PARTEA I: NOŢIUNI GENERALE

Curs 1: Principalele organisme patogene, Istoricul microbiologiei

Curs 2: Epidemiologia şi bolile

Curs 3: Imunitatea

Curs 4: Principii de sterilizare şi dezinfecţie

1

CURS 1. Generalităţi

Obiectul de studiu al acestei discipline îl reprezintă organismele care

provoacă daune sănătăţii omului. Din această categorie fac parte virusurile,

bacteriile si paraziţii.

Virusurile sunt entităţi infecţioase acelulare, reprezentate de complexe

macromoleculare alcătuite din subunităţi moleculare repetitive (Fig. 1.1). Au

alcătuirea cea mai simplă, datorită căreia nici astăzi nu există o părere unică

privind încadrarea lor în lumea vie. Virusurile sunt strict dependente de gazda

parazitată, neputându-se multiplica în afara ei, datorită absenţei unui sistem

enzimatic care să replice materialul genetic. Astfel, toate virusurile sunt parazite.

Figura 1.1 Virusul H1N1

2

Bacteriile sunt organisme unicelulare, de tip procariot (materialul genetic

nu este delimitat de o membrană), al căror mod de viaţă este saprofit sau parazit

(Fig. 1.2). Bacteriile saprofite consumă substanţa organică moartă aflată în

descompunere, realizând transformarea organicului în mineral. Bacteriile parazite

se hrănesc pe seama unui organism gazdă viu.

Figura 1.2 Bacterie – bacil

Termenul de parazit face referire la un organism ce trăieşte pe seama altui

organism. În cazul de faţă, în această categorie sunt incluşi fungii paraziţi,

protozoarele parazite, viermii paraziţi si artropodele parazite.

Fungii sunt organisme eucariote (materialul genetic este delimitat de o

membrană nucleară), heterotrofe, al căror corp este alcătuit din hife (filamente

lungi uni sau pluricelulare) şi se numeşte miceliu (Fig. 1.3).

3

Figura 1.3 Candida albicans –candidoza

Protozoarele sunt organisme animale unicelulare de tip eucariot (Fig. 1.4).

Figura 1.4. Protozoar – Giardia intestinalis

4

Viermii sunt organisme eucariote pluricelulare, nevertebrate, lipsite de

picioare, cu corpul lunguieţ şi cu tegumentul lucios, ce se găsesc de obicei în

mediul umed (Fig. 1.5).

Figura 1.5. Taenia solium – teniaza

Artropodele sunt organisme animale eucariote pluricelulare, nevertebrate,

al căror corp este segmentat (crustaceele, scorpionii, păianjenii, miriapodele,

insectele) (Fig. 1.6).

Figura 1.6. Ixodes ricinus – căpuşa

5

Multe dintre aceste organisme nu pot fi observate cu ochiul liber, având

dimensiuni foarte mici, motiv pentru care se şi numesc microorganisme.

MICROBIOLOGIA (gr. mikros =mic, bios=viaţă, logos=ştiinţă) este ştiinţa

care se ocupă cu studiul celor mai mici organisme ce pot fi observate doar cu

ajutorul microscopului, denumite în sens larg microbi.

Obiectul de studiu al microbiologiei îl reprezintă microorganismele, grup

heterogen ce are în comun dimensiunile microscopice, organizarea, în general,

unicelulară şi structura internă relativ simplă.

În acest grup al microorganismelor sunt incluse: bacteriile, fungii

microscopici, unele alge, protozoarele şi virusurile.

Istoricul dezvoltării microbiologiei ca ştiinţăDenumirea şi clasificarea microorganismelor

În 1735, Karl von Linné pune bazele taxonomiei. Taxonomia reprezintă

ştiinţa care se ocupă cu studiul clasificării organismelor. Astfel, dezvoltă sistemul

nomenclaturii binare ce constă în denumirea fiecărui organism prin două nume

latinizate sau cu origine grecească. Primul nume reprezintă genul şi se scrie cu

majusculă, al doilea specia sau epitetul şi se scrie cu literă mică.

Spre exemplu, Staphylococcus aureus este o bacterie foarte răspândită.

