиток мікробіології як науки тісно пов'язаний з мистецтвом шліфування скла й алмазів та виготовленням перших мікроскопів (З. Янсен, 1590; Г. Галілей, 1610; Р. Гук, 1665).
   Першим дивовижним мисливцем за мікробами, який заглянув у цей таємничий невидимий світ живих істот, був голландський торговець полотном, сторож судової палати Антоній Левенгук (1632-1723)(рис. 1.1). У вільний від роботи час він шліфував лінзи, виготовляв з них лупи, які давали збільшення в 300 разів(рис. 1.2). Годинами просиджуючи зі своїми лупами та розглядаючи все, що потрапляло під руки, Левенгук на 41 році життя почав робити дивовижні відкриття. Він вперше описав еритроцити, сперматозоїди, будову м'язів, замалював справжніх живих мікробів, їх основні форми. І досить швидко науковий світ з великим подивом дізнався про відкриття голландця. Свої спостереження Левенгук описував у спеціальних листах, які регулярно протягом 50 років відсилав доЛондонського наукового товариства, на чолі якого стояв тоді знаменитий Роберт Гук. Всього було відправлено 120 таких листів. Здивування, яке викликали листи Левенгука, було дійсно величезним. Вони відкривали новий, фантастичний, ніким небачений і незнаний світ живих істот. Сам Левенгук називав їх "живими звірятами" і писав, що в роті людини їх більше, ніж людей у всьому англійському королівстві. Ці чудові відкриття неука-природознавця послужили тим зародком, з якого пізніше виросла й сформуваласянаука про бактерії. Саме з того часу і починається перший, морфологічний, період в історії розвитку мікробіології.
   Однак, користуючись примітивними мікроскопами тих часів, важко було встановити різницю між окремими видами бактерій. Основоположник наукової систематики живих організмів Карл Лінней навіть взагалі відмовився їх класифікувати і дав їм загальну назву "хаос". Значний вклад у вивчення мікроорганізмів і їх систематику вніс Мартин Тереховський, який вперше застосував експериментальний метод для вивчення умов розмноження мікробів і впливу на них різноманітних факторів. Серйозна спроба провести суто наукову систематику бактерій належить датському натуралісту Отто Мюллеру. Він описав 379 видів інфузорій та мікробів. Ще більш чітку й повну класифікацію створив Філіп Еренберг, який вперше ввів такі терміни як "бактерія", "спірила", "спірохета". В наш час всі мікробіологи світу користуються класифікацією Дейвіда Бергі (Bergey's Manual of systematic Baсteriology, 1986).
   У другій половині 18 століття в галузі природознавства були досягнуті великі успіхи. Остаточно утвердилась клітинна теорія будови живих організмів. Бурхливими темпами розвивалася і мікроскопічна техніка. З'явилися складні об'єктиви, а на початку 19 століття - перші ахроматичні мікроскопи.
   Однак, мікробіологія як самостійна наука розвивалась ще досить повільно. Навіть велике відкриття англійського сільського лікаря Едуарда Дженнера (1749-1823) не дало помітного впливу на розвиток мікробіології(рис. 1.3). Він підсумував 25-річний досвід своїх спостережень, що люди, які перехворіли коров'ячою віспою, ніколи потім не хворіють натуральною людською віспою. У 1796 році Дженнер прищепив коров'ячу віспу восьмирічному Джеймсу Фіпсу, взявши для цього вміст пухирців з руки доярки, хворої на коров'ячу віспу. Через 6 тижнів Дженнер прищепив Фіпсу натуральну людську віспу, але він не захворів. Через 4 місяці Дженнер повторно заразив його людською віспою і знову безрезультатно. Хлопчик став несприйнятливим до цієї тяжкої хвороби. Після 23 аналогічних щеплень Дженнер надрукував статтю "Дослідження причин і дій коров'ячої віспи" (1798). Ця робота стала великою віхою у становленні імунології. З неї власне і починається розвиток імунології як науки. Вона показала можливість штучного відтворення імунітету до однієї з найпоширеніших у той час хвороби. Метод Дженнера настільки переконливо показав велику користь щеплень коров'ячої віспи, що вони швидко поширились по всьому світу. Протягом двох років було щеплено 100 тис чоловік. У 1802 році англійський парламент виділив Дженнеру від імені народу нагороду в 10 тис, а через 5 років - 20 тис фунтів стерлінгів. І Дженнер здобув всесвітню відомість і славу.
   Дослідження і ідеї Дженнера справили величезний вплив на лікарське мислення наступних поколінь. Але емпіричний у своїй основі метод Дженнера більше 100 років залишався нерозгаданим. І тільки Луї Пастер, узагальнивши факти отримання ослаблених культур бактерій і використання їх для запобіжних щеплень, перетворив ці досліди в струнку теоріюатенуації мікроорганізмів. На честь Дженнера Пастер назвав ці ослаблені культури мікробів вакцинами (від vacca - корова).
   У другій половині 19 століття мікробіологія міцно утверджується як самостійна наука. Для цього склалися всі необхідні умови. Промисловий капіталізм досяг високого ступеня розвитку. Це викликало значний прогрес технічних і природничих наук. Накопичилось багато розрізнених фактів про мікроорганізми. Були відкриті й описані перші збудники інфекційних хвороб, встановлені та вивчені збудники деяких технологічних процесів. І все ж, щоб заснувати нову науку, створити дійсно гармонійне вчення, необхідно було всі ці розрізнені факти привести до єдиної стрункої системи. Але така проблема під силу тільки геніям. Такий геній прийшов. Його подарувала людству Франція. Це був знаменитий французький вчений Луї Пастер (1822-1895)(рис. 1.4). Він узагальнив весь накопичений науковий матеріал, провів його через горнило точних експериментів і не тільки вказав шляхи, а й заклав міцний фундамент для розвитку мікробіології як науки. Хімік за освітою, вчений із світовим іменем, Луї Пастер створив медичну мікробіологію не будучи лікарем. Він почав глибоко вивчати фізіологію і біохімію мікроорганізмів, поклавши цим початок другому, фізіологічному періоду,в історії мікробіології.
   У той час на півдні Франції, де виробляють відомі у всьому світі французькі вина, раптом з'явились "хвороби вина та пива", тобто скисання цих напоїв. Пастер уже був відомий своїми працями з проблем бродіння. Природньо, що винороби звернулися до нього за допомогою. І Пастер блискуче вирішив цю проблему. Він встановив, що псування вина відбувається від проникнення в чани для бродіння сторонніх мікробів - збудників оцтово-кислого бродіння. Вчений запропонував прогрівати вина при 70 °С, щоб убити "дикунів-мікробів". Цей спосіб дістав назву пастеризації, який і сьогодні широко використовується у виноробній та харчовій промисловості. Поряд з цим Пастер довів, що кожен тип бродіння і гниття викликається своїм власним мікробом. Отже була встановлена не тільки мікробна природа цих процесів, а й їх специфічність. Важливе значення мали його дослідження про самовільне зародження життя на землі. Простими й переконливими експериментами він довів, що в лабораторних умовах бактерії розмножуються тільки від бактерій, а самовільне їх зародження неможливе.
