Учебное пособие: Научно-методический центр пищевых инфекций методы частной бактериологии
МЕТОДЫ ЧАСТНОЙ БАКТЕРИОЛОГИИ
Учебно-методическое пособие
Составители:
Д.А. Васильев, А.А. Щербаков,
Л.В.Карпунина С.Н. Золотухин
УДК 619:616
Учебно-методическое пособие по методам частной бактериологии.
Предназначено для студентов факультета ветеринарной медицины специализации ветеринарный врач-бактериолог, врач-ветсанэксперт и студентов факультета биотехнологии специализации технолог.
Составители:
Дмитрий Аркадьевич Васильев, Анатолий Анисимович Щербаков, Лидия Владимировна Карпунина, Сергей Николаевич Золотухин.
Рецензент:
доктор ветеринарных наук, заведующий лабораторией микробиологии ВНИИЗЖ В.С. Русалеев.
Предлагаемое учебно-методическое пособие не может заменить практическую работу в лаборатории кафедры, и это не лабораторный практикум в его классическом понимании, но оно позволит студентам лучше подготовиться к экзаменам как по первому модулю, так и по всему курсу микробиологии. Данное учебно-методическое пособие подготовлено применительно к вузовскому курсу для студентов факультета ветеринарной медицины специализаций ветеринарный врач-бактериолог и ветсанэксперт и для студентов факультета биотехнологии специализации технолог.
Пособие написано заведующим кафедрой микробиологии, вирусологии, эпизоотологии, ВСЭ Ульяновской ГСХА, д.б.н., профессором Васильевым Д.А., заведующим кафедрой микробиологии и ВСЭ Саратовского ГАУ, д.б.н., профессором Щербаковым А.А, профессором кафедры микробиологии и ВСЭ Саратовского ГАУ, д.б.н., Карпуниной Л.В, руководителем курса микробиологии Ульяновской ГСХА, доцентом, к.в.н., Золотухиным С.Н.
Составители будут признательны получить отзывы, исправления, дополнения по адресу: 432002, Ульяновск–71, а/я 2683, Д.А. Васильеву.
Методы частной бактериологии являются продолжением первой части, «Методы общей бактериологии», изданной кафедрой микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ветеринарно-санитарной экспертизы Ульяновской ГСХА в 1998 году. В отличие от первой части, методология данной нацелена на идентификацию конкретного рода или вида микроорганизмов, играющих роль в инфекционной патологии человека и животных, передающихся людям с пищевыми продуктами. В предлагаемой второй части учебного пособия используются методики, приведенные в первой части, но без конкретного описания. Изучавший курс микробиологии уже должен освоить эти методики, и в дальнейшей своей работе по идентификации бактерий, опираясь на них, проводить работу теми методами, что приведены в данной части учебного пособия.
Методический материал, излагаемый в данном учебном пособии, не является каноническим, инструктивным, нормативно-техническим, что позволило составителям продемонстрировать разнообразие схем исследования и методологических приемов, опирающихся на физиологические и биохимические свойства тех или иных микроорганизмов. К тому же нормативно-технические инструкции зачастую не отражают современную тенденцию лавинообразного появления новых таксонов, расширения тестов бактериологического исследования, позволяющих проводить идентификацию микроорганизмов, что обусловлено расширяющимся спектром бактериальных культур, причисляемых к патогенным или условно-патогенным видам, или появлением новых патогенных биовариантов и штаммов.
«…Также наставлю тебя в причинах и знаках болезней...
Бури, предвестницы зим, не чаще бросаются с моря,
Чем нападают на скот болезни: и не одиночек
Губит коварный недруг, но стадо целое сразу, –
Скот и надежду его и все со старшими племя…
Смерти весь род предала животных домашних и диких,
И отравила пруды, и заразой луга напитала…
Целые толпы зараз предает она смерти и в самых
Стойлах груды валит, гниющих в гнусном распаде
Тел, пока их землей не засыплют и в яму не скроют.
Даже нельзя было кож применять и внутренних вымыть
Чистой водою частей, иль пламенем справится с ними.
Также нельзя было стричь изъеденной грязью и хворью
Шерсти, касаться нельзя никому испорченной волны.
Если же кто надевать пытался лихие одежды,
То пупыри у него горячие, с мерзостным потом
Вдруг возникали на членах зловонных, и через немного
Времени хворую плоть священным огнем разъедало…»
ВЕРГИЛИЙ «Сельские поэмы»
(перевод С.Шервинского)
«…отчего происходят болезни, откуда
Может внезапно прийти и повеять поветрием смертным
Мора нежданного мощь, и людей и стада поражая,
Я объясню. Существует немало семян всевозможных,
Из которых одни животворны,
Но и немало таких, что приводят к болезни и смерти,…»
Заселившие Землю примерно 4 миллиарда лет назад микроорганизмы и в настоящее время являются самой многочисленной группой живых существ, составляя третье царство, которое по предложению Геккеля (1866) имеет собирательное название – протисты
. В свою очередь, протисты подразделяются на высшие и низшие. Высшие протисты, клетки, которых сходны с животными и растительными клетками, являются эукариотами
. К низшим протистам относятся бактерии (включая и риккетсии) и сине-зеленые водоросли, сильно отличающиеся по строению своих клеток от всех других организмов и имеющие общее название – прокариоты
.
По своему химическому составу все живые существа нашей планеты во многом сходны. Их важнейшими компонентами являются ДНК, РНК, белок. Основная физическая единица живого так же универсальна – это клетка. Однако строение клеток прокариот (бактерий и сине-зеленых водорослей), с одной стороны, и клеток животных и растений (в том числе микроскопически малых) – эукариот, с другой стороны, позволяют говорить о весьма существенных различиях между двумя этими группами.
Прокариотов можно рассматривать как реликтовые формы, сохранившиеся с давних времен, а появление эукариотических форм рассматривают как гигантский скачок в эволюции организмов. Однако микроорганизмы, и, в частности, прокариоты, испытывая непрерывное влияние окружающей среды, пожалуй, как ни одна другая форма жизни, постоянно эволюционируют. Заполняя на планете все сколько-нибудь пригодные для жизни экологические ниши, они проходят отбор на выживание, изменяя свои свойства – фенотипические признаки. В свою очередь, измененные прокариоты (в том числе и патогенные для животных и людей) влияют на эволюционные изменения этих животных и человека, являясь одним из факторов естественного отбора. Создание и развитие научно-технологической цивилизации позволяет человеку в какой-то степени влиять на данный фактор эволюционного процесса, сдерживая, а в некоторых случаях и ликвидируя те или иные причины естественного, биологического отбора. Инфекционная микробиология
, изучающая микроорганизмы патогенные или условно-патогенные для человека и животных, и является тем инструментом, что позволяет сдерживать или ликвидировать некоторые причины биологического отбора. Одной из задач инфекционной микробиологии является установление наиболее оптимальных схем и методов идентификации бактерий, изучение их биологических свойств, разработка способов быстрого типирования инфекционного агента. Для искомой типизации можно использовать различные способы: серологические (РА, РСК, РНГА, РДП и т.п.), иммуноаналитические (ИФА, РИА, ФИА и т.п.), генетические (ДНК-ДНК гибридизация, ПЦР и др.), но в любом случае первоначальные исследования по выявлению инфекционного агента и его идентификации будут чисто бактериологическими. Опираться эти исследования должны на фенотипические признаки, характерные для того или иного рода, вида, биотипа бактерий. В предлагаемом учебном пособии приводятся наиболее характерные из доступных для исследований бактериологические тесты, а также фенотипические признаки патогенных и условно-патогенных бактерий. Для описания более детальных исследовательских тестов, направленных на изучение таксономического положения бактерий в систематике, их номенклатуры, существует специальная литература.
Прямые палочки до 10 мкм, с закругленными или обрубленными концами, часто в парах или цепочках. Подвижные (кроме В. anthracis) за счет перитрихиальных жгутиков. Образуют эндоспоры, характеризующиеся повышенным коэффициентом светопреломления, устойчивостью к повреждающим агентам и высоким содержанием дипиколиновой кислоты (5-20% сухой массы). Клетка-спорангий образует одну эндоспору. Род включает 48 видов; некоторые виды — строгие аэробы, другие — факультативные анаэробы. Возможно изменение окрашивания по Граму, но на ранних стадиях роста бактерии грамположительны. Хемогетеротрофы, метаболизм строго дыхательный или дыхательный и бродильный одновременно (редко строго бродильный); большинство видов образуют каталазу. Род Bacillus содержит несколько патогенных для человека видов (табл. 1); типовой вид — Bacillus subtilis.
Таблица 1. Поражения, вызываемые различными видами рода Bacillus
Поражение
Возбудитель
Образцы для исследования
Сибирская язва
В. anthracis
Отделяемое из очагов поражения*, кровь, СМЖ, сыворотка (для серологии)
Бактериемии, септицемии
В. alvei, В. cereus, В. megaterium, В. pumilus, В. sphaericus, В. subtilis
Кровь
Менингиты
В. alvei, В. circulans, В. megaterium, В. pumilus, В. sphaericus, В. subtilis
СМЖ
Глазные инфекции**
В. brevis, В. cereus, В. coagulans, В. subtilis, В. thuringiensis
Возбудитель сибирской язвы у человека и животных. Заболевание известно с глубокой древности, со времен Гиппократа и Гомера, Галена, Цельса и Вергилия болезнь фигурирует под названием «священный огонь» (ignis sacer) или «персидский огонь» (ignis persicus). Русские врачи Колывано-Воскресенских заводов на Алтае А. Эшке (1758) и Н. Ножевщиков (1762) представили в медицинскую коллегию подробные сведения о данном заболевании, включая клинику, эпидемиологию и связь с аналогичной болезнью у животных. В 1766 году Моран доложил о данной болезни в Академии наук в Париже, что является первой научной работой по сибирской язве за рубежом. В 1769 г. Фурнье выделил сибирскую язву в отдельную нозологическую единицу. С.С. Андриевский, изучавший заболевание во время эпидемии на Урале (1786-1788), дал ему название «сибирская язва», а в 1788 г. путем самозаражения доказал единство этиологии сибирской язвы у людей и животных. Возбудитель впервые описали Поллендер, Брауэлл (1849) и Давэн (1850). Чистую культуру возбудителя описал профессор Дерптского русского ветеринарного училища Ф. Брауэль (1857-1858). В своих опытах ему удалось заразить различных животных. Кох (1876) предложил питательные среды для размножения данных микроорганизмов, а в 1881г. Пастер предложил живую вакцину для иммунопрофилактики заболевания. В связи с монополизацией ее производства Пастеровским обществом, Л.С. Ценковский независимо создал отечественную живую вакцину. В 1902 г. Асколи разработал диагностическую реакцию преципитации, широко используемую на практике.
Распространение
Сибирская язва — типичный зооантропоноз; среди животных наиболее восприимчивы травоядные, но отмечены случаи заболевания среди зайцев, кошек и собак; у человека носит выраженный профессиональный характер (сельскохозяйственные рабочие, работники боен, шерстобиты и щеточники). Наиболее интенсивные очаги заболевания находятся в Азии (Турция, Иран, Китай, Монголия, Индия), Южной Африке, Южной Америке (Аргентина) и Австралии; спорадические случаи регистрируют в Европе, России и США. Ежегодно сибирской язвой заболевает около 1 млн. животных и регистрируется около 40 тыс. случаев заболевания у людей.
Животные заражаются при заглатывании спор во время выпаса или при поедании загрязненных кормов. У животных преобладают ангинозная, карбункулезная, кишечная и септическая формы заболевания, т.е. возбудитель проникает через микротравмы ротовой полости или стенку кишечника. Больные животные выделяют сибиреязвенные палочки с мочой и испражнениями. Болезнь быстро прогрессирует в течение 2-3 суток, а при молниеносных формах – в течение нескольких часов; летальность достигает 80%. Клинические признаки болезни (судороги, диарея с кровью) проявляются непосредственно перед гибелью животного.
Человек заражается при контакте с инфицированным материалом (уход за больными животными, переработка шерсти, шкур, щетины, кож и костей), либо при употреблении в пищу мяса больных животных. Пути заражения — ингаляция, заглатывание или проникновение через порезы и ссадины кожи спор Bacillus anthracis. Различают профессиональные (сельскохозяйственные, промышленные) и непрофессиональные (бытовые, случайные) группы заболевания. Ежегодно в мире регистрируют 25-100 тыс. случаев заражения.
Значительную эпидемическую опасность представляют скотомогильники, особенно если трупы животных, павших от сибирской язвы, были зарыты без надлежащих предосторожностей.
В сельских районах заболеваемость носит сезонный характер, пик заболеваемости приходится на летние месяцы.
Морфология возбудителя
Крупная толстая палочка (5-10´1-2 мкм) с закругленными концами (при образовании цепочек — с обрезанными под прямым углом концами); неподвижна (абсолютный дифференциально-диагностический признак); легко окрашивается по Граму (грамположительна) и анилиновыми красителями. В клиническом материале располагается парами или в виде коротких цепочек, окруженных общей капсулой; на питательных средах образует более длинные цепочки; при этом морфология палочек несколько изменяется — они слегка утолщены на концах и образуют сочленения («бамбуковая трость»). Подобные морфологические изменения еще более явно проявляются при температурной фиксации для окрашивания по Граму. Обработка культур пенициллином приводит к разрушению клеточных стенок и образованию цепочек, состоящих из протопластов («жемчужное ожерелье»). Для защиты от факторов резистентности (фагоцитов, AT) образуют капсулы, наблюдаемые только у бактерий, обитающих в живых организмах либо на средах, содержащих нативную сыворотку (например, среда ГКИ). Капсулы более устойчивы к действию гнилостной микрофлоры, чем микробные тела, и в материале из разложившихся трупов нередко можно обнаружить лишь пустые капсулы («тени» микробов). Для более быстрого обнаружения капсул можно окрасить мазки полихромным метиленовым синим Леффлера (клетки синие, капсулы красно-малиновые). Образуют центрально расположенные эндоспоры, для чего необходимы кислород и определенная температура (12-42°С); в живом организме спор не образуют; также не образуют спор в невскрытых трупах, что обусловлено поглощением свободного кислорода в процессе гниения. Споры отличает высокая устойчивость к внешним воздействиям; в воде они сохраняются до 10 лет, в почве — до 30 лет (возможно и дольше).
Культуральные свойства
Рост. Bacillus anthracis хорошо растет на обычных питательных средах: бактерии можно даже выращивать на сыром или вареном картофеле, настое соломы, экстрактах злаков и бобовых. Температурный оптимум на агаре 35-36°С, на бульоне 32-33°С, оптимум рН 7,0. На жидких средах растет в виде ватных хлопьев, взвешенных комков, не вызывает помутнения среды. Дает характерный рост при посеве уколом в желатин («перевернутая елочка»); позднее верхний слой желатина разжижается, образуя воронку. На твердых средах образует крупные шероховатые серовато-белые колонии (R-формы) диаметром 2-3 мм, типичными считают характерные волокнистые колонии («голова Медузы» или «львиная грива»), образованные переплетающимися цепочками бактерий. Рост вирулентных штаммов на плотных средах и желатине настолько характерен, что может служить диагностическим признаком. На свернувшейся (30 минут при 80°С) лошадиной сыворотке растет в виде гладких прозрачных S-колоний, тянущихся за петлей.
Потребность в кислороде. Палочка сибирской язвы — аэроб или факультативный анаэроб; в анаэробных условиях (либо при значительном варьировании температурного режима) образует мелкие единичные колонии. При культивировании в микроаэрофильных условиях всегда образует гладкие (S), слизистые (М) или смешанные (SM) колонии.
Спорообразование. Споры Bacillus anthracis овальной формы, размером 0,8-1,0 ´ 1,5 мкм; сильно преломляют свет. Они очень легко образуются на бедных питательных средах, а при свободном доступе кислорода — даже в дистилляте или нефиксированных мазках (последнее следует иметь в виду при работе с вирулентными штаммами). На плотных средах спорообразование идет быстрее, чем на жидких; через 32-48 ч при 37°С оно бывает практически полным. Прекращается полностью при 15°С и 42-43°С. Скорость прорастания зависит от температуры (оптимум 37°С) и возраста спор; молодые споры в оптимальных условиях прорастают за 1-1,5 ч, старые – за 2-10 ч.
Биохимия. Возбудитель образует кислоту без газа на средах с глюкозой, фруктозой, мальтозой и декстрином. Слабое или отсроченное образование газа наблюдают на средах с глицерином и салицином (не у всех штаммов). Кислотообразования не находят на средах с арабинозой, рамнозой, маннозой, галактозой, раффинозой, лактозой, инсулином, маннитом, дульцитом, сорбитом и инозитом. Гидролизует крахмал; образует ацетилметилкарбинол и лецитиназу. Bacillus anthracis очень медленно и слабо коагулирует жидкую желточную среду; нередко изоляты вообще лишены такой способности. Положительный результат можно ожидать не ранее 5-7 сут. инкубирования при 37°С; в то же время сапрофитные бациллы разлагают ее за 6-10 ч. В отличие от сапрофитов, палочки сибирской язвы лишены фосфатазы и не разлагают фосфаты, содержащиеся в питательной среде. Молоко свертывают за 3-5 сут.; затем сгусток медленно пептонизируется и разжижается; выделяется аммиак и (в связи с окислением тирозина) накапливается бурый пигмент.
Антигенная структура. Выделяют 3 группы основных антигенов (Аг) Bacillus anthracis, 2 из которых (капсульные Аг и токсин) кодируются плазмидами; отсутствие одной или обеих делает бактерии авирулентными.
Капсульные Аг заметно отличаются по химической структуре от прочих капсулярных Аг бактерий; представлены полипептидами, соединенными с молекулами D-глутаминовой кислоты. По антигенным свойствам выделяют один серотип. AT к капсульным Аг не проявляют защитное действие.
Соматические Аг представлены полисахаридами клеточной стенки; состоят из D-галактозы и N-ацетилглюкозамина в эквимолярных соотношениях; перекрестно реагируют с AT к капсульному полисахариду пневмококков типа 14; введение Аг вызывает синтез AT, не проявляющих защитное действие.
Токсин обычно образуют in vivo (можно выделить из плевральных и перитонеальных экссудатов зараженных животных); in vitro образование токсина можно индуцировать культивированием на средах, содержащих сыворотку; пик образования приходится на18-20 ч инкубирования.
Токсин имеет сложную структуру: включает протективный Аг (взаимодействует мембранами клеток и опосредует проявление активности других компонентов); летальный фактор (проявляет цитотоксический эффект и вызывает отек легких) и отечный фактор (проявляет эффект кальмодулиннезависимой аденилатциклазы, повышает концентрацию цАМФ, вызывает развитие отеков); эти компоненты по отдельности не способны проявлять токсическое действие. Структуры компонентов токсина представлены белками или липопротеинами; их молекулы термолабильны, серологически дифференцируемы и иммуногенны.
Патогенность Bacillus anthracis прямо зависит от капсуло- и токсинообразования; штаммы, не проявляющие подобные свойства, обычно авирулентны.
Капсула защищает бактерии от действия вне- и внутриклеточных продуктов фагоцитов и препятствует поглощению бактерий; на начальных этапах заболевания капсула — важнейший фактор вирулентности. Способностью к капсулообразованию также обладают некоторые вакцинные штаммы (например, Пастера или второй вакцинный штамм Ценковского).
Токсин опосредует проявление признаков и симптомов сибирской язвы. Аккумуляция токсина в тканях и его воздействие на ЦНС приводят к летальному исходу на фоне легочной недостаточности и гипоксии. Разработаны сибиреязвенные анатоксины, но их структура и механизмы действия изучены не полностью.
Лабораторная диагностика в определенной степени зависит от клинической формы заболевания. Для исследования берут содержимое пустулы, гнойное отделяемое из карбункула, кровь, мочу, мокроту, испражнения и рвотные массы. При патологоанатомическом исследовании забирают кусочки органов или целые органы. Все образцы следует помещать в герметичные сосуды и транспортировать закупоренными в опломбированные боксы. Анализы предусматривают не только проведение рутинных бактериологических исследований, но и заражение лабораторных животных для окончательного уточнения диагноза.
Выделение возбудителя проводят по стандартной схеме (рис. 1) с посевом на обычные питательные среды, определением подвижности, окраской по Граму и изучением биохимических особенностей (дифференциально-диагностические признаки Bacillus anthracis и родственных спорообразующих анаэробов представлены в табл. 2 и 3).
Серологические исследования позволяют идентифицировать инфекцию у больных и реконвалесцентов; возбудитель можно выявлять AT, мечеными флюоресцеинами (особенно в смешанных культурах), диффузией в геле, в РСК, РНГА и ИФА.
Кожные пробы (реакция ГЗТ) проводят внутрикожным введением 0,1 мл бактериального аллергена (антраксин); применяют для ретроспективной диагностики при эпидемиологических исследованиях.
Реакция Асколи имеет большое значение, т.к. позволяет идентифицировать возбудитель при отрицательных результатах бактериологических исследований. Однако для прижизненной диагностики она не имеет серьезных преимуществ перед вышеуказанными бактериологическими и серологическими методами.
Типирование бактериофагом. Возможно проведение дифференциальной диагностики с помощью бактериофагов.
Отличительная особенность возбудителя — высокая чувствительность к пенициллину; выращивание на средах, содержащих пенициллин, приводит к проявлению феномена «жемчужного ожерелья».
Биологическая проба. Заражение подопытных животных проводят одномоментно с посевом на питательные среды. Материал можно вводить белым мышам (по 0,1-0,2 мл в спину), кроликам и морским свинкам (по 0,2-0,5 мл в область живота). Обычно мыши погибают через 1-2 суток, морские свинки и кролики — через 2-4 суток. Наблюдение продолжают в течение 10 дней. У павших животных обычно исследуют печень, селезенку, лимфатические узлы, почки, кровь из полостей сердца, места введения заразного материала. Делают посевы на питательные среды.
