 |
XIII. Факультативно анаэробные грамотрицательные неспорообразующие палочки
|
|
|
|
13.1. Семейство энтеробактерий (Enterobacteriaceae)
Семейство включает более 40 родов и более 100 видов. Наиболее важными для человека являются роды Escherichia, Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella, Salmonella, Shigella, Yersinia, Proteus, Morganella. Их дифференциация проводится по биохимическим признакам и антигенной структуре.
К представителям семейства Enterobacteriaceae относятся грамотрицательные палочки, не образующие спор, подвижные (перитрихи) и неподвижные, имеющие микрокапсулу. Для них характерно отсутствие цитохромоксидазы и положительный каталазный тест, сумма Г+Ц в молекуле ДНК 39-59 моль%.
Все представители – факультативные анаэробы, хемоорганотрофы, реже аэробы, хорошо растут на простых питательных средах, образуют прозрачные колонии, восстанавливают нитраты в нитриты.
Место обитания – обычно кишечник.
Путь заражения – фекально-оральный. Вызывают кишечные инфекции.
13.1.1. Эшерихии
Род Escherichia назван в честь Т. Эшериха, который в 1885 г. выделил из кишечника и описал главного представителя – кишечную палочку. Род Escherichia представлен 7 видами, основное значение имеет вид E. сoli. E. vulneris выделяют из ран, E. hermanii из ран, крови, спинномозговой жидкости.
Вид включает условно-патогенные кишечные палочки, которые являются постоянными обитателями кишечника человека, животных, птиц, рыб.
Е.соli как нормальные обитатели кишечника синтезируют витамины групп К, В, Е и другие, являются антагонистами патогенных бактерий (выделяют колицины), участвуют в пристеночном пищеварении, стимулируют иммунитет. При подавлении Е.соli антибиотиками развивается дисбактериоз.
Это санитарно-показательный микроорганизм, наличие которого указывает на фекальное загрязнение воды, пищи, предметов обихода.
|
|
|
При снижении иммунитета условно-патогенные Е.соli могут вызывать гнойно-воспалительные процессы в различных органах (цистит, пиелит, холецистит, коли-сепсис) и эшерихиозы (рис. 17).
Также они применяются в генной инженерии как реципиенты генов человека, ответственных за образование препаратов, необходимых в медицине и биотехнологии (интерлейкины, инсулин и др.).
Свойства
Прямые грамотрицательные палочки размерами 1,1-1,5х2-6,0 мкм, в мазках располагаются одиночно, не имеют спор, перитрихи (или неподвижны); большинство штаммов имеет микрокапсулу (некоторые – капсулу, реснички), факультативные анаэробы.
Образуют различные сахаролитические ферменты, расщепляют глюкозу, лактозу, мальтозу и маннит с выделением кислоты и газа, не растут на среде с цитратом; реакция Фогес-Проскауэра на ацетоин отрицательна.
Тесты на оксидазу, сероводород, желатин, уреазу отрицательны. Каталазоположительны, восстанавливают нитраты в нитриты, содержат Г+Ц в ДНК 50-51 моль%.
E. сoli хорошо растет на простых питательных средах – колонии на агаре круглые, прозрачные, в мясопептонном бульоне вызывают диффузное помутнение всей среды. На среде Эндо образуют красные с металлическим блеском лактозоположительные колонии, на среде Левина – темно-синие.
Штаммы, обитающие у человека и теплокровных животных, могут размножаться при 430С, оптимальный рН 7,2-7,4, температурный оптимум – 370С.
Антигенное строение. Патогенные кишечные палочки отличаются от непатогенных антигенной структурой. У E. сoli обнаружен термостабильный О-АГ – ЛПС, по которому известно более 170 серогрупп (табл. 9).
На поверхности О-АГ расположен капсульный К-АГ, представленный несколькими фракциями (А, В, L). По К-АГ выделяют 90 вариантов. Термолабильный Н-АГ имеет белковую структуру, он связан с наличием жгутиков, разрушается при кипячении.
