У многих небобовых растений, как древесных и кустарниковых, так и травянистых, также существуют корневые кдубеньки, способные связывать молекулярный азот. Фиксация азота в таких случаях, как и у бобовых, основана на симбиозе с прокариотами. У древесной и кустарниковой растительности клубеньки чаше всего образуются азотфиксирующими актиномицетами, у травянистой - бактериями. В большинстве случаев симбионтами деревьев и кустарников служат актиномицеты рода Frankia (рис. 49). Это аэробные организмы с септированным мицелием, образующим спорангии.

Известны 17 родов древесных и кустарниковых покрытосеменных растений, образующих с Frankia клубеньки. Они относятся к порядкам Casuarinales, Coriariales, Fagales, Cucurbitales, Myricales , Rhamnales и Rosales. Среди растений, которые весьма эффективно связывают азот, казуарина (Casuarina ), ольха (Alnus ), облепиха {Hip- pophae), менее эффективны в этом отношении восковница {Myrica), куропаточья трава (Dryas), лох (Elaeagnus) и шефердия {Shepherdia).

Корневые клубеньки древесных растений довольно крупные, обычно они формируются на боковых корнях. Клубеньки бывают двух типов - коралловые (густые сплетения корней, разветвленных наподобие кораллов) и с прорастающими через дольки клубенька корнями (рыхлый пучок утолщенных корней), направленными

Рис. 49. Влияние заражения актиномицетами рода Frankia на рост ольхи: А. В - растения, инфицированные Frankia ; Ь - незараженное растение (no: С. О. Суэтин) вверх. Первый тип клубеньков наблюдается у ольхи и облепихи, второй - у казуарины. Установлено, что азотфиксирующие актино- мицеты обладают определенной специфичностью к растениям. Например, одна группа Frankia заражает ольху, восковник и «сладкий» папоротник (компония), другая - лох, облепиху и шефердию.

Актиномицеты-симбионты способны инфицировать только паренхимные клетки коры корня. Как и при заражении бобовых, микроорганизм проникает в корни из почвы через корневые волоски, которые в результате скручиваются. В месте инфицирования стенки корневого волоска утолщаются и гифы, проникшие внутрь клетки, покрываются толстым чехлом. По мере продвижения гиф по корневым волоскам чехол утоньшается, и вокруг гиф формируется капсула, которая, как считают, образуется как растением, так и актиномиистом.

Из корневого волоска гифы проникают в эпидермис и кору корня, вызывая деление и гипертрофию инфицированных клеток. Как правило, клубки гиф заполняют центр клеток растения, у клеточных стенок происходит расширение и деление концов гиф, в последнем случае формируются специфичные структуры, так называемые везикулы (рис. 50). В клубеньках образуется вещество, подобное леггемоглобину бобовых растений. В конце вегетации везикулы деградируют, но в клетках растений сохраняются гифы, зара-

Рис. 50. Везикулы, образованные мицелием Frankia в клубеньках ольхи (по: И. Гарднер) жаюшие весной новые ткани. Обычно при симбиозе с небобовыми растениями энергия азотфиксации актиномицетами рода Frankia больше, чем у клубеньковых бактерий бобовых растений.

Клубеньки обнаружены у большой группы травянистых растений - злаковых, осоковых, лютиковых и др. В клубеньках этих растений выявлены микробные ассоциации, состоящие из двух-трех видов микроорганизмов, которые представлены грамположительными и грамотрицательными бактериями. Установлено, что в клубеньках осуществляется азотфиксация, однако роль отдельных бактерий в нем пока не определена.

В последнее время из клубеньков на растениях, не относящихся к бобовым, - тропическом кустарнике Trema orientalis (семейство крапивных) и близком к нему Parasponia parviflora - выделены бактерии, близкие к клубеньковым бактериям бобовых. Указанные бактерии способны заражать бобовые растения и образовывать клубеньки. Их относят к роду Rhizobium. Из клубеньков на листьях тропических кустарников Pavetta и Psychotria выделены азотфиксирующие бактерии, отнесенные к роду Klebsiella (Klebsiella rubacearum). Листовые клубеньки также обогащают растение азотом. Поэтому в Индии, Шри-Ланке и других странах листья Pavetta используют как зеленое удобрение.

Азотфиксирующие симбионты обогащают почву азотом в следующей степени: однолетние бобовые (фасоль, соя, вика, бобы, горох, чечевица) накапливают 40-110 кг/га азота в год), многолетние (клевер, люцерна) - 150-220, тропическое бобовое - Sesbania ros- trata - от 324 (сухой сезон) до 458 (влажный сезон), небобовые растения - 150-300 кг/га азота в год.

По способу питания бактерии можно разделить на две большие группы: автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофами называют бактерии, которые способны синтезиро­вать органические вещества из неорганических.

Если для синтеза используется солнечная энергия, то бактерии называют фотосинтетиками, а если энергия, выделяющаяся при различ­ных химических реакциях, - хемосинтетиками.

Все автотрофы имеют две большие группы ферментов. Одни обеспечивают синтез простых органических веществ из неорганиче­ских, а другие, используя эти вещества (глюкозу и др.), синтезируют сложные органические соединения (крахмал, муреин, белки и др.).