Staphylococcus este genul şi aureus specia. În acest caz, genul face referire la

forma şi dispunerea celulelor, adică staphylos înseamnă grup, grămadă, iar coccus

– sferă. Cu alte cuvinte, această bacterie este sferică, iar celulele sunt dispuse

grupat. Aureus face referire la huloul auriu care se formează în jurul celulelor.

6

Uneori, organismul poate fi definit după un cercetător, spre exemplu

Escherichia coli sau bacilul coli este denumit după cercetătorul Theodor Escherich.

Specia coli face referire la locul unde trăieşte microorganismul, adică în colon.

Organismele au fost iniţial clasificate în 2 regnuri: Plantae şi Animalia,

înainte de a fi descoperite microorganismele. Când s-a demonstrat clar existenţa

acestora, acest sistem în două regnuri nu a mai corespuns realităţii.

Carl Woese dezvoltă un nou sistem de clasificare ce grupează organismele

în funcţie de caracteristicile moleculare ale acestora şi deci de cele celulare.

Totuşi, oamenii de ştiinţă au căzut de acord asupra acestui sistem abia în 1978 şi,

doisprezece ani mai târziu, a fost publicat noul sistem. Woese împarte

organismele în 3 grupe mari, denumite domenii. Un domeniu este mai

cuprinzător decât regnul. Aceste domenii sunt:

Eubacteria: bacterii care prezintă perete peptidoglicanic.

Archaea: procariote care nu prezintă perete peptidoglicanic.

Eucarya: organisme care au materialul genetic delimitat de o membrană

nucleară şi sunt grupate în următoarele regnuri:

Protista (acesta încă se mai modifică): alge, protozoare, mucegaiuri

unicelulare

Fungi: drojdii, mucegaiuri pluricelulare şi ciuperci

Plantae: muşchi, ferigi, alge, gimnosperme, angiosperme.

Animalia: spongieri, celenterate, moluşte, viermi, artropode (insecte,

crustacee, păianjeni, etc.) şi vertebrate (ciclostomi, peşti, amfibieni, reptile, păsări

şi mamifere).

7

Studiul microorganismelor

În 1590, Zacharias Janssen pune la punct primul microscop în Middleburg,

Olanda; imaginile puteau fi văzute de 3 sau 9 ori mai mari decât erau în realitate.

În 1665, Robert Hooke, un cercetător englez, popularizează utilizarea

microscopului prin observarea unei secţiuni prin plută, în care se puteau distinge

cămăruţe mici, pe care le numeşte celule. Descoperirea lui duce la dezvoltarea

teoriei celulare în secolul XIX de către Mathias Schleiden, Theodor Schwann şi

Rudolf Virchow. Teoria celulară susţine că toate organismele vii au corpul format

din celule.

Experimentele lui Hooke l-au inspirat pe olandezul Antonie van

Leeuwenhoek (1632-1723) să exploreze lumea microscopică. A îmbunătăţit

microscopul lui Hooke, putându-se ajusta mai eficient mărirea imaginilor.

Lentilele confecţionate de acesta aveau capacitatea de a mări imaginea între 30 şi

266 ori. Leeuwenhoek a putut observa microorganisme, pe care le-a şi descris cu

deosebită precizie. Din desenele sale, reiese foarte clar că a observat streptococi,

bacili şi, de asemenea, protozoare (Vorticella, Volvox, Euglena). În 1681, publică

descrierea unor populaţii mari din ceea ce se va numi mai târziu Giardia lamblia.

Indivizii au fost descrişi din propriile sale materii fecale. Deşi van Leeuvenhoek a

descris levuri, primele ilustraţii ale fungilor microscopici au fost publicate de

Robert Hooke în 1667.

Deoarece, în această perioadă, nu s-au făcut conexiuni între

microorganismele descrise şi fermentaţie sau boli, observaţiile făcute de aceşti

cercetători au avut un impact redus asupra omenirii. Anterior, Cicero şi

Fracastorius au sugerat că apariţia febrei ar putea fi determinată de animale

8

minuscule, denumite generic „contagium vivum”, dar de atunci au trecut câteva

secole până când a fost acceptat rolul microorganismelor în producerea bolilor.

