Historie mikrobiologie

Historie mikrobiologie

• Ignác Filip Semmelweis (1818 – 1865), rakouský lékař maďarského původu, zkoumal příčiny epidemií puerperální sepse (horečky omladnic). Vyvinul teorii, že nákazu přenáší lékaři svýma rukama při přecházení mezi pitevnou a porodnicí a zavedl povinné mytí rukou chlorovým vápnem (1846).
• Joseph Lister (1827 – 1912), anglický lékař, zavedl antisepsi v chirurgii pomocí karbolové kyseliny. Mytí rukou, chirurgických nástrojů a napuštěné obvazy vedlo k významnému poklesu infekčních komplikací po chirurgických zákrocích (1867).
• Louis Pasteur (1822 – 1895), francouzský přírodovědec, zakladatel moderní mikrobiologie
  • Prokázal, že kvašení je způsobováno bakteriemi a kvasinkami (1857 – 1860).
  • Vyvrátil teorii samoplození (abiogeneze) – spontánní přeměna neživé hmoty v živé organismy není možná.
  • Vyvinul pasterizaci = metoda konzervace potravin, jejíž podstatou je krátkodobé zvýšení teploty (1860 – 1864).
  • Vyvinul očkovací látku proti antraxu (1881) a vzteklině (1885).
  • Zavedl kultivaci bakterií v tekutých půdách (bujon).
  • Objevil mikroby vytvářející spory a mikroby žijící za nepřístupu kyslíku (anaeroby).
  • Pasteurova pipeta (pasteurka).
• Robert Koch (1843-1910), pruský venkovský lékař, později bakteriolog
  • Objasnil epidemiologii antraxu (1876) a formuloval Kochovy postuláty, soubor pravidel pro prokázání příčinné souvislosti mezi patogenem a nemocí:
    • Mikrob musí být prokázán u všech nemocných a u žádného zdravého jedince.
    • Mikrob musí být izolován z organismu hostitele a vypěstován mimo něj v laboratoři v čisté kultuře (množení in vitro).
    • Zdravý pokusný objekt musí po naočkování této čisté kultury onemocnět a vykazovat stejné příznaky onemocnění jako jedinec, od kterého byl mikrob původně izolován.
    • Z pokusně infikovaného hostitele musí být izolován tentýž mikrob.
  • Zavedl izolaci čistých kultur bakterií na pevných půdách.
  • Zavedl barvení anilinovými barvivy.
  • Objevil původce tuberkulózy (Mycobacterium tuberculosis – BK = bacil Kochův) (1882).
  • Potvrdil původce cholery (Vibrio cholerae) (1883).
  • Nobelova cena za fyziologii a lékařství (1905).

Významné postavy české mikrobiologie

• Vilém Dušan Lambl (1824 – 1849), popsal bičíkovce Giardia lamblia (Lamblia intestinalis).
• František Král (1846 – 1911), založil jednu z prvních sbírek mikroorganismů na světě (1890).
• Stanislav Prowazek (1875 – 1915), objevil původce skvrnitého tyfu (Rickettsia prowazekii).
• Jaroslav Hlava (1855 – 1924), zakladatel české lékařské bakteriologie, objevil původce amébové úplavice (Entamoeba histolytica).
• František Patočka (1904 – 1985), zavedl u nás metodu tkáňových kultur a jako první u nás izoloval virus chřipky (1937).
• Otto Jírovec (1907 – 1972), zakladatel čs.lékařské parazitologie, objevil mikroorganismus Pneumocystis jiroveci (1951).
• Ivan Mládek (1909 – 1990), zakladatel Mikrobiologického ústavu Čs.

Dekontaminační postupy

• Dekontaminace = proces usmrcování nebo odstraňování mikroorganismů z prostředí a předmětů. Podle stupně účinnosti:
  • Mechanická očista (sanitace).
  • Dezinfekce.
  • Vyšší stupeň dezinfekce a dvoustupňová dezinfekce.
  • Sterilizace.