К бактериям-фотосинтетикам относятся Пурпурные и Зеленые бак­терии. В отличие от растений они получают водород (Н) не из воды (Н 2 0), а из сероводорода (Н 2 S). Химическими символами реакцию бактериаль­ного фотосинтеза можно записать следующим образом:

СО 2 + Н 2 S С n Н 2 n О n + Н 2 0 +S

При этой форме фотосинтеза кислород не выделяется, а в клет­ках бактерий накапливается сера. Такой тип фотосинтеза называют анаэробным.

Бактерии-фотосинтетики обитают чаще всего в водоемах на поверхности ила, а некоторые виды - в горячих источниках.

Иной характер фотосинтеза (аэробный) у цианобактерий. Это древнейшие организмы, появившиеся на нашей планете около 3 млрд. лет назад. Обитают преимущественно в пресных водоемах, вызывая иногда «цветение воды». Некоторые виды живут в морях и океанах, а также на суше, образуя на почве, камнях и коре деревьев зеленые налеты.

Фотосинтез цианобактерий подобен этому процессу у растений, и, используя химические символы, его можно выразить таким уравне­нием:

СO 2 + H 2 O C n H 2 n O n + O 2

Именно цианобактерии 800 млн. лет были единственными постав­щиками кислорода в атмосферу.

Бактерии-хемосинтетики были впервые обнаружены русским ученым С. Н. Виноградским в 1890 году. Эти бактерии используют энер­гию, выделяющуюся при окислении соединений аммиака, азота, же­леза, серы.

Бактерии-гетеротрофы используют для питания готовые орга­нические вещества, вырабатываемые организмами, либо остатками мертвых тел.

Способов получения необходимой энергии у этих бактерий два: брожение и гниение.

Гниением называют анаэробное ферментативное расщепление белков и жиров.

Если бактерии для жизнедеятельности используют остатки мерт­вых тел, то их называют сапротрофами. Знаменитый французский мик­робиолог Луи Пастер еще в конце XIX века указал на исключительно важную роль бактерий-сапротрофов в природе. Эти бактерии совмес­тно с плесневыми грибами являются редуцентами (от лат. Reduce - возвращать). Расщепляя органические остатки до минеральных солей, они очищают нашу планету от трупов животных и остатков растений, обеспечивая живые организмы минеральными солями, и замыкают круговорот веществ в природе.

В то же время бактерии гниения, попадая на продукты питания, вызывают их порчу. Для защиты продуктов питания от редуцентов их подвергают сушке, маринованию, копчению, засолке, замораживанию, квашению или специальным методам консервирования - пастериза­ции или стерилизации.

Луи Пастер разработал метод сохранения жидких пищевых про­дуктов (молока, вина, пива и др.), который назвали пастеризацией. Для уничтожения бактерий жидкость нагревают до температуры 65 - 70°С и выдерживают 15 - 30 минут.

Полное уничтожение бактерий достигается путем стерилизации. При этом продукты выдерживают при 140°С около 3 часов, либо обра­батывают их газами, жестким излучением и т. д.

Патогенные бактерии вызывают такие заболевания, как холера, чума, туберкулез, воспаление легких, сальмонеллез, возвратный тиф, ангина, дифтерия, столбняк и многие другие болезни человека, а также различ­ные заболевания животных и растений.

Изучение патогенных бактерий было начато еще Л. Пастером и получило развитие в работах Роберта Коха, Е. Смита, Данилы Самойловича, Ш. Китасато.

Издавна было известно, что бобовые растения повышают плодо­родие почвы. Об этом писали еще Теофраст и римский ученый Гай Плиний Старший.

В 1866 году известный русский ботаник и почвовед М. С. Воро­нин обратил внимание, что на корнях бобовых растений имеются ха­
рактерные вздутия - клубеньки, которые образуются в результате жизнедеятельности бактерий.

Лишь 20 лет спустя голландский микробиолог Мартин Бейеринк сумел доказать, что бактерии поселяются на корнях бобовых растений, получая от них готовые органические вещества, а взамен дают расте­нию столь необходимый для них азот, который усваивают из воздуха.

Так был открыт симбиоз бактерий с растениями. Дальнейшие ис­следования показали, что не только с растениями, но и с животными и даже с человеком. В кишечнике человека поселяется несколько видов бактерий, которые питаются остатками непереварившейся пищи, давая взамен витамины и некоторые другие вещества, необходимые для жиз­недеятельности человека.

Значение бактерий

1. Участвуют в экосистемах в разрушении мертвого органическо­го материала и тем самым принимают непосредственное участие в кру­говороте углерода, азота, фосфора, серы, железа и других элементов.

2. С активностью бактерий связаны многие процессы в природе, как симбиотическая (клубеньковые бактерии), так и несимбиотическая (азотобактерии) фиксация молекулярного азота.

Многие виды бактерий человек использует в народном хозяй­стве: получение органических продуктов в результате брожения (уксуснокислые, лактобактерии).

3. Служат источником для получения антибиотиков (грамицидин, стрептомицин).

4. Бактерии используются для создания новых способов получе­ния важнейших для промышленности веществ, в том числе спиртов, орга­нических кислот, Сахаров, полимеров, аминокислот и ряда ферментов.