Профилактика
Иммунизация. Для профилактики зоонозов иммунизируют животных живой вакциной, приготовленной из некапсулированного штамма Bacillus anthracis, или протективным Аг.
Таблица 2. Морфология, особенности роста и патогенность В. anthracis и родственных спорообразующих анаэробов
Признак
В. anthracis
В. cereus
В. subtilis
В. mesentericus В. pumilus
В. megaterium
В. mycoides
Капсулообразование в атмосфере с повышенным содержанием СО2
+
–
–
–
–
–
Подвижность (висячая капля)
–
+
+
+
+
+
Гемолиз ЭБ
–
+
–
±
–
+
Рост на жидких средах:
на бульоне
Среда с осадком (хлопьевидным), прозрачная, без пленки, кольцо около стенок легко смывается
Среда мутная, осадок трудноразбиваемый, крошковатый, прочные пленка и пристеночное кольцо
Бульон мутный, при образовании пленки среда просветляется
Бульон остается почти прозрачным, на поверхности среды морщинистая пленка
Помутнение среды, пленки не образует, осадок незначительный
Помутнения среды нет, на дне ватообразный осадок, пленки не образует
на молоке
Подкисление, свертывание и пептонизация (медленная)
Пептонизация быстрая, со свертыванием или без него
Подщелачивание, медленная пептониза-ция
Пептонизация медленная, иногда свертывание
Пептонизация
Пептонизация, иногда, может быть без свертывания
на твердых средах:
на агаре
Серо-белые, как пушинки, колонии, при увеличении вид «львиной гривы»
Колонии белые, твердые, круглые, иногда окрашенные в желтоватый цвет, по краям извитые нити
Колонии белые или сероватые, ползущие на стенку пробирки, в конденсатной воде пленка
Толстый матово-белый морщинистый налет, образует пленку в конденсатной воде
Колонии слизистые, желтовато-белые, темнеют при наличии тирозина в среде
Войлоковидные наложения, ползущие по поверхности среды
на желатине
Медленное разжижение, образует фигуру «перевернутой елочки»
Разжижение быстрое и сильное, вдоль укола образует горизонтальные отростки
Колония окружена венком из отростков, на поверхности разжиженного желатина образует пленку
Колонии круглые, разжижение медленное
Медленное воронкообразное разжижение
Быстрое разжижение
Патогенность:
для мышей
+
+
–
–
–
–
для морских свинок и кроликов
+
–
–
–
–
–
ЭБ — эритроциты барана.
Таблица 3. Метаболические особенности В. anthracis и родственных спорообразующих анаэробов
Признак
В. anthracis
В. cereus
В. subtilis
В. mesentericus В. pumilus
B. megateritum
В. mycoides
Лакмусовая сыворотка
Краснеет
Синеет
Синеет
Краснеет
—
—
Ферментация:
Свернутой яичной среды
± (медленно)
+
—
+
—
+
Арабинозы
–
–
+К
+ К
± К
–
Ксилозы
–
–
+К
+К
± К
–
Крахмала
+
+
+
–
+
+
Салицина
± (медленно)
+
Сведений нет
+
Сведений нет
Сведений нет
Восстановление метиленового синего в среде (через 48ч)
Bacillus cereus (от лат. cera — воск, свеча) широко распространена в природе, морфологически сходна с Bacillus anthracis (характерно расположение микробных тел в виде штакетника), но обладает подвижностью, чувствительна к действию g-фага бацилл и гемолизирует эритроциты барана. Вызывает спорадические случаи пищевых отравлений у человека. Температурный оптимум роста 30°С, оптимум рН 7-9,5. На МПА образует «распластанные» колонии с неровными краями; на КА колонии «распластанные», зернистые, с широкой зоной гемолиза, на яичном агаре образует широкую зону преципитации белого цвета (эффект бактериальной лецитиназы), зона быстро растет, и через несколько суток инкубации охватывает всю поверхность чашки. Колонии, выросшие на агаре, имеют характерный восковидный вид. На жидких средах бацилла образует белый хлопьевидный осадок, нежную пленку на поверхности и вызывает помутнение бульона. Следует отметить высокую протеолитическую активность микроорганизма — разжижает желатин в течение 1-4 сут (80% штаммов); все штаммы образуют лецитиназу и ацетилметилкарбинол, расщепляют до кислоты глюкозу и мальтозу, а часть штаммов — также и сахарозу, глицерин, лактозу, галактозу, инулин, дульцит и декстрин.
Bacillus cereus вызывает два типа пищевых отравлений (гастроэнтеритов); интоксикацию опосредует энтеротоксин, образуемый вегетирующими формами, прорастающими из спор устойчивых к определенным термическим режимам обработки пищевых продуктов (обычно овощей). Бациллы образуют токсины только in vivo, во время прорастания спор.
Первый тип отличает укороченный инкубационный период (около 4-5 ч), характерны изнуряющие диарея и рвота. Заболевание развивается при употреблении пищи, обсемененной большим количеством микроорганизмов. Часты случаи отравлений в связи с употреблением жареного риса, содержащего проросшие споры Bacillus cereus, эти случаи не менее часто ошибочно связывают с отравлениями стафилококковым энтеротоксином. Подобные отравления можно считать токсикозами (или гнилостной инфекцией), связанными не столько с активностью токсина, сколько с действием метаболитов, накапливающихся в пищевых продуктах.
Второй тип отравлений характеризует более продолжительный инкубационный период (около 17 ч); патогенез полностью опосредован действием энтеротоксина, больные жалуются на схваткообразные боли в животе, диарею; этот комплекс симптомов часто и ошибочно принимают за пищевые отравления, вызванные клостридиями.
Патогенез обоих типов отравления в большей или меньшей степени связан с действием энтеротоксина; механизмы его действия остаются до конца не изученными, но его активность не связана со стимуляцией аденилатциклазы.
Предрасполагающие факторы — различные нарушения иммунитета.
Вторичные иммунодефициты, вызванные применением цитостатиков и иммунодепрессантов, а также различными патологическими состояниями, сопровождаемыми иммунодепрессиями (например, острыми лейкозами), могут быть причиной тяжелых, часто фатальных инфекций Bacillus cereus с массированными бактериемиями, эндокардитами и менингитами.
Применение b-лактамных антибиотиков для подавления роста Bacillus cereus может вызвать бурный рост резистентных штаммов.
Протезы. Вероятность развития непищевых инфекций также велика у лиц с протезированными органами, катетерами, а также у пациентов с гемодинамическими нарушениями.
Диагностика
Диагностическим признаком считают обнаружение в подозрительных продуктах более 105
бактерий в 1 г/мл продукта либо 102
-103
бактерий в 1 г/мл каловых и рвотных масс или промывных вод.
Включают Bacillus subtilis, В. megaterium, В. alvei, В. laterosporus, В. pumilus, В. thuringiensis и В. sphaericus. Два первых вида — широко распространенные сапрофиты, остальные виды — энтомопатогены. Они могут вызвать заболевания человека в составе микробных ассоциатов, особенно у лиц с иммунными расстройствами. Значительная часть героина, продаваемого уличными торговцами, обсеменена Bacillus sublilis, отсюда тяжелые глазные инфекции и бактериемии у наркоманов. Также следует упомянуть В.stearothermophilus, патогенную для насекомых и применяемую в качестве средства биологического воздействия в первую очередь на гусениц чешуекрылых (Lepidiptera). Механизм энтомоцидного действия связан со способностью образовывать белковые кристаллические структуры (гранулы) при спорообразовании, они высвобождаются при прорастании споры и выделяют бактериальные токсины под действием пищеварительных ферментов желудочно-кишечного тракта гусеницы.
Среда ГКИ (Шляхов, 1973). К раствору Хенкса добавляют 40% (объем/объем) стерильной сыворотки крови крупного рогатого скота, инактивированной при 56°С 30 мин. Раствор Хенкса можно заменить бульоном Хоттингера (рН 7,2—7,4). Среду используют для обнаружения способности капсулообразования у В. anthracis.
Среда Томова (Шляхов, 1973). В состав среды входят 50 мл пептонного агара (10%-ный раствор агара, 2,5%-ный раствор пептона, 0,5%-ный раствор натрия хлорида), 100 мл сыворотки крови крупного рогатого скота, 50 мл куриного белка, 25 мл 0,4% гемина в 0,01 н растворе натрия гидроксида, 25 мл 0,01 н уксусной кислоты. В стерильной колбе смешивают сыворотку крови, белок, подогревают до 50°С и добавляют к расплавленному пептонному агару, имеющему температуру 50°С. Затем добавляют раствор гемина, уксусную кислоту, компоненты перемешивают и стерильно разливают в чашки Петри. На данной среде возбудитель сибирской язвы растет в S-или SM-форме. Среда обладает селективными свойствами: растут В.anthracis, В. cereus, не растут В. subtilis, В. megaterium, В. brevis, В. mycoides.
Среда Knisely (1966). К расплавленному питательному агару добавляют 40 мг/мл лизоцима, 30 ЕД/мл полимиксина, 300 мг/мл натриевой соли этилендиаминотетрауксусной кислоты (ЭДТА), 40 мг/мл таллия ацетата. Растворы предварительно стерилизуют фильтрацией. Устанавливают рН 7,35. Через 24-48 ч инкубирования при 37°С В. anthracis вырастает в виде мелких, гладких колоний. Другие виды бацилл на этой среде обычно не растут.
Лизоцимовая среда (Claus, Berkeley, 1986). Первоначально готовят раствор лизоцима, содержащий 10000 ЕД/мл в дистиллированной воде, и стерилизуют фильтрацией. 1 мл раствора лизоцима смешивают с 99 мл стерильного питательного бульона и разливают по 2,5 мл в пробирки. При изучении бацилл, патогенных для насекомых, 1 мл лизоцимового раствора (0,1%) смешивают с 99 мл полужидкого агара, который готовят следующим образом. В 1 л дистиллированной воды растворяют 10 г агара, 3 г Na2
HPO4
, по 5 г дрожжевого экстракта и триптона; фильтруют, устанавливают рН 7,3-7,5 и стерилизуют при 121°С 20 минут. Затем стерильно добавляют раствор глюкозы из расчета 2 г/л. Глюкозу предварительно стерилизуют в виде 10%-ного раствора при 115°С 20 минут. Используют для идентификации видов рода Bacillus.
Дифференциально-диагностическая среда. К 100 мл питательного агара, расплавленного и имеющего температуру 45—50°С, добавляют следующие растворы: 0,5 мл полимиксина М сульфата, 0,5 мл невиграмона, 1,0 мл гризеофульвина, 10 мл моющего средства «Прогресс», 0,1 мл натрия фенолфталеинфосфата. Компоненты перемешивают, разливают в чашки Петри. Среда пригодна 1—2 суток при хранении в условиях холодильника. Через 18—24 ч культивирования посевов в крышку чашки Петри вносят 1-2 мл 25%-ного водного раствора аммиака. Чашку выдерживают (крышкой вниз) при 20°С 1 минуту и учитывают результат. Колонии бактерий с фосфатазной активностью розовеют, остальные колонии, в том числе В. anthracis, остаются бесцветными. Среда обладает селективными свойствами.
Приготовление растворов
. Полимиксина М сульфат растворяют в физиологическом растворе с расчетом 10000 ЕД/мл. Невиграмон растворяют в 25%-ном водном растворе аммиака, затем разводят стерильным 0,9%-ным раствором натрия хлорида до концентрации 100 мкг/мл. Моющее средство «Прогресс» разводят стерильной дистиллированной водой до концентрации 0,1%. Гризеофульвин растирают в ступке, растворяют в стерильной дистиллированной воде до концентрации 100 мкг/мл. Натрия фенолфталеинфосфат (коммерческий 10%-ный раствор) прогревают на водяной бане при 56°С 30 минут. Среду используют для выделения из загрязненного материала возбудителя сибирской язвы.
Среда Буза (Шляхов, 1973). К 3%-ному голодному (без пептона) агару (рН 7,2-7,4) добавляют 15% дефибринированной крови барана. Используют для культивирования возбудителя сибирской язвы.
Селективный агар для выделения и идентификации В. cereus (Hoibrook, Anderson, 1980). В 1000 мл дистиллированной воды растворяют 1 г пептона, 10 г маннита, 2 г натрия хлорида, 0,1 г магния сульфата, 2,5 г Na2
HPO4
, 0,25 г КН2
РО4
, 0,12 г бромтимолового синего, 10 г натрия пирувата, 14 г агара. Стерилизуют автоклавированием при 121°С 15 минут. К расплавленному и охлажденному до 50°С агару добавляют стерилизованный фильтрацией раствор полимиксина В на дистиллированной воде из расчета конечного содержания 100 ЕД в 1 мл среды. Компоненты перемешивают и среду разливают в чашки Петри. Типичные колонии В. cereus диаметром около 5 мм с характерным синеватым оттенком (расщепление маннита), окружены зоной преципитации желточной эмульсии аналогичного цвета. По этим признакам В. cereus можно отличить от других бацилл, кроме В. thuringiensis. Изменение желточного компонента в среде вызывают также S. aureus, S. marcescens, P. vulgans, но они имеют другую форму колоний и зону просветления вокруг них.
Жидкая среда обогащения для выделения В. cereus (Claus, 1955). В 100 мл дистиллированной воды растворяют 10 г KNO3
, 5 г пептона, 3 г мясного экстракта. Устанавливают рН 7,0, стерилизуют при 120°С 15 минут. Исследуемый материал предварительно прогревают при 80°С 10 минут. Через 24 ч инкубирования при 30°С одну бактериологическую петлю засевают на питательный агар с желточной эмульсией. Культивируют при 37°С для подавления роста В. mycoides.
К роду Clostridium относятся подвижные палочки (реже неподвижные), величиной 1,5-20,0 мкм, с закругленными, иногда с заостренными концами, часто расположеные в парах или короткими цепочками. Образуют овальные или круглые эндоспоры, придающие клеткам веретенообразную форму (от гр. kloster — веретено). С возрастом могут изменять отношение к окрашиванию по Граму, но на ранних стадиях культивирования всегда грамположительны. Большинство видов хемоорганотрофы, но некоторые могут расти хемоавтотрофно или хемолитотрофно; одни виды проявляют сахаролитическую, другие — протеолитическую активность (возможно сочетание этих свойств либо их полное отсутствие). Наиболее характерные признаки — способность вызывать маслянокислое брожение и анаэробный распад углеводов с образованием масляной кислоты и газов (СО2
водород, иногда метан). Восстанавливают сульфиты до сульфидов. Обычно каталазоотрицательные. Большинство видов — строгие анаэробы; также имеются аэротолерантные виды или отдельные штаммы. Типовой вид — Clostridium butyricum; вызывает маслянокислое брожение углеводов, открытие этой палочки позволило Пастеру (1861) выделить анаэробные микроорганизмы. Термин «клостридии» ввел Трекюль (1863). Род включает виды, обитающие в почве, на дне пресных и соленых водоемов, в кишечнике человека и животных; некоторые виды патогенны, а некоторые нашли применение в промышленном производстве некоторых органических кислот и спиртов. Современная систематика выделяет 5 групп микроорганизмов, разделяемых по расположению спор, способности гидролизовать желатин и особым требованиям для роста. По экологическим свойствам выделяют 3 группы клостридий: возбудители бродильных процессов (с преобладанием сахаролитических свойств); возбудители процессов гниения (с преобладанием протеолитических свойств); патогенные виды (могут быть протеолитическими и сахаролитическими) Последнюю группу составляют возбудители травматических клостридиозов (газовой гангрены, столбняка), возбудители энтеральных клостридиозов и непатогенные виды, вызывающие патологические процессы в ассоциациях с другими патогенными клостридиями. Клостридиозы, как правило, имеют экзогенное происхождение. Число видов в роде достигло 100, из них менее 20 выделяют при различных поражениях животных и человека; их основные идентифицирующие признаки представлены в табл. 4.
Clostridium perfringens — один из основных видов рода. Возбудитель злокачественного отека, инфекционной энтеротоксемии животных, анаэробной дизентерии молодняка сельскохозяйственных животных, пищевых токсикоинфекций человека. По способности образовывать 4 главных токсина (a-, b-, e- и i-) микроорганизмы разделяют на 6 сероваров — А, В, С, D, Е и F (представители последнего, по-видимому, принадлежат к типу С). Основной возбудитель заболеваний человека — Clostridium perfringes типа А (С. welchii); при некротических энтеритах иногда выделяют микроорганизмы типов С и F; возбудители типа D вызывают инфекционные энтеротоксемии. Clostridium perfringens типа А открыли американские патологи Уэлч и Нэталл (1892), в чистой культуре получили Вейон и Жубер (1893), давшие ему название perfringens.
Распространение
Микроорганизмы широко распространены в окружающей среде, их выделяют из воды, почвы и сточных вод, часто обитают в кишечнике людей и животных; Clostridium perfringes также способны вегетировать в почве, богатой гумусом. Наиболее часто в почве и испражнениях обнаруживают серотип А. Место постоянного обитания представителей серотипа С, ответственных за пищевые токсикоинфекции у человека, пока не установлено, возбудителей выделяют из мясных и рыбных консервов и органов людей, умерших от «некротического энтерита».
Таблица 4. Идентифицирующие признаки патогенных для человека видов рода Clostridium
Вид
Споры
Аэробный рост
Лецитин
Липаза
Желатин (гидролиз)
Индол
Основные продукты метаболизма
Комментарии
С. botulinum:
I группа
ОС
–
–
+
+
–
УК, МК, иМК, иВК
II группа
ОС
–
–
+
+
–
УК, МК
III группа
ОС
–
+
+
+
–
УК, ПК, МК
IV группа
КC
–
–
–
+
–
УК, ПК, МК, иМК, ФУК
Синоним — С. aryentiense
С. tetani
ОС
–
–
–
+
±
УК, МК, ПК
Дает феномен роения на КА
С. perfringens
ОС
–
+
–
+
–
УК, МК
Редко образует споры, дает двойную зону гемолиза на КА неподвижны
С. difficile
ОС
–
–
–
±
–
УК, МК, иМК, ВК, иВК, иКК
С. sordellii
ОС
–
+
–
+
+
УК
Уреаза-положительна
С. novyi A
ОС
–
+
+
+
–
УК, ПК, МК
Особо чувствительна к О2 Дает b-гемолиз
С. novyi В
ОС
–
+
–
+
–
УК, ПК, МК
С. histolyticum
ОС
±
–
–
+
–
УК
Не ферментирует углеводы
С. septicum
ОС
–
–
–
+
–
УК, МК
Дает феномен роения на КА
С. bifermentans
ОС
–
+
–
+
+
УК
Уреаза-отрицательна
С. sporogenes
ОС
–
–
+
+
–
УК, МК, иВК
С. tertium
ОС
+
–
–
–
–
УК, МК
С. ramosum
КС/ОС
–
–
–
–
–
УК
Редко образует споры, часто окрашивается грамотрицательно
Вегетативные клетки — крупные, строго грамположительные, жгутиков не имеют, неподвижны (один из немногих неподвижных видов). Классические формы представлены короткими палочками с обрубленными под прямым углом концами (0,6-1,0 ´ 1-1,5 мкм). Морфология может варьировать (антибиотики, ионы металлов, радиоактивное облучение), например, in vitro на углеводных безбелковых средах могут образовываться коккобациллярные формы, а на белковых безуглеводных средах — нити с заостренными концами длинной до 145 мкм. In vivo образуют капсулы (единственный капсулообразующий вид среди патогенных клостридий). В течение некоторого времени капсулы сохраняются и при культивировании на средах, содержащих нативный белок, наиболее выражены у вирулентных штаммов, резистентных к фагоцитарным реакциям. Хорошо окрашиваются анилиновыми красителями, в старых культурах могут быть грамотрицательными.
Споры Clostridium perfringens крупные, овальные, расположены центрально (у С. perfringens типа А — также субтерминально), клетка-спорангий практически не деформируется. Термоустойчивость спор серотипов В и D относительно невысока (погибают при кипячении в течение 15-30 минут), споры типов А и С более устойчивы и выживают при кипячении и даже автоклавировании в течение 1-6 ч. Спорообразование обычно имеет место в почве и кишечнике, in vitro споры можно получить на щелочных средах, богатых белком и не содержащих утилизируемых углеводов (например, на свернувшейся лошадиной сыворотке). Спорообразование стимулирует прогревание при 75°С в течение 10-15 минут.
Тип А. Clostridium perfringens типа А — факультативный анаэроб (в сравнении с другими клостридиями) и относительно толерантен к кратковременным кислородным воздеиствиям, хотя имеются чувствительные штаммы, погибающие при воздействии О2
на культуру в течение 3 минут. Способен расти в высоких столбиках сред без герметизации вазелином.
Морфология колоний
У Clostridium perfringens типа А значительно варьирует от условий выращивания. На плотных питательных средах обычно образуются S- и R-колонии. S-колонии круглые, сочные, куполообразные, с гладкими ровными краями, в начале роста прозрачные, напоминающие капли росы, позднее становятся мутными, серовато-белыми. R-колонии неправильной формы, бугристые, с неровными шероховатыми краями, в глубине агара напоминают комочки ваты. У некоторых штаммов отмечают слизистые М-колонии, особенно у слизистых вариантов С. perfringens типа А, образующих густую слизь на жидких средах, они напоминают S-колонии с более высоким куполом и слизистой консистенцией; представлены капсулированными клетками. Иногда можно наблюдать смешанные О-колонии.
На агаре Цейсслера через 12-18 ч образует гладкие сероватые колонии с ровными краями и плотным возвышением в центре. Колонии окружены зоной гемолиза, он может быть полным либо частичным. Зона гемолиза может быть двойной: вокруг колоний полный гемолиз (за счет действия гемолизинов), на отдалении — неполный (за счет действия лецитиназы). При контакте с кислородом колонии могут приобретать зеленоватую окраску.