   Пастер першим запропонував вирощувати мікробів на штучних живильних середовищах. Він також встановив, що заразні хвороби викликають мікроорганізми та що кожне захворювання має свого специфічного збудника. У процесі вивчення етіології інфекційних хвороб він зробив ще одне важливе відкриття - розробив принципи й методи ослаблення хвороботворних мікроорганізмів. При введенні таких ослаблених культур в організм, вони викликають не захворювання, а тільки легку реакцію, в результаті якої виробляється імунітет. Використавши цей метод при курячій холері, сибірці й сказі, Пастер отримав неймовірно позитивні результати. Саме завдяки його відкриттям виникло й успішно розвивається вчення про антисептику й асептику, без яких немислима сучасна хірургія.
   Заслуги Пастера перед людством величезні. Можна без перебільшення стверджувати, що найважливіші етапи розвитку мікробіології тісно пов'язані з його іменем. Він довів величезну роль мікроорганізмів у загальній економіці природи, кругообігу речовин і енергії на планеті, з'ясував їх роль в інфекційній патології людей і тварин, розробив методи їх вивчення і відкрив основні шляхи боротьби з інфекційними хворобами. Всі наступні відкриття в мікробіології лише доповнювали, але не змінювали геніального вчення Пастера. Вдячне людство завжди буде шанувати пам'ять великого французького мікробіолога. Після його смерті на зібрані від людей в Парижі кошти відкрито науково-дослідний інститут мікробіології (Пастерівський інститут), який і тепер є одним з найбільших і найавторитетніших центрів мікробіологічної науки.
   Дуже плідною для розвитку особливо медичної мікробіології була наукова діяльність знаменитого німецького ученого Роберта Коха (1843-1910)(рис. 1.5). Сучасник Пастера і його послідовник, Кох провів класичні дослідження з етіології сибірки, туберкульозу й холери, завдяки чому ввійшов в історію як один з основоположників сучасної мікробіології. На початку його маленька лабораторія була влаштована в кімнаті для прийому хворих, а єдиними лабораторними тваринами були миші, яких він ловив сам. Пізніше вчений заснував Інститут інфекційних хвороб у Берліні (1891) і став його директором. До Коха в цей інститут їхали на навчання і вдосконалення мікробіологи з багатьох країн світу.
   Кох вперше виділив чисту культуру збудника сибірки. У 1878 р. з цих питань надрукована його робота, яку оцінено як дійсно вищий взірець наукової творчості. Він блискуче розробив методи вирощування і виділення чистих культур бактерій на щільних живильних середовищах (желатин, зсіла сироватка), що мало вирішальне значення для подальшого прогресу в лабораторній діагностиці інфекційних хвороб. Він ввів у мікробіологічну практику метод забарвлення бактерій аніліновими барвниками, метод "висячої краплі" для вивчення рухливості мікробів, імерсійну систему, конденсор Аббе й мікрофотографування. Ним запропоновано апарат для стерилізації живильних середовищ, які не витримують високої температури а також методи дезинфекції.
   Світового значення набуло відкриття Кохом збудника туберкульозу (1882), за яке він отримав Нобелівську премію (1885). Він також запропонував препарат для лікування цього захворювання - туберкулін, який, на жаль, виявився неефективним. У наш час туберкулін вживають для постановки алергічної проби Манту при діагностиці туберкульозу.
   У 1883 році був надрукований ще один класичний твір Коха - про збудника холери. Цей видатний успіх випав на долю вченого під час спеціальних наукових експедицій для вивчення епідемій холери в Єгипті та Індії.
   Одна з величезних заслуг Коха полягає в тому, що він створив світову школу бактеріологів, які відкрили багатьох збудників інфекційних хвороб. К. Еберт і Г. Гаффкі виділили збудника черевного тифу (1880-1884), Е. Клебс і Ф. Леффлер - паличку дифтерії (1883-1884), А. Ніколаєр - бацилу правця (1884), Т. Ешеріх - кишкову паличку, А. Вексельбаум - збудника менінгіту (1887). Серед учнів Р. Коха були такі славетні учені як Е. Берінг, Р. Пфейффер, С. Кітазато, А. Вассерман та ін. Після класичних досліджень Пастера й Коха настала найуспішніша, так звана золота бактеріологічна ера в історії медицини. Протягом короткого часу були відкриті майже всі основні збудники бактерійних, рикетсіозних і протозойних інфекцій.
   Ці великі успіхи глибоко переконали науковців і практичних лікарів, що причиною епідемічних хвороб є живі мікроскопічні агенти. Постала гостра проблема лікування і профілактики цих захворювань, а отже й вивчення захисних реакцій з боку макроорганізму на дію збудників і продуктів їх життєдіяльності.
   У фундаментальних наукових розробках вказаних проблем виключно велике значення мали дослідження нашого геніального співвітчизника Іллі Ілліча Мечникова (1845-1916)(рис. 1.6). Він народився в с. Іванівка Куп'янського повіту Харківської губернії. У 1862 р. закінчив із золотою медаллю гімназію і через два роки - екстерном природничий факультет Харківського університету. 19-річним юнаком захистив кандидатську дисертацію, а в 23 йому присудили наукову ступінь доктора наук. У різні роки працював у Новоросійському та Петербурзькому університетах. З 1886 р. очолював першу пастерівську станцію в Одесі, де разом з М.Ф. Гамалією організовував щеплення проти сказу, інших інфекційних хвороб, вивчав біологічні методи боротьби з шкідниками сільського господарства.
   В наступні роки І.І. Мечников опублікував свої класичні роботи "Порівняльна патологія запалення" і "Несприйнятливість до інфекційних хвороб", в яких виклав дослідження про захисні властивості організму й фагоцитарну теорію імунітету. Мечников показав, що у вищих організмів функцію фагоцитозу виконують клітини двох типів: макрофаги й мікрофаги. Вся подальша його діяльність була спрямована на вдосконалення і захист фагоцитарної теорії імунітету, яку він гаряче відстоював протягом 25 років у боротьбі з панівною в той час гуморальною теорією П. Ерліха. У решті решт сам Мечников висунув концепцію, згідно якої гуморальна і фагоцитарна теорії не виключають, а, навпаки, доповнюють одна одну. Визнанням заслуг обох творців вчення про імунітет було присудження їм у 1908 р. Нобелівської премії.
   Мечников разом з Пастером заклали основи вчення про антагонізм бактерій, яке пізніше виросло у надзвичайно важливе для практичної медицини вчення про антибіотики. З усіх мікробів-антагоністів Мечников віддавав перевагу молочнокислим бактеріям. На їх основі він запропонував три лікувальних препарати - простоквашу, йогурт і лактобацилін. Тепер такі бактерійні препарати називаються пробіотиками.