Известно 57 сероваров. По наличию соматических, капсульных и жгутиковых антигенов составляют антигенные формулы фенотипа КП, где на первое место ставят О-антиген, на второе – К, в скобках его тип (А, В, L), на третье – Н-антиген.
|
|
|
Номера разделяют двоеточиями, например: О26:К60(В6):Н2. по этому антигенному фенотипу устанавливают принадлежность КП к определенной серогруппе.
На практике используют также упрощенную классификацию диареегенных штаммов КП по видам О-антигенов. Дополнительно можно определять варианты О-антигенов внутри серогрупп, которые обозначают латинскими буквами а, в, с – О111а; О111а, с.
Таблица 9.
Классификация диареегенных E. сoli
| Категория | Серогруппы |
| Энтеротоксигенные E. сoli | О6, О8, О15, О20, О25, О27, О63, О78, О80, О85, О115, О139, О148, О159, О167, О128ас |
| Энтероинвазивные E. сoli | О28, О29, О124, О136, О143, О144, О152, О164, О167 |
| Энтеропатогенные E.сoli | О55, О111, О119, О125, О126, О127, О18, О44, О112, О114 |
| Энтерогеморрагические E.сoli | О157, О26, О111, О145 |
Факторы патогенности диареегенных E. сoli связаны с плазмидами, которые кодируют следующие свойства:
1. Плазмида К88 обеспечивает синтез факторов адгезии, колонизации, которые необходимы для прикрепления к клеткам эпителия кишечника. У патогенных E. сoli обнаружены 3 типа факторов адгезии, которые кодируются плазмидными генами:
а) факторы колонизации фимбриального типа;
б) белки наружной мембраны, помогающие прикреплению к клеткам. У энтеропатогенной кишечной палочки в роли адгезина выступает белок интимин, который для прикрепления к эпителиоцитам требуетр специализированного рецептора к интимину (ТИР-транслоцируемый рецептор интимина). В норме на клетках макроорганизма такого рецептора нет. Однако, он присутствует в бактериальной клетке. После контакта с E. сoli с клетками эпителия тонкой кишки с помощью интектисомы (в состав которой входят сократительные белки) происходит впрыскивание белков, составляющих рецептор к интимину, внутрь эпителиоцита. Через некоторое время этот рецептор появляется (начинает экспрессироваться) на мембране энтероцита. E. сoli посредством интимина присоединяется к транслоцированному рецептору, что обеспечивает прочную адгезию микроба с поверхностью эпителиальных клеток.
в) фимбрии, способствующие прикреплению к клеткам.
|
|
|
2. Факторы инвазии – это белки наружной мембраны. С их помощью энтероинвазионные E. сoli проникают в эпителиальные клетки, размножаются в них и вызывают их разрушение.
3. Экзотоксины – энтеротоксины, синтез которых зависит от плазмиды Ent. Среди них различают цитотоксины и цитотонины.
Цитотоксины обусловливают разрушение клеток эндотелия капилляров и стенки кишечника. Цитотонины стимулируют гиперсекрецию клетками кишечника жидкости, что приводит к дегидратации организма. Выделяют два варианта цитотонинов: термолабильные и термостабильные энтеротоксины. Низкомолекулярный термостабильный токсин повышает уровень циклического гуанилмонофосфата в клетках эпителия, что приводит к нарушению транспорта железа и выходу жидкости.
Действие высокомолекулярного термолабильного токсина аналогично действию токсина холерного вибриона. Токсин состоит из двух компонентов: А и В. Компонент В состоит из 5 одинаковых субъединиц, он соединяется с галактолипопротеинами на мембранах клеток эпителия, формирует внутримембранный канал, что позволяет компоненту А проникать в клетки. Компонент А состоит из двух полипептидных цепей (А1 – собственно токсин) и А2. Пептид А активирует аденилатциклазу, что приводит к накоплению цАМФ и нарушению водно-солевого обмена.
4. Эндотоксины – липополисахариды, обладают пирогенным действием, определяют антигенную специфичность бактерий, форму колоний, в больших дозах угнетают фагоцитоз, вызывают эндотоксический шок.
5. E. сoli могут иметь и другие плазмиды: Сol -плазмиды, ответственные за синтез колицинов, угнетающие размножение других бактерий; R-плазмиды, обеспечивающие устойчивость к антибиотикам; F- половые, кодируют образование sex-пилей; Hlу – обеспечивают способность синтеза гемолизинов.