Mechanická očista (sanitace)

• Soubor postupů, které odstraňují anorganické a organické nečistoty z ploch, předmětů, rukou a snižují úroveň mikrobiální kontaminace.
• Fyzické metody: čisticí stroje, tlakové pistole, ultrazvukové čističky, vysavače.
• Chemické metody: teplá voda, detergenty, mýdla.

Dezinfekce

• Soubory opatření, jejichž cílem je zneškodnění patogenních mikroorganismů v prostředí a na předmětech, nebo alespoň podstatné snížení jejich množství.
• Fyzické metody:
  • Var za atmosférického tlaku po dobu 30 minut.
  • Proudící horký vzduch o teplotě 110 °C po dobu 30 minut (sušičky).
  • UV záření (germicidní zářiče).
  • Filtrace, žíhání, spalování.
• Chemické metody:
  • Dezinfekční prostředky: kyseliny, zásady, oxidační činidla, alkylační činidla, halogenty, alkoholy, aldehydy, sloučeniny těžkých kovů, povrchově aktivní látky.

Zásady provádění chemické dezinfekce

• Dezinfekci provádí pověřený a zaškolený pracovník, který používá ochranný pracovní oděv a rukavice.
• Dezinfekční roztok se připravuje přesným ředěním vodou těsně před prováděním dezinfekce.
• Dezinfekční prostředky se vzájemně nemíchají – možnost vzniku dráždivých plynů nebo snížení dezinfekční účinnosti.
• Dezinfekční prostředky se používají v doporučených koncentracích a expozicích.
• Předměty se před dezinfekcí nejprve důkladně mechanicky očistí a osuší (nečistoty snižují účinnost dezinfekčních látek).
• Předměty znečištěné biologickým materiálem se nejprve dezinfikují, pak mechanicky čistí (v případě potřeby pak znovu dezinfikují).
• Střídají se dezinfekční přípravky s různými účinnými látkami (omezení vzniku rezistence mikrobů vůči dlouhodobě používanému přípravku).

Dezinfekční plán

• Součást provozního řádu pracoviště.
• Obsah a forma vychází z Vyhlášky č. 306/2012 Sb. o podmínkách předcházení vzniku a šíření infekčních onemocnění a o hygienických požadavcích na provoz zdravotnických zařízení a ústavů sociální péče.
• Základní body dezinfekčního plánu:
  • Co dezinfikuji (podlahy, pracovní plochy, nástroje, nábytek, toalety…).
  • Kdy (např. 1x denně, 1x týdně, po každém použití, po biologické kontaminaci…).
  • Jak (např. …).