На желточном агаре образует колонии, окруженные зоной перламутрового преципитата (фосфорилхолин), образующегося из лецитина куриного желтка под действием лецитиназы.
Характерный признак колоний Clostridium perfringens типа А — способность менять серовато-белый цвет на зеленовато-оливковый после кратковременного пребывания в аэробных условиях (может служить дифференциально диагностическим признаком).
Колонии в толще питательной среды имеют вид чечевичных зерен, дисков или комочков ваты.
Рост на жидких и полужидких средах, особенно содержащих глюкозу, происходит очень бурно с образованием Н2
и СО2
, и обычно заканчивается через 8-12 ч; при стоянии среда постепенно светлеет и образуется обильный осадок, культуры Clostridium perfringens типа А имеют характерный запах масляной кислоты. Оптимум рН 7,2-7,4, но могут расти в интервале 5,0-8,5. Первые признаки роста на среде Китта-Тароцци могут проявляться уже через 1-2 ч (особенно при 43°С); последние проявляются появлением пузырьков газа из-под кусочков печени при встряхивании. Помутнение среды и активное газообразование можно наблюдать через 4-8 ч культивирования.
Антигенная структура
Выделяют 6 сероваров (A-F) Clostridium perfringens, различающихся по антигенным свойствам продуцируемых экзотоксинов. Все серовары образуют a-токсин (лецитиназу). Тип А включает много подтипов, идентифицируемых реакциями агглютинации, что облегчает диагностику в случаях пищевых токсикоинфекций и анаэробных раневых инфекций.
Метаболическая активность
Clostridium perfringens расщепляет с образованием кислоты и газа глюкозу, ксилозу, галактозу, сахарозу, мальтозу, лактозу, раффинозу, маннозу, крахмал, гликоген и инозит; глицерин разлагают не все штаммы, не сбраживает маннит, дульцит; редко ферментирует салицин и инсулин. От прочих клостридий С. perfringens отличает способность восстанавливать нитраты, расщеплять лактозу, образовывать лецитиназу. Протеолитическая активность слабая; разжижает желатин, не разлагает казеин; только некоторые штаммы медленно разжижают свернувшуюся сыворотку. Интенсивно створаживают молоко с образованием крупноячеистого губчатого сгустка уже через 3 ч (феномен известен как «штормовая реакция»)
Патогенность
Для человека патогенны Clostridium perfringens типов А, С и D; типы В,С, D и Е вызывают аналогичные заболевания у сельскохозяйственных животных (табл. 5).
Таблица 5. Заболевания, вызываемые С. perfringens
ТИП
Заболевание
A
Газовая гангрена людей и животных, пищевые токсикоинфекции
B
Дизентерия молодняка сельскохозяйственных животных, энтеротоксемия овец и коз
C
Некротический энтерит человека, геморрагическая энтеротоксемия овец, коз, поросят и телят
D
Инфекционная энтеротоксемия человека, овец, коз, кроликов, телят, «травяная болезнь» лошадей
E
Энтеротоксемия телят и ягнят
Токсины и клинические проявления
Токсины. Clostridium perfringens образует как минимум 12 идентифицированных токсинов (ферментов) и энтеротоксин; у гиалуронидазы и дезоксирибонуклеазы (m- и n- токсины) токсичность не доказана; b-, g-, h-, d-, e‑, q- и i-токсины обладают летальным свойством, но их биохимическая активность изучена недостаточно, и только a-, k- и l-токсины – ферменты с выраженным токсическим действием. Мишени для действия основных токсинов — биологические мембраны в различных тканях, в основе поражения находятся ферментативные процессы, катализирующие гидролитическое расщепление и нарушение клеточной проницаемости с последующим отеком. Последний сопровождается снижением окислительно-восстановительного потенциала в клетках, активацией эндогенных протеаз, приводящих к аутолизу тканей, характерному для газовой гангрены.
a-Токсин (лецитиназа С) проявляет дерматонекротизирующее, гемолитическое и летальное (убивает лабораторных животных при внутривенном введении) действие, опосредованное лецитиназной (фосфолипазной) активностью (разлагает лецитин на фосфорилхолин и глицериды), продуцируют все типы Clostridium perfringens, но наиболее интенсивно тип А.
b-Токсин вызывает некроз тканей и оказывает летальное действие на морских свинок-альбиносов, гемолитического действия не оказывает, активность in vivo реализуется в развитии некротических энтеритов, основные продуценты — типы В и С.
d-Токсин проявляет гемолитическую активность в отношении эритроцитов барана, но не в отношении эритроцитов кролика или лошади, оказывает летальное действие на лабораторных животных, основные продуценты — типы В и С.
q-Токсин оказывает гемолитическое (кислород-чувствительное), дерматонекротизирующее и летальное действие, разрушает эритроциты барана и лошади, а также (незначительно) мыши, основной продуцент — Clostridium perfringens типа С, типы А, В, D и Е образуют его в меньших количествах.
e- и i-токсины оказывают летальное и дерматонекротизирующее действие, протоксины, выявляемые в фильтратах культур, активируются трипсином. e-токсин продуцируют типы В и D, i-токсин — штаммы типа Е.
k-токсин (коллагеназа и желатиназа) разрушает ретикулярную ткань мышц и коллагеновые волокна соединительной ткани, активно усиливает цистеин в присутствии Fe2+
, оказывает летальное и некротизирующее действие, продуценты — типы А, С, Е и некоторые штаммы типа D.
l-токсин (протеиназа) расщепляет денатурированный коллаген и желатин, во многом действует подобно фибринолизину, как и e-токсин, секретируется в форме протоксина, активируемого трипсином. Проявляет активность экзоэнзима, обусловливающего некротические свойства.
g-и h-токсины оказывают летальное действие на лабораторных животных; их биохимическая природа остается неизвестной.
m- и n-токсины по своей химической природе — гиалуронидаза и дезоксирибонуклеаза, m-токсин ответствен за повышение проницаемости тканей, n-токсин расщепляет нуклеиновые кислоты, тем самым нарушая реакции белкового синтеза. Фильтраты микробных культур Clostridium perfringens могут содержать также различные токсические вещества (например, фибринолизин и гиалуронидазу).
Энтеротоксин образуют Clostridium perfringens типов А и С, вызывающие пищевые токсикоинфекции, по своей природе он термолабильный протеин, продуцируемый при споруляции бактерий в толстой кишке, его практически не образуют лабораторные культуры, и он быстро разрушается при термической обработке пищевых продуктов, что значительно затрудняет его биохимическое изучение и идентификацию; вызывает рвоту и диарею, оказывает летальное действие, а также обусловливает появление эритематозной кожной сыпи у лабораторных животных. Диарея развивается вследствие потери воды и электролитов за счет дилатации и повышения проницаемости капилляров.
Газовая гангрена развивается при попадании Clostridium perfringens на раневые поверхности, где бактерии активно размножаются в условиях пониженного содержания кислорода. Микроорганизмы, а чаще их споры, могут быть занесены в раны из внешней среды, а также с кожи или из ЖКТ пациента Для поражений характерны некроз тканей и образование газа с гнилостным запахом. Обильное образование газа характерно преимущественно для анаэробных раневых инфекций, вызванных данным микроорганизмом, известным также как палочка газовой гангрены. Характерная особенность гистологических препаратов, полученных из очагов поражения — практически полное отсутствие фагоцитов в очаге некротических поражений.
Пищевые токсикоинфекции, вызванные серотипами А и С, приобретают все большую значимость и представляют актуальную проблему для здравоохранения большинства стран мира.
Clostridium perfringens типа А вызывает преимущественно токсикоинфекции легкой и средней тяжести, инкубационный период составляет 6-24 ч; заболевания развиваются остро, с ощущениями боли в животе, рвотой (иногда с кровью) и диареей (до 20 раз в сутки), общие нарушения проявляются слабостью, головокружениями, повышение температуры наблюдают редко. Симптомы исчезают в последующие 12-24 ч. Летальные исходы наблюдают редко, обычно у ослабленных пациентов — пожилых лиц, хронических больных и детей с нарушениями питания. Следует помнить о способности микроорганизмов проникать в кровоток и вызывать тяжелый анаэробный сепсис.
Более тяжело протекает некротический энтерит, вызванный штаммами серотипа С. При острых формах болезнь может закончиться смертью пациента в течение 12-24 ч. Симптомы аналогичны поражениям, вызываемым бактериями серотипа А, и обусловлены действием b-токсина, подобные пациенты нередко попадают на операционный стол с диагнозом «кишечная непроходимость», смертность достигает 35%. Заболевание регистрируют достаточно редко; большое число случаев наблюдали в Германии после второй мировой войны (в 1945-1948 гг. — 1056 случаев), а в настоящее время периодически отмечают в Новой Гвинее, что связано с особенностями национальной кухни.
Термоустойчивость спор. Даже внутри серотипа А она может меняться в зависимости от штамма.
При варке мяса некоторые споры погибают в течение нескольких минут, тогда как другие выдерживают кипячение в течение часа и дольше (особенности штамма). Споры, находящиеся в жировой ткани, выживают на протяжении длительного времени (до 6 часов).
Повышение температуры до 75°С стимулирует прорастание спор, температурный оптимум для роста в вареном мясе 43°С, в оптимальных условиях дочерние популяции образуются в течение 12-13 минут.
Лабораторная диагностика
В соответствии с методическими указаниями по лабораторной диагностике (1979) предусмотрено обнаружение и идентификация токсина в содержимом тонкого кишечника в реакции нейтрализации на белых мышах. Параллельно проводится выделение и идентификация возбудителя по тинкториальным, культуральным и токсигенным свойствам, изучение ферментативных свойств не предусмотрено. Используются лабораторные животные.
Выделение проводят по общепринятой схеме (рис. 2). При смешанных инфекциях можно прогреть исследуемый материал и выделить Clostridium perfringens из термоустойчивых спор, внесенных в питательную среду, с последующим развернутым анализом.
Идентификация микроорганизма осуществляется набором стандартных тестов — подвижность, серологические реакции и др.; Clostridium perfingens также можно идентифицировать по росту на яичном агаре: колонии С. perfringens окружены опалесцирующим белым «преципитатом», появляющимся под действием a-токсина (лецитиназы С); образование зон преципитации можно ингибировать, наслоив на половину чашки специфическую антисыворотку одновременно с посевом тест-культуры.
Рисунок 2. Схема бактериологического исследования на Clostridiumperfringens
Clostridium tetani вызывает столбняк — тяжелое заболевание, опосредованное нейротоксическим действием бактериального экзотоксина (тетаноспазмина), ведущее проявление — судорожный синдром, включающий болезненные сокращения мышц (тетанус) и длительное напряжение мышц (мышечная ригидность). Характерными проявлениями последнего считаются опистотонус (тетанический спазм, при котором позвоночник и конечности согнуты, больной лежит на спине и опирается на затылок и пятки) и risus sardonicus (risus caninus) — подобие оскала, вызванного спазмом мышц головы. Возбудитель столбняка практически одновременно открыли Монастырский (1883) и Николайер (1884), в чистой культуре впервые выделен Китазато (1889).
Распространение
Микроорганизмы встречаются повсеместно, но точных статистических данных об их распространении нет, так как во многих странах болезнь не подлежит обязательной регистрации. Тем не менее, ежегодная смертность от столбняка превышает 100 000 человек.
Естественный резервуар и источник инфекции — почва, хотя многие исследователи бопее склонны считать резервуаром инфекции толстую кишку сельскохозяйственных и диких животных. Входные ворота инфекции — бытовые и производственные травмы, причем наиболее часто поверхностные, когда больной не обращается за медицинской помощью.
Повышенную заболеваемость отмечают в регионах с теплым климатом, создающим условия не только для длительного сохранения спор в почве, но и для их прорастания и размножения вегетативных форм.
Заболеваемость значительно возрастает во время военных действий у раненых; основная группа риска в мирное время — работники сельского хозяйства (составляют 80-86% заболевших).
Морфология возбудителя
Вегетативные клетки. Бактерии представляют собой грамположительные палочки с закругленными концами длиной 4-8 мкм и толщиной 0,3-0,8 мкм (в молодых культурах иногда образуют нитевидные клетки), располагаются одиночно или цепочками, подвижны (содержат 20 и более жгутиков, расположенных по периферии клетки), но в старых культурах (30 сут. и более) преобладают неподвижные формы. Облигатные (строгие) анаэробы, отличаются высокой чувствительностью к О2
; у бактерий отсутствуют цитохромы, цитохромоксидаза, пероксидаза и каталаза.
Споры круглые, реже овальные, расположены терминально, их диаметр в 2-3 раза превышает толщину бактерий, вследствие чего спорангий имеет форму теннисной ракетки или барабанной палочки. Их отличает высокая устойчивость к химическим и физическим воздействиям, в частности, они выживают в течение 8-10 ч в 1% растворе сулемы и 5% растворе фенола, а также выдерживают кипячение в течение 0,5-1 ч. Спорообразование начинается на 2-3 сутки; на 4-6 сутки роста на жидкой среде вегетативные клетки разрушаются, и в среде остаются почти одни споры.
Морфология колоний. На МПА и желатине в строго анаэробных условиях возбудитель растет медленно и образует тонкие прозрачные колонии с ровными или шероховатыми краями, рост колоний характерный — сначала на поверхности среды появляется сеточка, образованная сливающимися колониями с отростками. Растет в виде прозрачных или серовато-желтых шероховатых (R) и гладких (S) колоний. При посеве столбиком в полужидкий агар через 24-48 ч формирует колонии в виде чечевичек (R-форма) или пушинок с плотным коричневым центром (S-форма).
Антигенная структура
У Clostridium tetani выявляют О- и Н-Аг. По жгутиковым Аг выделяют 10 сероваров, все серовары продуцируют идентичные по своим антигенным свойствам тетаноспазмин и тетанолизин.
Биохимия
Основные продукты метаболизма — уксусная, масляная, пропионовая кислоты, этанол. Большинство штаммов не обладает сахаролитической активностью, но выделено несколько штаммов, ферментирующих глюкозу. Clostridium tetani проявляет слабые протеолитические свойства; медленно расщепляет белки и пептоны до аминокислот (последние разлагаются до угольной кислоты, водорода, аммиака, летучих кислот и индола); для роста необходимы аргинин, гистидин, тирозин, валин, изолейцин, лейцин и триптофан. Бактерии образуют желатиназу и рениноподобный фермент, опосредующий появление затемненных зон вокруг колоний С. tetani на молочном агаре.
Патогенность
Патогенность Clostridium tetani обусловлена способностью образовывать тетаноспазмин и тетанолизин: действие этих токсинов на организм, в особенности тетаноспазмина, вызывает столбняк у человека и животных.
Тетаноспазмин — полипептид; Mr
150 000 Д; действует дистанционно, т.к. бактерии редко покидают пределы раны. Считают антигенно однородным, хотя обнаружено 4 группы детерминант, но их структура и локализация плохо изучены. Токсин фиксируется на поверхности отростков нервных клеток, проникает в них (за счет лигандопосредованного эндоцитоза) и посредством ретроградного аксонного транспорта попадает в ЦНС. Механизм действия связан с подавлением высвобождения тормозных нейромедиаторов (в частности, глицина и g-аминомасляной кислоты) в синапсах (токсин связывается с синаптическими белками синаптобревином и целльбревином).
Первоначально токсин действует на периферические нервы, вызывая местные тетанические сокращения мышц. Токсин появляется в культурах на 2 сутки, достигая пика образования к 5-7 дню. Разрушается при длительном хранении в термостате, под действием света и кислорода.
Для получения токсина in vitro бактерии можно выращивать на мясных средах, например бульоне Мартена с пептоном, среде Мюллера с настоем бычьего сердца и пептоном из триптического гидролизата казеина; в отечественной практике наибольшее распространение получила среда из кислотного гидролизата казеина, экстракта пшеничных отрубей и дрожжевого экстракта (в среду можно добавлять рыбную муку).
Тетанолизин (тетаногемолизин) Clostridium tetani обладает гемолитическим, кардиотоксическим и летальным свойствами, в патогенезе заболевания играет менее важную роль; максимальноe накопление токсина в культуре наблюдают уже через 20-30 ч, процессы его образования не связаны с синтезом тетаноспазмина.
Клинические проявления
Легкая форма (локальный столбняк) характеризуется периодическими спазмами в пораженной области.
Мозговые поражения включают поражения черепных нервов (наиболее часто — VII); характерны тонические спазмы мышц головы и глотки.
Генерализованный столбняк — наиболее часто встречаемая форма с характерными мышечными спазмами; из других проявлений можно отметить тахикардию, аритмии, менингит, гипокальциемию.
Иммунитет
Естественный иммунитет к столбняку отсутствует. В отношении постинфекционного иммунитета существуют противоречивые данные: некоторые авторы считают, что он не формируется, тогда как другие выявляли антитоксин в сыворотках переболевших лиц в концентрациях 0,001-1,5 АЕ/мл.
Иммунопрофилактика. Со времен Беринга и Китазато известно, что введение в организм обезвреженного токсина создает выраженный иммунитет к столбняку. Позднее Рамон разработал метод его получения; его высокую эффективность подтвердили единичные случаи столбняка в войсках союзников во время второй мировой войны. Иммуногенные свойства анатоксина увеличивает его сорбция на гидроокиси алюминия. В настоящее время столбнячный анатоксин применяют для активной иммунопрофилактики столбняка, первичною вакцинацию проводят детям в возрасте с 5-6 месяцев до 5 лет (курс включает 3 инъекции с интервалом 30-40 суток); при заболевании применяют столбнячный антитоксин – гипериммунную человеческою антисыворотку (курс — 2 инъекции, в тяжелых случаях — 3 инъекции дробно).
Лабораторная диагностика
Возбудитель обычно обнаруживают в месте проникновения в организм больного. Поэтому наиболее рационально исследование различного материала, взятого в месте ранения. В тех случаях, когда входные ворота неизвестны, следует тщательно осмотреть больного для выявления ссадин, царапин, катаральных и воспалительных процессов, необходимо обратить внимание на старые рубцы после ранения, т.к. возбудитель может долго в них сохраняться; в некоторых случаях исследуют слизь из носа, бронхов, глотки, налет с миндалин, а также выделения из влагалища и матки (при послеродовом столбняке или аборте). При бактериологическом исследовании трупов также принимают во внимание возможность генерализации инфекции. Для анализа забирают кровь (10 мл) и кусочки печени и селезенки (20-30 г).
Выделение возбудителя проводят по стандартной схеме (рис. 3) Исследованию подлежит материал от больного или трупа, перевязочный и шовный хирургический материал, а также почва, пыль и воздух.
Биологическая проба. При исследовании материала от больного или трупа параллельно бактериологическому анализу проводят обнаружение столбнячного анатоксина в биологической пробе на мышах. Для этого материал измельчают, добавляют двойной объем физиологического раствора, инкубируют в течение часа при комнатной температуре, фильтруют, часть фильтрата смешивают с противостолбнячной сывороткой из расчета 0,5 мл (200 АЕ/мл) сыворотки на 1 мл экстракта и инкубируют 40 минут. Затем одной группе животных вводят экстракт без предварительной инкубации с сывороткой, а другой группе — проинкубированную смесь, при наличии Clostridium tetani у животных первой группы развиваются симптомы столбняка.
Clostridium botulinum — возбудитель ботулизма, тяжелой, часто фатально заканчивающейся пищевой токсикоинфекции. В России первое клинико-эпидемиологическое описание ботулизма привел Зенгбуш (1818); возбудитель открыл ван Эрменген (1869).
Распространение
Clostridium botulinum широко распространены в почве. Заболевание регистрируют повсеместно, исключая районы вечной мерзлоты. Наиболее часто заболевания вызывают типы А и В, тип G первично выявлен в Аргентине, а тип Е более распространен в регионах, включающих большие естественные водоемы, — Северной Японии, области Великих озер (США, Канада), Швеции, Дании, Британской Колумбии (Канада), РФ, где бактерии настолько обильно колонизируют придонный ил, что отмечаются случаи заражения рыб. Периодическое пересыхание водоемов стимулирует рост Clostridium botulinum. Для профилактики интоксикаций продуктами промышленного производства при консервировании мяса широко применяют нитриты; в этом плане наибольшую опасность представляют мясные, рыбные и овощные консервы домашнего приготовления.
Естественный резервуар и источник инфекции — почва и различные животные.
Морфология возбудителя
Вегетативные клетки — палочки с закругленными концами размером 4-8´0,6-0,8 мкм, подвижны (перитрихи). При неблагоприятных условиях образуют эндоспоры, расположенные терминально и субтерминально. Строгие анаэробы; молодые культуры окрашиваются грамположительно, 4-5-суточные — грамотрицательно. Оптимум рН для роста 7,3-7,6, для прорастания спор 6,0-7,2.
Морфология колоний. На кровяном агаре с глюкозой образуют очень мелкие сероватые или мутные желтоватые колонии линзообразной формы (на различных средах у одного и того же штамма могут варьировать). Вокруг колонии образуются зоны гемолиза различной ширины. На печеночном агаре образуют полиморфные звездчатые колонии, на желатине — сероватые, окруженные зоной разжиженного желатина. На столбике агара можно обнаружить диссоциаты, R-формы имеют форму чечевичных зерен, S-формы — пушинок. Хорошо растут на жидких средах (обычно на бульоне Тароцци, бульонах из гидролизатов казеина, мяса или рыбы) при условии предварительного удаления О2
из среды кипячением в течение 15-20 мин с быстрым охлаждением. Вызывают помутнение среды и газообразование, иногда имеется запах прогорклого масла, но этот признак непостоянен.
