Mikrobu teorija par slimībām: baktēriju loma un vēsturiskie pierādījumi

Mikrobu teorija: kā baktērijas izskaidro slimību rašanos — vēsturiskie atklājumi, eksperimentālie pierādījumi un to ietekme uz mūsdienu medicīnu.

Slimību baktēriju teorija ir bioloģijas teorija. Tā apgalvo, ka slimības izraisa mazi organismi (t. s. mikrobi), ko dēvē arī par mikrobiem. Lielākā daļa, bet ne visas slimības ir infekcijas slimības. Mikrobu teorija apgalvo, ka mazi organismi izraisa reakciju inficēto cilvēku organismā. Ķermeņa reakciju uz infekciju sauc par slimību.

Daudzi zinātnieki un ārsti vēsturē atklāja, ka slimības izraisa mikroskopiski organismi. Pat pēc mikroskopa izgudrošanas cilvēki joprojām nezināja, ka slimības izraisa mikrobi. Cilvēki ilgi uzskatīja, ka slimību cēlonis ir "sliktais gaiss" no smirdīgām atkritumu izgāztuvēm un no pūstošas gaļas. Tāpēc cilvēki domāja, ka, aizsedzot muti un degunu ar drānu, "sliktais gaiss" tiks filtrēts. Zinātnieki un ārsti izmantoja ķiplokus un smaržas, lai aizbiedētu slikto gaisu. Taču cilvēki joprojām slimoja un pat mira, tāpēc šī teorija bija nepareiza. Piesārņots gaiss nav slimību cēlonis.

Viena no veco slimību teoriju problēmām bija tā, ka cilvēki uzskatīja, ka dzīvas lietas rodas spontāni. Spontāna veidošanās ir tad, kad no neliela smirdīgas gaļas gabaliņa izaug kaut kas tāds kā muša. Šo veco teoriju sauc par abioģenēzi. Septiņpadsmitajā gadsimtā Frančesko Redi (1626. gada 18. februāris - 1697. gada 1. marts) atklāja, ka mušas izdēj olas, kas kļūst par tārpiem. Pirms tam cilvēki domāja, ka tārpi rodas no pūstošas gaļas. Viņš to atklāja, aizverot nedaudz gaļas burkā un vērojot to. Uz aizzīmogotās gaļas tārpi netika atrasti. Viņš arī ielika nedaudz gaļas burkā un pārklāja to ar marli. Uz marles tika atrastas tārpi, bet burkas iekšpusē tārpi netika atrasti. Bet, kad viņš ielika gaļu atvērtā burkā, uz gaļas un burkas iekšpusē tika atrastas tārpi. Šādi eksperimenti pierādīja, ka tārpi nāk no mušām, kas izdēj olas, nevis no pūstošas gaļas. Vēlāk zinātnieki pierādīja, ka slimības nenāk no gaisa. Slimības izplatās ar infekciju.

Svarīgākie vēsturiskie atklājumi un to autori

19. gadsimtā un vēlāk mikrobu teorija ieguva izšķirošu atbalstu vairākos nozīmīgos atklājumos:

• Louis Pasteur (1822–1895) veica virkni eksperimentu, tostarp slavenos „gulbveida kakla” (swan-neck flask) eksperimentus, kas skaidri parādīja, ka mikroorganismi nedzīvo spontāni no nedzīvas vielas, bet nonāk no apkārtējās vides. Viņš arī attīstīja pasteurizāciju un veicināja vakcinācijas ideju.
• Robert Koch (1843–1910) identificēja konkrētus baktēriju izraisītājus, piemēram, Bacillus anthracis (sērgas izraisītājs) un Mycobacterium tuberculosis (tuberkulozes izraisītājs). Koch formulēja arī savas slavenās principa-pārbaudes — Koka postulātus, kas palīdzēja noteikt, kuru mikroorganismu saista ar konkrētu slimību.
• Ignaz Semmelweis (1818–1865) uzsvēra roku mazgāšanas nozīmi dzemdību palātās, radikāli samazinot pēcdzemdību drudzi.
• Joseph Lister (1827–1912) ieviesa antiseptiskās operācijas metodes, izmantojot karbolskābi, kas samazināja infekciju skaitu ķirurģijā.
• John Snow (1813–1858) parādīja, ka holēra 19. gadsimta Londonā bija saistīta ar piesārņotu dzeramo ūdeni (plaši tiek minēts Broad Street sūkņa noņemšanas piemērs), — tas bija nozīmīgs arguments pret „sliktā gaisa” teoriju.