5. Симбиотические бактерии кишечника млекопитающих (микро­флора) участвуют в синтезе ряда витаминов группы В и витамина К, а также расщепляют клетчатку.

6. Благодаря генной инженерии в настоящее время удалось успеш­но перенести гены человеческого инсулина в геном кишечной палочки, и уже началось промышленное получение этого гормона.

7. Многие виды бактерий служат причиной болезни растений, жи­вотных и человека.

Глава 11

ЦАРСТВО ВИРУСЫ (VIRA)

История открытия вирусов

В конце XIX века странная болезнь поражала в Крыму плантации табака. Листья заболевших растений покрывались ржавыми пятнами, сморщивались и засыхали.

Этой болезнью заинтересовался выпускник Петербургского уни­верситета Д. И. Ивановский. Чтобы выделить возбудителя заболевания, он растер листья больных растений, а полученный сок профильтровал через полотно. Однако ни в процеженном соке, ни в остатке на полотне болезнетворных бактерий Д. И. Ивановский не обнаружил. В то же время процеженный сок, наносимый на листья здоровых растений, в 80% случаев вызывал характерное заболевание. Может быть, бактерии, вызы­вающие заболевания, слишком малы? Ивановский процеживает сок че­рез фарфоровый фильтр, который, как известно, не пропускает даже са­мых мелких бактерий. И опять безрезультатно. Д. И. Ивановский делает вывод, что болезнь табака вызывают мельчайшие фильтрующиеся бак­терии, которые невозможно увидеть в оптический микроскоп.

Через несколько лет причины заболевания табака исследует гол­ландский микробиолог Мартин Бейеринк и приходит к выводу, что растения поражает... ядовитая жидкость, которую он назвал «виру­сом» (от лат. вирус - яд). Но яд оказался весьма странным: сила любого яда зависит от его концентрации, а вот вирус Бейеринка в любом разбавлении давал одинаковый результат. Да и источник яда оставался неизвестным.

В 1932 году профессор Уиндел Стенли (США) сумел из тонны пораженных листьев получить чайную ложку кристаллов. Натирая растворами этих кристаллов листья здоровых растений, он вызвал у них характерные заболевания. Но разве живые существа могут превра­щаться в кристаллы? Стенли делает вывод, что вирусы - это не живые существа, а белковые молекулы.

Лишь спустя семь лет с помощью электронного микроскопа уда­лось увидеть неуловимый вирус.

Строение вирусов

Все вирусы можно рассматривать как генетические элементы, одетые в защитную белковую оболочку и способные переходить из одной клетки в другую.

Отдельные вирусные частицы - вирионы - представляют сим­метричные тела, состоящие из повторяющихся элементов. В сердцеви­не каждого вириона находится генетический материал, представлен­ный молекулами ДНК и РНК. Велико разнообразие форм этих молекул: есть вирусы, содержащие двухцепочечную ДНК в кольцевой или линей­ной форме; вирусы с одноцепочечной кольцевой ДНК; одноцепочечной или двухцепочечной РНК; содержащие две идентичные одноцепочечные РНК.

Генетический материал у вируса (геном) окружен капсидом - белковой оболочкой, защищающей его как от действия нуклеаз - фермен­тов, разрушающих нуклеиновые кислоты, так и от воздействия ультрафи­олетового излучения.

Вирусы - инфекционные агенты

Ни один из известных вирусов не способен к самостоятельному существованию. Лишь попав в клетку, генетический материал вируса воспроизводится, переключая работу клеточных биохимических конвейеров на производство вирусных белков: как ферментов, необходи­мых для репликации вирусного гниения - всей совокупности его генов, так и белков оболочки вируса. В клетке же происходит сборка из нуклеиновых кислот и белков многочисленных потомков одного попавшего в нее вируса.

Изучение вирусов позволило не только установить причины мно­гих заболеваний, известных с глубокой древности, но и найти способы борьбы с ними.

Поселяясь в клетках живых организмов, вирусы вызывают многие опасные заболевания растений (мозаичная болезнь табака, томатов, огурцов; скручивание листьев и др.) и домашних животных (ящур, чума свиней и птиц и т. д.), что резко снижает урожайность культур и приводит к массовой гибели животных.

Вирусы вызывают опасные заболевания у человека (корь, оспа, полиомиелит и др.). В последние годы к ним прибавилось еще одно заболевание - СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита).

Симбиоз корневых клубеньковых бактерий и растений

Такой тип симбиоза наиболее известен у бобовых растений, но исследователи выявили клубеньковые бактерии и у представителей других семейств флоры, например, у некоторых видов ольхи (семейство березовых). Клубеньки на корнях наполнены специфичными бактериями-азотфиксаторами.
Эти бактерии обладают уникальной способностью связывать, или фиксировать, атмосферный азот (находящийся в воздухе вокруг Земли в огромных количествах, но в нейтральной (совершенно недоступной растениям) и снабжать им растение-хозяина. От растения же бактерии получают питательные вещества - углеводы и др.