Антигенный состав
Серологическая идентификация Clostridium botulinum основана на выявлении токсинов, по их структуре бактерии разделяют на 8 сероваров — А, В С1(a)
, С2(b)
, D, Е, F и G. Антигенная структура бактерий остается малоизученной, показано наличие жгутиковых, группоспецифических (Н) и соматических, типоспецифических (О) Аг, не проявляющих токсических свойств. Оптимальная температура для токсинообразования вариабельна для бактерий типов А, В, С и D 35°С, для бактерий типов Е и F 28-30°С
Биохимические свойства
Все типы Clostridium botulinum образуют желатиназу, лецитиназу и Н2
S, проявляют широкий спектр сахаролитической активности (бактерии типов А, В, Е и F ферментируют глюкозу, левулезу, фруктозу, мальтозу и сахарозу типов С и D — глюкозу и мальтозу, тип G инертен к углеводам). Clostridium botulinum типов А и В обладают выраженными протеолитическими свойствами, разлагают свернувшийся яичный белок и гидролизуют желатин По биохимическим свойствам выделяют 4 группы.
Бактерии I группы
проявляют выраженные протеолитические свойства, гидролизуют желатин и эскулин, ферментируют глюкозу и мальтозу, проявляют липазную активность на яичном агаре.
Бактерии II группы
проявляют сахаролитическую активность, но лишены протеолитической.
Бактерии III группы
проявляют липазную активность и гидролизуют желатин.
Бактерии IV группы
гидролизуют желатин, но, в отличие от прочих возбудителей ботулизма не проявляют сахаролитических свойств и липазной активности, что послужило основанием для предложения выделить их в отдельный вид —Clostridium argentiense.
Патогенность
Патогенность Clostridium botulinum различна для различных видов млекопитающих; заболевания человека вызывают бактерии типов А, В, Е и F; Clostridium botulinum типов С и D вызывают заболевания животных и птиц (в редких случаях от больных животных выделяют бактерии типов А и В). Патогенность типа G для человека и животных не доказана.
Клинические проявления преимущественно обусловлены действием нейротоксина (т.к. в условиях организма размножение вегетативных форм Clostridium botulinum затруднено) и включают:
· классическую пищевую токсикоинфекцию, более распространенную под названием «ботулизм»;
· раневой ботулизм (возникает при загрязнении некротизированных тканей почвой);
· ботулизм новорожденных (у детей от 3 до 20 недель), характерны генерализованная гипотония и амиотрофия, развивается при заглатывании спор с последующим развитием вегетативных форм (в США ежегодно регистрируют около 70 случаев);
· неопределенно классифицируемый ботулизм (у детей старше одного года и взрослых), не связанный с указанными факторами риска (пища, рана).
Фармакокинетическая активность токсинов различных типов Clostridium botulinum практически одинакова: все они сорбируются на клетках слизистой оболочки кишечника, проникают в кровь (где их можно выявить серологически) и в периферические нервные окончания. Фармакологическое действие включает связывание Н-цепи токсина с мембраной, поглощение токсина и формирование пор в синаптических пузырьках (каждую пору формируют 4 молекулы токсина), что приводит к блокированию слияния синаптических пузырьков с мембраной; мишень для действия — интегральные синаптические белки. В частности, токсины серотипов В, D и F расщепляют синаптобревин, А и Е — SNAP-25, С — синтаксин, D и F — целлюбревин. Избирательно поражают a-моторные нейроны передних рогов спинного мозга, что обусловливает характерные параличи мышц. Токсины термолабильны, но для полной инактивации требуется кипячение в течение 20 минут.
Клинические проявления. Временной интервал между попаданием токсина в организм и появлением первых признаков ботулизма обычно не превышает 24 ч, но может варьировать от 4-6 до 96 ч и более. Проявления зависят от природы продукта, ставшего причиной отравления, количества токсина, поступившего в организм, и состояния больного. Первые, но непостоянные признаки — расстройства ЖКТ (тошнота, рвота, боли в животе). Часто больные жалуются на сухость во рту или гиперсаливацию. Одновременно развиваются головная боль и нервно-паралитические явления — нарушение глотания, дисфагия и офтальмоплегический синдром; часто наступают односторонний или двусторонний блефароптоз и анизокория — результат поражения сфинктера зрачка. Циркуляция токсина в кровотоке приводит к уменьшению притока крови к правому предсердию. Кроме поражения ЦНС, ботулотоксин вызывает периферические поражения нервно-мышечной передачи, проявляющиеся сначала вялостью движений или полной адинамией с последующим развитием парезов и/или параличей глазных, глоточных и гортанных мышц, а также мышц шеи и конечностей.
Довольно часто случаи детского ботулизма связаны с кормлением детей медом. Первый такой случай зарегистрирован в 1943г.; симптоматика раневого ботулизма аналогична таковой при пищевом отравлении и обусловлена действием токсина, выделяемого бактериями в ране.
Токсин Clostridium botulinum — белок, оказывающий нейротоксическое действие. В зависимости от типа возбудителя, идентифицируемого по антигенной структуре токсина, Mr
может варьировать от 60 до 150 кД. Представлен Zn2+
-зависимыми эндопептидазами, при протеолизе разлагается на 2 связанных дисульфидной связью фрагмента (L- и Н-цепи). Механизм биологической активности реализуется через связывание Н-цепи с мембраной, проникновение токсина в клетку, формирование пор в пузырьках (каждую пору формируют 4 молекулы токсина), что приводит к блокированию слияния синаптических пузырьков с мембраной. Токсин разрушается при кипячении, легко кристаллизуется в белый хлопьевидный порошок. Токсины всех типов также оказывают гемолизирующее действие.
Иммунитет
Чувствительность к ботулиническому токсину у различных животных (в том числе одного вида) подвержена резким колебаниям. Абсолютно резистентные виды неизвестны, но всеядные животные обладают меньшей чувствительностью. Динамика заболевания не сопровождается выработкой значимых титров AT, что связано с незначительной (с точки зрения иммуногенных свойств) дозой токсина, вызвавшей поражение. Перенесенное заболевание не оставляет антитоксического иммунитета. У выздоровевших пациентов в сыворотке определяют AT к токсинам и микробным клеткам, что свидетельствует о комплексном характере иммунного ответа, направленного как на связывание токсина, так и на элиминацию возбудителя. Следовательно, ботулизм можно рассматривать не только как интоксикацию, но и как токсикоинфекцию (конечно, не отрицая ведущей роли токсина в патогенезе заболевания).
Лабораторная диагностика
Выделение возбудителя проводят по общепринятой схеме (рис. 4). Лабораторному исследованию подлежат остатки пищевых продуктов, материал, полученный от больного, секционный материал. Кровь берут из вены пациента в количестве 5-10 мл и разводят 3-4% раствором цитрата натрия в соотношении 2:1, промывные воды из желудка забирают в объеме 50-100 мл, кал — 50-60 г. На секции забирают кусочки печени (50-60 г), отрезки кишечника и желудка и их содержимое. До поступления в лабораторию образцы хранят на холоде.
Кровь исследуют только на наличие токсина с помощью биологической пробы на мышах (вводят 2 мл) или морских свинках (вводят 5-8 мл). Испражнения исследуют только на наличие возбудителя посевом на питательные среды, весь остальной материал — на наличие токсина и возбудителя. Банки с консервами выдерживают в термостате 10-12 суток, стерильно отбирают 50-100 г, растирают и центрифугируют, в надосадочной жидкости определяют токсин, в осадке — возбудитель. Мясо и рыбу обрабатывают спиртом и забирают пробы из внутренних частей (пробы рыбы рекомендуют брать от хребта и внутренних органов). Пробы изучают аналогично исследованиям консервированных продуктов.
Clostridium novyi (Clstridium oedematiens типа А) — как и Clostridium perfringes – основной возбудитель анаэробной раневой инфекции, также известной как газовая гангрена, газовый или злокачественный отек, инфекционного некротического гепатита овец. Впервые раневая госпитальная гангрена была описана Паре в 1562 г, через 3 столетия Вельпо (1839) опубликовал свои наблюдения над подобным заболеванием, названным им «травматическая эмфизема». Полное описание клинической картины и течения разлитых форм газовой инфекции, наблюдаемых им во время Севастопольской и Кавказской кампаний, дал Н.И. Пирогов. Позднее Веинберг и Сэган (1891) установили, что открытая ими бацилла злокачественного отека (Clostridium oedematiens типа А) способна вызывать инфекции у человека; возбудитель позднее (1894) был охарактеризован Нови и получил его имя. В годы второй мировой войны инфекции, вызванные Clostridium novyi, составляли 42% случаев гангрены. Микроорганизм широко распространен в природе, может быть выделен из почвы, осадочных отложений, а также из органов ЖКТ здоровых животных.
Морфология и культуральные свойства
Вегетативные клетки. Крупные или слегка изогнутые подвижные грамположительные палочки размером 4-10´1-2мкм; перитрихи (20-25 жгутиков). Обладают выраженным полиморфизмом (некоторые штаммы образуют короткие цепочки или нити); при старении теряют способность окрашиваться по Грaму, но хорошо красятся анилиновыми красителями. В молодых культурах похожи на Clostridium perfringens, но отличаются подвижностью. Облигатный анаэроб (при пересевах колонии, выросшие на поверхности питательных сред, следует как можно меньше держать на воздухе). Молодые клетки хорошо окрашиваются основными анилиновыми красителями, бактерии из старых культур могут изменять отношение к окраске по Граму.
Споры овальные, расположены центрально или субтерминально. На мясных и казеиновых средах спорообразование наблюдают на 2-6 сутки. Лучше всего споры образуются на средах, бедных утилизируемыми углеводами и другими питательными веществами. На обогащенных средах спорообразование менее обильное и более медленное. Устойчивы к нагреванию (выживают при кипячении в течение 1-2 ч), в костях животных сохраняются до 10 лет.
Морфология колоний. На плотных средах в анаэростате уже через 48 ч образуют круглые сочные сероватые полупрозрачные колонии, иногда с зернистой поверхностью и неровными краями. Различают несколько типов бактерий. Бактерии типов А, В и С имеют тенденцию к образованию дочерних и подвижных колоний. На кровяном агаре возбудитель склонен образовывать шероховатые колонии, у бактерий типов А, В и С они окружены зоной гемолиза. Бактерии типа D эритроциты не разрушают. Колонии типов А и В, выросшие на кровяном агаре с бензидином, быстро чернеют на воздухе (за счет образования Н2
О2
). В глубине агара образуются колонии, напоминающие линзы, комочки ваты, снежные хлопья и т. д., часто окрашены в желтоватый или коричневатый цвет. На жидких средах колонии растут сравнительно медленно и вызывают сдвиг рН в кислую сторону (за счет образования органических кислот и Н2
S). На мясо-пептонных бульонах с 0,5% глюкозы или 3% декстрина при 37°С происходит равномерное помутнение среды, затем образуется рыхлый осадок.
Антигенная структура
Серологическая идентификация основана на выявлении соматических Аг; у штаммов типов А, В и D антигенная структура представлена 2 одинаковыми соматическими Аг, находящимися в различных соотношениях, антисыворотки к штаммам типа В могут иногда перекрестно реагировать с Аг других типов.
Биохимические свойства
Бактерии типов А, В и С ферментируют глюкозу, фруктозу и мальтозу, а тип D — только глюкозу, глицерин разлагают все микроорганизмы (кроме нескольких штаммов типа В). Показано наличие у бактерий типа А глицерокиназы, α-амилазы и α-глюкозидазы, что указывает на способность разлагать полисахариды путем гидролиза и фосфорилирования. Протеолитические свойства у Clostridium novyi выражены сравнительно слабо, все штаммы разлагают желатин, свертывают молоко (медленно), но не разлагают свернувшийся яичный белок (исключая несколько штаммов), бактерии типа D образуют индол и H2
S.
Патогенность
Clostridium novyi типов А и В вызывают газовую гангрену у человека и животных (наиболее частый возбудитель — тип А). Бактерии вырабатывают 8 токсинов, определяющих их патогенность (табл. 6). g-токсин (фосфолипаза) и b-токсин (некротическая, гемолитическая лецитиназа С) не тождественны одноименным токсинам Clostridium perfringens. a-токсин – термолабильный, некротизирующий токсин (его продуцируют культуры типа А и В), кроме того, Clostridium novyi образует гиалуронидазу, идентичную m-токсину С. perfringens. Культуры патогенны для многих лабораторных животных (мыши, морские свинки, кролики, крысы). У морских свинок на месте инъекции образуется желатинозный, студенистый отек. У 50% штаммов культуральная жидкость токсична для мышей.
Лабораторная диагностика
Лабораторная диагностика включает серологическую идентификацию Аг возбудителя и AT к ним в различных биологических жидкостях организма и выделение культуры возбудителя (аналогично бактериологическому исследованию на наличие Clostridium perfringens), что в случае Clostridium novyi представляет определенные трудности. Дифференциальную диагностику от прочих клостридий, вызывающих анаэробные инфекции, проводят оценкой сахаролитических, протеолитических и некоторых других биохимических свойств (табл. 7).
Таблица 6. Токсины, вырабатываемые различными типами Clostridium novyi
Помимо Clostridium perfrigens и Clostridium novyi, патологические процессы у человека и животных могут вызывать и другие клостридии. Исторически многообразие форм анаэробных поражений привело к тому, что к началу первой мировой войны имелось 71 наименование, обозначающее анаэробную инфекцию, за время войны их дополнили 20 названиями, а к концу войны — еще 16. В 1861 г. Пастер описал «септический вибрион», а со времени выделения культуры совместно с Жубером (1977) Vibrion septique длительное время оставался единственным идентифицированным патогенным микробом, с действием которого связывали многие заболевания. Дальнейшая история открытия возбудителей анаэробных инфекций включает выделение сапрофитов С.pulrificus (Биншток, 1883) и Clostridium sporogenes (И. И. Мечников, 1908), а в 1915 г. Вейнберг и Сэгэн выделяют C.fallax, «бациллу злокачественного отека» Clostridium oedematiens (1915) и «тканерасплавляющую» бациллу Clostridium histolyticum (1917). Характерная особенность микроорганизмов — способность проявлять патогенное свойство в условиях смешанных раневых инфекций. Все они грамположительные анаэробы (но некоторые относительно толерантны к O2
), образуют споры, форма которых варьирует от круглой до цилиндрической. Принцип выделения возбудителей напоминает таковой при выделении культуры С. perfringens.
Clostridium histolyticum
Подвижная палочка (также встречаются неподвижные изоляты) размером 3-5´0,5-0,8 мкм; грамположительна, но в старых культурах может быть грамотрицательной. В мазках часто образует пары или короткие цепочки, иногода единичные бактерии. Очень подвижна в молодых культурах, клетки из старых культур неподвижны (также известны изначально неподвижные штаммы). Почти на всех средах быстро образует субтерминальные споры («игольное ушко») с трехслойной оболочкой, не деформирующие клетку. Строгий анаэроб, растет при давлении 3-15 мм рт.ст. (оптимум 8 мм рт.ст.), но обладает аэротолерантностью, оставаясь жизнеспособной в аэробных условиях в течение 10 ч. В аэробных условиях растет плохо и не образует спор и образует колонии меньшего размера. В анаэробных условиях на кровяном агаре образует прозрачные выпуклые колонии диаметром 0,5-1 мм, окруженные тонкой зоной гемолиза. При продолжительном отборе можно получить штаммы, формирующие колонии в виде головы Медузы. В толще агара неподвижные штаммы образуют «пушинки» с уплотненным центром, подвижные — чечевицеобразные колонии или колонии с протуберанцем. Вызывают сплошное помутнение жидких сред с протеолизом кусочков мяса и печени на дне. Через 2 сут среда становится прозрачной, а на дне образуется осадок. рН почти не меняется; запах отсутствует. Инертны к углеводам (к ферментации без образования кислоты способны лишь некоторые штаммы); не образуют индол, но вырабатывают в больших количествах сероводород. Проявляют выраженные протеолитические свойства — разлагают желатин, свернувшуюся сыворотку, яичный белок и коллаген (табл. 7). Продуцируют 5 серологически идентифицируемых токсинов: a-токсин (основной токсин), оказывающий летальное и некротическое действие; b-токсин (коллагеназа), расщепляющий азоколл и желатин; g-токсин (протеиназа), активируемый восстановителями и не разрушающий нативный коллаген, но расщепляющий азоколл, желатин и казеин; d-токсин (эластаза), проявляющий аналогичную активность; e-токсин, проявляющий О2
-зависимую гемолитическую активность (лабилен к кислороду, в антигенном отношении близок к стрептолизину О). У животных Clostridium histolyticum – один из возбудителей злокачественного отека (газовой гангрены), обычно в ассоциации с прочими анаэробами. Clostridium histolyticum патогенны для лабораторных животных. Морские свинки при внутримышечной иньекции свежей вирулентной культуры, выращеной на мясной среде, погибают в период от нескольких часов до нескольких дней. В зоне инъекции наблюдается расплавление мышц, газа не образуется, гнилостного распада нет.
В соответствии с действующей инструкцией при лабораторной диагностике злокачественного отека проводится микрокопическое исследование, подкожное заражение морских свинок изучаемым материалом в область брюшных мышц, изучение тинкториальных и культуральных свойств выделенной культуры.
Clostridium septicum (палочка Гона-Сакса)
Возбудитель злокачественного отека, брадзота овец. Обнаруживается в почве, кишечном тракте домашних животных, при соответствующей патологии животных и человека. Полиморфные подвижные палочки размером 4-5´0,8 мкм; в тканях способны образовывать нити длиной до 500 мкм. В культурах клетки могут быть яйцевидные, веретеновидные, образуют цепочки. При контакте с О2
теряют подвижность, но не так быстро, как С. oedematiens. Через 24 ч культивирования образуют субтерминальные споры. Строгие анаэробы; растут при давлении 8-15 мм рт.ст. (выдерживают до 25 мм рт.ст.). Остаются жизнеспособными при доступе О2
в течение 10 ч. На поверхности твердых сред образуют блестящие полупрозрачные колонии (диаметром до 4 мм) с неровными краями (имеют тенденцию к ползучему росту). На агаре Цейсслера через 48 ч палочки образуют сплошной нежный налет, окруженный зоной гемолиза. В столбике 1% агара формируют колонии с отходящими переплетающимися нитями, на 2% агаре колонии имеют вид дисков, иногда с протуберанцем. Ферментируют некоторые углеводы и не разлагают (практически все штаммы) сахарозу (что используют для дифференциальной диагностики с С.chavoei); протеолитическая активность выражена умеренно (см. табл. 7). На среде Китта-Тароцци дает обильный рост; газообразование вариабельное; через 2 суток образует осадок. Продуцируется 4 экзотоксина: a-токсин, основной фактор патогенности, проявляющий летальную, некротизирующую и гемолитическую активность; b-токсин, обладающий свойствами ДНКазы; g-токсин (гиалуронидаза); d-токсин, проявляющий свойства О2
-лабильного гемолизина. При дифференциации от Clostridium chavoei используют следующие тесты: гемагглютинация эритроцитов барана, гемолиз эритроцитов курицы (Матвеев, Быченко 1973).
Clostridium chavoei
Возбудитель эмфизиматозного карбункула крупного рогатого скота и овец. Бактериальные клетки отличаются полиморфизмом, особенно в живой ткани, могут иметь форму лимона, груши, в мазках чистой культуры - прямые или слегка изогнутые палочки, одиночные, пары, реже короткие цепочки. По своим биологическим и антигенным свойствам мало отличается от Clostridium septicum, некоторые авторы рассматривают его как подвид С.septicum: С.septicum тип А и С. chavoei тип В. Однако каждый из этих микроорганизмов полностью нейтрализует только гомологичная сыворотка, а при дифференциальной диагностике этих микроорганизмов необходимо учитывать отсутствие полной перекрестной нейтрализации токсинов, слабую терморезистентность у С. septicum и высокую у С. chavoei, длительный инкубационный период при инфекции, вызванной первым микроорганизмом, и практически полное его отсутствие при заболеваниях, вызванных С. chavoei, способность С. septicum агглютинировать эритроциты барана и лизировать эритроциты кур. Молоко створаживает за 3-6 суток; казеин и свернувшуюся сыворотку не разжижает; желатин не гидролизует. На кровяном агаре, среде Цейсслера образует характерные слабо выпуклые колонии в виде перламутровой пуговицы или с изрезанными краями – напоминающие виноградные листья, нежного фиолетового цвета; на средах с кровью дает a-гемолиз. На среде Китта-Тароцци характерен обильный рост, споры образует через 24 ч, колонии не имеют неприятного запаха, но старые культуры могут иметь запах прогорклого масла. Строгий анаэроб. Температурный оптимум 36-37°С. Слабо растет при 25°С и не растет при 45°С. В соответствии с методическими указаниями по диагностике эмкара, исследования включают изучение тинкториальных и культуральных свойств выделенного микроорганизма (без изучения биохимических свойств) и определение ее патогенности для морской свинки. Характерным изменением у морских свинок, зараженных подкожно в области брюшных мышц является наличие гемморагического выпота или точечных кровоизлияний на месте инъекции. Кожа от пораженных мышц отделяется с трудом, мышцы темно–красного цвета. В подкожной клетчатке обнаруживают небольшое количество пузырьков газа.
Clostridium sporogenes
Ассоциируется с возбудителем злокачественного отека. Выделяется из почвы, фекалий овец, собак и при патологических состояниях человека и животных. Подвижные палочки размером 3-6´0,5 мкм; проявляют выраженныные протеолитические свойства и биохимически инертны в отношении большинства углеводов (табл. 7). Температурный оптимум 30 – 40°С. Анаэроб. На кровяном агаре формирует колонии неправельной формы с ризоидными краями, серого цвета, выпуклые, обычно с зоной гемолиза. В агаре столбиком рост напоминает комочки ваты с плотным центром. При смешанных анаэробных инфекциях увеличивают вирулентность Clostridium perfringens и Clostridium septicum; при попадании жизнеспособных спор в мышцы способны вызывать гнойные процессы. Палочка не образует токсинов, участвующих в патогенезе анаэробной раневой инфекции.