Koka postulāti (vienkāršotā formā)

Koka postulāti bija rokasgrāmata, kā saistīt noteiktu mikroorganismu ar slimību. Vienkāršoti tie skan aptuveni šādi:

• Mikroorganisms jāatrod katrā slimības gadījumā, bet ne veselu personu audos.
• Mikroorganisms jāizdala un jāaudzē tīrā kultūrā laboratorijā.
• Audzētais mikroorganisms jāspēj ievadīt veselam dzīvniekam, izraisot to pašu slimību.
• No šī inficētā dzīvnieka jāspēj atkārtoti izdalīt tāds pats mikroorganisms.

Mūsdienās ir zināms, ka Koka postulāti nav universāli pielietojami visiem patogēniem (piem., vīrusiem, kuriem nepieciešamas šūnas, vai baktērijām, kas cilvēkam ir tikai retu epizodisku infekciju gadījumā), tomēr tie deva spēcīgu metodoloģisku ietvaru mikrobu pētījumiem.

Baktēriju loma un mikrobioloģijas mūsdienu pierādījumi

Mūsdienu mikrobioloģija izmanto dažādas metodes, kas pārliecinoši pierāda, ka daudzas slimības izraisa mikroorganismi:

• Mikroskopija (gadsimta gaitā attīstījusies no optiskā mikroskopa līdz elektronmikroskopam).
• Šūnu kultūras, kurās audzē baktērijas vai vīrusus in vitro.
• Molekulārās metodes — PCR, DNS/RNS sekvencēšana un genomikas pieeja, kas ļauj tieši noteikt patogēna ģenētisko materiālu no pacienta paraugiem.
• Imunoloģiskie testi, kas konstatē specifiskas antivielas vai antigēnus.

Šie rīki palīdz identificēt gan baktērijas, gan vīrusus, sēnītes un parazītus kā slimību izraisītājus. Ir svarīgi atzīmēt, ka ne visas slimības ir infekcijas; ir arī ģenētiskas, autoimūnas, vielmaiņas un vides izraisītas slimības.

Praktiskas sekas — profilakse un ārstēšana

Mikrobu teorijas pieņemšana ievērojami izmainīja medicīnu un sabiedrības veselību:

• Higiēna un sanitārija: kanalizācijas sistēmas, tīrs dzeramais ūdens un pārtikas drošība samazināja infekciju izplatību.
• Antiseptika un sterilitāte: ķirurģiskās procedūras kļuva drošākas, pateicoties instrumentu sterilizācijai un antiseptiskiem līdzekļiem.
• Vakcinācija: vakcīnas pret bakteriālām un vīrusu slimībām (piem., bakām, difteriju, poliomielītu, masaliņām un daudzām citām) glābušas miljoniem dzīvību.
• Antibiotikas: atklājums, piemēram, Aleksandra Fleminga penicilīns (1928), deva efektīvus līdzekļus pret baktēriju infekcijām; tomēr mūsdienās svarīga problēma ir antibiotiku rezistence.

Mūsdienu izaicinājumi un perspektīvas

Pat ja mikrobu teorija ir labi pamatota, izaicinājumi paliek:

• Antimikrobiāla rezistence izplatība prasa jaunas zāles un alternatīvas ārstēšanas metodes.
• Jaunu patogēnu parādīšanās (piem., zoonozes — slimības, kas pāriet no dzīvniekiem uz cilvēkiem) prasa pastāvīgu uzraudzību.
• Sarežģītas hroniskas slimības dažkārt saistītas ar mikrobiālajiem faktoriem vai ar imūnsistēmas mijiedarbību ar mikrobiomu, kas prasa daudzpusīgus pētījumus.

Kopumā mikrobu teorija pārvērtusi mūsu izpratni par slimībām — tā pārvērta empīriskus novērojumus par sistemātisku zinātnisku pieeju, kas balstās uz tiešiem pierādījumiem un reproducējamiem eksperimentiem. Šī teorija ļāva izstrādāt efektīvas profilakses, diagnostikas un ārstēšanas metodes, kas glābušas un joprojām glābj cilvēku dzīvības.