Такая форма симбиоза положительно сказывается на обоих участниках-симбионтах: бактерии нормально проходят свой цикл развития и параллельно благополучно, при достатке азота, самого необходимого элемента питания, развивается растение; в большинстве случаев речь идет о бобовых растениях. Такой источник азота для растений называют биологическим, а бобовые растения, по словам К. А. Тимирязева (1957), являются обогащающей почву культурой, так как в отличие от подавляющего числа растений, в том числе сельскохозяйственных культур, не только не обедняют почву, используя имеющийся в ней минеральный азот (почвенный источник азота), но и насыщают почву соединениями азота.

Насыщение происходит при выращивании бобовых растений, последующем разложении их корней и листьев. Кроме этого, бобовые растения отличаются повышенным внутренним содержанием азота, в частности сырого протеина, основную долю которого (до 80-90% - прим.. Так что, обсуждаемый тип симбиоза имеет очень большое значение в природе и особенно при культивировании растений, обеспечивая их высокую питательность и урожайность и одновременно - восстановление и повышение почвенного плодородия.
Этот факт удивительно эффективного сожительства бобовых растений и бактерий должен оцениваться как счастливый случай и щедрый подарок природы человеку!

Симбиоз бактерий и человека

Между человеком и бактериями установлены прочные отношения сотрудничества, называемого симбиозом. Бактерии помогают практически всем системам организма, например, иммунной - в защите от вирусов, ЖКТ - в переработке и усвоении пищи. Клетки эпителия, в зависимости от ситуации, выделяют специальные вещества, одни из которых привлекают бактерии (аттрактанты), другие – отпугивают (репелленты). Таким образом организм регулирует и обеспечивает благоприятную микрофлору.

Причиной всех инфекционных болезней является не сам факт попадания в организм болезнетворных бактерий, а нарушение бактериального баланса (дисбактериоз). В организме абсолютно здорового человека находятся возбудители практически всех болезней. Но они находятся как бы в спячке – естественная микрофлора подавляет их настолько, что они не могут вызвать никаких нарушений. Болезнь возникает только в том случае, если для нее есть предрасположенность.

Такое состояние называется предболезнью и характеризуется тем, что процессы распада тканей начинают преобладать над процессами их восстановления. Если организм ослаблен и не может справиться с этим своими силами, то на помощь приходят бактерии, для которых продукты распада являются пищей. Своими ферментами бактерии расщепляют отмершие ткани до «строительных кирпичиков», которые организм использует для сборки новых клеток. Так что бактерии в очаге болезни просто необходимы. Но организму нужно держать их под контролем и вовремя локализовать очаг болезни.

Исходя из вышесказанного, становится очевидным, что применение антибиотиков, так распространенное сегодня, является далеко не самым лучшим вариантом лечения. Мы отнюдь не станем более здоровыми, если максимально очистимся от бактерий. Важнее поддерживать подвижное бактериальное равновесие, чем бросаться в крайности. Ведь антибиотики убивают всю микрофлору без разбора. Кроме того, под влиянием антибиотиков бактерии начинают активно мутировать и становятся все менее восприимчивыми к ним, а вещества, которые бактерии выделяют для своей защиты, являются для человека крайне токсичными. В итоге взаимовыгодный симбиоз превращается во взаимную агрессию с печальными последствиями для обеих сторон.

Симбиоз бактерий и водорослей

Симбиоз бактерий и водорослей имеет место на начальных этапах самоочищения воды в прудах. К концу процесса очистки симбиоз сменяется антагонизмом. За счет выделения водорослями бактерицидных веществ происходит отмирание бактерий, и в частности патогенных кишечной группы. Поэтому в процессе доочистки сточных вод в биологических прудах имеет место не только удаление биогенных и органических веществ, но и бактериальных загрязнений. Как уже указывалось, для целей доочистки должны применяться строго аэробные биологические пруды. Важное значение имеет перемешивание воды, которое препятствует образованию анаэробных зон и способствует процессам стабилизации качества воды.

Симбиоз бактерий и водорослей имеет место на начальных этапах самоочищения воды в прудах. К концу процесса очистки симбиоз сменяется антагонизмом. За счет выделения водорослями бактерицидных веществ происходит отмирание бактерий, и в частности патогенных кишечной группы.

Поэтому в процессе доочистки сточных вод в биологических прудах имеет место не только удаление биогенных и органических веществ, но и бактериальных загрязнений. Как уже указывалось, для целей доочистки должны применяться строго аэробные биологические пруды. Обязательными условиями нормальной работы таких прудов является соблюдение оптимальных для водных организмов реакции среды (рН) и температуры, а также наличие растворенного. Важное, значение имеет перемешивание воды, которое препятствует образованию анаэробных зон и способствует процессам стабилизации качества воды.

Симбионты членистоногих

Внутриклеточные бактерии обнаружены у многих представителей отрядов насекомых и у клещей. У насекомых симбионты обычно располагаются в клетках специальных органов-мицетомов-или в определенных участках тела в специализированных клетках - мицетоцитах. Существует большое разнообразие анатомической организации мицетомов и способов передачи симбионтов потомству.

Симбионты обычны у форм насекомых, питающихся древесиной, соком растений или кровью, и отсутствуют у хищных форм, например, у хищных клопов. Однако у таракановых симбионты присутствуют всегда и у всех видов независимо от хаpaктера питания. Симбионтами обладают насекомые обоего пола или только самки (например, у некоторых тлей). Потомству симбионты обычно передаются через яйца и лишь в редких случаях через сперму.