Clostridium sordellii
Выделена Сорделли от больного газовой гангреной в Буэнос-Айресе; (1922). Один из возбудителей злокачественного отека. Обнаруживают в почве и при патологических состояниях человека и животных. Подвижная палочка размером 2-4´0,6-1 мкм; факультативный анаэроб; на плотных питательных средах уже через 24-48 ч образует выпуклые сероватые колонии с неровными краями. На агаре с эритроцитами лошади дает узкую зону гемолиза, а на шоколадном агаре образует узкую зону просветления (за счет протеолиза). На агаре с куриным желтком, молоком и лактозой формирует зону опалесценции вокруг колоний. На жидких мясных средах дает интенсивный рост, часто с образованием слизи. Ферментирует многие углеводы, но не лактозу и сахарозу, проявляет выраженные протеолитические свойства (табл. 7). Вирулентные штаммы продуцируют высоколетальный некротизирующий токсин, напоминающий a-токсин Clostridium novyi; также образует лецитиназу С, серологически сходную с лецитиназой С. perfringens типа А, но проявляющую меньшую активность; продуцирует гемолизин типа q-токсина С. perfringens типа А и d-токсина Clostridium novyi и Clostridium septicum.
Clostridium fallax
Впервые выделена Прево из почвы тропических районов Африки. Один из возбудителей газовой гангрены. Подвижная прямая палочка (в молодых культурах) с закругленными концами, 2-5´0,5 мкм; строгий анаэроб, температурный оптимум 37°С; на поверхности агара через 24-48 ч образует мелкие плоские прозрачные колонии с неровными краями, по мере старения колонии становятся матовыми; в агаре с высоким столбиком образует чечевицеобразные колонии, на кровяном агаре дает узкую полоску гемолиза. Ферментирует углеводы; проявляет умеренную протеолитическую активность (табл. 7), свертывает молоко с образованием кислоты. Не образует индола и не восстанавливает нитраты. По мнению ряда авторов, способна вырабатывать летальный токсин, серологически не идентифицированный до настоящего времени. Свежевыделенные штаммы вирулентны для морских свинок и мышей, вызывают серозно- фибринозный отек и некроз мышц. При пассаже вирулентность штаммов быстро теряется.
Clostridium bifermentans
По морфологии и биохимическим свойствам похожа на Clostridium sordellii, дифференциальная диагностика основана на серологической идентификации агглютининов спор; образует лецитиназу С. Иногда вызывает газовую гангрену у человека; вместе с Clostridium novyi, С.septicum, С.histolyticum и С.perfringens типа А (продуцирующими a-токсин) относится к так называемым гистотоксическим клостридиям. Неподвижная палочка размером 4-8´1-1,5 мкм, в молодом возрасте грамположительная; в мазках располагается цепочками. Быстро образует центральные или субтерминальные споры, не деформирующие клетку. На агаре Цейсслера обусловливает нежный рост, напоминающий рост С. oedematiens. На средах с кровью дает a-гемолиз; проявляет лецитиназную активность (лецитиназа С). Разжижает свернувшуюся сыворотку, гидролизует желатин, ферментирует глюкозу, левулезу и мальтозу. На среде Китта-Тароцци газ не образуется, через 24 ч культивирования появляется осадок. Рост сопровождается гнилостным запахом.
Clostridium difficile
Среди прочих патогенных клостридий следует упомянуть открытую Холлом и О'Тулом (1935) Clostridium difficile. Возбудитель вызывает псевдомембранозный энтероколит на фоне нерациональной терапии антибиотиками (клиндамицином, ампициллином и цефалоспоринами) и цитостатиками, вызывающими глубокий дисбаланс микрофлоры и колонизацию кишечника С.difficile. Бактерии продуцируют 2 вида экзотоксина — токсин А (энтеротоксин) с Mr
44 000-50 000 Д (оказывает диареегенное и летальное действие, стимулирует гуанилатциклазу) и токсин В (цитотоксин) с Mr
47 000 Д (оказывает летальное действие, значительно превосходящее действие токсина А, нарушает функции мембран с потерей К+
и фибронектина, ингибирует синтез белка). Проявляет высокую резистентность к антибиотикам широкого спектра действия, что создает предпосылки для обширной колонизации кишечника и секреции больших доз токсинов, вызывающих изменения кишечной стенки; чувствительна к действию ванкомицина. Носительство С. difficile особенно распространено у новорожденных (до 50%), но именно у них наблюдают самый низкий уровень поражений. По мере развития нормальной микрофлоры (6-12 месяцев) число носителей уменьшается и среди взрослых лиц не превышает 3%. Следует помнить, что псевдомембранозный колит — сугубо госпитальная инфекция, доминирующая среди прочих госпитальных кишечных поражений, превышая в 2-3 раза число инфекций, вызванных сальмонеллами. Среди новорожденных возможна контактная передача от ребенка ребенку или с руками персонала (при пеленании, кормлении и купании одними и теми же руками); среди взрослых доминируют контактно-бытовые пути госпитального распространения.
Антибиотиковый энтероколит характеризуется профузными водянистыми диареями; у 50% пациентов выявляют лейкоциты в кале и лейкоцитоз. Больные жалуются на коликообразные боли в животе, температура тела может достигать 39°С и выше.
Псевдомембранозный энтероколит характеризуется образованием и выделением с калом пленчатого материала — структур, представленных фибрином и слизью.
Среда Китта-Тароцци. Мясо или печень крупного рогатого скота нарезают мелкими кусочками, заливают трехкратным объемом МПБ или бульона Хоттингера (рН 7,4—7,6) и 30 минут кипятят. Затем среду фильтруют, печень (мясо) промывают водопроводной водой, подсушивают фильтровальной бумагой. По 3—4 кусочка мяса (печени) помещают в пробирку, наливают 7—8 мл бульона, покрывают слоем вазелинового масла и стерилизуют при 120°С 20 минут. Перед использованием среду регенерируют (кипятят с последующим охлаждением).
Кровяной агар с глюкозой. К 3%-ному МПА (рН 7,2—7,4), расплавленному и охлажденному до 50°С, добавляют до 1—2% стерильного раствора глюкозы, 15—20% свежей дефибринированной крови барана или лошади. Разливают по чашкам Петри, подсушивают 20—30 минут в термостате. Культивирование проводят в анаэростате.
Полужидкий агар для строгих анаэробов (Тароцци). В бульон Мартена (рН 7,2-7,4) с 0,3-0,5% глюкозы добавляют 0,1% агара. Среду разливают по 9 мл в стерильные пробирки с кусочками вареного мяса, печени или фарша, стерилизуют при 120°С 30 минут. Среду можно использовать, не заливая поверхность вазелиновым маслом.
Агар для трубок Виньял-Вейона. В бульоне Мартена (рН 7,4) растворяют 2% агара, 0,1% глюкозы. Среду разливают в узкие тонкостенные пробирки и стерилизуют дробно, текучим паром в течение 3 дней.
Бульон Вейнберга для анаэробов. 1 кг бычьего сердца пропускают через мясорубку, добавляют к фаршу 1 л воды, нагревают до кипения, охлаждают, снимают жир. Смешивают 400 г печени, 400 г свиных желудков, 40 г соляной кислоты, 4 л воды, подогретой до 50°С, и выдерживают при этой температуре 18-24 ч. Затем подогревают до 100°С, жидкость сливают, фильтруют, добавляют 0,2% двуосновного фосфорнокислого натрия и устанавливают рН 7,4. Смешивают 1 л мясной воды из сердца быка и 2 л полученного пептона, устанавливают рН 7,8—8,2 и стерилизуют при 120°С 30 минут. Бульон разливают по пробиркам с кусочками вареной печени, наливают стерильное вазелиновое масло слоем 0,5 см и вновь стерилизуют при 120° С 30 минут. Перед посевом к бульону добавляют стерильный раствор глюкозы до 0,5%.
Среда Виллиса и Хоббе. Смешивают 400 мл бульона Хоттингера, 4,8 г агара, 4,8 г лактозы, 1,3 мл 1%-ного раствора нейтрального красного. Стерилизуют при 115°С 15 минут, охлаждают до 50°С и добавляют 15 мл стерильной желточной суспензии (смешивают поровну куриный желток и физиологический раствор) и 60 мл стерильного обезжиренного молока.
Железо-сульфитный агар (Вильсон, Блер, 1924). К 100 мл 3%-ного МПА (рН 7,4) с 1% глюкозы при температуре 60°С добавляют 10 мл 20%-ного раствора сернокислого натрия (Na2
SO3
) и 1 мл 8%-ного раствора хлористого железа (FeCl3
), приготовленного на стерильной дистиллированной воде. Раствор Na2
SO3
предварительно стерилизуют 1 ч текучим паром. Затем среду, не стерилизуя, разливают по чашкам Петри. Сернистокислый натрий можно заменить серноватистокислым натрием (Na2
S2
O3
), а хлористое железо—сернокислым (FeSO4
). При восстановлении Na2
SO3
сульфат натрия соединяется с хлорным железом и образуется черный осадок сернистого железа (FeS). Этой способностью обладают анаэробы и некоторые аэробные бактерии, вследствие чего колонии таких микроорганизмов окрашиваются в черный цвет. С. perfringens, обладающий большой скоростью роста, изменяет цвет среды через 1-2 ч культивирования. Другие анаэробы формируют зеленовато-черные колонии через 6-7 ч.
Железо-сульфитное молоко (Робинзон, Стоваль, 1937). К 100 мл обезжиренного молока добавляют 10 мл 20%-ного раствора сернистокислого натрия и 1 мл 8%-ного хлористого железа. Среду готовят непосредственно перед использованием и разливают по пробиркам. На данной среде С. perfringens можно обнаружить в смеси со стрептококками, которые на других средах способны заметно тормозить его рост.
Бензидино-кровяной агар (Гордон, Мак Леод, 1940). К 3%-ному МПА (рН 6,4) с 1% глюкозы, подогретому до температуры 50°С, добавляют бензидин до концентрации 9% и 10% стерильной дефибринированной крови барана. Компоненты перемешивают до приобретения средой шоколадного оттенка, разливают по чашкам Петри и подсушивают 4-5 ч в термостате. Засеянные чашки выдерживают в анаэробных условиях в термостате 12-24 ч, а затем переносят в аэробные условия. Колонии С. novyi окрашиваются в черный цвет за 15-30 минут. Раствор бензидина готовят следующим образом: к 50 мл дистиллированной воды добавляют 0,25 г основного бензидина, 0,3 мл 1% HCl и нагревают до растворения. Раствор пригоден для употребления в течение 2 недель.
Желточно-кровяной агар (Шапина-Вегина, 1962). К 2,5%-ному МПА добавляют 10% дефибринированной крови барана, 10% желточной взвеси. Среда предназначена для выявления С. novyi. Через 16 ч выращивания колонии окружены непрозрачной зоной гемолиза с наличием на поверхности среды вокруг колоний непрозрачной пленки с жемчужным блеском. Другие бактерии (аэробы, анаэробы), как правило, не дают одновременно перламутрового слоя и зоны редукции.
Полусинтетическая среда (Bonnel, Burgian, Raby, 1959). Используют для культивирования и быстрой селекции анаэробных бактерий. В 1000 мл дистиллированной воды растворяют 15 г пептона, 5 г дрожжевого экстракта, 2,5 г натрия хлорида, 1,3 г агар-агара и подщелачивают Na2
CO3
. Смесь автоклавируют при 120° С в течение 15 минут, фильтруют и добавляют 5,5 г глюкозы, 0,5 г гидросульфита натрия (предварительно растворенные в небольшом количестве воды), устанавливают рН 7,1. Добавляют 0,001 г резазурина и встряхивают смесь в течение нескольких минут. Среду разливают в пробирки по 15 мл, стерилизуют при 110°С 30 минут, охлаждают под холодной водой. При росте анаэробов среда окрашивается в нижней части пробирки, факультативных анаэробов — весь столбик среды. Среду используют 3 недели при хранении в условиях комнатной температуры.
Перфрингенс-агар (O.P.S.P.-агар, пропись фирмы «Дифко», 1982). В 1000 мл дистиллированной воды растворяют 15 г триптона, 5 г дрожжевого экстракта, 5 г соевого пептона, 7 г печеночного экстракта, 1 г железа аммонийно-цитратного, 1 г натрия метабисульфита, 1,5 г трис-буфера, 10 г агара, устанавливают рН 7,3. Стерилизуют автоклавированием при 121 С 15 минут, затем охлаждают до 50°С, вносят добавки (стерильно), обеспечивающие среде селективные свойства, и разливают по чашкам Петри. Добавка «А» содержит 100 мл натрия судьфадиазина, добавка «В» — 0,5 г олеандомицина фосфата и 10000 ЕД полимиксина В сульфата. Среда состоит из 100 мкг/мл натрия сульфадиазина, 0,5 мкг/мл олеандомицина фосфата и 10 ЕД полимиксина В сульфата. Данный состав обеспечивает селективные свойства, оптимальные для изоляции С. perfringens.
Натрия метабисульфат и железо аммонийно-цитратное являются индикаторами редукции сульфита, что влияет на формирование колоний возбудителя черного цвета диаметром 2-4 мм. Рост других сульфатредуцирующих бактерий (сальмонеллы, протей, цитробактер, стафилококки, бациллы) ингибируется. На среде могут расти энтерококки, но их колонии по внешнему виду отличаются от колоний С. perfringens.
Анаэробный агар Шадпера (пропись фирмы «Дифко», 1982). В 1000 мл дистиллированной воды растворяют 10 г триптического соевого бульона, 5 г пептона, 5 г дрожжевого экстракта, 5 г декстрозы, 0,4 г цистеина гидрохлорида, 0,01 г гемина, 0,75 г трис-буфера, 13,5 г агара. Устанавливают рН 7,6, стерилизуют автоклавированием при 121°С 15 минут.
С селективными добавками среду используют для выделения клостридий, бактероидов, флавобактерий, лактобацилл, стрептококков (анаэробных) из проб фекалий и кишечного тракта.
Для изоляции клостридий и бактероидов к 1000 мл основного анаэробного агара добавляют 10 г порошка плаценты и 0,002 г неомицина. С целью выделения флавобактерий в 1000 м3
вносят 7 мл 0,5%-ного тиротрицина в этаноле. Для анаэробных лактобацилл и стрептококков в 1000 мл вносят 10 г натрия хлорида и 0,002 г неомицина. Посевы инкубируют при 37°С в анаэробных условиях.
Основной перфрингенс-агар (пропись фирмы «Дифко», 1982). Среда используется для изготовления TSC- или SFP-агара при предварительной идентификации и подсчете С. perfringens.
В 1000 мл дистиллированной воды растворяют триптозы—15 г, соевого пептона — 5 г, мясного экстракта (сухого) — 5 г, дрожжевого экстракта — 5 г, натрия метабисульфита — 1 г, железа аммонийно-цитратного — 1 г, агара — 14 г. Устанавливают рН 7,6, стерилизуют при 121°С 10 минут. Затем среду охлаждают до 50°С и вносят соответствующие селективные добавки.
Триптозо-сульфитный циклосериновый агар (TSC-агар). В основной перфрингенс-агар вносят D-циклосерин из расчета 400 мг/л и 50 мл/л желточной эмульсии. Компоненты перемешивают и готовую среду разливают в чашки Петри.
Перфрингенс-агар Шахиди—Фергусона (SFP-агар, пропись фирмы «Дифко», 1982). В основной перфрингенс-агар вносят следующие антибиотики: 12 мг/л канамицин-сульфат, 30000 ЕД/л полимиксин В сульфата и 50 мл/л желточной эмульсии. Готовую среду разливают в чашки Петри. На обеих указанных средах вокруг черных колоний С. perfringens образуется опалесцирующая зона, указывающая на лецитиназную активность микроорганизма.
Анаэробный бульон Шадлера (пропись фирмы «Дифко», 1982). По составу среда аналогична анаэробному агару Шадлера, но из нее исключен агар. Используют для выращивания патогенных анаэробов, для определения антибиотикоустойчивости анаэробов методом разведений с выражением результата в виде МИК.
Тиогликолевый бульон (пропись фирмы «Дифко», 1982). В 1000 мл дистиллированной воды растворяют 0,5 г L-цистина, 2,5 г натрия хлорида, 5,5 г декстрозы, 5 г дрожжевого экстракта, 15 г панкреатического перевара казеина, 0,5 г натрия тиогликолята. Устанавливают рН 7,1, разливают по емкостям и стерилизуют при 121°С 15 минут. Перед использованием среду кипятят и охлаждают.
Рекомендуется для контроля на контаминацию различных материалов анаэробными бактериями.
Анаэробный агар Уилкинс-Чангрена (пропись фирмы «Дифко», 1982). В 1000 мл дистиллированной воды растворяют 10 г триптона, 10 г желатинового пептона, 5 г дрожжевого экстракта, 1 г декстрозы, 5 г натрия хлорида, 1 г L-аргинина, 1 г натрия пирувата, 0,0005 г менадиона, 0,005 г гемина, 10 г агара. Устанавливают рН 7,1, стерилизуют при 121°С 15 минут.
Среда рекомендуется для изоляции анаэробных микроорганизмов из клинических материалов, является стандартной для определения анткбиотикочувствительности анаэробных бактерий. При исключении агара среда может быть использована как питательный бульон.
Обогащенный клостридиальный агар (RCM-агар, пропись фирмы «Дифко», 1982). В 1000 мл дистиллированной воды растворяют 3 г дрожжевого экстракта, 10 г мясного экстракта, 10 г пептона, 5 г декстрозы, 1 г растворимого крахмала, 5 г натрия хлорида, 3 г натрия ацетата, 0,5 г цистеина гидрохлорида, 15 г агара. Устанавливают рН 6,8, стерилизуют при 121°С 15 минут.
Среда рекомендуется для исследования кишечной микрофлоры. Perry et al. (1955) использовали ее для изучения рубцовых стрептококков, Bornes, Goldberg (1962), внеся в состав хлортетрациклина гидрохлорид или натрия азид, применяли среду для исследования фецес кур. С добавками крови она пригодна для обнаружения в фецес животных и людей лактобацилл, с добавками крови и неомицина — бактероидов.
К данной группе отнесены достаточно различающиеся роды микроорганизмов, собранные для удобства в одну группу на основании двух общих признаков — сферическая форма тела и положительная окраска по Граму. Эти микроорганизмы не образуют спор, подавляющее большинство их не обладает подвижностью. Роды распадаются на подгруппы – аэробные, факультативно анаэробные и строго анаэробные. Другими удобными признаками для разделения родов служат расположение клеток и каталазная активность. Каталазоположительные кокки дифференцируют с помощью бензидиновой пробы, положительной у цитохромсодержащих микроорганизмов
Микроорганизмы данного рода представлены примерно 30 видами, которые по фенотипическим признакам условно подразделяются на 4 группы. Cтафилококки — клетки сферические, повсеместно распространенные микроорганизмы, некоторые виды вызывают инфекционные заболевания у человека и животных.
Первых представителей рода выделил в 1880 Л. Пастер из гноя фурункула, в 1881 г. А. Огстон дал ему название Staphylococcus. В 1884 из очагов гнойных поражений человека Ф. Розенбах выделил виды S. albus, S. aureus. Данные микроорганизмы в основном ассоциированы с кожными покровами и слизистыми оболочками теплокровных. Но их выделяют и из пищевых продуктов и воды, что обусловливает пищевые токсикозы и токсикоинфекции.
Род образуют неподвижные кокки диаметром 0,5-1,5 мкм, располагающиеся в мазках одиночно, парами или гроздьями, что обусловлено способностью делиться во взаимно перпендикулярных плоскостях. Стафилококки неподвижны; факультативные анаэробы; хемоорганотрофы с окислительным и ферментативным метаболизмом, каталазоположительны; содержат цитохромы, но обычно оксидазоотрицательны, чувствительны к действию лизостафина, но не лизоцима (Schleifer, Kloos), это обусловлено лабильностью пентаглициновых мостиков, соединяющих мурамовую кислоту и тетрапептиды в пептидогликанах клеточной стенки.
Растут на средах содержащих до10% NaCI, температурный оптимум роста — 30-37°С; предпочтительна слабощелочная реакция среды. На плотных средах образуют мутные круглые ровные колонии кремового, желтого или оранжевого цвета. Цвет колоний обусловлен наличием липохромного пигмента, его образование происходит только в присутствии кислорода и наиболее выражено на средах, содержащих кровь, углеводы или молоко. Вызывают характерное разжижение желатина с образованием воронки, заполненной жидкостью (на 4-5 сут.) На жидких средах дают равномерное помутнение, а затем рыхлый осадок, превращающийся в тягучую массу. Восстанавливают нитраты, образуют Н2
S, разлагают глюкозу, ксилозу, сахарозу, мальтозу, глицерин, маннит с выделением кислоты; уреаза-положительны; крахмал не гидролизуют; индол не образуют. Видоспецифичными Аг являются тейхоевые кислоты; для S.aureus – рибиттейхоевые, для S.еpidermidis — глицеринтейхоевые; у S.saprophyticus выявляют оба типа кислот. Типовой вид — S. aureus. Стафилококки хорошо переносят высушивание, сохраняя вирулентность; погибают при прямом воздействии солнечного света в течение 10-12 ч. Довольно устойчивы к нагреванию — при 70-80°С погибают за 20-30 минут, при 150°С — за 10 минут; сухой жар убивает их за 2 ч. Менее устойчивы к действию дезинфектантов, но резистентны к воздействию чистого этанола. 14 из 27 известных видов обнаружены на коже и слизистых оболочках (S. aureus, S. epidermidis, S. saprophyticus, S. hominis, S. haemolyticus, S. warneri, S. capitis, S. saccharolyticus, S. auricularis, S. simulans, S. cohni, S. xylosus, S. lugdunenis и S. schleiferi); большинство из них лучше растет в аэробных условиях (исключая S.saccharolyticus, предпочитающих анаэробные условия). По наличию коагулазы все стафилококки разделяют на две группы; среди патогенных видов коагулаза-положителен лишь S. aureus. остальные виды называют коагулаза-отрицательными. Основные поражения вызывают S. aureus, S. epidermidis и S. saprophyticus.