   Через конфлікт з реакційною професурою Новоросійського університету та властями м. Одеси Мечников був змушений на запрошення Пастера виїхати у Францію, де протягом останніх 28 років свого життя з великим успіхом проводив свої наукові дослідження в Інституті мікробіології, який очолював Пастер. Після смерті Пастера Мечников став директором цього інституту - безпрецендентний в історії випадок, коли на чолі одного з провідних наукових закладів Франції став чужоземець.
   Класичні дослідження Мечникова визначили третій, профілактичний, період в історії розвитку мікробіології, який збагатив науку й практику багатьма біологічними препаратами для лікування і профілактики інфекційних хвороб.
   Лебединою піснею Мечникова було вивчення причин передчасної старості. Він був глибоко переконаний, що старіння організму виникає від шкідливої діяльності гнильних бактерій товстого кишечника. Як він говорив, ця "дика мікрофлора" в процесі своєї життєдіяльності виділяє отруйні речовини - токсини, які, повільно всмоктуючись з кишечника, викликають отруєння всього організму і його передчасне старіння. Він дуже енергійно шукає надійні засоби боротьби проти цієї мікрофлори, пропонує витіснити її з кишечника "культурними расами бактерій", що входять до виготовлених ним препаратів на основі молочнокислих мікроорганізмів.
   І.І. Мечников залишив після себе велику наукову спадщину (322 роботи) та цілу армію учнів, які стали всесвітньо відомими вченими. Серед них М.Ф. Гамалія, О.М. Тарасевич(рис. 1.7), П.В. Циклінська(рис. 1.8), Ф.Я. Чистович та ін. З європейських учених його учнями були Ж. Борде(рис. 1.9), Е. Ру(рис. 1.10), Е. Бюрне. У зв'язку з цим він цілком справедливо вважається основоположником не тільки вітчизняної, а й світової мікробіологічної науки. За образним виразом Ру, "Мечников - цепоет у мікробіології".
   Одним з відомих "мисливців за мікробами" в Європі, Росії та Україні був Д.С. Самойлович (1744-1805)(рис. 1.11). Отримавши освіту в Київській духовній академії, працював потім у Петербурзі та Москві, навчався в Страсбургському та Лейденському університетах. З 1874 р. призначений головним лікарем Криму, Херсонської та Катеринославської губерній, де активно проводив боротьбу з епідеміями чуми. Наукова й практична діяльність Самойловича пов'язана з вивченням збудника чуми та пошуками засобів боротьби з нею. Він першим висловив думку, що чуму викликає якийсь особливий живий агент. Класичні наукові праці Самойловича з етіології та епідеміології чуми перекладені майже на всі європейські мови. За ці блискучі дослідження він був обраний почесним академіком 12 західноєвропейських академій наук і не був обраний до російської академії.
   Видатний мікробіолог Г.Н. Габричевський (1860-1907) - один з основоположників вітчизняної мікробіологічної науки. Бактеріологію опанував у Мечникова, Ру, Коха, Ерліха. Основні наукові праці присвячені вивченню скарлатини, малярії, поворотного тифу. Запропонував протискарлатинозну вакцину. Організував перший в Москві Бактеріологічний інститут вакцин і сироваток.
   Важливе значення для розвитку мікробіології мала наукова діяльність Л.О. Тарасевича (1868-1927). Йому належить понад 70 наукових робіт з різних проблем бактеріології, епідеміології, імунології. У 1918 р. заснував першу станцію з контролю бактерійних препаратів (нині НДІ стандартизіції і контролю медичних біологічних препаратів ім. Л.О. Тарасевича).
   Кінець ХІХ століття ознаменувався відкриттям окремого царства вірусів. У 1892 р. Д.Й. Івановський (1864-1920)(рис. 1.12) відкрив першого представника цього царства - вірус мозаїчної хвороби тютюну, а ще через шість років Ф. Леффлер і П. Фрош виявили вірус ящуру. Ці дослідження показали, що поряд з бактеріями в природі існують і такі дрібні живі системи, які не мають клітинної будови та невидимі під звичайним світловим мікроскопом. На фоні великих успіхів бактеріології відкриття вірусів мало привернуло увагу мікробіологів. Тільки на початку ХХ століття відкриття вірусів, як раніше бактерій, пішло більш швидкими темпами. У 1901 р. описано вірус жовтої гарячки (В. Рід)(рис. 1.13), у 1906 р. - вірус віспи (Є. Пашен), у 1909 р. - вірус поліомієліту (К. Ландштейнер)(рис. 1.14). Особливо важливими були відкриття П. Раусом онкогенного вірусу курячої саркоми (1911)(рис. 1.15) та Ф. д'Еррелем бактеріофагів (1917)(рис. 1.16). У наступні роки відкрито віруси грипу, енцефалітів, кору, паротиту, гепатитів та ін. Сьогодні відомо вже сотні видів вірусів, які викликають захворювання у людей, тварин і рослин, а наука про віруси стала окремою дисципліною.
   На початку ХХ століття відбулася ще одна важлива подія в історії мікробіології - відкриття хіміотерапії, основоположниками якої стали П. Ерліх(рис. 1.17) і Д.Л. Романовський. Вони вперше сформулювали основні наукові принципи хіміотерапії. Методом хімічних варіацій П. Ерліх синтезував сальварсан і неосальварсан, які зробили переворот у лікуванні поворотного тифу, сонної хвороби й сифілісу. У 30 роки Г. Домагк відкрив стрептоцид, поклавши початок винайденню і виробництву багатьох сульфаніламідних препаратів.
   Друга світова війна вимагала виробництва нових ефективних лікарських препаратів для лікування масових ранових інфекцій. Ще у 1929 р. англійський мікробіолог О. Флемінг(рис. 1.18) відкрив протимікробну дію пеніцилової плісняви, а Е. Чейн(рис. 1.19) і Г. Флорі(рис. 1.20) отримали очищений пеніцилін. З.В. Єрмольєва(рис. 1.21) здійснила його промислове виробництво. Тріумфальні успіхи в лікуванні гнійних інфекцій і сепсису пеніциліном стимулювали пошуки нових антимікробних препаратів, які американський мікробіолог Е. Ваксман назвав антибіотиками(рис. 1.22). У 1944 р. він відкрив стрептоміцин, ефективний проти багатьох видів бактерій. У повоєнні роки синтезовано десятки нових високоефективних антибіотиків, запропоновані методи визначення чутливості мікроорганізмів до хіміотерапевтичних препаратів, розроблена стратегія їх раціонального використання при лікуванні інфекційних хвороб.