Распространение и развитие симбионтов в организме насекомого-хозяина находится под строгим контролем со стороны последнего.
Следует отметить, что формирование мицетомов не является реакцией организма насекомого на внедрение бактерий и происходит и у особей, лишенных симбионтов. При помощи бактерицидных веществ могут быть получены насекомые без симбионтов, однако жизнеспособные особи образуются только из яиц, зараженных симбионтами.

Симбиозы светящихся бактерий

В кишечнике многих морских животных, прежде всего рыб, развиваются светящиеся бактерии. Все светящиеся бактерии обнаруживают хитиназную активность и, видимо, в кишечнике осуществляют разрушение этого полимера, не атакуемого ферментами хозяина. Тем самым они способствуют более полному использованию пищи хозяином. Из кишечника светящиеся бактерии попадают в воду. Светящиеся скопления бактерий на остатках фекалий и на частицах детрита привлекают рыб и других животных, которыми и поедаются.

Таким образом, бактерии попадают в кишечник, являющийся для них основной экологической нишей.
Светящиеся бактерии могут входить в симбиотические системы иного характера, не связанные с пищеварением и иногда высокоспециализированные. Эти бактерии обнаруживаются в специальных светящихся органах, фотофорах, некоторых голоногих моллюсков и морских, преимущественно глубоководных, рыб. К настоящему времени светящиеся бактерии-симбионты обнаружены у 50 видов, представляющих 30 родов 11 семейств. Светящиеся бактерии населяют специальные органы - бактериофотофоры. Строение фотофоров и их расположение в теле хозяина может сильно варьировать. Состав веществ, экскретируемых в полость фотофора, неизвестен, но, очевидно, они поддерживают жизнедеятельность бактерий и регулируют их метаболизм. Свечение бактерий происходит только в присутствии молекулярного кислорода, который поступает из крови рыбы, причем, меняя тонус сосудов, она имеет возможность регулировать интенсивность свечения.

Фотофор снабжен светорегулирующими и светораспределительными устройствами, достигающими иногда удивительной сложности и совершенства. В фотофорах рыб обитают светящиеся бактерии различного систематического положения, но у представителей одного вида рыб это обычно представители одного вида бактерий.

Бактериальные симбионты человека составляют его нормальную микрофлору. Они живут в кишечнике, на коже, на слизистых, обеспечивая либо защиту (конкурентным способом не давая другим, зловредным, бактериям заселить эти участки), либо участвуя в переваривании пищи и синтезировании некоторых, необходимых человеку витаминов. Мы уже упоминали симбионта человека кишечную палочку. Всего к нормальной микрофлоре человека относится около 500 видов бактерий. Если убить всех бактерий на коже или в кишечнике человека, то ничего хорошего из этого не получится. Роль нормальной микрофлоры изучена на стерильных животных. В специальных условиях выращивают животных (крыс или мышей), и смотрят, что с ними происходит в отсутствии бактерий. Надо отметить, что живут они не очень хорошо. Таким образом, каждый реальный человек – это не просто представитель вида Homo sapiens , а целая коллекция различных организмов.

Половым путем также могут передаваться вирусы, например, вирус герпеса. Вирус герпеса вызывает образование пузырьков на коже, наполненных вирусными частицами ("лихорадку"). Среди населения западных стран 70-90% инфицированы вирусом герпеса, у 30% бывают высыпания, у 10% - генитальные формы заболевания. Половым путем могут передаваться вирусы иммунодефицита человека (вызывает СПИД - синдром прогрессирующего муунодефицита), гепатита В и С (поражают печень), папилломавирусы (вызвают разрастания кожного эпителия и образование бородаок; некоторые виды проводируют развитие рака).

Среди возбудителей заболеваний, передающихся половым путем, ранее других были описаны гонококк, бледная спирохета и эукариотический орагнизм трихомонада. Долгое время, ели у больного имелись признаки мочеполовой инфекции, но ни один из этих трех возбудителей не был выявлен, ему ставили диагноз "неспецифический уретрит". Однако во второй половине ХХ века были найдены возбудители "неспецифического" воспаления. К ним относятся гарднерелла, хламидия, уреаплазма, микоплазма и некоторые другие виды. Вызываемые ими заболевания отличаются тем, что часто проходят малосимптомно, остаются незамеченными носителем и переходят в хроническую форму. Хотя бы один из этих возбудителей встречаются у 30-50% людей, у части людей (имеющих несколько половых партнеров) можно обнаружить целый "букет" возбудителей. До сих пор некоторые врачи считают, что эти бактерии неопасны. Это, неверно, давно уже показано, что эти бактерии являются не только возбудителями мочеполовых инфекций, одним из самых тяжелых осложнений которых является бесплодие, но и ряда общих заболеваний, просто устоявшиеся представления меняются медленно.

Бактерия гарднерелла, вызывающее гарднереллез – воспалительное заболевание мочеполовых путей - была описана в середине двадцатого века. Гарднерелла немного крупнее гонококка, имеет характерное для прокариот строение. В препаратах, полученных от больных, клетки эпителия полового тракта выглядят как бы «приперченными»; эти перчинки - как раз и есть гарднереллы. Они также вызывают воспаление урогенитального тракта, и самым тяжелым последствием такого заболевания является бесплодие.