Распространение. Золотистый стафилококк распространен повсеместно и часто входит в состав нормальной микрофлоры макроорганизма. Микроорганизм выделяют у 15-30% клинически здоровых взрослых людей. В большинстве случаев носительство ограничено несколькими неделями или месяцами; хроническое носительство типично для персонала медицинских учреждений; пациентов, страдающих атопическими дерматитами, а также регулярно использующих инъекции различных препаратов (наркоманы, больные сахарным диабетом, лица с повторными гемодиализами и др.). Подавляющее число инфекций носит эндогенный характер, механизм инфицирования обычно связан с переносом возбудителя из участков колонизации на травматизированную поверхность (например, кожные покровы); существенную роль играют также тесные контакты с носителями и лицами, страдающими стафилококковыми поражениями.
Патогенез поражений
Факторами патогенности являются микрокапсула, компоненты клеточной стенки, ферменты и токсические субстанции.
Микрокапсула защищает бактерии от комплемент-опосредованного поглощения полиморфноядерными фагоцитами, способствует адгезии микроорганизмов и их распространению по тканям. При выращивании in vitro обычно не образуется.
Компоненты клеточной стенки стимулируют развитие воспалительных реакций: усиливают синтез ИЛ-1 макрофагами, активируют систему комплемента и являются мощными хемоаттрактантами для нейтрофилов. Тейхоевые кислоты запускают комплементарный каскад по альтернативному пути, активируют свертывающую и калликреин-кининовую системы, а также облегчают адгезию к эпителиальным поверхностям. Белок А (агглютиноген А) неспецифически связывает Fc-фрагменты молекул IgG (что активирует компоненты комплемента по классическому и альтернативному пути) и усиливает активность естественных киллеров. Активация комплемента приводит к проявлению различных местных и системных реакции, например анафилаксии, феномена Артюса, угнетению активности фагоцитов и т.д.
Ферменты проявляют разнонаправленное действие: каталаза защищает бактерии от действия О2
-зависимых микробицидных механизмов фагоцитов; b-лактамаза разрушает молекулы b-лактамных антибиотиков; липазы облегчают адгезию и проникновение в ткани. Коагулаза, существующая в 3 антигенных формах, вызывает свертывание сыворотки; сам фермент не взаимодействует с фибриногеном, а образует тромбиноподобное вещество, предположительно взаимодействующее с протромбином.
Гемолизины. Выделяют 4 антигенных типа гемолизинов, вызывающих полный гемолиз кровяных сред; золотистые стафилококки способны одновременно синтезировать несколько подобных продуктов.
a-Гемолизин (a-токсин) наиболее часто выявляют у бактерий, выделенных из клинических образцов; неактивен в отношении эритроцитов человека, но быстро лизирует эритроциты барана. При введении подопытным животным вызывает кожные некротические реакции и гибель животных после внутривенного введения.
b-Гемолизин (сфингомиелиназа) оказывает умеренное действие на эритроциты человека, выявляют у 20% изолятов. Проявляет выраженные свойства холодового гемолизина (максимальная активность проявляется при низких температурах).
g-Гемолизин — двухкомпонентный гемолизин с умеренной активностью в отношении эритроцитов человека, поскольку один из компонентов инактивируют содержащие серу полимеры, присутствующие в агаре, то эффект этого гемолизина на кровяных средах обычно не проявляется.
d-Гемолизин — агрегат низкомолекулярных соединений, проявляющих детергентные свойства, последние обусловливают цитотоксичность широкого спектра.
Токсины. Наибольшее значение имеют: эксфолиатины А и В, обусловливающие развитие синдрома «ошпаренной кожи»; токсин синдрома токсического шока (TSST-1), ответственный за развитие специфического симптомокомплекса (предположительно за счет стимулирования выделения фактора некроза опухолей); d-токсин (лейкоцидин), ингибирующий всасывание воды и активирующий образование цАМФ (что имеет значение при стафилококковых диареях), а также оказывающий цитотоксическое действие на полиморфноядерные лейкоциты, энтеротоксины A-F, ответственные за развитие пищевых интоксикаций (энтеротоксины В и С также приводят к развитию синдрома токсического шока).
Лабораторная диагностика
Включает выделение возбудителя из образцов.
Рост. Через 24 ч S.аureus образует гладкие выпуклые мутные колонии обычно желтоватого цвета около 4 мм в диаметре (бактерии вырабатывают желтый пигмент, и цвет колонии варьирует от белого до оранжевого); наиболее интенсивно пигмент образуется на агаре, дополненном 10% снятого молока. На кровяном агаре они окружены зоной полного гемолиза.
Иногда, особенно на бедных средах, лишенных необходимых ростовых факторов (гемин, тиамин, пантотенат и др.), может формировать карликовые G-колонии (менее 1% изолятов), лишенные зон гемолиза и часто растущие в виде сателлитных колоний вокруг других бактерий в смешанных культурах. Также следует помнить о способности стафилококков образовывать полиморфные L-формы, для возврата к исходным формам проводят посев на тиогликолевую среду Хорошо растут на бульоне, образуя сначала равномерное помутнение, а затем рыхлый хлопьевидный осадок. Дают весьма характерный рост на желатине: через 24-28 ч (наряду с обильным ростом по уколу) можно наблюдать начальное разжижение среды, а на 4-5 сутки образуется направленная вниз воронка, наполненная жидкостью.
Дифференцировка. Применяют коагулазный тест на наличие свертывающего фактора, положительный для 95% изолятов (желательно исследовать наличие свободного и связанного с клетками фермента), а также определяют способность ферментировать маннит; исследуют способность синтезировать термостабильную ДНКазу и агглютинировать частицы латекса или сенсибилизированные эритроциты барана. Последний тест позволяет выявлять белок А и свертывающий фактор, либо оба продукта. Следует помнить о возможных ложноположительных результатах при наличии S. epidermidis и микрококков, а также ложноотрицательных, обычных для метициллин (оксациллин) резистентных штаммов S. aureus (MRSA). В редких случаях инфекций, вызванных S. intermedius (обычно после укусов собак), также выделяют коагулаза-положительные стафилококки, отличающиеся от S. aureus способностью синтезировать пироглютамил-b-нафтиламидаминопептидазу
Серологические исследования (например, идентификация AT к тейхоевым кислотам) не имеют принципиального значения, а результаты часто носят противоречивый характер. До настоящего времени реагенты для идентификации TSST-1 и AT к нему остаются недоступными.
Идентификация с помощью типовых бактериофагов. Метод типирования патогенных стафилококков бактериофагами достаточно широко применяют в клинической эпидемиологии. Для фаготипирования используют стандартный набор из 20 бактериофагов, разделенных на 4 группы: 1-я группа включает фаги 29, 52, 52А, 79, 80, 2-я — 3А, 3С, 55, 71, 3-я — 6, 42Е, 47, 53, 54, 75, 77, 83А, 84, 85, 4-я — 42D. С помощью соответствующих бактериофагов удается типировать 60-80% изолятов: установлены особые штаммы (например, фаготипов 80 и 77), наиболее часто выделяемые при вспышках.
При проведения лечения необходимо исследование чувствительности возбудителя к различном антибиотикам Значительная часть изолятов продуцирует b-лактамазу, либо ее синтез индуцируют b-лактамные антибиотики; исследование проводят методом Кирби-Бауэра или серийных разведений. Важное значение имеет типирование штаммов бактериофагами (22 фага стандартного набора) либо изучение плазмидного профиля S. aureus, обеспечивающего устойчивость к антибиотикам.
Большие (2´107
Д) плазмиды кодируют образование b-лактамаз и резистентность к эритромицину. Мелкие (3´106
Д) плазмиды кодируют резистентность к тетрациклинам и хлорамфениколу (левомицетину)
В отличие от грамотрицательных бактерий, образование золотистым стафилококком b-лактамаз и хлорамфениколтрансфераз - индуцибельный процесс, т.е. они образуются только в присутствии антибиотиков.
Распространение. Наиболее часто колонизирует гладкую кожу и поверхность слизистых оболочек; микроорганизм характеризуется слабой вирулентностью, подавляющее большинство инфекций носит нозокомиальный характер, их чаще наблюдают у пациентов с пониженной резистентностью. Типичными для эпидермального стафилококка считают поражения, обусловленные инфицированием различных устройств (протезов, катетеров, дренажей) либо гематогенным диссеминированием возбудителя после хирургических вмешательств. Важнейшими факторами вирулентности считают гидрофобные свойства поверхности, облегчающие адгезию к субстратам, и поверхностный полисахаридный слизистый слой, предохраняющий бактерию от действия микробицидных и цитотоксических защитных механизмов. Подобно поражениям, вызываемым S. aureus, важное патогенетическое значение имеют компоненты клеточной стенки S. epidermidis, стимулирующие развитие воспалительных реакций и оказывающие многостороннее действие на ткани. Диагностика поражений включает выделение возбудителя по стандартной схеме.
Микроорганизм не проявляет гемолитическую активность и на кровяном агаре образует беловатые гладкие выпуклые колонии. Основным методом дифференцировки от S. aureus считают определение коагулазной активности.
Выделенный коагулазоотрицательный стафилококк следует дифференцировать от микрококков, чаще образующих желтые негемолизирующие колонии, и от прочих стафилококков, выделяемых из мочи (например, S. saprophyticus, S. cohni, S. lenthus, S. sciuri и S. xylosus) по нечувствительности к новобиоцину, к которому S. epidermidis чувствителен.
Колонизирует кожные покровы гениталий и слизистую оболочку уретры; укреплению и росту на эпителии мочевыводящих путей способствуют олигосахаридные поверхностные рецепторы, а также способность к выделению ферментативного комплекса, подавляющего рост прочих бактерий. Выделение проводят по стандартной схеме, идентификацию — по чувствительности к новобиоцину, бацитрацину (чувствителен) и некоторым особенностям физиологии и метаболизма (табл. 9).
Для выделения культур стафилококков обычно используют 5%-ный кровяной агар (кровь овцы, кролика, крупного рогатого скота). При исследовании образцов, содержащих постороннюю микрофлору, целесообразно использовать селективные среды.
Таблица
9. Дифференциальные признаки стафилококков, имеющих основное медицинское значение
Признак
S. aureus
S. epidermidis
S. saprophyticus
Anaerobius
Aureus
Наличие каротиноидного сегмента
–
±
–
+
Способность к росту в анаэробных условиях (тиогликолевая среда)
+
+
+
±
Рост на средах с 10% NaCI
+
+
± (слабо)
+
Рост при:
15°С
?
+
– (слабо)
+
45°С
–
+
+
±
Образование кислоты при ферментации углеводов в аэробных условиях:
ксилоза
–
–
–
–
арабиноза
–
–
–
–
раффиноза
–
–
–
–
сахароза
+
+
+
+
маннит
–
+
–
±
манноза
–
+
±
–
трегалоза
–
+
–
+
лактоза
–
+
±
±
галактоза
–
+
±
–
фруктоза
+
+
+
+
ксилит
–
–
–
±
Восстановление нитратов
–
+
+ (слабо)
–
Щелочная фосфатаза
+
+
+
–
Гиалуронидаза
+
+
+
?
Уреаза
?
±
+
+
Коагулаза (на сыворотке кролика)
+
+
–
–
Фибринолизин
?
±
±
?
Гемолитическая активность
+
+
– (слабо)
–
ДНКаза
+
+
– (слабо)
–
Чувствительность к новобиоцину (МИК >1,6 мкг/мл)
+
+
+
–
С целью дифференциации патогенных стафилококков от сапрофитных, а также от микрококков, используют среды, позволяющие одновременно определить один из признаков, характеризующих патогенные стафилококки. Приводим рецепты некоторых питательных сред.
Молочно-солевой агар
В 100 мл МПБ растворяют 6,5 г хлорида натрия, 20 г агар-агара. Устанавливают рН 7,4, стерилизуют при 121°С 20 минут. Перед использованием агар расплавляют, охлаждают до 45°С, добавляют 10% стерильного обезжиренного молока и разливают по чашкам Петри. На этой среде определяют пигментообразование и способность к росту при наличии 6,5% хлорида натрия.
Лактозо-солевой бульон с фенолротом
В 1000 мл дистиллированной воды растворяют 10 г триптона, 5 г мясного экстракта, 1 г дрожжевого экстракта, 5 г хлористого лития, 20 г агара. Устанавливают рН 6,8, разливают по пробиркам и стерилизуют при 121°С 15 минут. При росте коагулазоположигельных стафилококков среда желтеет (тест на коагулазу положительный).
Теллурит-полимиксин-желточный агар Крисли
В 1000 мл дистиллированной воды растворяют 10 г триптона, 5 г дрожжевого экстракта, 5 г маннита, 20 г хлорида натрия, 2 г хлористого лития, 18 г агара. Устанавливают рН 7,3, стерилизуют 15 минут при 121°С. Перед использованием в среду добавляют 100 мл 30%-ной желточной эмульсии (на физиологическом растворе), 0,4 мл стерилизованного фильтрацией 1%-ного водного раствора полимиксина М, 10 мл стерилизованного автоклавированием (121°С 15 мин) 1%-ного водного раствора теллурита натрия.
Среда Джиолиотта и Кантони
В 1000 мл дистиллированной воды растворяют 10 г триптона, 5 г мясного экстракта, 5 г дрожжевого экстракта, 5 г хлористого лития, 20 г маннита, 5 г хлористого натрия, 1,2 г глицина, 3 г пирувата натрия. Устанавливают рН 6,9, стерилизуют при 115°С 20 мин. Перед употреблением к среде добавляют 0,1 мл 1%-ного водного раствора теллурита натрия, стерилизованного фильтрацией, При росте коагулазоположительных стафилококков наблюдается почернение среды или черный осадок.
Среда Бэрда-Паркера
К 90 мл основной среды с температурой 45°С добавляют 6,3 мл глицинового раствора, 1 мл раствора теллурита натрия, 5 мл эмульсии желтка, перемешивают и разливают в чашки Петри. Среда пригодна к использованию в течение 28 дней (хранение при 4°С). Перед посевом на поверхность среды наносят 0,5 мл 20%-ного водного раствора пирувата натрия, стерилизованного фильтрацией; распределяют по поверхности, подсушивают. Колонии коагулазоположительных стафилококков черные, блестящие, с узкой серо-белой полосой и окружены прозрачной зоной.
Желточная эмульсия. Свежее куриное яйцо выдерживают в 0,001%-ном растворе HgCl2
. Соблюдая требования асептики, отделяют желток и эмульгируют его в 200 мл физиологического раствора.
Глициновый раствор. Глицин — 20 г, дистиллированная вода — 100 мл. Стерилизуют при 120°С 15 минут.
В расплавленный МПА с 10% хлорида натрия (рН 7,2), охлажденный до температуры 60°С, добавляют желточную эмульсию. После тщательного перемешивания питательную среду разливают в чашки Петри.
Среда Чаплина-Бернса
К 100 мл МПА добавляют 3,3 мл 0,1%-ного водного раствора кристаллического фиолетового и 5 г лактозы. Устанавливают рН 6,8. Стерилизуют автоклавированием (110°С 30 минут). Колонии патогенных стафилококков растут быстрее, чем непатогенных, и приобретают фиолетовый или оранжевый цвет.
Среда Чемпена (для выделения патогенных стафилококков)
Микроорганизмы указанного рода, по данным определителя бактерий Берджи, обладают не ясным до конца систематическим положением. В частности, в данный род в настоящее время объеденены энтерококки, молочнокислые стрептококки, стрептококки ротовой полости, пиогенные и анаэробные стрептококки. Однако в предлагаемом учебном пособии мы будем придерживаться традиционной систематики указанной группы кокков.
Стрептококки впервые обнаружены в тканях человека при рожистом воспалении и раневых инфекциях (Бильрот, 1874), септицемиях и гнойных поражениях (Пастер, 1879, Огстон, 1881); в чистой культуре их выделили Феляйзен (1883) и Розенбах (1884). Род образуют сферические или овоидные микроорганизмы, размером 0,5-2,0 мкм, в мазках располагаются парами или короткими цепочками (особенно при выращивании на жидких средах) под различными воздействиями могут приобретать вытянутую или ланцетовидную форму, напоминая коккобациллы. Неподвижны, спор не образуют; некоторые виды имеют капсулу. Хемоорганотрофы, метаболизм бродильный, виды, играющие роль в патологическом процессе, ферментируют глюкозу с образованием молочной кислоты. Каталазоотрицательны; большинство видов проявляет гемолитическую активность. Факультативные анаэробы; предпочтительно содержание 5% СО2
; некоторые – микроаэрофилы, предпочитают анаэробные условия. Растут в интервале 25-45°С, температурный оптимум роста 37°С. Паразиты млекопитающих; типовой вид – S.pyogenes. По предложению Ребекки Лэнсфилд (1933) стрептококки классифицируют по наличию специфических углеводов в клеточной стенке, выделяют 17 серогрупп, обозначаемых заглавными латинскими буквами (по специфичности белковых Аг М, Р, и Т стрептококки внутри групп разделяют на серовары) Также используют классификацию Брауна (1919), основанную на особенностях роста на агаре с кровью барана. Соответственно выделяют a- (дают частичный гемолиз и позеленение среды), b- (полностью гемолизирующие) и g- (дающие визуально невидимый гемолиз) стрептококки, основными возбудителями болезней человека являются b-гемолитические виды, большая часть которых относится к серогруппе А.
Большинство изолятов принадлежит к виду S. pyogenes, оба термина рассматривают как синонимы. Микроорганизмы известны с глубокой древности, но своего пика заболеваемость достигла в XIX веке. На этот период приходятся известные эпидемии скарлатины, часто осложнявшейся абсцессами паратонзиллярных пространств, клетчатки подъязычного, поднижнечелюстного пространств, многочисленные случаи фарингитов, нередко заканчивавшихся пневмониями, ревматизмом и острым гломерулонефритом. Также широко распространились инфекции кожи и мягких тканей — от стрептококкового импетиго до рожи, часто заканчивавшейся фатально. Последняя была неизбежным спутником войн и, по словам американского историка Д. Макферсона, «косила северян и южан» во время Гражданской войны. Не менее драматична история послеродового сепсиса, печально известной родильной горячки, жертвой которой стали сотни тысяч матерей, а также пионер борьбы с этим недугом — Земмельвайс, жестоко поплатившийся за свои воззрения. Следует отметить, что стрептококковые поражения дают подъем заболеваемости и в настоящее время даже во вполне благополучных странах [например, эпидемическая вспышка в Солт-ЛейкСити (штат Юта, США)] в 1985 г. Зарегистрированы относительно новые формы поражений, например стрептококковый токсический синдром, напоминающий аналогичное поражение, вызываемое стафилококками.
Распространение
Стрептококки группы А — убиквитарные (встречающиеся повсеместно) микроорганизмы, часто колонизирующие кожные покровы и слизистые оболочки, в частности, в холодный сезон частота носительства в носоглотке у школьников может достигать 25%. Резервуар — больной или носитель, основные пути передачи — контактный (с заносом в рот грязными руками) и воздушно-капельный, а также через инфицированные пищевые продукты, хранящиеся при комнатной температуре (например, молоко).
Патогенез поражений
Сложен, многие его звенья изучены плохо. Первым этапом инфекционного процесса является адгезия микроорганизма к эпителию слизистых оболочек; эффективность адгезии снижает вероятность элиминации с секретом и обеспечивает возможность быстрой колонизации. Основным адгезином является липотейхоевая кислота, покрывающая поверхностные фимбрии.
Фимбриальный белок (или белок М) — основной фактор вирулентности и типоспецифический Аг; AT к нему обеспечивают длительную невосприимчивость к повторным заражениям, однако выделяют более 80 серотипов белка М, что значительно снижает эффективность гуморальных защитных реакций. Белок М препятствует реализации фагоцитарных реакций; связывает фибриноген, фибрин и продукты его деградации; адсорбирует их на своей поверхности, маскируя рецепторы для компонентов комплемента и опсонинов. Белок М проявляет свойства суперантигена, вызывая поликлональную активацию лимфоцитов и образование AT с низким аффинитетом; подобные свойства играют существенную роль в нарушении толерантности к собственным тканевым Аг и развитии аутоиммунопатологии.
Вторым по значимости фактором вирулентности является капсула, защищающая стрептококки от антимикробного потенциала фагоцитов и облегчающая адгезию к эпителию; поскольку капсула образована гиалуроновой кислотой, то она проявляет минимальную иммуногенную активность. Интерес представляет способность бактерий самостоятельно разрушать капсулу при инвазии в ткани за счет синтеза гиалуроновой кислоты. Тем не менее, микроорганизмы, выделенные во время ревматических атак, обладали выраженной капсулой. Роль гиалуронидазы в патогенезе поражений остается плохо изученной; с одной стороны, она участвует в разрушении соединительнотканной стромы, с другой — имеет сходство со многими аутоантигенами и, возможно, участвует в запуске аутоиммунных реакций.
Третьим фактором, подавляющим активность фагоцитов, является С5а-пептидаза. Фермент расщепляет и инактивирует С5а компонент комплемента, являющийся мощным хемоаттрактантом.
Перекрестные реакции. Несмотря на способность подавлять или снижать активность фагоцитов, стрептококки инициируют выраженную воспалительную реакцию, во многом обусловленную секрецией более 20 растворимых продуктов. Часть из них составляют ферменты (стрептолизины S и О, гиалуронидаза, ДНКазы, НАДазы и стрептокиназа), другую часть — эритрогенные токсины. Патогенез ревматических поражений, особенно кардитов, существенно отличается от наблюдаемых при большинстве инфекций, сопровождаемых бактериемиями. Основные повреждения вызывают иммунные механизмы, в частности, перекрестная реакция с миокардиоцитами и белком М возбудителя. Весьма сходны механизмы повреждения почек при острых гломерулонефритах, обусловленные депонированием иммунных комплексов (стрептококк – IgG) на базальной мембране, с одной стороны, они активируют комплементарный каскад, что стимулирует воспалительный ответ, с другой — за счет нарушения аутотолерантности и антигенной мимикрии индуцируют клеточные цитотоксические реакции.