Энтеротоксигенные E. сoli включают 70 серогрупп. Эти возбудители имеют факторы патогенности (пили или фимбрии), способствующие адгезии и колонизации нижних отделов тонкого кишечника, имеют энтеротоксины, синтез которых кодируется плазмидными генами. Они вызывают нарушение водно-солевого обмена. Заболевание протекает по типу холерной диареи. Пути распространения – водный, реже – алиментарный. Чаще болеют дети от 1 года до 3-х лет и взрослые (путешественники).
|
|
|
Энтероинвазивные E. сoli включают 9 серогрупп, они вызывают геморрагический колит, их патогенность связана со способностью внедряться в эпителиоциты слизистой оболочки толстого кишечника, размножаться внутри клеток, разрушать их. Эти свойства кодируются хромосомными и плазмидными генами. Одна из плазмид кодирует синтез белков наружной мембраны, которые определяют инвазию. Они имеют сходство с соответствующими белками шигелл. Как и шигеллы, они неподвижны и не способны ферментировать лактозу.
Локализация процесса – нижний отдел подвздошной и толстая кишка. Поражение характеризуется абдоминальными болями, профузной водянистой диареей с примесью крови. Болеют дети 1-2 лет, подростки и взрослые. Чаще заболевание вызывает серовары О124, О144. Пути передачи – водный, пищевой.
Энтеропатогенные E. сoli включают 20 серогрупп. Патогенез поражений обусловлен адгезией бактерий к эпителию тонкого кишечника, повреждением микроворсинок, но не инвазией в клетку. У большинства серотипов имеются плазмиды, которые обеспечивают синтез факторов адгезии и колонизации, белок адгезина наружной мембраны, кодируемый плазмидой, и белок наружной мембраны, кодируемы хромосомным геном. Для заболевания характерна водянистая диарея и выраженное обезвоживание. Чаще болеют дети первого года жизни. Путь передачи – контактно-бытовой, реже алиментарный.
Энтерогеморрагические E. сoli представлены 4 серогруппами, которые выделяют цитотоксин, его образование кодирует ген, переносимый бактериофагом. Фактором патогенности являются плазмиды, облегчающие адгезию к клеткам эпителия толстого кишечника. Токсичность обусловлена способностью синтезировать шигаподобные токсины, которые разрушают клетки эндотелия мелких кровеносных сосудов. Это нарушает кровоток и вызывает некроз клеточной стенки. Возникает диарея с примесью крови при отсутствии лейкоцитов в испражнениях и признаков лихорадки. Помимо диареи возникает гемолитическая анемия, которая сочетается с почечной недостаточностью. Болеют дети и взрослые. Заболевание передается алиментарным путем.
Энтеропатогенные штаммы E. сoli могут вызывать сепсис, менингиты, инфекции мочевыводящих путей у новорожденных и лиц с ослабленным иммунитетом.
Иммунитет после заболевания группоспецифический, слабовыраженный. Естественный пассивный иммунитет против возбудителей колиэнтерита у детей раннего возраста обеспечивается sIgA-антителами грудного молока матери. Материнские антитела IgM против патогенных E. сoli не проходят через плаценту. При дизентериеподобных заболеваниях передается пассивный иммунитет от матери антителами IgG, проходящими через плаценту. Поэтому новорожденные легко заболевают колиэнтеритами, но невосприимчивы к дизентериеподобным инфекциям. У взрослых резистентность определяется антагонизмом нормальной флоры кишечника и sIgA-антителами против патогенных штаммов.
|
|
|
Патогенез. Источник инфекции при эшерихиозах – больной человек и бактерионоситель. Путь передачи – водный, алиментарный, контактно-бытовой. Инкубационный период составляет 1-3 дня. Патогенетически значимая дозировка составляет 106-109 бактерий. Заболевание начинается остро с повышения температуры тела, поноса, рвоты, развивается обезвоживание организма. Наиболее тяжело протекает у детей 1 года жизни.
Лабораторная диагностика
Основной метод – бактериологический с оценкой антигенов выделенных бактерий.