В настоящем издании вы найдете наиболее полную информацию по гирудотерапии – одному из самых древних и высокоэффективных методов натуротерапии. Здесь собраны сведения об анатомии и механизмах лечебного действия пиявки; описаны методики приставок пиявок в практической медицине, сформулированы показания и противопоказания к гирудотерапии. Пособие хорошо иллюстрировано, содержит список литературы, рекомендуемой врачам для самостоятельной работы, и раздел самоконтроля, включающий большое число тестовых вопросов.

Издается с 2006 года и является первым официально утвержденным учебным пособием по гирудотерапии для системы послевузовского образования врачей.

Предназначено для врачей различных специальностей, интересующихся вопросами гирудотерапии, осваивающих гирудотерапию и занимающихся лечебным применением пиявок, а также для студентов старших курсов медицинских вузов и читателей специальной литературы оздоровительного направления.

Книга:

2.3. Бактерии-симбионты. Роль в физиологии медицинских пиявок

Рассматривая биологию медицинских пиявок, необходимо более подробно остановиться на проблеме, которая обычно достаточно бегло и неполно отражается в литературе. Речь идет о микроорганизмах (микрофлоре), обнаруживаемых в желудковой кишке медицинских пиявок. Позже мы коснемся этого вопроса в клиническом плане, ибо его недооценка, а порой и элементарное незнание могут привести к серьезным осложнениям при проведении лечения. Более того, эта проблема абсолютно игнорируется при обу-чении на различных курсах по гирудотерапии. Видимо, это связано с недостаточной информированностью преподавателей и успокоенностью специалистов благодаря широко декларируемому в отечественной литературе «бактерицидному действию медицинских пиявок».

Дело в том, что желудочно-кишечный тракт медицинских пиявок, как, впрочем, и пиявок других видов, не стерилен. Он заселен микроорганизмами. Причем у Hirudo medicinalis , как правило, определяется один вид бактерий, а не ассоциации микроорганизмов, характерные для других пиявок. Этот вид бактерий давно обратил на себя внимание исследователей. В 1946 году М. Б. Голькиным (здесь и далее приводится по: Хомякова Т. И. и др., 1998) бактерия была выделена и морфологически описана как подвижная, утолщенная посередине палочка размерами 0,6 на 2,5–4,5 мкм, содержащая 2–3 зернистых включения, исчезающих при культивации на питательных средах, и названа «Пиявочная бактерия». H. Busing и соавторы (1953) определили ее как самостоятельный вид, который и назвали «Пиявочная бактерия» – Bacilus hirudinis . Впоследствии оказалось, что на самом деле Bacilus hirudinis является Aeromonas hydrophila . В одной из последних работ, посвященных исследованию микрофлоры медицинских пиявок, J. Graf (1999) с высокой степенью достоверности (в том числе и путем сравнения определенных участков генома) показал, что бактерия-симбионт относится к Aeromonas veronii biovar sobria . Следует, однако, отметить, что автор изучал не диких (природных) пиявок, как в большинстве предыдущих исследований, а выращенных на фермах в Германии (Noyer Apotheke) и Англии (Biopharm), и его выводы требуют некоторых уточнений. Однако и по данным D. R. Mackay и соавторов (1999), в большинстве исследованных ими пиявок обнаруживаются A. sobria .

Что же представляет собой Aeromonas ? Далее приводятся данные Т. И. Хомяковой и соавторов (1998), суммированные ими в обзоре, посвященном бактерии-симбионту: «Aeromonas – грамотрицательные палочки, факультативные анаэробы. Встречаются в пресных и сточных водах, некоторые виды патогенны для рыб и лягушек, вызывая у них септицемию. У человека вызывают диарею и бактериемию. С патогенными свойствами A. hydrophila связано много публикаций как в отечественной, так и в зарубежной литературе. Однако следует отметить, что существует множество различных штаммов этой бактерии, значительно отличающихся друг от друга, в том числе и в отношении патогенности для человека. Так, штаммы, выделенные из тканей и жидкостей больных, несколько отличаются от штаммов, выделенных из окружающей среды. Поверхностно-клеточные свойства различных штаммов и их геномный состав также различны. Даже внутри одного штамма возможны различия в структурных и патогенных свойствах».

С самого начала ученых интересовала возможная роль этой бактерии как в жизнедеятельности пиявок, так и при их лечебном применении. Накопленные к настоящему времени факты позволяют считать, что Aeromonas , в обычных условиях обитающая в кишечнике червя, является симбионтом пиявки и полезна для организма хозяина. Этот вывод основан на ряде наблюдений.

Во-первых, еще в 1946 году была показана способность «Пиявочной бактерии» синтезировать вещество, препятствующее свертыванию крови. В пользу предположения о возможной роли бактерии в поддержании крови в желудке пиявки в жидком состоянии говорит тот факт, что при более поздних исследованиях бактерии был обнаружен фермент (металлопротеиназа), переводящий g-цепь димера фибрина в мономерную форму. Он может участвовать в процессах фибринолиза. Исследования в этом направлении продолжаются, однако до настоящего времени степень участия бактерий в процессе поддержания жидкого состояния крови остается не до конца выясненной.