Стрептолизин О чувствителен к кислороду; проявляет иммуногенные свойства и вызывает гемолиз эритроцитов в глубине кровяного агара; стрептолизин S резистентен к О2
, не несет антигенной нагрузки и вызывает поверхностный гемолиз на кровяных средах. Оба фермента разрушают не только эритроциты, но и другие клетки, в частности, продуценты стрептолизина S способны уничтожать фагоциты, поглотившие их. Их роль в патогенезе поражений остается недостаточно изученной, но их активируют многие сывороточные агенты (например, фосфолипиды).
Эритрогенные (пирогенные) токсины весьма схожи с токсинами стафилококков, иммунологически разделяются на 3 типа (А, В и С); способность к образованию детерминирована инфекцией умеренным фагом. Проявляют пирогенную активность (за счет непосредственного действия на гипоталамус), а также ведут к появлению обусловленных иммунными механизмами высыпаний на коже. Интерес представляет тот факт, что с XVII до середины XX века среди возбудителей скарлатины доминировал серотип А, открытый супругами Дик, а начиная с 70-х гг., преобладают поражения, вызываемые стрептококками типов В и С. Тем не менее, бактерии-продуценты токсина А продолжают часто выявляться при поражениях мягких тканей и синдромах токсического шока. Эритрогенные токсины проявляют суперантигенные свойства, оказывая митогенное действие на Т-клетки, а также стимулируют секрецию макрофагами ИЛ-1 и фактора некроза опухолей, являющихся медиаторами септического шока.
Кардиогепатический токсин продуцируют некоторые штаммы стрептококков группы А, токсин вызывает поражения миокарда и диафрагмы, а также образование гигантоклеточных гранулем в печени.
Среди прочих ферментов существенную роль в патогенезе поражений играют стрептокиназа (активирует плазминоген, что приводит к образованию плазмина и растворению фибриновых волокон) и гиалуронидаза (облегчает перемещение бактерий по соединительной ткани). Роль ДНКаз (стрептодорназа) и НАДаз неизвестна, но выявление AT к стрептодорназе В используют в диагностике различных осложнений, вызванных стрептококками группы А. Медицинское применение нашла очищенная смесь стрептокиназы, стрептодорназы и других протеолитических ферментов стрептококков (стрептокиназа-стрептодорназа), используемая для рассасывания тромбов, фибринозных и гнойных экссудатов.
Лабораторная диагностика
«Золотым стандартом» считают выделение возбудителя (рис. 6), т.к. прочие методы диагностики имеют различные ограничения.
Через 24 ч. На кровяном агаре стрептококки группы А образуют колонии 3 типов: крупные, блестящие, вязкие, напоминающие каплю воды (характерны для свежевыделенных вирулентных изолятов, имеющих капсулу; наиболее часто образует S. рyogenes); серые, матовые, зернистые, с неровным краем (характерны для свежевыделенных вирулентных изолятов, имеющих М-Аг), выпуклые прозрачные колонии диаметром около 0,1-0,3 мм (характерны для авирулентных лабораторных штаммов). Колонии окружены зоной полного гемолиза (ее размеры в 2-4 раза превышают диаметр колонии). На жидких средах дают придонный, иногда поднимающийся вверх рост. В мазках выявляют типичные грамположительные кокки, образующие короткие цепочки, также можно обнаружить полиморфные формы, напоминающие коринебактерии или лактобациллы, либо грамотрицательные формы (из старых культур или от лиц, получавших антибиотики), также следует помнить о способности стрептококков образовывать L-формы. Для дифференцировки выделенные микроорганизмы засевают на тиогликолевую среду, полужидкий агар, выросшие стрептококки отличаются типичной морфологией. Также можно произвести посев на кровяной агар и нанести на его поверхность диск, пропитанный пенициллином (10 ЕД), через 24 ч исследуют мазки из колоний (стрептококки принимают сферическую форму, а лактобациллы сохраняют вытянутую форму). Более 99% изолятов чувствительны к бацитрацину и гидролизуют пирролидонил-р-нафтиламид (ПИР-тест). Стрептококки группы А также можно легко выявить в мазках из зева, используя коммерческие наборы; групповой А-Аг экстрагируют химическими реагентами или ферментами и идентифицируют в реакциях латекс-агглютинации, коагглютинации или ИФА.
Для экспресс-диагностики ревматической лихорадки и гломерулонефрита можно определять AT к стрептолизину О или стрептодорназе; серологические исследования также позволяют выявлять носителей. Следует помнить, что AT к стрептолизину О не образуются при кожных инфекциях, вызываемых стрептококками группы А.
Рисунок
6. Принципиальная схема бактериологического выделения стрептококков группы А
Колонизируют носоглотку, ЖКТ и влагалище; значительная часть изолятов идентифицирована как S. agalactiae. Его основным резервуаром считают ЖКТ. Серологически стрептококки группы В разделяют на серовары la, Ib, Ic, II и III, бактерии сероваров Iа и III тропны к тканям ЦНС и дыхательных путей и наиболее часто вызывают менингиты у новорожденных. Вертикальный путь заражения — прохождение плода по родовым путям, инфицированным стрептококками; подобным образом инфицируются не менее 50% детей, составляющих группу риска. У детей, родившихся у матерей со значительной колонизацией родовых путей, чаще наблюдают раннее развитие менингита (в течение первых 5 суток), а у детей, инфицированных большой дозой, подобные поражения наблюдают позднее (от 6 суток до 3 месяцев). Факторами, предрасполагающими к ранним проявлениям, считают затяжные роды (более 24 ч), раннее вскрытие плодного пузыря, наличие эндометритов и амнионитов; на тяжесть заболевания влияет содержание специфических AT, полученных от матери. Горизонтальную передачу возбудителя наблюдают значительно реже. Тем не менее стрептококки группы В также вызывают достаточно разнообразные поражения, большинство из которых обусловлено проникновением в кровоток. Особо необходимо отметить стрептококковые пневмонии, развивающиеся на фоне респираторных вирусных инфекций; «чистые» бактериальные поражения наблюдают редко, но как осложнения ОРВИ пневмонии отмечают так часто, что создается впечатление, что сами стрептококки группы В не способны вызывать поражения легких. В подавляющем большинстве эти инфекции обусловлены активацией микрофлоры в зеве и носоглотке, реже регистрируют заражение от больного вирусами в ассоциации с высоковирулентными стрептококками. Несмотря на то, что подобные пневмонии вызывают различные виды микроорганизмов, имеются данные, свидетельствующие о прямой связи между вирусами и стрептококками группы В; так, летальный синергизм с вирусом гриппа известен еще с 30-х гг. Массовое заражение респираторными вирусами увеличивает чувствительность легочной ткани к бактериальным суперинфекциям уже через несколько часов после проникновения первичного инфекционного агента.
Патогенез поражений, вызванных гематогенной диссеминацией возбудителя, во многом обусловлен дефицитом специфических AT, Clq и С4 компонентов комплемента (низкие уровни последних коррелируют с низкой бактерицидной активностью в целом). Определенную роль играет полисахаридная капсула, снижающая эффективность фагоцитарных реакций. Последняя, в отличие от стрептококков группы А, проявляет иммуногенные свойства, и АТ к ее Аг (в достаточном количестве) способны оказывать протективное действие. Однако иммунизация беременных не обеспечивает образования достаточных титров AT. Как патогенетический фактор следует рассматривать и нейраминидазу, модифицирующую мембрану клеток хозяина, что облегчает адгезию микроорганизмов, первичного звена бактериальной агрессии. Скорость заселения дыхательных путей стрептококками группы В указывает не столько на дефекты в функционировании систем защиты, сколько на повышение чувствительности легочной ткани.
Развитие экссудативного воспаления в зонах газообмена создает условия для размножения микроорганизмов, размножение вируса в эпителии тормозит метаболизм клеток, вследствие чего они экспрессируют дефектные рецепторы, нейраминидаза вирусов (например, гриппа) и стрептококков изменяет структуру гликопротеиновых рецепторов клеток и повышает тем самым прочность связи с микробными лигандами.
Синергизм вирусно-бактериальных поражений носит двусторонний характер, известно, что некоторые штаммы бактерий, способные синтезировать протеазы, активируют вирулентность вируса гриппа за счет расщепления гемагглютинина и стимулируют множественные репродуктивные циклы возбудителя.
Поражения, вызванные стрептококками группы В, отмечают во всех возрастных категориях, но, безусловно, доминирует патология новорожденных. У 30% детей с ранними проявлениями наблюдают бактериемии (без конкретного очага первичного инфицирования), у 32-35% — пневмонии, а у остальных — менингиты, развивающиеся у 50% в течение 24 часов. Заболевания новорожденных протекают тяжело, смертность достигает 37%. У детей с поздними проявлениями наблюдают менингиты и бактериемии; 10-20% детей погибают, а у 50% выживших наблюдают остаточные нарушения. У рожениц стрептококки группы В вызывают послеродовые инфекции: эндометриты, поражения мочевыводящих путей и осложнения хирургических ран при кесаревом сечении. Также отмечают способность микроорганизмов вызывать поражения кожных покровов и мягких тканей, пневмонии, эндокардиты и менингиты у взрослых. Бактериемии также наблюдают у лиц старшего возраста, страдающих сахарным диабетом, заболеваниями периферических сосудов, печени и злокачественными новообразованиями.
Лабораторная диагностика. Принципы бактериологической идентификации аналогичны подходам к выделению стрептококков группы А (рис. 6).
Колонии, выросшие на кровяном агаре, через 24 ч прозрачные или мутноватые, выпуклые, диаметром 0,5-1,0 мм, окружены зоной гемолиза; 5-15% изолятов может не проявлять гемолитических свойств. При выделении атипичных форм прибегают к посеву на тиогликолевую среду, полужидкий агар, агар с глюкозой либо проводят пересев на кровяной агар и используют диски с пенициллином (аналогично манипуляциям с атипичньми формами стрептококков группы А).
Стрептококки группы В обычно нечувствительны к бацитрацину, разлагают гиппурат и положительны в САМР-тесте. Дальнейшую идентификацию проводят серотипированием в реакции латекс-агглютинации или коагглютинации с коммерческими реагентами либо с помощью инкубации мазков с моноклональными AT, меченными флюоресцеинами Микроорганизмы можно быстро идентифицировать в мазках отделяемого влагалища, используя коммерческие наборы, аналогичные применяемым для выявления стрептококков группы А.
Не содержит группового Аг и серологически неоднороден, по Аг капсульных полисахаридов выделяют 84 серовара, известны штаммы, колонизирующие организм человека и животных. Впервые S. pneumoniae выделил Пастер (1881) во время работы над антирабической вакциной; этиологическую роль в развитии пневмонии у человека доказали Френкель и Вайхзельбаум (1884).
Распространение
Пневмококк — один из основных возбудителей бактериальных пневмоний, регистрируемых вне стационаров (2-4 случая на 1000 человек), ежегодно в мире наблюдают не менее 500 000 случаев пневмококковых пневмоний людей (реальная величина значительно больше). Наиболее подвержены инфекции дети и лица преклонного возраста. Резервуар инфекции — больные и носители (20-50% детей дошкольного возраста и 20-25% взрослых лиц), основной путь передачи — контактный, в период вспышек также воздушно-капельный. Пик заболеваемости приходится на холодное время года. В подавляющем большинстве случаев клинические формы инфекции развиваются при нарушениях резистентности организма.
Морфология и культуральные свойства
Овальные или ланцетовидные кокки диаметром около 1 мкм, в мазках из клинического материала располагаются парами, каждая из которых окружена толстой капсулой, на питательных средах могут располагаться цепочками и быть более округлыми. На простых средах образуют тонкую капсулу, ее развитие стимулирует внесение крови, сыворотки или асцитической жидкости. Неподвижны, спор не образуют; аэробы или факультативные анаэробы, при культивировании предпочтительны капнофильные условия (5-10% СО2
). Хорошо растут на кровяных или сывороточных средах, дополненных 0,1% глюкозой, температурный оптимум — 37°С; оптимум рН 7,8. На жидких средах дают равномерное помутнение и небольшой хлопьевидный осадок, при длительном культивировании осадок увеличивается. На агаре образуют нежные. полупрозрачные, четко очерченные колонии диаметром около 1 мм, иногда они могут быть плоскими с центральным углублением, подобно прочим стрептококкам, колонии никогда не сливаются между собой. На кровяном агаре колонии окружает зона a-гемолиза в виде зеленоватой обесцвеченной зоны.
Патогенез поражений
Патогенез большинства пневмоний включает аспирацию слюны, содержащей S. pneumoniae, и проникновение бактерий в нижние отделы воздухоносных путей. Существенное значение имеет нарушение защитных дренирующих механизмов — кашлевого толчка и мукоцилиарного клиренса. У взрослых чаще наблюдают долевые поражения легких, у детей и лиц преклонного возраста доминируют перибронхиальные или очаговые поражения. Основной фактор вирулентности — капсула (как типоспецифический Аг опосредует дифференцировку пневмококков на серовары), защищающая бактерии от микробоцидного потенциала фагоцитов и уводящая их от действия опсонинов Некапсулированные штаммы практически авирулентны и встречаются редко. Большую часть пула противопневмококковых AT составляют AT к Аг капсулы. Важное значение имеет субстанция С – холинсодержащая тейхоевая кислота клеточной стенки, специфически взаимодействующая с С-реактивным белком. Следствием подобного реагирования являются активация комплементарного каскада и высвобождение медиаторов острой фазы воспаления, их аккумуляция в легочной ткани стимулирует миграцию полиморфноядерных фагоцитов. Формирование мощных воспалительных инфильтратов сопровождается нарушением гомеостаза легочной ткани и ее опеченением. Инфекции наиболее вирулентным сероваром 3 могут сопровождаться образованием полостей в паренхиме легких. Из первичного очага возбудитель может проникать в плевральную полость и перикард, либо диссеминировать и вызвать менингиты, эндокардиты и суставные поражения.
Клинические проявления
Классическая пневмококковая пневмония начинается внезапно, отмечают подъем температуры тела, продуктивный кашель и боли в груди. У слабых заболевание развивается медленно, с незначительной лихорадкой, нарушением сознания и признаками легочно-сердечной недостаточности. Стрептококковые менингиты регистрируют во всех возрастных группах, они характеризуются бурным началом с подъемом температуры тела, ригидностью шейных мышц, головной болью, тошнотой и рвотой. Поражения сосудов мозговых оболочек часто сопровождаются потерей сознания, среди детей и в преклонном возрасте летальность может достигать 80%.
Лабораторная диагностика
«Золотым стандартом» является выделение возбудителя (рис. 7). Следует помнить, что материал необходимо исследовать быстро, т. к. бактерии склонны к быстрому аутолизу, обусловленному активностью внутриклеточных ферментов. На пневмококковую инфекцию указывает наличие нейтрофилов и грамположительных ланцетовидных диплококков (не менее 10 в поле зрения) в мазках клинического материала. В противном случае прибегают к выделению возбудителя.
1. Для дифференцировки от прочих стрептококков используется проба с оптохином (угнетает их рост); от зеленящих стрептококков возбудитель отличают способность ферментировать инулин, а также чувствительность к желчи (дезоксихолатная проба).
2. Изоляты, выделенные из полостей (например, при менингитах), следует серотипировать, используя коммерческие реагенты для реакции латекс-агглютинации или коагглютинации, выявляющих капсульные Аг.
3. При сомнительных результатах можно внутрибрюшинно заразить белых мышей материалом от больного, а затем провести бактериологические и серологические исследования перитонеального экссудата.
Составляют гетерогенную группу бактерий, дающих неполный (a) гемолиз (исключая некоторые изоляты S. anginosus). Поскольку они вызывают позеленение кровяных сред, их также обозначают как зеленящие стрептококки. Они не взаимодействуют с групповыми антисыворотками по Лэнсфилд (b-гемолитические штаммы S. anginosus реагируют с антисыворотками к группам А, С, F и G, a S. bovis — к группе D). Зеленящие стрептококки входят в состав микробных ценозов ротовой полости (составляют 30-60% всей микрофлоры) и кишечника, но также способны вызывать инфекционные поражения при проникновении в обычно стерильные полости.
Патогенез
Микроорганизмы отличает низкая вирулентность, и вызываемые ими системные поражения можно в определенной степени рассматривать как оппортунистические.
а. Основную их часть составляют бактериальные эндокардиты, развивающиеся после проникновения бактерий в кровоток при травматизации слизистых оболочек (например, после пережевывания грубой пищи). Следует отметить, что эндокардиты, вызываемые зеленящими стрептококками, носят злокачественный характер и сопровождаются поражением сердечных клапанов (около 50% подобной патологии, вызываемой бактериями). Способность вызывать эндокардиты обусловлена особенностями структуры гликанов (декстранов) клеточной стенки, облегчающих адгезию стрептококков к агрегатам тромбоцитов и фибрина на поврежденных клапанах. Поражения характеризуются лихорадкой, потерей массы тела, потливостью, артралгиями и проявлениями эмболий периферических сосудов: в ЦНС их отмечают в 30% случаев, в селезенке — в 40%.
б. Второй по значимости, но несравненно более частой патологией является кариозное поражение зубов, вызываемое зеленящими стрептококками биогруппы mutans. Микроорганизмы содержат поверхностный белок, связывающий гликопротеины слюны на поверхности зубов, и (совместно с другими бактериями) образуют бактериальные бляшки на зубах. Они превращают сахарозу, поступающую с пищей, в молочную кислоту, вызывающую деминерализацию эмали зубов. Следует отметить, что образовывать молочную кислоту из сахарозы способны многие микроорганизмы, обитающие в ротовой полости, но лишь стрептококки биогруппы mutans и лактобациллы способны к образованию молочной кислоты при низких значениях рН, т. е. индуцировать развитие поражений.
Лабораторная диагностика
Помимо общих лабораторных исследований, включает выделение возбудителя по стандартной схеме. На наличие возбудителей указывает появление a-гемолизирующих или негемолизирующих колоний, S. anginosus образует мелкие (>0,5 мм) колонии, окруженные зоной a- или b-гемолиза. Дальнейшую дифференцировку проводят по отсутствию способности расти на жидких средах с 6,5% NaCI (в отличие от энтерококков), неспособности гидролизовать эскулин в присутствии солей желчных кислот (могут быть положительны 10% изолятов), отсутствию чувствительности к оптохину. Следует с осторожностью применять коммерческие наборы для видовой идентификации, т.к таксономия зеленящих стрептококков нуждается в доработке и постоянно совершенствуется. S. bovis можно идентифицировать с помощью антисыворотки к Аг стрептококков группы D
Стрептококки групп С и G являются членами микробных сообществ верхних отделов дыхательных путей и ЖКТ многих млекопитающих, и спорадически колонизируют кожные покровы, зев, мочеполовую систему и кишечник. Систематика микроорганизмов нуждается в более детальной проработке. У человека наиболее часто выделяют S. equisimilis, S. dysgalactiae, S. zooepidermicus, S. equi и недифференцированные виды, образующие крупные колонии; к этой группе также относятся некоторые изоляты S. anginosus, не проявляющие микроаэрофильных или анаэробных свойств. Эти виды в большей степени патогенны для животных, но и у человека вызывают разнообразные поражения, хотя их регистрируют сравнительно редко. Поражения развиваются как при употреблении различных загрязненных животных продуктов, так и эндогенно, из имеющихся очагов. Патогенез поражений аналогичен прочим стрептококковым инфекциям; основные факторы патогенности — гиалуронидаза, фибринолизины, стрептокиназа, стрептолизин О и эритрогенные токсины. Дефектные (прихотливые) виды (S. defectivus, S. adjacens), требующие для роста внесения в среду пиридоксина (витамина В6
), вызывают редкие случаи эндокардитов, и их выделяют из гемокультур. Дифференцировку проводят на основании результатов реакций латекс-агглютинации и изучения биохимических особенностей.
Род Enterococcus образуют овальные бактерии размером 0,6-2,0´0,6-2,5 мкм, в мазках культур, выращенных на жидких средах, располагаются парами или короткими цепочками. Спор не образуют, некоторые виды ограниченно подвижны (имеют небольшие жгутики), капсул не имеют. Факультативные анаэробы; хемоорганотрофы (метаболизм ферментативный); расщепляют различные углеводы с образованием кислоты (преимущественно молочной) без газа. Пищевые потребности сложные, каталазоотрицательны, в редких случаях восстанавливают нитраты. Растут в интервале 10-45°С (оптимум 37°С). Типовой вид — E.faecalis. Широко распространены в природе, обитают в кишечнике различных позвоночных, вызывают нагноения ран, бактериемии и поражения мочевыводящей системы. Ранее микроорганизмы систематизировали как стрептококки группы D (некоторые также реагируют с антисыворотками к группе Q). У человека наиболее часто поражения вызывают E.faecalis, E.faecium и Е. durans; их отличительные признаки приведены в таблице 10.
Таблица 10. Основные отличительные признаки энтерококков, патогенных для человека
Признак
Е. durans
Е. faecalis
Е. faecium
Подвижность
–
± (11–20% изолятов)
± (11–20% изолятов)
Рост при 45°С
+
+
+
Рост при 50°С
–
± (11–20% изолятов)
+ (80–89% изолятов)
Рост на средах, содержащих:
6,5% NaCI
+
+
+
0,04% теллурита
–
+
–
молоко с 0,1% метиленовым синим
+
+
?