   У середині ХХ століття почала здійснюватись науково-технічна революція. Фундаментальні біологічні дослідження проводились на субклітинному й молекулярному рівні. Це в значній мірі стимулювало подальший розвиток бактеріології, імунології та вірусології. Особливо великі успіхи досягнуті при вивченні генетики мікроорганізмів. Розкриття молекулярних основ спадковості підняло на небувалу висоту теорію гена і теорію мутацій. Ці дві теорії в їх сучасному аспекті стали чи не найбільшими узагальненнями науки ХХ століття.
   Блискучий шлях у науці в цей період залишив видатний мікробіолог, імунолог і вірусолог Л.О. Зільбер (1894-1966)(рис. 1.23). Разом із співробітниками він відкрив вірус кліщового енцефаліту, вивчав природу та імунологію злоякісних пухлин, висунув вірусогенетичну теорію ракової хвороби.
   Цікаві й важливі для практичної медицини були дослідження відомого мікробіолога й імунолога П.Ф. Здродовського (1890-1976), автора 180 робіт, ряду монографій, присвячених епідеміології та профілактиці рикетсіозів, малярії, дифтерії, бруцельозу(рис. 1.24).
   Видатний мікробіолог і епідеміолог В.Д. Тимаков (1905-1977)(рис. 1.25) основні свої дослідження провів з проблем мінливості та генетики мікроорганізмів, бактеріофагії, L-форм бактерій, лабораторної діагностики інфекційних хвороб. Написав підручник з мікробіології. При викладенні історії розвитку мікробіології майже в усіх підручниках висвітлювали роль переважно європейських і російських мікробіологів. Досягнення українських вчених або замовчувалися, або їх вважали російськими. У той самий час ще на межі ХІХ і ХХ століть у нашій країні вже формувалися цілі школи мікробіологів (одеська, київська, харківська), які збагатили мікробіологічну науку важливими відкриттями.
   Патріархом українських мікробіологів був І.І. Мечников, діяльність якого висвітлена вище.
   Виключно великий вклад у розвиток загальної мікробіології вніс геніальний український вчений С.М. Виноградський (1856-1953)(рис. 1.26). Його ім'я стоїть поряд з іменами Пастера, Коха, Кона. Він відкрив сірко- і залізобактерії, нітрифікуючі та азотофіксуючі мікроби, з'ясував їх роль у кругообігу речовин у природі. Високо оцінивши прямий метод дослідження грунтових мікроорганізмів Кона, він удосконалив його і провів фундаментальне вивчення мікробного населення грунту. За ці блискучі дослідження автотрофних бактерій у 1892 р. Виноградському в Харківському університеті було присуджено науковий ступінь доктора наук без офіційного захисту дисертації. Після відкриття азотофіксуючих бактерій Російська академія наук присвоїла йому у 1893 р. звання члена-кореспондента, а у 1923 р. - почесного академіка. На запрошення Пастера Виноградський приїздить до Парижа, де біля 30 років плодотворно працює в Інституті Пастера. Це був один із найбільш успішних періодів його наукової діяльності. Незважаючи на те, що Виноградський багато років працював у Росії, Німеччині та Франції, саме Україна дала йому життя та щедрий талант.
   До славної плеяди видатних українських мікробіологів належить академік Д.К. Заболотний (1866-1929)(рис. 1.27). Він вніс цінний вклад у медицину своїми дослідженнями по вивченню чуми, холери та інших інфекційних хвороб. У 1893 р. разом з І.Г. Савченком він успішно провів героїчний дослід самозараження холерним вібріоном після попередньої імунізації через рот вакциною з убитих вібріонів. Заболотний створив вчення про природну вогнищевість чуми і експериментально довів етіологічну ідентичність бубонної та легеневої форм цієї хвороби. Під час спеціальних наукових експедицій по боротьбі з чумою в Індії, Монголії, Манчжурії, Китаї, Ірані, Саудівській Аравії він вперше висунув гіпотезу, що дикі гризуни (ховрахи, тарбагани) є носіями збудника чуми в природі і джерелом зараження людини в міжепідемічний період. Разом з цим він вперше висловив думку про можливість зараження чумою через укуси червоних тарбаганових бліх, які кусають і людину, що було блискуче підтверджено пізніше. Досконало досліджував епідемії холери в Україні та в Петербурзі, малярію на Кавказі, дифтерії та дизентерії на Поділлі.
   Д.К. Заболотний став вченим широкої наукової ерудиції, з багатим досвідом науково-організаторської роботи у боротьбі з інфекціями. Його докторська дисертація присвячена вивченню експериментального сифілісу на мавпах. Заболотний мав неабиякі організаторські здібності. У 1898 р. він організував першу кафедру бактеріології у Петербурзі, а в 1920 р. - першу кафедру епідеміології в Одесі. Підручник вченого "Основи епідеміології" є підсумком героїчної праці його життя.
   З повною силою талант Заболотного розкрився на посту президента заснованої ним Академії Наук України (1928-1929). Тоді ж він організував Інститут мікробіології та вірусології, який носить його ім'я.
   На перших етапах розвитку мікробіології найбільш численою і важливою була одеська школа бактеріологів. Основне значення мали роботи Мечникова та Гамалії, які організували першу бактеріологічну станцію в Одесі (1886). Після від'їзду Мечникова у Францію М.Ф. Гамалія (1859-1949) став главою одеської школи(рис. 1.28). Він вперше в Україні здійснив вакцинацію людей проти сказу, відкрив явище бактеріофагії, розробив інтенсивний метод виготовлення вісп'яної вакцини, є автором більше 300 публікацій, серед яких найбільшевідомі праці з етіології чуми та холери, бактерійних токсинів, питань інфекції та імунітету.
   В той період важливе значення мали роботи Я.Ю. Бардаха та П.М. Діатроптова(рис. 1.29), які запропонували разом з Берінгом(рис. 1.30) і Ру протидифтерійну сироватку та налагодили її виробництво. Тут плідно працювали Л.О. Тарасевич, О.М. Безредка(рис. 1.31), В.М. Хавкін(рис. 1.32). Всі вони потім навчалися і проводили наукові дослідження у лабораторії Мечникова в Інституті Пастера і стали всесвітньо відомими вченими.
   Г.М. Мінх(рис. 1.33) увійшов в історію знаменитим дослідом самозараження поворотним тифом. Він ввів собі кров хворого, тяжко захворів, а потім дослідив власну кров і побачив у ній спірохет, що дало можливість відрізнити поворотний тиф від висипного.
   О.О. Мочутковський(рис. 1.34) ввів собі кров хворих на висипний і поворотний тифи, сам захворів спочатку висипним, а потім поворотним тифом. Він довів, що збудник висипного тифу знаходиться в крові хворих.
   Протягом останніх 30 років серед одеських мікробіологів важливе значення мали наукові праці В.П. Тульчинської в галузі морської мікробіології та С.М. Мінервіна(рис. 1.35) з проблем анаеробної газової інфекції, правця, ботулізму, потенціювання бактерійних токсинів.