Historie Mikrobiologie

• Ignác Filip Semmelweis (1818–1865) byl rakouský lékař maďarského původu, který zkoumal příčiny epidemií puerperální sepse (horečky omladnic).
• Semmelweis vyslovil teorii, že nákazu přenášejí lékaři svýma rukama při přecházení mezi pitevnou a porodnicí.
• V roce 1846 zavedl povinné mytí rukou chlorovým vápnem.
• Joseph Lister (1827–1912) byl anglický lékař, který zavedl antisepsi v chirurgii.
• Lister používal karbolovou kyselinu k mytí rukou, chirurgických nástrojů a napuštěných obvazů, čímž se výrazně snížil počet infekčních komplikací po chirurgických zákrocích (1867).
• Louis Pasteur (1822–1895) byl francouzský přírodovědec a zakladatel moderní mikrobiologie.
• Pasteur prokázal, že kvašení je způsobováno bakteriemi a kvasinkami (1857–1860).
• Vyvrátil teorii samoplození (abiogeneze), tj. spontánní přeměna neživé hmoty v živé organismy není možná.
• Vyvinul pasterizaci, metodu konzervace potravin, která spočívá v krátkodobém zvýšení teploty (1860–1864).
• Pasteur vyvinul očkovací látku proti antraxu (1881) a vzteklině (1885).
• Zavedl kultivaci bakterií v tekutých půdách (bujon).
• Objevil mikroby vytvářející spory a anaeroby, mikroby žijící v nepřítomnosti kyslíku.
• Robert Koch (1843–1910) byl pruský venkovský lékař, později bakteriolog.
• Koch objasnil epidemiologii antraxu (1876) a formuloval Kochovy postuláty, soubor pravidel a postupů pro prokázání příčinné souvislosti mezi patogenem a nemocí.
• Koch zavedl izolaci čistých kultur bakterií na pevných půdách a barvení anilinovými barvivy.
• Objevil původce tuberkulózy, Mycobacterium tuberculosis (1882).
• Potvrdil původce cholery, Vibrio cholerae (1883).
• Získal Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství (1905).
• Další významné objevy v mikrobiologii:
  • 1879: Neisser objevil původce kapavky (Neisseria gonorrhoeae).
  • 1880: Laveran objevil původce malárie (plasmodia).
  • 1884: Hans Christian Gram zavedl Gramovo barvení.
  • 1890: Behring a Kitasato objevili protilátky.
  • 1892: Ivanowski popsal přenos virové mozaikové choroby tabáku bez bakteriálního filtrátem šťávy z infikovaných rostlin.
  • 1894: Kitasato a Yersin objevili původce moru (Yersinia pestis).
  • 1898: Löffler a Frosch objevili slintavku a kulhavku dobytka.
  • 1902: Reed popsal virus žluté zimnice.
  • 1909: Ehrlich a Hatta objevili salvarsan a položili základy chemoterapie.
  • 1921: Calmette a Guérin vyvinuli očkovací látku proti tuberkulóze (BCG).
  • 1928: Alexander Fleming objevil penicilin.
  • 1945: Fleming obdržel Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství.
  • 1949: Enders zavedl tkáňové kultury pro pěstování virů in vitro.
  • 1953: James Watson, Francis Crick a Maurice Wilkins objevili strukturu DNA.
  • 1983: Kary Mullis vyvinul metodu PCR.
  • 1993: Mullis obdržel Nobelovu cenu za chemii.

Významné postavy české mikrobiologie

• Vilém Dušan Lambl (1824–1849) popsal bičíkovce Giardia lamblia (Lamblia intestinalis).
• František Král (1846–1911) založil jednu z prvních sbírek mikroorganismů na světě (1890).
• Stanislav Prowazek (1875–1915) objevil původce skvrnitého tyfu (Rickettsia prowazekii).
• Jaroslav Hlava (1855–1924) byl zakladatelem české lékařské bakteriologie a objevil původce amébové úplavice (Entamoeba histolytica).
• František Patočka (1904–1985) zavedl v Česku metodu tkáňových kultur a jako první u nás izoloval virus chřipky (1937).
• Otto Jírovec (1907–1972) byl zakladatelem čs. lékařské parazitologie a objevil mikroorganismus Pneumocystis jiroveci (1951).
• Ivan Mládek (1909–1990) založil Mikrobiologický ústav Čs. Akademie věd.

Bakterie – Metabolismus

• Bakterie vykazují mimořádně vysokou metabolickou aktivitu.
• Inhibice bakteriálních enzymů je principem fungování mnoha antibiotik.
• Dělení mikroorganismů podle zdroje energie:
  • Fototrofy: Přeměňují energii slunečního světla na energii chemickou.
  • Chemotrofy: Získávají energii oxidací chemických látek.
• Dělení mikroorganismů podle zdroje uhlíku:
  • Autotrofy: Zdrojem uhlíku jsou anorganické látky (oxid uhličitý).
  • Heterotrofy: Zdrojem uhlíku jsou organické sloučeniny.
• Většina bakterií, včetně všech patogenních, je chemoheterotrofní.
• Základní metabolické procesy bakterií:
  • Fermentace (kvašení): Štěpení organických látek za anaerobních podmínek, s velkým významem v potravinářském průmyslu (kvašení alkoholové a mléčné).
  • Respirace: Oxidace organických látek za přítomnosti kyslíku – energeticky mnohem výhodnější než kvašení.