Во-вторых, бактерия играет определенную роль в процессах пищеварения у пиявок. Если анатомическое строение желудочно-кишечного тракта пиявок характеризуется наличием четкой дифференцировки различных отделов (глотка, желудок, кишечник, прямая кишка), то на клеточном (гистологическом) уровне различия в строении выстилки различных отделов кишечной трубки незначительны. Отсутствие клеток, секретирующих пищеварительные ферменты, подтверждалось и результатами биохимических исследований. Явная недостаточность ферментов, которые, как принято считать, необходимы для полноценного переваривания белка, позволила предположить, что «Пиявочная бактерия» участвует в процессах пищеварения. Эта гипотеза получила серьезную поддержку в работе H. Busing и соавторов (1953), показавших, что бактерия, выделенная ими из кишечника медицинской пиявки, in vitro демонстрировала способность медленно переваривать кровь. В 1967 году J. B. Jennings и V. M. van der Lande опубликовали результаты своего исследования различных видов пиявок. Изучение пищеварительных ферментов выявило наличие экзопептидаз при полном отсутствии эндопептидаз, липазы и амилазы. А исследовав выделенную от медицинской пиявки Aeromonas , авторы обнаружили у нее ферменты, способные играть определенную роль в процессах пищеварения хозяина.

В-третьих, высказано предположение (Хомякова Т. И., Хомяков Ю. Н.), что микрофлора может участвовать в обеспечении пиявки некоторыми питательными веществами, необходимыми для ее жизнедеятельности (своеобразные пиявочные витамины).

В-четвертых, анализ имеющихся данных литературы позволяет сделать вывод о важной роли Aeromonas для предупреждения размножения иных видов микроорганизмов, а возможно, и вирусов, попадающих в желудочно-кишечный тракт пиявки с кровью больных животных. Это подтверждается многочисленными наблюдениями, показавшими, что уже в первые часы после питания пиявки в ее желудке происходит значительное увеличение количества бактерий-симбионтов.

Таким образом, хотя роль, степень и характер участия Aeromonas в различных процессах жизнедеятельности медицинской пиявки требуют дальнейшего изучения, приведенные факты, бесспорно, позволяют сделать вывод о ее пользе для организма пиявки.

Между червем и обитающими в его кишечнике бактериями существует сложная система взаимоотношений. Так специфические ингибиторы протеиназ, вырабатываемые железами медицинской пиявки (эглины и бделлины), препятствуют быстрой пролиферации эндосимбионтов (Roters F. J., Zebe E., 1992). По неопубликованным данным Ю. Н. Хомякова, дестабилаза секрета слюнных желез пиявки также обладает бактерицидным в отношении Aeromonas действием. Эти данные подтверждены и в работе Л. Л. Заваловой и соавторов (2001).

Как уже говорилось, в отечественной литературе по гирудотерапии декларируется противомикробное действие пиявок или отдельных компонентов их слюны (Гирудотерапия : Руководство для врачей / Под ред. В. А. Савинова, 2004). Нередко это трактуется как наличие в секрете пиявок веществ, способных уничтожать бактерии, вызывающие патологические процессы в организме человека. Ошибочность этих заявлений связана с механическим переносом выводов из исследований, проведенных in vitro, на организм медицинской пиявки и человека. Фактически же при тех концентрациях ферментов, которые имеются в живой пиявке (а не ее экстракте), а тем более – учитывая количество веществ, вводимых пиявкой в ткани человека, речь должна идти, скорее, о бактериостатическом действии, да и то лишь в тканях непосредственно в зоне ранки.

Многих исследователей интересовало: если пиявка напала на больное животное, существует ли опасность переноса инфекции при применении пиявки в дальнейшем, а также что происходит с микроорганизмами, попадающими в желудковую кишку пиявки вместе с насасываемой ею кровью. Подобные исследования предпринимались неоднократно. В отечественной литературе чаще всего ссылаются на работу П. Н. Андреева (1923). Позволим себе остановиться на ней чуть подробнее. Целью работы было исследование возможности использования пиявки в качестве своеобразного биологического контейнера для ряда патогенных микроорганизмов. В связи с этим определялся период времени, в течение которого различные патогенные бактерии и простейшие сохраняют жизнеспособность и вирулентность внутри тела пиявки в случаях их поглощения с насасываемой кровью. До исследований пиявок кормили на больных животных. Затем через различные сроки изучали жизнеспособность микроорганизмов внутри тела пиявки. Кровь получали выдавливанием или нанесением соли на тело пиявки. Были исследованы бактерии тифа и сибирской язвы (в двух опытах), спирохет кур (в пяти опытах), бактерии паратифа, бактерии септицемии свиней, туберкулеза, Typus humanus , жемчужницы, трипаносом Lewisii, Equiperdum, Brucei, а также вирус оспы кур и чумы свиней (по одному опыту для каждого возбудителя). Бактерии тифа определяли высевом на питательную среду. В одном опыте их удалось выявить до 6 дней, в другом – до 30. Бациллы сибирской язвы обнаруживались посредством культур и прививок животным. Они сохранялись до 14 и 17 дней. Для спирохет кур наибольший срок жизнеспособности оказался 3 недели. Трипаносомы при микроскопическом исследовании определялись автором до 9 дней. Вместе с тем бактерии септицемии свиней оставались жизнеспособны до 22 дней, бациллы Typus bovines – до 60 дней, бактерии паратифа В – до 3 месяцев. Автор сделал выводы, во-первых, о том, что сохраняемость простейших в организме пиявок меньше, чем бактерий. Это объяснялось их меньшей общей устойчивостью к внешним неблагоприятным факторам. Во-вторых – о наличии бактерицидных свойств у содержимого кишечного канала пиявки. Без-условно, малое количество опытов, а главное, недостатки способа получения материала в приведенной работе, не дает возможности сделать окончательных выводов о длительности сохранения различных бактерий и простейших в желудке пиявки. Вместе с тем анализ имеющихся в зарубежной литературе данных позволяет констатировать, что «чужеродные» для пиявки микроорганизмы могут в течение некоторого периода сохраняться и даже до некоторой степени размножаться, не нанося существенного вреда ее «здоровью» (Graf J., 1999).