   Славетною була і є київська школа мікробіологів. Засновником і першим завідувачем кафедри мікробіології Київського медичного інституту був М.П. Нещадименко, відомий своїми працями в галузі імунології та вивченні ролі стрептококів у патології людини.Главою київських мікробіологів того періоду був В.В. Підвисоцький(рис. 1.36). Мікробіологічний напрям його наукової діяльності - механізм розвитку інфекційного процесу та імунітету, паразитизм в злоякісних пухлинах. Одним з талановитих його учнів був І.Г. Савченко(рис. 1.37), який потім заснував Бактеріологічний інститут у Казані та був його директором.
   Важливі теоретичні та практичні проблеми медичної мікробіології розробив академік В.Г. Дроботько(рис. 1.38), зокрема, він вивчав біологію капсульних і кишечних бактерій, мінливість мікроорганізмів, бактеріофагію, фітонциди й антибіотики з вищих рослин. Протягом 30 років він був директором Інституту мікробіології і вірусології АН України.
   Величезний вплив на світогляд українських мікробіологів і епідеміологів мала наукова та громадська діяльність академіка Л.В. Громашевського(рис. 1.39). Він грунтовно розробив вчення про механізми передачі інфекції та наукову класифікацію інфекційних хвороб. В його класичних дослідженнях з епідеміології холери, черевного тифу, дизентерії та гепатиту встановлена роль мух у перенесенні збудників цих хвороб та розкритті причин сезонності захворювань. Громашевський написав фундаментальні підручники з загальної та спеціальної епідеміології, які перевидавалися кілька разів.
   До видатних українських вчених у галузі медичної мікробіології належить С.С. Дяченко (1898-1992)(рис. 1.40). З 1943 р. по 1973 р. очолював кафедру мікробіології Київського медичного інституту. Вперше провів блискуче дослідження антигену вірулентності збудника черевного тифу. Фундаментально вивчив фізіологічні механізми імунітету, етіологію і лабораторну діагностику тифів, сальмонельозів, лептоспірозів та збудників деяких вірусних інфекцій. Підсумком цих важливих робіт стали класичні посібники "Мікробіологічні методи діагностики інфекційних хвороб" і "Патогенні віруси людини". Всього ним опубліковано 220 робіт, 12 з яких - монографій. С.С. Дяченко вніс вагомий вклад у формування української школи мікробіологів і вірусологів. Він підготував 4 доктори та 55 кандидатів наук.
   Вагомий вклад у розвиток загальної, медичної, промислової та сільськогосподарської мікробіології і екології внесли грунтовні дослідження Є.І. Квасникова(рис. 1.41). Велику теоретичну й практичну цінність мають його роботи, присвячені групі молочнокислих, коринеформних та вуглецезасвоюючих мікроорганізмів.
   Перу В.Й. Білай(рис. 1.42) належить близько 300 робіт, в тому числі 16 монографій, присвячених досконалому вивченню грибів, їх токсинів, продуцентів антибіотиків та інших біологічно активних речовин.
   Для розвитку й становлення мікробіологічної науки в Україні багато зробила і харківська школа бактеріологів. Зокрема В.І. Недригайлов був одним із засновників Бактеріологічного інституту в Харкові (нині Інститут мікробіології та імунології ім. І.І. Мечникова). Основні його роботи торкаються різних проблем імунології.
   Видатний мікробіолог і епідеміолог С.І. Златогоров(рис. 1.43) разом із Д.К. Заболотним виїздив у складі наукових експедицій на боротьбу з епідеміями чуми, холери, віспи. Найбільш продуктивною була діяльність Златогорова, коли він працював завідувачем кафедри мікробіології Харківськогомедичного інституту, особливо при вивченні збудника скарлатини й мінливості бактерій. Він виховав ряд відомих мікробіологів - В.С. Деркача, М.М. Цехновіцера, Б.Л. Палант та ін.
   Л.С. Ценковський(рис. 1.44), творчо використавши метод Пастера, розробив оригінальні вітчизняні сибіркові препарати (вакцини Ценковського). Вони швидко завоювали популярність і успішно застосовувались в Україні протягом 85 років, рятуючи отари овець та інших тварин від згубних епізоотій сибірки.
   Крім цих основних мікробіологічних шкіл, в Україні були й інші відомі вчені, які збагатили нашу науку вагомими здобутками.
   В Сімферополі довгий час працював К.Д. Пяткін, який досконало вивчив мінливість збудника дифтерії та патогенез цього захворювання, успішно розв'язав окремі питання генетики бактерій і вірусів. Його підручник "Медична мікробіологія" виходив декілька разів українською, російською та англійською мовами.
   На кафедрі мікробіології Дніпропетровського медичного інституту протягом 25 років працював ветеран української мікробіології Ю.І. Деміховський. Він виділив вірус Алма-Атинського енцефаліту, довів роль ешеріхій в етіології гемоколітів у дітей, застосував інгаляційний метод вакцинації проти кишкових і ранових інфекцій, сформував науковий напрямок по вивченню захисної ролі бактерій - продуцентів перекису водню.
   Мікробіологічна наука в Україні знаходиться на такій стадії розвитку, що може внести великий вклад у добробут і здоров'я людей. Вона дала дивовижні відкриття в минулому, відіграє значну роль у багатьох сферах людського життя сьогодні й без сумніву буде великою наукою майбутнього.

Матеріали до практичного заняття

1. Мікробіологічна лабораторія та її обладнання

   Мікробіологічна лабораторія - спеціальна науково-практична установа, в якій проводять бактеріологічні, імунологічні й серологічні дослідження. Їх організовують при клінічних лікарнях, санітарно-епідеміологічних станціях, профільних науково-дослідних інститутах. У складі великих санітарно-епідеміологічних станцій існують лабораторії з діагностики особливо небезпечних інфекцій, вірусологічні тощо.
   Мікробіологічні лабораторії в лікувально-профілактичних установах проводять аналізи для ранньої діагностики інфекційних хвороб і визначення строків виписування хворого з лікувального закладу. У складі санітарно-епідеміологічних станцій крім діагностичної роботи вони здійснюють мікробіологічні обстеження окремих осіб і організованих колективів, переважно з підприємств громадського харчування й джерел водопостачання, на носійство патогенних кишково-тифозних бактерій, стафілококів (у медперсоналу лікарень), збудників дифтерії, епідемічного менінгіту й інших хвороб. Контролюється також бактерійна забрудненість змивів з устаткування, інвентаря й рук персоналу пологових будинків, хірургічних стаціонарів, дитячих закладів тощо.