Teoria conform căreia viaţa apare de novo din obiecte neanimate a rezistat

din Evul Mediu până la începutul secolului al XX-lea. Van Helmont chiar propunea

o reţetă de producere a şoarecilor. Cât de mult a fost înrădăcinată această idee în

mintea oamenilor poate fi evidenţiat prin faptul că H. Charlton Bastian, unul

dintre cei mai importanţi susţinători ai teoriei, a murit în 1915, convins că avea

dreptate.

În sec. XVIII, Lazzaro Spallanzani (Italia) dovedeşte că prin fierbere

prelungită, microorganismele dispar şi nu mai reapar dacă vasul este închis

ermetic. Acesta descoperă existenţa bacteriilor patogene şi a celor anaerobe. Cu

toate acestea, descoperirile sale nu au dus la anularea teoriei generaţiei

spontane.

Până în a doua jumătate a secolului al XIX-lea, s-au realizat doar cercetări

privind forma şi structura microorganismelor. Louis Pasteur (1822-1895) este

considerat părintele microbiologiei. Studiile sale au demonstrat clar falsitatea

teoriei „generaţiei spontane”. Dar chiar şi cu astfel de argumente, această teorie a

mai continuat să supravieţuiască. Cercetările sale asupra fermentaţiei au arătat

natura biologică a procesului, specificitatea procesului (un microorganism are rol

într-un anumit tip de fermentaţie) şi natura biologică a „bolilor” băuturilor

fermentate. A introdus procedeul de pasteurizare (încălzirea la 56º C previne

multiplicarea microorganismelor). De asemenea, introduce problema prevenirii

infecţiilor prin vaccinare. Descoperă vaccinul antiholeric aviar, vaccinul

anticărbunos, antirabic. Alături de Robert Koch, este considerat fondatorul

bacteriologiei medicale. Acesta din urmă a devenit cunoscut dupa izolarea

9

bacilului antraxului, bacilului tuberculozei si a vibrionului holeric. În 1905 primeşte

premiul Nobel pentru Medicină şi Fiziologie datorită descoperirilor asupra

tuberculozei. După ce Casimir Davaine demonstrează modul de transmitere

directă a antraxului între vite, Koch studiază bacilul antraxului mai detaliat. Pune

la punct o serie de metode de purificare a bacteriei din sânge şi de creştere a unor

culturi pure. Descoperă cauza izbucnirii focarelor de antrax ca fiind rezistenţa

timp îndelungat, în sol, a endosporilor. Introduce sterilizarea instrumentelor

chirurgicale cu ajutorul temperaturilor ridicate. Îmbunătăţeşte metodele de

cultivare a bacteriilor şi de colorare, putând astfel descoperi bacteria responsabilă

de producerea tuberculozei. La mijlocul secolului al XIX-lea 1 din 7 decese era

datorat acestei boli. Studiază in Egipt holera si identifică microorganismul

responsabil de această boală, fără a putea demonstra existenţa lui. Probabil la fel

de importante ca şi studiile asupra tuberculozei, sunt postulatele sale care

stabilesc criteriile după care un organism poate fi considerat cauză a unei boli.

Acesta trebuie:

să fie identificat în toate cazurile examinate

să fie preparat si menţinut intr-o cultură pură

să fie capabil să producă infecţia, chiar şi după cultivări repetate

să fie izolat de la un animal inoculat şi cultivat din nou

Ilia Mecinikov, contemporan cu Pasteur şi Koch realizează numeroase

cercetări în imunologie, demonstrând însemnătatea reacţiilor celulare în apărarea

organismului.

Dimitrie I. Ivanovski (1869-1920) descoperă virusul mozaicului tutunului

(VMT) şi începe dezvoltarea unei noi ştiinţe microbiologice - virusologia.

10

Experienţele lui Ivanovski sunt confirmate de Martinus Beijerinck, considerat

adevăratul fondator al virusologiei. VIRUSOLOGIA (lat. virus- otravă) este ştiinţa

care se ocupă cu studiul virusurilor.