Материалом для исследования при эшерихиозах и других кишечных инфекциях являются фекалии, моча, гной, кровь, рвотные массы, желчь, секционный материал.
При исследовании крови посев делают на сахарный бульон в соотношении 1:10. Посев делают на дифференциально-диагностические среды Эндо или Левина, выявляют темно-красные или темно-фиолетовые лактозоположительные колонии. Затем ставят реакцию агглютинации на стекле с поливалентными ОК-сыворотками, которые содержат антитела к наиболее часто встречающимся сероварам, вызывающим колиэнтериты. Проверяют не менее 10 колоний с разных чашек.
При положительном результате выделяют чистую культуру на скошенном агаре. С чистой культурой ставят реакцию агглютинации на стекле с моновалентными сыворотками, содержащими антитела к определенному серовару. Затем ставят развернутую реакцию агглютинации в пробирках с кипяченой культурой для определения О-антигена и с живой культурой для определения К-антигена.
Далее изучают биохимические свойства, определяют эпидмаркеры и делают заключение о выделенном сероваре.
Для более точной идентификации энтероинвазивных E. сoli могут быть использованы кератоконъюктивальная проба на морских свинках, ИФА для обнаружения антигенов-белков наружной мембраны. Для быстрой идентификации патогенных E. сoli различных групп применяют реакцию коагглютинации.
Для обнаружения энтеротоксинов может быть использован ИФА.
Наиболее быстрым и специфическим методом диагностики заболеваний диареегенными E. сoli является метод ДНК-зондов, которые позволяют обнаружить гены плазмид, отвечающих за патогенность E. сoli или синтез их цитотоксинов.
Профилактика и лечение. Основное значение имеют неспецифические санитарно-гигиенические мероприятия предупреждения инфекции в родильных домах, детских садах, молочных кухнях и т.д. Для лечения эшерихиозов используют антибиотики: ампициллин, триметоприм-сульфометоксазол, цефалоспорины, а также препараты из микробов-антагонистов кишечной палочки – бифидобактерин, лактобактерин. Исследуется возможность применения антитоксической сыворотки против токсигенного штамма E. сoli О157 и других с целью предупреждения тяжелого гемолитико-уремического синдрома.
13.1.2. Шигеллы
Бактериальная дизентерия или шигеллез – инфекционное заболевание, вызываемое бактериями рода Shigella, протекающее с преимущественным поражением толстого кишечника.
Род Shigella выделили Кастеллани и Чалмерс в 1919 г., а свое название род получил в честь Шига, описавшего один из его видов. В различных странах бактериальная дизентерия составляет от 20 до 60 % кишечных инфекций.
По Международной классификации род подразделяется на 4 вида:
S.dysenteriaе серогруппа А, серовары 1-12;
S.flexneri серогруппа В, серовары 1-8;
S.boydii серогруппа С, серовары 1-18;
S.sonnei серогруппа D.
Серогруппы В и D чаще всего вызывают дизентерию.
Свойства
Морфология. Мелкие, грамотрицательные неподвижные палочки, имеют пили, которые обеспечивают адгезию; спор, микрокапсулу не имеют.
Культуральные свойства. Факультативные анаэробы, хемооргано-трофы. Растут на простых питательных средах в виде мелких, полупрозрачных, бесцветных колоний. Склонны к диссоциации на S- и R-формы. На дифференциально-диагностических средах также дают бесцветные колонии, т.к. не расщепляют лактозу. В жидких средах S-формы дают равномерное помутнение, R-формы – придонный осадок.
Биохимические свойства. Все шигеллы менее активны, чем другие кишечные бактерии. Не образуют H2S. При расщеплении углеводов не образуют газа, оксидазоотрицательны, каталазоположительны, не разлагают лактозу и сахарозу. Важным дифференциальным признаком является их отношение к манниту: S.dysenteriae не ферментирует маннит, представители групп В, С, D маннитположительны. Разные виды по-разному ферментируют углеводы. Наименьшей ферментативной активностью обладают S.dysenteriae, ферментирующие лишь глюкозу без газообразования.