   Матеріалом для мікробіологічних досліджень частіше всього є виділення хворої людини: сеча, випорожнення, блювотні маси й промивні води шлунка, мокротиння, слиз із зіва, жовч, а також кров, спинномозкова рідина, трупний матеріал. При дослідженні екології мікроорганізмів матеріалом служать вода, повітря, грунт, харчові продукти, змиви з різних об'єктів, перев'язувальні й шовні матеріали, ліки. Нормальну мікрофлору людини досліджують, забираючи матеріал стерильним тампоном із носо- та ротоглотки, наліт із зубів, слиз із вагіни, змив зі шкіри й випорожнення.
   Основна вимога до бактеріологічних лабораторій - створити такі умови, які забезпечують проведення досліджень при дотриманні стерильності й гарантують персоналу та оточуючим безпеку від можливого зараження.
   У структуру звичайної мікробіологічної лабораторії входить ряд приміщень спеціального призначення: одна або декілька лабораторних кімнат, бокс із передбоксником, препараторська, приміщення для виготовлення живильних середовищ, автоклавна (стерилізаційна), термостатна, мийка, кімната для забору (або прийому) матеріалу для дослідження і його реєстрації, віварій для лабораторних тварин.
   Лабораторна кімната повинна бути світлою й просторою, з орієнтацією вікон на північ або північний захід. Це - основне приміщення для проведення досліджень.Згідно сучасних вимог воно повинно бути оснащене захисними мікробіологічними боксами(рис. 1.45). Жорсткий протиепідемічний режим роботи вимагає щоденного вологого прибирання та щомісячного проведення дезинфекції підлоги, стін, столів та обладнання. Робочі столи покривають спеціальним пластиком, підлогу - лінолеумом, а стіни - масляною фарбою. У лабораторії доцільно виділити й обладнати окремі робочі місця та закріпити їх за кожним співробітником.
   На робочому столі повинні знаходитись тільки предмети, необхідні для проведення бактеріологічних досліджень: газовий пальник, банка з дезинфікуючим розчином, пастерівські й градуйовані піпетки, бактеріальна петля і шпателі, пінцети, предметні та покривні скельця, штативи, пробірки, чашки Петрі, мікроскоп, аглютиноскоп, лупа. Біля стола повинна стояти посудина з дезрозчином, куди опускають відпрацьований заразний матеріал, який потім автоклавується.
   Для проведення бактеріологічних (вірусологічних) досліджень в особливо стерильних умовах відводять окрему кімнату або бокс, приміщення якого розраховують на роботу двох чоловік. Перед проведенням дослідження його обробляють дезинфікуючими розчинами, а повітря стерилізують бактерицидними лампами БУВ-15, БУВ-30 протягом 1-2 год.
   При проведенні мікробіологічних досліджень у лабораторії співробітники повинні дотримуватись протиепідемічного режиму і встановлених правил роботи:
   1. До роботи в бактеріологічній лабораторії допускаються особи, які обізнані з правилами роботи в ній.
   2. Персонал лабораторії повинен мати індивідуальний спецодяг (халат, шапочку, взуття). У боксі працюють у стерильних халатах, шапочках і марлевих масках. При зараженні й розтині тварин одягають фартух, нарукавники й гумові рукавички.
   3. Палити, вживати їжу й зберігати продукти в лабораторії категорично заборонено.
   4. Матеріал, що надходить в лабораторію для дослідження, завжди вважають інфекційним, його обов'язково записують у спеціальний журнал і маркірують.
   5. Відпрацьовані культури мікробів, заразний матеріал підлягають обов'язковому щоденному знищенню. Поверхню робочого місця, як і використані інструменти, дезинфікують.
   6. Переливати рідини, які містять патогенні мікроби, необхідно над посудиною з дезинфікуючим розчином. При набиранні таких рідин в піпетки потрібно користуватися гумовими балонами або грушами.
   7. Коли при розбиванні колби чи пробірки заразний матеріал або жива культура потрапляє на робочий стіл, інші меблі, одяг, руки, підлогу, треба негайно повідомити про це завідувача лабораторією або лікаря-бактеріолога і в його присутності провести дезинфекцію заражених ділянок, потім обробити руки дезрозчином і ретельно вимити з милом.
   8. У лабораторії не дозволяються зайві ходіння, різкі рухи, непотрібні розмови. Виконання цих вимог попереджує проникання сторонніх мікробів із повітря й ротової порожнини в досліджуваний матеріал.
   9. Необхідно завжди уникати втрат і виносу з лабораторії заразного матеріалу, живих культур та інфікованих тварин. Усі термостати, рефрижератори і сейфи з культурами потрібно обов'язково пломбувати. Контролює виконання цих правил завідувач лабораторією або лікар-бактеріолог.
   10. Після закінчення роботи столи дезинфікуються, проводиться вологе прибирання лабораторії з використанням дезинфікуючих розчинів.
   Правила поводження з живими культурами, які виділяються в процесі досліджень, а також із музейними штамами мікроорганізмів, залежно від ступеня їх патогенності, регламентуються відповідними інструкціями.
   Для проведення мікробіологічної діагностики інфекційних хвороб у сучасних лабораторіях використовують різні методи.
   Бактеріоскопічний (вірусоскопічний) - виготовлення й забарвлення мазка з матеріалу від хворого і вивчення його під мікроскопом. Він дає змогу швидко вивчити характерні особливості збудника й має велике значення при діагностиці гонореї, менінгіту, туберкульозу, сифілісу, поворотного тифу, віспи, малярії, лейшманіозу, токсоплазмозу тощо.
   Бактеріологічний метод зводиться до посіву матеріалу від хворого на живильні середовища, виділення чистої культури збудника й визначення його виду, а, отже, і встановлення остаточного діагнозу захворювання.
   Серологічний метод базується на виявленні специфічних антитіл у сироватці крові хворих до певного виду збудника. Для цього використовують різні імунологічні реакції: аглютинації, преципітації, зв'язування комплементу тощо.
   Біологічний (експериментальний) метод полягає у зараженні чутливих лабораторних тварин виділеною чистою культурою збудника або введенні його токсинів і відтворенні типової картини захворювання. Для цього використовують білих мишей, щурів, гвінейських свинок, кроликів. Цим методом визначають і вірулентність мікробів.
   Алергічний метод дає змогу встановити діагноз за допомогою внутрішньошкірних алергічних проб, які виявляють специфічний стан підвищеної чутливості до збудника чи продуктів його життєдіяльності (алергенів).

2. Світловий мікроскоп і його будова. Правила роботи з імерсійною системою. Фазово-контрастна, люмінесцентна, електронна мікроскопія

   Мікроорганізми дуже малі за своїми розмірами, так що побачити їх неозброєним оком неможливо. Для їх виявлення й вивчення використовують складні прилади - мікроскопи. Сучасна промисловість випускає багато видів мікроскопів залежно від їх призначення.
   Мікроскоп складається з механічної, оптичної й освітлюваної частин. До механічної частини входять: штатив, тубус, "револьвер", предметний столик, макро- й мікрогвинт. До оптичної частини відносять об'єктиви й окуляри. До освітлювальної частини - дзеркало й конденсор(рис. 1.46).
