Микробиология

Как наука сформировалась во 2-й пол. XIX в. У истоков микробиологии стояли Л.Пастер (Франция), Р.Кох (Германия), И.И.Мечников (Россия) и др.

Современная микробиология представляет ряд самостоятельных разделов.

• Общая микробиология изучает фундам. закономерности в биологии микроорганизмов; в зависимости от среды их обитания микробиология подразделяют на почвенную, водную, геологическую.
• Медицинская микробиология изучает патогенные и условно патогенные микроорганизмы, их свойства, механизмы болезнетворного действия, строение и действие их токсинов; закономерности развития инфекционных процессов; разрабатывает методы микробиол. диагностики. Особо выделены разделы клинической микробиологии, учение об антибиотиках и грибах, вакцинопрофилактика, в самостоятельную науку — вирусология и иммунология.
• Ветеринарная микробиология решает эти же вопросы применительно к сельскохозяйственным и диким животным.
• Техническая микробиология (промышленная), или биотехнология, исследует микробиологические процессы, применяемые при получении биопрепаратов (кормовой белок, дрожжи, липиды и др.), синтеза антибиотиков, ферментов, витаминов, аминокислот, изучает пищевую микробиологию и др. Успехи в биотехнологии послужили толчком к развитию микробиологии и пищевой промышленности.
• Сельскохозяйственная микробиология изучает: роль микроорганизмов в круговороте веществ, состав почв, значение микроорганизмов в формировании её структуры и плодородия; болезни растений и способы борьбы с ними.
• Санитарная микробиология исследует микрофлору окружающей среды, её влияние на здоровье человека, методы её контроля, разрабатывает гигиенические нормативы и мероприятия по её улучшению и контролю. Санитарная микробиология включает раздел санитарно-пищевой микробиологии.
• В особый раздел выделена радиационная микробиология, которая исследует влияние ионизирующих излучений на микроорганизмы.
• Космическая микробиология изучает особенности взаимодействия человека и окружающей среды в космических кораблях и на космических станциях, условия выживания и распространения микроорганизмов в космосе.

Микробиология тесно взаимодействует с такими отраслями науки, как биология, микология, иммунология, эпидемиология.

Развитие микробиологии как науки в Татарстане связано с открытием Бактериологического института (1900), кафедр микробиологии в Казанском клиническом институте (ныне Казанская медицинская академия; 1920), Казанском университете (1920), Казанском ветеринарном институте (1917) и его научно-исследовательские лаборатории.

Развитие медицинской микробиологии связано с именами И.Г.Савченко (физико-химическое направление в изучении иммунитета), В.М.Аристовского, Р.Р.Гельтцера (изучение спирохетозов, 1930–1938), М.В.Рево (разработка проблем борьбы с туберкулёзом, 1938–1944).

В годы Великой Отечественной войны актуальными стали вопросы диагностики, лечения и профилактики стафилококковых, стрептококковых, анаэробных раневых инфекций (Казанский ГИДУВ, Н.Н.Спасский, К.Ф.Фирсова, 1940–1950-е гг.). Экспериментально была обоснована пенициллинотерапия при сифилисе (ГИДУВ, С.М.Вяселева, 1956–1964).

В 1960–1980-е гг. были изучены явление фагоцитоза при раневых инфекциях, бактериальные аллергены (И.Е.Алатырцева), лептоспирозы в республиках Поволжья (З.Х.Каримова, Г.З.Хабирова), геморрагическая лихорадка с почечным синдромом в Среднем Поволжье (В.А.Бойко, Т.А.Башкирёв), впервые получена форма бледной трепонемы (Л.М.Устименко).

Исследования микробиологов Казанского медицинского университета были направлены на изыскание и испытание новых лекарственных средств — фосфорорганических и природных соединений (М.Г.Берим, К.Б.Брудная, Е.К.Наумова, Ш.З.Туктарова, Р.Г.Исхакова, Т.А.Каримова и др.). В последние годы изучение патогенеза и лечение вирусных гепатитов являются предметом глубокого исследования микробиологов, инфекционистов и эпидемиологов (Д.К.Баширова, А.С.Созинов, И.И.Мамкеев и др.).