Dezvoltarea microbiologiei a fost posibilă datorită progreselor realizate în

îmbunătăţirea microscopului, dar şi în cultivarea microorganismelor.

Microbiologia a evoluat rapid după această perioadă, studiul bacteriilor

permiţând descifrarea codului genetic, a mecanismelor sintezei proteice, a

mecanismele reglării celulare etc.

Studiile realizate pe Escherichia coli au permis dezvoltarea unor noi ştiinţe,

cum ar fi biotehnolgiile microbiene, ingineria genetică.

Distrugerea microorganismelor

Eforturi imense au fost depuse spre sfârşitul secolului XVIII în dezvoltarea

de tehnici antiseptice. Acestea au început cu un raport al medicului maghiar Ignaz

Semmelweis privind scăderea considerabilă a numărului de cazuri de febră

postnatală, atunci când s-au utilizat tehnici antiseptice.

Joseph Lister (1827-1912), chirurg englez, a dezvoltat una dintre cele mai

importante tehnici antiseptice. În timpul operaţiei, pacientul era pulverizat cu acid

carbolic, apoi rana era bandajată cu pansamente îmbibate în acelaşi acid.

Numărul de infecţii a scăzut net comparativ cu operaţiile fără metode antiseptice.

Acidul carbolic sau fenolul a fost unul dintre primele antiseptice utilizate.

Paul Ehrlich (1854-1915), chirurg german, a pus bazele utilizării

medicamentelor, în vederea omorârii microorganismleor deja pătrunsee în corp.

11

În 1908 primeşte premiul Nobel pentru sintetizarea medicamentului contra

sifilisului, numit Salvarsan.

Oamenii de ştiinţă s-au folosit de începutul pus de Ehrlich pentru a găsi

medicamente ce pot vindeca pacienţii infectaţi. Una dintre cele mai mari realizări

a venit în anul 1929, când Alexander Fleming descoperă Penicillium notatum,

organismul care sintetizează penicilina, substanţă inhibitoare pentru foarte multe

bacterii. Fleming cultiva Staphylococcus aureus în laborator. Deasemenea, făcea

experimente pe mucegaiul Penicillium notatum. Accidental, culturile de

Staphylococcus aureus au fost contaminate cu P. notatum, ducând la moartea

bacteriilor. Penicilina a devenit una dintre primele antibiotice.

În ceea ce priveşte microbiologia în România, cei mai importanţi

cercetători au fost:

Victor Babeş (1854-1926). Acesta descoperă un sporozoar parazit al

căpuşelor, numit Babesia, ce provoacă o boală rară si gravă, numita babesioza.

Demonstrează pentru prima dată existenţa bacilului tuberculozei in urina

bolnavilor infectaţi. Deasemenea, descoperă incluziunile citoplasmatice prezente

in celulele nervoase, in cazul turbării, denumite ulterior corpusculii Babeş-Negri.

Babeş a fost unul dintre iniţiatorii utilizării serului în tratamente, şi a fost

primul care a introdus vaccinarea antirabică în România.

De asemenea, descoperă incluziunile metacromatice (metacromatic-

referitor la ţesuturi, a căror elemente se colorează diferit, cu acelaşi colorant),

prezente în citoplasma unor bacterii Gram pozitive (bacilul difteric), numite

corpusculii Babşs-Ernst.

Ioan Cantacuzino realizează studii în domeniul bacteriologiei, imunologiei,

epidemiologiei. A făcut cercetări la Paris, alături de Ilia Mecinikov. Descoperirile

12

sale au fost importante in tratarea holerei, tifosului exantematic, tubeculozei şi

scarlatinei. Ca discipol al lui Mecinikov, s-a preocupat de studiul apărării

organismului. În timpul primului război mondial, a fost şeful echipei de combatere

a epidemiei de tifos.

Alţi microbiologi români care au adus contribuţii importante au fost:

Constantin Levaditi, Constantin Ionescu-Mihăieşti, Mihai Ciucă, Dumitru

Combiescu, Ştefan S. Nicolau (fondatorul şcolii româneşti de virusologie).

13