Bakterie – Vztah ke kyslíku

• Aerobní bakterie: Vyžadují ke svému růstu kyslík a získávají energii výhradně respirací.
• Fakultativně anaerobní bakterie: Za přítomnosti kyslíku rostou lépe, ale mohou se množit i bez kyslíku. Získávají energii respirací i fermentací.
• Obligátně anaerobní bakterie: Rostou pouze v nepřítomnosti kyslíku, který je pro ně toxický. Získávají energii výhradně fermentací.
• Mikroaerofilní bakterie: Vyžadují ke svému růstu nižší koncentraci kyslíku než je ve vzduchu.
• Kapnofilní bakterie: Vyžadují atmosféru s vyšší koncentrací CO2.

Význam metabolismu mikrobů

• Biogenní prvky: Fotosyntetizující mikroby jsou na počátku potravních řetězců, protože přeměňují energii slunečního světla na chemickou energii a zabudovávají biogenní prvky z prostředí do organických sloučenin.
• Rozklad organické hmoty:
  • Hniloba: Anaerobní štěpení bílkovin – rozklad zejména živočišných těl.
  • Tlení: Aerobní proces – rozklad rostlinných tkání chudých na bílkoviny.
• Diagnostika mikroorganismů:
  • Laboratorní diagnostika se zaměřuje na odlišné metabolické znaky: štěpení různých cukrů (glukóza, laktóza, mannitol…).
  • Druhově odlišná odolnost vůči nepříznivým podmínkám:
    • Choulostivé mikroby: Gonokoky, obalené viry.
    • Odolné mikroby: Spory bakterií a plísní, cysty prvoků, vajíčka helmintů, neobalené viry.

Vliv prostředí na mikroby

• Ochranný vliv prostředí:
  • pH: V kyselém prostředí jsou mikroby choulostivější.
  • Organické látky: Poskytují mikrobům ochranu (zejména bílkoviny a tuky) - význam mechanické očisty před dezinfekcí.
  • Fyzikální charakter prostředí: Tloušťka obalu, poréznost, hydrofobnost.
• Vliv teploty:
  • Významný v případě působení dezinfekčních látek.
  • Při vyšší teplotě dezinfekční látky obvykle působí intenzivněji.
  • V chladu ztrácí většina dezinfekčních prostředků účinnost.

Průběh odumírání mikrobů

• Při pomalém nárůstu intenzity nepříznivě působícího faktoru:
  • První fáze: Mikroby se přestávají množit (stáza) - tato fáze je reverzibilní.
  • Druhá fáze: Mikroby postupně odumírají - tato fáze je ireverzibilní.
• Mikroby neodumírají všechny naráz, odumírání probíhá podle logaritmické křivky (tj. konstantní rychlostí).
• D-hodnota (decimální redukční čas): Doba potřebná ke snížení počtu mikrobů o jeden decimální řád, tj. ke snížení původní mikrobiální kontaminace na desetinu.
• D-hodnota je významná v potravinářské mikrobiologii – konzervace potravin.

Dekontaminační postupy

• Dekontaminace: Proces usmrcování nebo odstraňování mikroorganismů z prostředí a předmětů.
• Rozdělení dekontaminačních postupů podle stupně účinnosti:
  • 1) Mechanická očista (sanitace) - odstraňování anorganických a organických nečistot z ploch, předmětů a rukou, snižuje úroveň mikrobiální kontaminace.
  • 2) Dezinfekce - zneškodnění patogenních mikroorganismů v prostředí a na předmětech, ať už usmrcením nebo snížením počtu.
  • 3) Vyšší stupeň dezinfekce a dvoustupňová dezinfekce
  • 4) Sterilizace - úplné usmrcení všech forem života, včetně spor.

Mechanická očista (sanitace)

• Soubor postupů, které odstraňují anorganické a organické nečistoty z ploch, předmětů a rukou.
• Druhy mechanické očisty:
  • Fyzikální: Čisticí stroje, tlakové pistole, ultrazvukové čističky, vysavače…
  • Chemické: Teplá voda, detergenty, mýdla…

Dezinfekce

• Soubor opatření, jejichž cílem je zneškodnění patogenních mikroorganismů v prostředí a na předmětech, nebo alespoň podstatné snížení jejich počtu.
• Dezinfekce nemusí působit na bakteriální spory, vajíčka helmintů a cysty prvoků.
• Druhy dezinfekce:
  • Fyzikální: Var, proudící horký vzduch, UV záření, filtrace, žíhání, spalování.
  • Chemické: Dezinfekční prostředky (kyseliny, zásady, oxidační činidla, alkylační činidla, halogeny, alkoholy, aldehydy, sloučeniny těžkých kovů, povrchově aktivní látky).