Изучена микрофлора систем и органов длительно болеющих детей, страдающих дисбактериозами (Р.В.Фёдоров, 1980-е гг.), предложены методы её лечения. С 1990-х гг. ведётся поиск новых антивирусных препаратов в ряду фосфорсероорганических соединений (О.К.Поздеев).

Материалы научных исследований представлены в сборниках научных трудов Казанского медицинского университета (1964, 1974, 1984, 1994, 2004).

В Казанском университете первые микробиологические исследования начались в 1930-х гг. и были связаны с изучением инфекционных болезней. Профессор кафедры скотолечения Ф.Брауэлем (1806–1882) была установлена роль бациллы сибирской язвы в ратологическом процессе.

Весомый вклад в становление микробиологии внёс Н.В.Сорокин (1846–1909), опубликовавший фундамаментальный труд «Растительные паразиты как причина заразных болезней человека и животных» (т. 1–4, СПб., 1882–86). Развитию микробиологии в университете способствовало создание кафедры микробиологии, которую возглавил известный спирохетолог В.М.Аристовский.

В 1930-е гг. в ботанической, затем в микробиологической лаборатории (руководитель — профессор А.П.Пономарёв) проводились исследования микрофлоры водоёмов.

Под руководством М.И.Беляевой (1940–1976) был разработан новый метод стерилизации ампульного кетгута, широко применявшийся в годы Великой Отечественной войны. В 1951 г. впервые в стране начались исследования нуклеодеполимераз бактерий и их действия на опухолевый рост, тем самым были заложены основы зарождавшейся молекулярной биологии. В 1963 г. была организована проблемная лаборатория по синтезу противоопухолевых препаратов микробного происхождения, ставшая впоследствии крупным исследовательским центром по изучению бактериальных внеклеточных гидролитических ферментов (руководитель И.Б.Лещинская, 1976–2003).

В 1980-е гг. выделены микроорганизмы, активно секретирующие нуклеодеполимеразы, разработаны технологии культивирования продуцентов и высокоэффективные методы очистки ферментов, изучены их основные физико-химические, каталитические свойства, особенности биосинтеза. Был освоен промышленный выпуск рибонуклеазы (РНКазы) Bacillus intermedius (биназы) и эндонуклеазы Serratia marcescens; исследованы медико-биологического свойства, противовирусное, иммуностимулирующее и противоопухолевое действие этих ферментов.

За разработку препаратов микробных нуклеаз и родственных ферментов для генетической инженерии, биотехнологии и медицины М.И.Беляева, Д.В.Юсупова, Б.М.Куриненко, Н.П.Балабан удостоены Пр. СМ СССР (1987). В том же году проблемная лаборатория была преобразована в научно-исследовательскую лабораторию биохимии и биоинженерии ферментов.

В 1990-е гг. значительный вклад в изучение бактериальных внеклеточных гидролаз внесли Д.В.Юсупова, Ф.Г.Куприянова-Ашина, Б.М.Куриненко, Н.П.Балабан, Л.В.Знаменская, М.Н.Филимонова, В.И.Вершинина, М.Р.Шарипова, А.М.Марданова и др.: были клонированы гены биназы и эндонуклеазы S. marcescens, описаны не изучавшиеся ранее протеиназы, фосфатазы и РНКазы бацилл, исследован хитиназный комплекс бактерий рода Serratia, получены новые данные о механизме ферментативного катализа эндонуклеазы S. marcescens.

За работу «Бактериальные ферменты...» И.Б.Лещинская, Л.В.Знаменская, С.Ю.Егоров удостоены Премии им. В.А.Энгельгардта АН РТ (1996). В лаборатории микробиологии Казанского университета в начале 1960-х гг. под руководством Р.П.Наумовой исследовались физиолого-биохимические аспекты микробного метаболизма экологически опасных ксенобиотиков и углеводородов нефти.

Проведены исследования микробной деградации и метаболических путей расщепления нитроароматических, кремнийорганических соединений, арилполикарбоновых, поверхностно-активных веществ, сырой нефти, нефтешламов. Изучены ферменты, участвующие в катаболизме ксенобиотиков, выявлены особенности плазмидной регуляции ряда ферментов (Н.Г.Захарова, С.Ю.Селивановская, С.К.Зарипова, А.Н.Фаттахова, И.М.Скипина и др.). С 1970-х гг. ведутся исследования по генетической токсикологии: поставлены краткосрочные тест-системы оценки токсичности и мутагенности на организмах различного эволюционного уровня — от прокариот до культур клеток и изолированных органов животных.