   У верхній частині штатива є тубус у який вставляється окуляр, а знизу він має "револьвер"- пластину, що обертається по колу, в отвори якої вгвинчені 3-4 об'єктиви. Обертаючи "револьвер", можна встановити будь-який об'єктив під отвір тубуса. Останній пересувається за допомогою макро- й мікрометричного гвинтів. Для грубого наведення тубуса користуютьсямакрогвинтом. Більш точно це роблять за допомогою мікрогвинта, що дає чітке зображення досліджуваних об'єктів. Мікрометричний гвинт є однією з найбільш тендітних частин мікроскопа й вимагає обережного поводження з ним.
   Предметний столик має круглу або прямокутну форму, в його центрі знаходиться отвір, над яким вміщують предметне скло з препаратом. У більш досконалих мікроскопах є дуже зручні предметні столики, які за допомогою спеціальних пристроїв переміщують предметне скло у двох взаємно перпендикулярних напрямах.
   Найціннішою частиною мікроскопа є об'єктиви, які складаються з кількох лінз у загальній металевій оправі. Об'єктиви поділяються на сухі (х8, х40) та імерсійні (х90, х120). Сухими називають такі об'єктиви, між фронтальною лінзою і предметним склом яких знаходиться повітря. При цьому, в зв'язку з різницею показників заломлення скла й повітря (відповідно 1,52 і 1,0), частина світлових променів не потрапляє в око мікроскопіста. Імерсійними називають такі об'єктиви, між фронтальною лінзою яких і досліджуваним об'єктом знаходиться кедрова, персикова олія, "імерсіол", кофіцієнт заломлення яких такий самий, як і в скла. При дослідженні мікроорганізмів користуються переважно імерсійними об'єктивами, які часто називають імерсійною системою.
   Окуляр складається з двох лінз і тільки збільшує зображення, яке виходить від об'єктива. Існують окуляри з такими збільшеннями: х7, х10, х15. Ці цифри позначені на них.
   Загальне збільшення мікроскопа дорівнює добуткові збільшення об'єктива на збільшення окуляра. Наприклад, комбінація імерсійного об'єктива з показником збільшення х90 й окуляра х10 дає збільшення у 900 разів. Максимальне збільшення сучасних мікроскопів досягає 2000-3000. Однак, якість мікроскопа визначається не тільки ступенем збільшення об'єкта, а й властивою йому, так званою роздільною здатністю. Це та найменша відстань між двома точками, зображення яких виразне під мікроскопом. Роздільна здатність сучасних імерсійних об'єктивів знаходиться в межах 0,2 мкм.
   Освітлювальний апарат знаходиться під предметним столиком і складається із дзеркала та конденсора з діафрагмою. Дзеркало спрямовує пучок світла в конденсор, а через нього - в об'єктив мікроскопа. Один бік дзеркала плоский, другий - вігнутий. При мікроскопуванні з конденсором необхідно користуватись лише плоским дзеркалом. Конденсор Аббе складається з системи лінз для збирання пучка променів в одній точці (фокус) яка знаходиться в площині досліджуваного препарату. При роботі з денним освітленням конденсор потрібно підіймати до рівня предметного столика, з штучним - опускати доти, поки зображення джерела світла не з'явиться в площині препарату. При дослідженні незабарвлених препаратів конденсор також опускають.
   Об'єм світла відповідно до потреб дослідження регулюється діафрагмою, яка знаходиться під конденсором. Вона може звужуватись і розширюватись подібно до зіниці ока (звідси назва іріс-діафрагма). Забарвлені препарати розглядають при відкритій, а незабарвлені - при звуженій діафрагмі.
   Сучасні мікроскопи мають ряд удосконалень, завдяки яким покращується зображення та розширюються межі видимості. Перше досягнуто появою мікроскопів-бінокулярів, друге - дослідженням у темному полі зору,третє - приєднанням електронних систем аналізу зображення.. Бінокулярний мікроскоп має спеціальну насадку з двома тубусами (бінокулярна насадка). Це дає ряд переваг при мікроскопуванні. Досліджуваний препарат розглядається відразу обома очима, що не викликає перевтоми органа зору. При цьому одночасно досягається більша чіткість глибини зображення і його пластичність(рис. 1.47),(рис. 1.48).

Правила роботи з імерсійною системою:


   1. Підняти конденсор Аббе до рівня предметного столика, повністю відкрити іріс-діафрагму.
   2. Користуючись об'єктивом 8, за допомогою плоского дзеркала досягти максимального освітлення поля зору.
   3. На предметному столику розмістити забарвлений препарат-мазок, нанести на нього кедрову олію і закріпити клемами.
   4. Повертаючи револьвер, встановити над препаратом імерсійний об'єктив 90, під контролем зору занурити його в краплю кедрової олії.
   5. Дивлячись в окуляр лівим оком (не закриваючи правого), спочатку макрогвинтом знайти контури зображення, а потім мікрогвинтом досягти максимальної чіткості, вивчити й замалювати препарат.
   6. Після закінчення роботи підняти тубус, зняти предметне скло, обережно витерти серветкою імерсійний об'єктив від кедрової олії, повернути його в бік, опустити тубус.
   Темнопольний мікроскоп (ультрамікроскоп)
відрізняється від звичайного способом освітлення препарата. У звичайному мікроскопі об'єкт досліджується при світлі, яке проходить, в темнопольному - при боковому освітленні. Для цього звичайний конденсор Аббе замінюють спеціальним параболоїд-конденсором, у якому центральна частина нижньої лінзи затемнена, а бокова поверхня дзеркальна, в результаті чого утворюється темнеполе зору. Яскраві бокові промені, відбиваючись від дзеркальної поверхні, фокусуються в площині об'єкта, але в очі мікроскопіста не потрапляють. В окуляр проникають лише ті промені, які відбиваються від самого об'єкта. Одже, на темному полі зору будуть видимі яскраві об'єкти (мікроби). Темнопольний мікроскоп дає змогу розглядати об'єкти розміром 0,02-0,04 мікрометра, тобто значно менші, ніж під звичайним світловим мікроскопом. Мікроскопію в темному полі зору використовують для дослідження рухливості бактерій, виявлення збудників лептоспірозу, сифілісу, поворотного тифу. Але в темнопольному мікроскопі не можна добре вивчити внутрішню стуктуру мікроорганізмів. Для цього запропоновані видозмінені методи оптичної мікроскопії: фазово-контрастна, аноптральна та люмінесцентна.