Nespecifická imunita

• Evolučně starší (univerzální u všech mnohobuněčných organismů).
• Účinnost proti mnoha různým patogenům, reaguje nespecificky na povrchové molekuly patogenních mikroorganismů (PAMP – pathogen associated molecular patterns) nebo poškozených buněk.
• Rychlá reakce (řádů minut).
• Nemá imunologickou paměť – tj. při každém setkání se stejným antigenem probíhají reakce stejně.
• Zánět je typickou nespecifickou imunitní reakcí.

Zánět

• Nespecifická reakce organismu na jakékoliv poškození (mikrobiální, chemické, fyzikální, ischemické).

• Typické známky lokálního zánětu:

  • Rubor (zčervenání)
  • Tumor (otok)
  • Dolor (bolestivost)
  • Calor (lokální zvýšení teploty)
  • Functio laesa (porušená funkce)

• **Typické známky systémového zánětu:

  • Horečka
  • Leukocytóza
  • ↑ CRP

• Dělení zánětu podle délky trvání:

  • Akutní: Fyziologická obranná reakce, která vede k ohraničení poškození, eliminaci případné infekce a kompletnímu zhojení.
  • Chronický: Patologický stav, kdy dochází k destrukci tkáně a jejímu nahrazování vazivem (vede k trvalému poškození).

Buněčné složky nespecifické imunity

• Fagocytující buňky: Fagocytóza je pohlcení a následné zničení cizorodé částice.
  • Diapedéza: Migrace imunitních buněk z krevního cévného řečiště do tkání.
  • Chemotaxe: Pohyb buněk směrem k koncentraci chemikálií.
  • Opsonizace: Proces, kdy se na povrchu cizorodé částice vážou specifické proteiny, které usnadňují fagocytózu.
• Neutrofilní granulocyty: Zajišťují obranu proti extracelulárním bakteriím. Jednou fagocytují a následně hynou ( hnis).
• Eozinofilní granulocyty: Zajišťují obranu proti mnohobuněčným parazitům, za patologických okolností se účastní alergického zánětu.
• Monocyty, makrofágy: Zajišťují obranu proti extracelulárním i intracelulárním patogenům. V nepřítomnosti infekce fagocytují vlastní odumřelé buňky a mají schopnost opakované fagocytózy.
• Mastocyty a bazofily: Sekrece biologicky aktivních látek (histamin, serotonin, heparin…). Zajišťují obranu proti parazitům a účastní se alergických reakcí.
• NK buňky: Likvidují nádorové a virově infikované buňky pomocí cytotoxických látek.

Humorální složky nespecifické imunity

• Proteiny akutní fáze: Sérumové proteiny, které se uplatňují v zánětlivé odpovědi organismu.
  • „Pozitivní“ proteiny akutní fáze: Hladina v séru při zánětu stoupá:
    • C-reaktivní protein (CRP)
    • Prokalcitonin
    • Sérový amyloid A a P
    • Ferritin
    • Haptoglobin
    • Ceruloplasmin
    • Alfa 2-makroglobulin
    • Alfa 1-antitrypsin…
  • „Negativní“ proteiny akutní fáze: Hladina v séru při zánětu klesá:
    • Albumin
    • Prealbumin
    • Transferin
• Komplement: Soustava kaskádovitě se aktivujících sérových a membránových proteinů.
  • Terminální produkt: Membranolytický komplex, který osmoticky lyzuje některé mikroorganismy (zejména bakterie a některé viry).

Tento kvíz se zaměřuje na klíčové osobnosti a události v historii mikrobiologie. Zjistěte, jak Ignác Semmelweis, Joseph Lister a Louis Pasteur přispěli k rozvoji této vědy a ke zlepšení zdravotnických praktik. Otestujte své znalosti a porozumění významným objevům v oboru mikrobiologie.