С 1990-х гг. исследуются гено- и цитотоксические свойства биназы на эукариотных моделях, показаны высокая избирательная цитотоксичность и апоптогенность биназы in vitro в отношении некоторых линий раковых клеток, экспрессирующих определенные онкогены. Работы по белковой инженерии биназы способствовали расшифровке тонких механизмов взаимодействия этого фермента с опухолевыми клетками (И.Е.Черепнёва, О.Н.Ильинская).

Ветеринарная микробиология в Татарстане представлена работами И.Н.Ланге, Н.Д.Степанова, М.П.Тушнова, Н.П.Руфимского, М.В.Рево, Х.Х.Абдуллина, В.П.Кивалкиной, Р.Г.Госманова. Были изучены инфекционные заболевания сельскохозяйственных животных, предложены диагностика и их специфическая профилактика (М.В.Рево, Ш.Х.Харисов, В.С.Сухорецкий, Х.Х.Абдуллин, В.П.Кивалкина), созданы противосибиреязвенная вакцина (казанская) на основе вакцины И.Н.Ланге; получены гистолизаты, изучено их действие на организм животных и человека (Е.К.Боль, В.В.Никольский, А.П.Тушнов, Н.Р.Руфимский, Х.Х.Абдуллин, Ш.Х.Харисов и др.). Изучались проблемы бруцеллёза, были предложены эффективные вакцины против бруцеллёза (С.К.Салмаков, штамм 82), листериоза (О.А.Котылев, АУФ), колибактериоза, новые дезинфицирующие препараты (феносмолин и др.). Проведено широкое исследование действия эфирных масел на патогенные микроорганизмы (Х.Х.Абдуллин, 1950-е гг.). Изучение препаратов из прополиса под руководством В.П.Кивалкиной и З.Х.Каримовой выявило его лечебные иммуномодулирующие свойства; препараты внедрены в медицинскую и ветеринарную практику (С.Г.Покровский, А.А.Барсков, В.А.Балалыкин, А.И.Ибрагимова, Э.Л.Бударкова и др., 1960–80-е гг.). Р.Г.Госмановым разработаны диагностика и профилактика риккетсиозов сельскохозяйственных животных (при лихорадке Ку).

В 1970-е гг. в Казанском университете зародилось новое направление — исследования по сельскохозяйственной микробиологии: создание биопестицид триходермин, применяемый для защиты растений от грибковых инфекций, разработана технология его производства; получены полифункциональные бактериальные препараты, улучшающие питание растений и повышающие их устойчивость к неблагоприятным условиям (Р.А.Сайманова, Н.Г.Захарова, Ф.К.Алимова, С.Ю.Егоров, Н.К.Мочалова). Эти препараты внедрены в тепличных хозяйствах РТ «Казанский тепличный», «Майский», «Новая жизнь». Со 2-й половины 1980-х гг. под руководством Т.В.Багаевой ведутся исследования сульфатредуцирующих бактерий, впервые изучен синтез углеводородов чистыми культурами анаэробных бактерий родов Desulfovibrio, Desulfotomaculum, Desulfobakterium и др. Достижения микробиологов Казанского университета изложены в монографиях Ф.Г.Куприяновой-Ашиной «Влияние экзогенных дезоксирибонуклеаз на синтез ДНК, рост и деление клеток микроорганизмов» (1990), И.Б.Лещинской, В.П.Варламова и Б.М.Куриненко «Нуклеазы бактерий» (1992), С.Ю.Егорова «Регуляция жизнедеятельности микроорганизмов — регуляторов роста растений» (2003), «Микробная биотехнология» (2000), Ф.К.Алимовой «Trichoderma/Hypocrea (Fungi, Ascomycetes, Hypocreales): таксономия и распространение» (2005).

См. также: Казанская медицинская научная школа, Казанский институт эпидемиологии и микробиологии, Казанский медицинский университет.

Авторы — Д.Р.Нурутдинова, Г.Н.Лапшина, О.Н.Ильинская, Р.Г.Исхакова, А.И.Ибрагимова