Шигеллы Флекснера, как правило, не ферментируют лактозу, дульцит и ксилозу; слабо активны в отношении мальтозы, сахарозы, арабинозы и рамнозы (не ферментируют либо расщепляют не ранее 6-10 суток), почти все образуют индол. Бактерии серогруппы 6 (шигеллы Ньюкасл) образуют небольшое количество газа при ферментации углеводов.
Сходной биохимической активностью обладают S.boydii, но они также ферментируют ксилозу, дульцит и арабинозу. Некоторые шигеллы Бойда также способны ферментировать мальтозу (на 6-20 сутки), что имеет практическое значение при идентификации культур.
S.sonnei не ферментируют сорбит и дульцит, не образуют индол, расщепляют ксилозу, арабинозу, что сближает их с бактериями серогруппы С. Основное отличие – способность сбраживать рамнозу, а также лактозу и сахарозу (в течение 2 суток).
Антигенная структура: антигенный комплекс шигелл включает 2 термостабильных АГ (типовые и групповые) и термолабильные АГ. Термолабильные АГ обнаружены у всех шигелл, кроме бактерий Флекснера и Зонне. Эти антигены способны маскировать О-АГ и тормозят агглютинацию О-антисыворотками, что снимается кипячением в течение одного часа. Определение антигенной структуры проводят для окончательной идентификации бактерий.
Факторы патогенности: Гены, кодирующие комплекс вирулентных свойств, расположены в хромосоме и плазмидах. Все вирулентные штаммы содержат большие (120000 – 140000 кДa) плазмиды, кодирующие синтез определенных поверхностных белков. В настоящее время идентифицированы ген ipa (плазмидный АГ инвазивности), кодирует АГ, распознающий поверхностные рецепторы эпителиальных клеток; ген inv (АГ инвазии), обусловливающий встраивание гена ipa в мембраны клеток; ген vir F, обеспечивающий повреждение клеточных мембран; ген vir G, ответственный за способность шигелл покидать фагосомы и инфицировать эпителиальные клетки. После контакта с М-клеткой пейеровых бляшек ipa- белки (ipaВ и ipaС) образуют пору в мембране этих клеток. Внутрь М-клетки впрыскивается около 30 белков инвазивности, что приводит к полимеризации внутриклеточного антигена с перестройкой клеточного цитоскелета. При этом М-клетка образует псевдоподы и сама захватывает прикрепившиеся микроорганизмы. Дальнейшее распространение шигелл из пораженной клетки через межклеточные боковые контакты в соседние неинфицированные здоровые эпителиоциты происходит с помощью еще одного дополнительного механизма инвазивности, который получил название «образование актиновой кометы». При этом белок вирулентности шигелл vir G приводит к полимеризации внутриклеточного актина, из него образуется жгутикоподобная структура, которая прикрепляется к одному из полюсов шигелл., исходно неподвижный возбудитель приобретает способность к внутри и межклеточному перемещению, что приводит к латеральной (боковой) инвазии шигелл в соседние клетки. Важный фактор патогенности – экзоцитотоксин (токсин Шига), вызывающий гибель клеток и приток жидкости в очаг поражения. Токсин состоит из двух субъединиц: компонент А (фермент с гликозидазной активностью) отщепляет 28S pPHK от 60S субъединицы эукариотической рибосомы, что вызывает необратимое нарушение синтеза белка и гибель клетки; компонент В (низкомолекуляный мономер) обусловливает связывание токсина с клеточным рецептором на поверхности клеток микроворсинок. Токсин нарушает синтез белка, всасывание Na и воды, что приводит к аккумуляции жидкости в подслизистой оболочке. У токсина Шига установлена гемолитическая активность in vitro, что иногда используют для его идентификации. Все дизентерийные палочки имеют эндотоксин, оказывающий энтеротропное, нейротропное и пирогенное действие. К факторам патогенности относится также микрокапсула.
Резистентность. Шигеллы обладают невысокой устойчивостью к действию различных факторов. Наиболее устойчивы S.sonnei, которые в водопроводной воде сохраняются до 2,5 месяцев, в воде открытых водоемов – до 1,5 месяцев. В продуктах, особенно молочных, могут не только сохраняться, но и размножаться.
|
|
|