Исследуя количественную динамику размножения Esche-richia coli, Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aurens в желудковой кишке после их добавления в кровь, которой питались пиявки, S. Indergand и J. Graf (2000) показали, что у двух из трех (в первом опыте) и у двух из четырех (во втором опыте) исследованных ими животных Е. coli обнаруживалась через 42 и 162 часа соответственно. В отличие от Е. coli, P. aeruginosa и St. aurens оказались способны сохраняться и даже размножаться в просвете желудковой кишки по крайней мере в течение 162 часов, однако рост их числа был в 100 раз меньше, чем в аналогичных условиях вне организма пиявки. Кроме того, в экспериментах in vitro показано, что, в отличие от результатов ранее проводившихся исследований, Aeromonas , выделенная из желудковой кишки медицинских пиявок, сама по себе не оказывала угнетающего действия ни на одну из исследуемых бактерий. Было высказано предположение, что in vivo, видимо, происходит активация определенных генов симбионта в результате контакта с какими-то клетками внутри пиявки. При этом в случаях, когда пиявки заглатывают микроорганизмы с кровью больных животных, они хотя и персистируют, но не могут размножаться в полной мере, а также вытеснить бактерию-симбионт. В конечном итоге по истечении определенного периода времени чужеродные бактерии погибают, и в кишечнике остается только бактерия-симбионт. Следует отметить, что для исследования брались здоровые полноценные пиявки, приобретенные от фирм-производителей в Англии и Германии, а не дикие, среди которых встречается достаточное количество больных и ослабленных животных.

Таким образом, анализ всех имеющихся в настоящее время литературных данных, собственные наблюдения и исследования процесса размножения и развития пиявок, а также результатов их клинического применения, позволяют нам сделать следующие важные выводы.

Пиявка в силу особенностей получения пищи приспособлена перерабатывать кровь больных животных.

Некоторый период времени после питания в ее желудковой кишке могут находиться различные бактерии или простейшие, попавшие туда с кровью больных животных. В этот же период концентрация бактерий-симбионтов максимальна. Они-то и защищают организм пиявки от возможного неблагоприятного действия чужеродных микроорганизмов. В случае же клинического применения такие неотголодавшие пиявки могут стать источником заражения человека.

В процессе голодания пиявок чужеродные бактерии гибнут или выводятся из ее организма, а титр Aeromonas значительно снижается. Это-то и делает готовую к применению искусственно выращенную пиявку безопасной.

Таким образом, наличие длительного (не менее 3–4 месяцев) периода голодания животного является важнейшим условием безопасного применения пиявок. Кроме того, чрезвычайно важными являются создание для животного в этот период всех условий, необходимых для его нормальной жизнедеятельности, отбор и уничтожение ослабленных особей.

Нам кажутся более чем странными рекомендации некоторых авторов, знакомых только с литературой и абсолютно не владеющих вопросами разведения пиявок, «усиливать антимикробные свойства кишечного канала пиявок путем содержания в воде, лишенной патогенных микроорганизмов», или проводить «строгий микробиологический контроль крови для кормления пиявок», а также «тестировать присутствие крови в кишечном канале пиявок». Еще более лишены оснований рекомендации «выдерживать пиявок в растворе антибиотиков» (Баскова И. П., Исаханян Г. С., 2004). Нет ни одной работы, доказывающей, что выведенная в условиях биофабрики, отголодавшая здоровая пиявка стала бы источником какого-либо иного заражения, чем A. hydrophila . Но и оно зафиксировано в единичных случаях постановки пиявок на трансплантаты, то есть в условиях, при которых отмечается тяжелейшая гипоксия тканей и резко угнетен местный иммунитет. В нашей практике за более чем 20 лет лечения (за это время пролечено нескольких десятков тысяч пациентов) при условии использования здоровых животных, правильном выборе мест приставок и ведении приставочной реакции (о чем далее будет идти речь) образования абсцессов в местах приставки пиявок не отмечалось ни разу. Рекомендации, подобные вышеприведенным, в случае попыток их внедрения могут привести к серьезному кризису в гирудотерапии.