Sanitārija

Arī Antonijs van Līvenhūks (Antonie van Leeuwenhoek) 18. gadsimtā ar mikroskopu atklāja pirmos mikroskopiskos organismus. Viņš bija pirmais mikrobiologs. Viņš redzēja dažus mikroskopiskos organismus, kas izraisa slimības, bet nezināja, kas tie ir. Nikolā Andri 1700. gadā uzskatīja, ka daži no šiem mikroskopiskajiem organismiem izraisa bakas un citas slimības. Vairāk nekā 100 gadus vēlāk Agostino Bassi noskaidroja, kas izraisa slimības zīdtārpiņiem. Ignazs Semmelveiss bija ārsts, kurš noskaidroja, ka, ja ārsti pēc pieskaršanās mirušajiem cilvēkiem nomazgā rokas, citi pacienti nesaslimst. Tas bija 1847. gadā. Aptuveni šajā laikā sanitārija un roku mazgāšana kļuva populāra dažu, bet ne visu ārstu vidū. Ārsti sāka izmantot ķimikālijas, lai attīrītu brūces un tīrītu savus instrumentus starp katra pacienta apmeklējumiem.

Viens no slavenākajiem 19. gadsimta eksperimentiem bija, kad Džons Snovs atklāja holēras uzliesmojuma avotu. Izrādījās, ka holēra izplatās, kad cilvēku atkritumi piesārņo ūdeni, ko cilvēki dzer. Snovs atklāja, ka Londonā, Soho rajonā, ir liels skaits slimu cilvēku. Aprunājies ar daudziem apkaimes iedzīvotājiem un noskaidrojis, kur katrs slimnieks dzīvo, viņš saprata, ka gandrīz visi slimnieki dzeramo ūdeni saņem no viena un tā paša sabiedriskā ūdens sūkņa. Viņš atrisināja epidēmijas problēmu, liekot noņemt ūdens sūkņa rokturi, lai cilvēki saņemtu ūdeni no citas vietas. Tas nostrādāja, un epidēmija drīz vien beidzās.

Luijs Pastērs pierādīja, ka slimību baktēriju teorija ir patiesa. 1862. gadā viņš izgudroja procesu, kas uzsildīja šķidrumu līdz augstai temperatūrai, lai tas nesabojātos. Šis process ir pazīstams kā pasterizācija, kas nosaukta Pastēra vārdā. Pasterizāciju izmanto, lai iznīcinātu mikroskopiskos organismus tādos šķidrumos kā piens, vīns un alus. Pasterizēti šķidrumi daudz ilgāk saglabājas, pirms tie sabojājas.

Vēlāk viņš veica eksperimentu ar fermentāciju. Vienā gadījumā viņš pagatavoja buljonu, ko ielika burkā ar ļoti garu vītņveida caurulīti, lai tajā no ārpuses nevarētu nokļūt nekādas daļiņas. Caurulītē varēja iekļūt gaiss, bet gandrīz nekādi putekļi. Viņa pagatavotais buljons nemainījās, un fermentācija nenotika.

Pēc tam viņš ievāca līdzīgu buljonu, taču šoreiz ļāva burkā ieplūst gaisam un putekļiem. Šoreiz notika rūgšana. Tāpēc tam, kas izraisīja rūgšanu, bija jānāk no ārpuses (vides). Un tas nebija tikai gaiss, kas izraisīja rūgšanu, tam bija jābūt kaut kam, kas peld gaisā un ir ļoti mazs. Tagad mēs zinām, ka raudzēšanu izraisa mazas daļiņas, ko sauc par raugu.

Deviņpadsmitā gadsimta otrajā pusē Roberts Kochs un Džozefs Listers palīdzēja izveidot baktēriju slimību teoriju kā nozīmīgu zinātnes un medicīnas daļu. Koha teorijas sauc par "postulātiem", un tās palīdzēja medicīnas pētniekiem uzzināt, kas izraisa slimības. Listera idejas palīdzēja izveidot sanitāriju kā galveno aizsardzības līdzekli pret slimībām. Koha postulāti un Listera sanitārijas atklājumi joprojām ir ļoti svarīgi.

Tagad mēs zinām, ka mazas lietas izraisa slimības. Katra no šīm lietām var izraisīt infekciju: sēnīte, baktērija, vīruss, prions, raugs, protists.

Džona Snova (John Snow) oriģinālā karte, kurā attēlotas vietas, kur dzīvoja cilvēki, kas 1854. gada epidēmijas laikā Londonā saslima ar holēru.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir baktēriju teorija par slimībām?

J: Ko cilvēki uzskatīja par slimību izraisītāju pirms mikroskopa izgudrošanas?

J: Kas ir abioģenēze?

J: Kas atklāja, ka mušas izdēj olas, no kurām veidojas tārpi?

J: Kā zinātnieki pierādīja, ka slimības nerodas no piesārņota gaisa?

J: Kāda reakcija rodas cilvēka organismā, kad tas ir inficēts ar mikrobiem?

Meklēt pēc burta