   Фазово-контрастна мікроскопія
- спосіб мікроскопічного дослідження прозорих, не поглинаючих світла об'єктів, який базується на підсиленні контрасту зображення. Він полягає в тому, що живі клітини (бактерії), слабо поглинаючи світло, все ж таки здатні змінювати фазу проникаючих променів. У різних ділянках клітини товщина, щільність, а, отже, й показники заломлення світла будуть неоднакові. Ці різниці у фазах ні орган зору, ні фотоплівка не помічають. Але їх можна зробити видимими задопомогою фазово-контрастного пристрою. При роботі з останнім об'єкти виглядають більш темними (позитивний фазовий контраст) або світлішими (негативний контраст) у порівнянні з оточуючим фоном.
   Фазово-контрастна мікроскопія не збільшує роздільної здатності, але дозволяє виявити нові деталі внутрішньої структури бактерійної клітини, дослідити окремі стадії її розвитку, поділ, вплив різноманітних хіміотерапевтичних препаратів. Вона має й деякі недоліки: навколо об'єктів виникають світлі ореоли. Значні переваги перед фазовоконтрастним пристроєм має аноптральний мікроскоп.
   Аноптральна мікроскопія
. Аноптральний мікроскоп є різновидом фазово-контрастного. Він дає змогу досліджувати такі малоконтрастні живі об'єкти, як бактерії, гриби, найпростіші, але з більшою контрастністю, роздільною здатністю, стереоскопічністю і чіткістю зображення. Суттєвою деталлю аноптрального мікроскопа є спеціальна лінза об'єктива, яка розташовна поблизу її верхнього отвору і на яку нанесено шар кіптяви або міді. Це обумовлює поглинання близько 10 % світла, яке проходить через об'єктив і робить фон поля зору коричневим. Досліджувані клітини при цьому набувають різних відтінків: від білого до золотисто-коричневого.
   Люмінесцентна мікроскопія
- метод мікроскопії, який дозволяє спостерігати первинну або вторинну люмінесценцію (світіння) мікроорганізмів, клітин, тканин або окремих їх структур. Він базується на використанні явища флуоресценції. Так як більшість хвороботворних мікроорганізмів не мають первинної (власної) люмінесценції, їх спочатку фарбують слабкими розчинами спеціальних барвників (флуорохромів), які зв'язуються певними структурами клітин. Із них частіше використовують акридин оранжевий, аурамін, корифосфін, флуоресцеїн. Наприклад, при забарвлюванні дифтерійних паличок корифосфіном, вони набувають жовто-зеленого світіння в ультрафіолетовому світлі, збудник туберкульозу при забарвлюванні аурамін-родаміном - золотисно-оранжевого. Метод люмінесцентної мікроскопії набагато чутливіший порівняно з іншими мікроскопічними дослідженнями. Він дозволяє виявити в матеріалі таку малу кількість збудника, яку іншими методами не знаходять(рис. 1.49).
   Люмінесцентну мікроскопію використовують для виявлення антигенів і антитіл (метод імунофлуоресценції). З її допомогою можна побачити мікроби, які містять певні антигени. Для їх виявлення необхідно мати специфічні люмінесцентні сироватки, які викликають флуоресценцію саме даного антигена. Порівняно із звичайними методами світлової мікроскопії, використання люмінесцентних мікроскопів має ряд переваг: кольорове зображення, більша контрастність, можливість досліджувати як живі, так і вбиті мікроорганізми. Цей метод можна використати для експрес-діагностики багатьох бактерійних і вірусних захворювань.
   Електронна мікроскопія
. Можливості світлового мікроскопа обмежені не якістю лінз, а великою довжиною світлових хвиль (2,8-0,29 мкм). Частинки менших розмірів знаходяться за межами роздільної здатності світлових мікроскопів. Для дослідження таких дрібних об'єктів використовують електронний мікроскоп - високовольтний вакуумний прилад, у якому збільшене зображення отримують за допомогою потоку електронів. Він має високу роздільну здатність і може давати збільшення від 20 тис до 5 млн разів. За принципом діїрозрізняють просвічуючі (трансмісивні), скануючі (растрові) й комбіновані електронні мікроскопи.
   Принципова схема просвічуючого електронного мікроскопа мало чим відрізняється від схеми світлового. В електронному мікроскопі замість світла використовують потік електронів, джерелом яких є вольфрамова нитка, що нагрівається електричним струмом (електронна пушка). Роль лінз виконує кругове електромагнітне поле. Пучки електронів, проходячи через досліджуваний об'єкт, відхиляються під різними кутами залежно від неоднакової товщини й щільності препарату. Це й забезпечує контрастність зображення.
   Досліджуваний об'єкт спочатку зафіксовують спеціальними фіксаторами, потім наносять на надзвичайно тонку колодієву або целюлозну плівку, вміщену на спеціальну сіточку-підкладку. Для визначення деталей структури бактерій чи вірусів застосовують метод напилення або негативного контрастування. При напиленні на поверхню препарату під певним кутом наносять тонким шаром у вакуумі різні важкі метали, хром, золото, паладій. Розпорошені частинки металу осідають на піднесених чи заглиблених ділянках бактерій або вірусів. При дослідженні таких препаратів деталі їх структури проявляються рельєфно і контрастно. Негативне контрастування зводиться до нанесення на препарат розчинів з атомами важких металів, наприклад, фосфорно-вольфрамової кислоти. Осідаючи навколо білкових частинок досліджуваного об'єкту й заповнюючи всі проміжки між ними, атоми важких металів "забарвлюють"фон, на якому виступають найменші деталі будови мікроорганізмів.
   Широко також використовують ультратонкі зрізи клітин, бактерій і вірусів, що дає змогу вивчити їх структуру на субклітинному й молекулярному рівнях.
   Сучасна українська й зарубіжна промисловість випускає багато моделей електронних мікроскопів(рис. 1.50), які мають величезні можливості для вивчення мікроскопічного світу.
   Методи електронної мікроскопії привели до великих успіхів у цитології, генетиці, бактеріології і, особливо, вірусології. Успішно розвивається імунна електронна мікроскопія, яка дає змогу визначити родову належність вірусів, що використовується для експрес-діагностики багатьох вірусних інфекцій.

Практична робота


   1. Оволодіти правилами роботи з імерсійною системою мікроскопа.
   2. Вивчити під мікроскопом морфологію бактерій в готових препаратах-мазках і замалювати їх .
   3. Ознайомитись з правилами роботи в мікробіологічній лабораторії.
   Питання для самоконтролю

   1.  Що вивчає наука мікробіологія?
   2.  Які основні досягнення і завдання мікробіологічної науки?
   3.  Основні періоди розвитку мікробіології?
   4.  Значення робіт А. Левенгука і Е. Дженнера?
   5.  Вклад Л. Пастера в розвиток і становлення медичної мікробіології.
   6.  Діяльність Р. Коха - творця бактеріологічної техніки.
   7.  Значення робіт І.І. Мечнікова для розвитку вітчизняної і світової мікробіологічної науки.
   8.  Д.Й. Івановський - основоположник науки про віруси.
   9.  Вклад українських учених у розвиток мікробіології.
   10.  Які правила мікроскопування з імерсійною системою?