Образование желтого пигмента
–
–
–
Гемолиз
a, b
Иногда a
Иногда b
Гидролиз гиппурата
±
±
+ (80–89% изолятов)
Образование кислоты из:
Рамнозы
–
±
–
Сахарозы
–
+
±
Арабинозы
–
–
+
Глицерина
–
+
+
Сорбита
–
+ (80–89% изолятов)
–
Маннита
± (11–20% изолятов)
+
+ (80–89% изолятов)
Серологическая группа по Лэнсфилд
D
D
D
Распространение
Энтерококки входят в состав микрофлоры ротовой полости, кишечника и мочеполовой системы; так, E. faecium выделяют из испражнений у 25% клинически здоровых лиц. Большинство инфекций, вызванных энтерококками, носит эндогенный характер и обусловлено инвазией микроорганизмов при избыточной колонизации; также показана возможность нозокомиальной передачи микроорганизмов, частота подобных инфекций возрастает на фоне высокой частоты применения цефалоспоринов широкого спектра действия.
Клинические проявления
Энтерококки часто вызывают поражения мочеполовой системы. Также они вызывают 10-20% всех бактериальных эндокардитов и 5% бактериемий. Эндокардиты характеризуются вялым подострым течением с постепенным развитием клапанной недостаточности. Бактериемии могут развиваться как следствие поражений мочевой системы или внутрибрюшинных абсцессов; в 40% случаев источник проникновения бактерий в кровоток остается неизвестным. Гемолизирующие энтерококки также способны вызывать пищевые отравления и дисбактериозы кишечника.
Лабораторная диагностика
Выделение возбудителя обычно не представляет трудностей (рис. 8), т.к. энтерококки хорошо растут на простых средах; на кровяном агаре могут давать зоны полного (редко) или неполного гемолиза. Через 24 ч энтерококки образуют сероватые колонии диаметром 0,4-1 мм; признаками, дифференцирующими их от зеленящих стрептококков, являются: способность расти на средах, содержащих 6,5% NaCI, а также способность изменять окраску лакмусового молока или молока с этиленовым синим через 4-6 ч при 37°С.
Глюкозо-сывороточный бульон. К свежему стерильному МПБ (рН 7,4-7,6) добавляют 10% нормальной инактивированной сыворотки крови лошади и 1% глюкозы. Сыворотку и глюкозу предпочтительнее стерилизовать фильтрацией.
Глюкозо-кровяной агар. К расплавленному МПА с температурой около 45°С добавляют 1% глюкозы и 5—10% стерильной дефибринированной крови барана или кролика. Приготовленный агар разливают в чашки Петри.
Среда Эдварда (пропись фирмы Oxoid, 1982). В 1 л дистиллированной воды растворяют 10 г пептона, 10 г сухого мясного экстракта, 1 г эскулина, 5 г натрия хлорида, 0,0013 г кристаллвиолета, 0,33 г таллия сульфата и 15 г агара; устанавливают рН 7,4, Стерилизуют при 115° С 20 минут. К охлажденному до 45° С агару добавляют 5% стерильной дефибринированной крови овцы или крупного рогатого скота и разливают в чашки Петри. Среда обладает селективными свойствами. Используют для выделения S. agalactiae.
Кровяной агар с азидом натрия (пропись фирмы Oxoid, 1982). В 1 л дистиллированной воды растворяют 10 г триптозы, 3 г сухого мясного экстракта, 5 г натрия хлорида, 0,2 г азида натрия, 12 г агара; устанавливают рН 7,2, автоклавируют при 121°С 15 минут. К расплавленному агару с температурой 45°С добавляют 5% стерильной крови овцы, перемешивают и разливают в чашки Петри. Среда предназначена для выделения патогенных стрептококков из материалов, контаминированных посторонней микрофлорой. Азид натрия подавляет рост многих грамотрицательных бактерий.
Селективная среда с антибиотиками (пропись фирмы Oxoid, 1982). В расплавленную и охлажденную агаровую среду добавляют 7% дефибринированной крови барана и антибиотики (на 1000 мл среды): налидиксовой кислоты - 7,5 мг, полимиксина В - 17000 ЕД, неомицина (или неомицина сульфата) - 2,12 мг. Каждый антибиотик предварительно растворяют в 20 мл стерильной дистиллированной воды, Готовую среду используют в течение 48 ч при хранении в холодильнике (4-8°С). На среде ингибируется рост стафилококков, синегнойной палочки, энтеробактерий, клебсиелл и предотвращается роение протея. Если после засева на поверхность среды положить полоски фильтровальной бумаги (диски), пропитанные бацитрацином (10 ЕД), то можно дифференцировать стрептококки серогруппы А (чувствительные к бацитрацину) от (3-гемолитических стрептококков других групп, устойчивых к бацитрацину (Streatmer et al., 1962).
Молочная среда с полимиксином по Калине (для энтерококков). К 85 мл расплавленного МПА с температурой 45°С добавляют 1,25 мл 0,01%-ного водного раствора кристаллвиолета, 0,5 мл 10%-ного водного раствора 2,3,5-ТТХ, 15 мл стерильного обезжиренного молока, 20-40 ЕД/мл полимиксина М. Среда, разлитая в чашки Петри, пригодна для использования в течение 7—10 дней при условии хранения в холодильнике (4°С). Типичные колонии энтерококков имеют округлую форму, ровные края, блестящую поверхность, диаметр 1,5-2 мм, красноватую окраску с зоной протеолиза на светло-голубом фоне.
Желчно-кровяной агар Беленького (для энтерококков). К 600 мл 3%-ного расплавленного МПА добавляют 400 мл нативной профильтрованной желчи. Стерилизуют при 115°С 30 минут. К охлажденному до 45°С агару добавляют 5% дефибринированной крови и разливают по чашкам Петри. На среде растут энтерококки, но не растут гноеродные и оральные стрептококки.
Энтерококковая дифференциально-диагностическая среда. К 1000 мл расплавленного МПА, имеющего температуру 45-50°С, перед употреблением добавляют 0,1 г ТТХ (2,3,5-трифенилтетразолийхлорид), 12,5 мл 0,01%-ного водного раствора кристаллвиолета, 0,1 кислоты, 20% обезжиренного молока, 1% глюкозы, 5% стерильной дефибринированной крови. Компоненты перемешивают и разливают по чашкам Петри. ТТХ и налидиксовую кислоту предварительно растворяют в небольшом количестве МПБ. Колонии S. faecalis вишнево-красного цвета, S. faecium — бесцветные или белого.
Щелочно-полимиксиновая среда Г. П. Калины (для энтерококков). Готовят отдельно три раствора.
Раствор 1: 23 мл МПБ, 1 г глюкозы, 0,5 г натрия хлорида, 2 г дрожжевого экстракта.
Раствор 2: 25 мл дистиллированной воды, 0,53 г Nа2
СО3
.
Раствор 3: 25 мл дистиллированной воды, 0,25 г двухосновного фосфата калия. Смеси стерилизуют раздельно при 112°С 12 минут.
После стерилизации все три раствора смешивают, устанавливают рН 10-10,2, добавляют воды до 100 мл, 1,6%-ного спиртового раствора бромтимолового синего, 200 ЕД/мл полимиксина М. Среду разливают по 5 мл в пробирки.
Среда Эндо (фуксин-сульфитный агар с полимиксином и кристаллвиолетом для энтерококков). К расплавленной среде Эндо добавляют 200 ЕД/мл полимиксина М и 1,25 мл 0,01%-ного водного раствора кристаллвиолета на 100 мл среды. Колонии энтерококков ярко-красного цвета.
Желчно-цитратная среда (для энтерококков). К 100 мл МПА добавляют 20 мл дрожжевого автолизата, 100 мл желчи, 40 г цитрата натрия. Смесь кипятят на водяной бане, добавляют 0,1 г трифенилтетразолия хлористого и 200 ЕД/мл полимиксина М. Колонии энтерококков розово-красного цвета.
Листериоз – зооантропонозная болезнь животных и человека, характеризующаяся поражением нервной системы, септическими явлениями, абортами и маститами.
В отличие от таких заболеваний как сальмонеллезы, иерсиниозы и некоторые другие инфекционные болезни, листериоз назван не в честь своего первооткрывателя. Возможно, что это связано с тем, что пальма первенства была в руках нескольких исследователей. Пристальное изучение листериоза и его возбудителя началось после публикации в 1926 году E. Murray, R. Webb, M. Swann работы о вспышке новой инфекционной болезни морских свинок и кроликов в питомнике Кембриджского университета и сообщении J. Pirie в 1927 году (Ю. Африка) об инфекционной болезни степных грызунов – «Tiger river disease» (болезни реки Тигр). Однако, еще в 1891 году M. Hayem во Франции и в 1893 L. Henlie в Германии наблюдали грамположительные палочки в срезах тканей пациентов, погибших от болезни, которая ретроспективно была определена как листериозная инфекция. В 1892 году Lucent описал септическую болезнь кроликов, выделив бактериальную культуру, идентичную листериозной палочке. В 1911 году шведский ученый G. Hulphers выделил из гнойного узелка печени павшего кролика маленькую грамположительную палочку, похожую по описанию на листериозную. В 1917 году австралийский врач E. Atkinson сообщил о небольшой эпидемии менингита, вызванной грамположительной бациллой дифтероидного типа. Однако зачастую это все была описательная информация. Первая хорошо сохранившаяся лабораторная культура листерий выделена J. Dumont, L. Cotoni в 1918 году из спинномозговой жидкости солдата, больного менингитом. Она через 20 лет хранения в Пастеровском институте была идентифицирована J. Paterson. Каждый из исследователей самостоятельно давал обнаруженной бактерии родовое и видовое название. И только после работ E. Murray, R. Webb, M. Swann, J. Pirie, когда была установленна идентичность выделенной ими бактериальной культуры, было дано официально признанное название рода Listerella и вида monocytogenes. В 1940 году родовое название изменили на Listeria.
Установлено, что листериоз поражает людей, многие вид домашних и диких животных, а также птиц. Есть сообщения о выделении листерий у рыб, раков, лягушек, некоторых видов клещей, блох, вшей, личинок оводов (Бакулов, 1967).
В таблице 11 перечислены свойства, используемые при дифференцировании бактерий рода Listeria от других грамположительных, не образующих спор, имеющих форму палочек бактерий.
Идентификация новых изолятов может быть осуществлена путем исследования морфологии клеток, морфологии колоний и гемолитических реакций на агаре (содержащем 5% (объем/объем) крови овец или лошадей), сине-зеленого цвета колоний, когда их рассматривают под микроскопом на триптозном агаре методом косого (бокового) освещения после 18-24 ч роста при 37°С, требований к кислороду, образования каталазы, гидролиза эскулина и гиппурата натрия, образования щелочной фосфатазы и образования кислоты из углеводов в соответствующей среде. Серологическая идентификация может быть использована для определенной идентификации листерий.
Таблица 11. Свойства, по которым различают род Listeria
Таксон
Подвижность
Кислородные требования
Рост при З6°С
Каталаза
Продуцирование H2
S
Кислота из глюкозы
Brochothrix
—
факультативные
—
+
—
+
Erysipelothrix
—
факультативные
+
—
+
+
Listeria
+
факультативные
+
+
—
+
Lactobacillus
—
факультативные
+
—
—
+
Kurthia
+
аэробные
+
+
—
—
Представителей рода Listeria чаще всего можно спутать с бактериями родов: Brochothrix, Lactobacillus, Erysipelotrix, Kurthia. Коккобацилярные формы рода Listeria можно смешать с кокковыми микроорганизмами. В этом случае дифференциальным тестом является реакция на каталазу. Листерии можно легко отличить от бактерий рода Kurthia по их различным кислородным требованиям, Kurthia - это строго аэробный род; по ферментации различных сахаров виды Kurthia в реакциях ферментации, либо образуют небольшое количество кислоты, либо вообще ее не образуют.
Виды Listeria можно отличить от бактерий рода Erysipelotrix по положительной реакции на каталазу, по образованию колоний с заметным сине-зеленым блеском на триптозном агаре (Дифко) при исследовании под микроскопом методом косого освещения; по подвижности; по более сильной сахаролитической активности; по гидролизу эскулина и гиппурату натрия. Бактерии этих родов отличаются по антигенному составу.
Виды листерий можно отличить от большинства лактобацилл по положительной реакции на каталазу. Существуют, однако, каталазоположительные лактобациллы и некоторые штаммы листерий, являющиеся каталазоотрицательными. Бактерии рода Listeria очень медленно растут или вообще не растут на среде MRS (de Mann. et. al. 1960), на этой среде лактобациллы растут очень хорошо. Исследования показали, что при комнатной температуре штаммы Listeria подвижные, тогда как большинство лактобацилл не двигается. При микроскопическом исследовании методом косого освещения на триптозном агаре лактобациллы не показывают сине-зеленого оттенка. Различие между двумя родами заключается также в ферментации углеводов.
Серологически бактерии родов Listeria и Lactobacillus отличаются друг от друга.
В некоторых отношениях представителей рода Listeria можно легко спутать с Brochothrix. Оба эти рода часто выделяют из расфасованного мяса и птицы, которые хранят при температурах рефрижераторов. Отличить два рода можно по неспособности Brochothrix thermosphacta к росту при 37°С и по неспособности рода Listeria к росту на среде Cartner (1966). Колонии Brochothrix thermosphacta, выращенные на триптозном агаре, исследованные под микроскопом методом косого освещения, не выглядят сине-зелеными. Кроме того, Brochothrix thermosphacta не гидролизует гиппурат натрия, но образует кислоту из большого количества сахаров. Серологически два таксона отличаются друг от друга (Wilkinson, Vones 1975).
Учитывая, что только два вида, Listeria monocytogenes и Listeria ivanovii, являются патогенными и представляют опасность для макроорганизма, мы считаем целесообразным привести характеристику каждого вида листерий для их идентификации. Как уже выше упоминалось, в нашей стране нет серологических диагностикумов для видовой типизации, и поэтому внутриродовую дифференциацию листерий приходится проводить по иным признакам.
Этот вид является типовым для бактерий данного рода. Для микроорганизмов этого вида характерными являются следующая группа признаков. Это неспорообразующие, короткие палочки правильной формы диаметром 0,4-0,5 мкм и длиной 0,5-2 мкм, с закругленным концами. Иногда встречаются клетки с слегка изогнутыми концами. Расположение в мазках либо поодиночке, либо в коротких цепочках, возможно в виде частокола или же римской буквы V.
В мазках можно увидеть и групповое расположение, параллельное вдоль длинной оси. В мазках из инфицированного пат. материала или из жидкой среды встречаются листерии кокковой формы диаметром 0,4-0,5 мкм и длиной 0,4-0,6 мкм. Они могут быть ошибочно приняты за стрептококки. В более зрелых или необработанных культурах могут встречаться формы в виде волокон длиной до 6-20 мкм.
Окраска по Граму положительная. Но в старых культурах теряют способность к сохранению окраски по Граму. Некислотоустойчивы.
C. Smith, J. Metzger (1962) сообщили о наличии мукополисахаридной капсулы у листерий, однако другие исследователи не подтвердили этого факта. В частности, Н. Seeliger (1968) в результате детальных исследований опроверг факт наличие капсулы у данного микроорганизма.
Листериозная палочка во время культивирования при комнатной температуре всегда подвижна. При температуре +37°С жгутики как правило, не образуются и листерии оказываются неподвижными.
Листериозная культура данного вида является аэробной и факультативно анаэробной. Температурный диапазон роста от +1 до +4°С. Однако культура остается жизнеспособной и при более высоких температурах (до 70-71°С). Температурный оптимум 25-37°С. Листерии способны расти и размножаться в диапазон рН от 6 до 9, но сохраняют свою жизнеспособность при величине рН 5-11. Оптимальные условия роста при рН 7,0-7,4. В анаэробных условиях, на кровяном агаре при температуре 35-37°С и рН 7,2-7,4 суточный рост листерий проявляется в виде росинчатых колоний. В аэробных условиях, на питательном агаре, оптимальном температурном диапазоне, 24-48-часовые листериозные колонии имеют диаметр 0,5-1,5 мм, круглые, полупрозрачные в виде капли, выпуклые с ясно очерченной поверхностью и сплошной гранью. При обычном освещении колонии обладают серо-голубоватым цветом. Размер 3-7-дневных колоний достигает диаметра 3-5,5 мм, колонии с непрозрачным центром и неправильной формы. В полужидкой среде 0,25%-ного агара суточный рост идет вдоль укола. В МПБ рост идет медленно, но через 28-48 часов появляется нежное, опалесцирующее помутнение. Через 7 дней на дне пробирки образуется осадок, который при встряхивании образует поднимающуюся вверх косичку. Бактерии обладают гемолитической активностью. Слабая, едва уловимая гемолитическая активность может быть усилена использованием САМР-теста. Листериозная культура в большинстве случаев является каталазоположительной и оксидазоотрицательной, но необходимо учитывать, что если питательные среды содержат низкие концентрации мясного и дрожжевого экстракта, то возможна отрицательная каталазная реакция. Активность каталазы подавляется на средах, содержащих высокую (более 10%) концентрацию глюкозы.
Реакция с метил-ротом и Фогес-Проскауэра положительна.
Листерии не разжижают желатин, не гидролизуют казеин и молоко. Индол не продуцируют, на обычных питательных средах не образуют сероводород. Расщепление сахаров сопровождается образованием кислоты, но не газа.
Листерии могут расти в сложных средах, содержащих до 10% NaCl. В течение года остаются жизнеспособны при 16% содержании поваренной соли (рН-6,0), некоторые штаммы выживают даже 20% содержании NaCl.
Необходимо отметить, что хотя вышеперечисленные свойства листерий достаточно типичны, но возможны их изменения, связанные с определенными питательными средами или выделением новых штаммов.
Штаммы данного вида различаются по антигенному составу и включают следующие серовары: 1/2а, 1/2в, 1/2с, 3а, 3в, 3с, 4а, 4ав, 4с, 4d, 4е и серовар 7. Бактерии вида экспериментально патогенны для мышей и морских свинок. Проба Антона положительная. Этот вид широко распространен в природе. Его выделяют из сточных вод, почвы, силоса и из фекалий животных и здоровых людей. У человека и животных его выделяют при клинических признаках болезни. Вызывает менингоэнцефалит, септицемию, эндокардит, аборты, абсцессы и гнойные ранения местного характера.
Морфология бактерий аналогична бактериям вида Listeria monocytogenes. Не гемолитичен на 5 или 10%-ной (объем/объем) крови овец, кроликов, лошадей или человека в жидких или твердых культуральных средах. САМР – отрицательный со S. aureus, R. equi. Большинство изученных штаммов образует кислоту из рамнозы. Все образуют кислоту из метил-D-маннизида. Кислоту не образуют из ксилодазы и D-маннитола. Все исследованные до сих пор штаммы имеют антигенный состав серогруппы 6 (серовары 6а и 6в) и серовара 4ав.
Этот штамм в опытах был непатогенен для мышей и морских свинок, если его вводят внутрибрюшинно в концентрации до 1010
клеток. Проба Антона отрицательная. Выделяют из почвы растений, фекалий человека и животных и из птичьего помета. Никогда не выделяют из явно патологического материала от человека и животных.
Назван в часть американского бактериолога H.J. Welshimer.
Морфология аналогична бактериям выше описанных видов.
На кровяном агаре гемолиза не обнаруживают, САMР-реакции со S. aureus, R. equi. – отрицательные. Кислоту образует из D-ксилозы и метил-D-маннозида, а также из L-рамнозы, но из L-рамнозы может и не образовывать. Типовой штамм из L-рамнозы кислоту не образует. Кислоту не образует из D-маннитола. Штаммы, которые в настоящее время относят к этому виду, принадлежат к серовару 6а или 6в. Антигенный состав типового штамма, такой же, как у серовара 6в. Серовары 6а и 6в встречаются так же у вида Listeria innocua, а некоторые штаммы Listeria seeligeri имеют антигенный состав серовара 6в.
Этот вид экспериментально не патогенен для мышей. Его выделяют из гниющей растительности и из почвы в США; вероятно, он широко распространен в природе.
Назван в честь H. Seeliger, немецкого бактериолога.
Морфология бактерий такая же, как и у вида Listeria monocytogenes. Гемолиз слабый. САМР-реакция положительная при использовании штаммов S.aureus, со штаммами R. equi – отрицательная. Бактерии кислоту образуют из D-ксилозы. Кислоту не образуют из D-маннитола и L-рамнозы. Большинство штаммов не образуют кислоту из метил-D-маннизида; типовой штамм в этом отношении отрицательный.
Штаммы, приписываемые в настоящее время к этому виду, имеют антигенный состав сероваров 1/2в, 4с, 4d (которые встречаются также у Listeria monocytogenes) и 6в (который обнаруживают в некоторых штаммах Listeria innocua, Listeria welshimeri). Типовой штамм принадлежит к серовару 1/2в.
В опытах был непатогенен для мышей. Его выделяют из растений, почвы и фекалий животных в Европе; вероятно, широко распространен в природе.
Назван в честь Ивана Иванова – болгарского микробиолога.
Морфологическая особенность – отсутствие жгутиков. Штаммы вида неподвижны.
Наблюдается ярко выраженный гемолиз с двойными или тройными зонами, если листерию этого вида выращивают на агаре с кровью овец или лошадей (5% объем/объем). Положительная САМР-реакция наблюдается при использовании R equi, а не S. aureus. Из D-маннитола, L-рамнозы или метил-D-маннизида кислоту не образует. Все исследованные штаммы принадлежат к серовару 5. Этот антигенный состав в штаммах других видов рода Listeria не обнаруживали.
Listeria ivanovii экспериментально патогенен для мышей, LD50
для которых у бактерий этого вида колеблется между 1·105
и 3·106
колониеобразующих единиц на 1 мл. Патогенен для животных, особенно для суягных овец, листерию этого вида выделяли также из организма здорового животного, человека-носителя и из окружающей среды и очень редко из организма человека в клинических условиях.
Назван в честь М. Gray, американского бактериолога, известного своими работами по листериозу.
Прямые палочки размером 0,6-0,8 мкм ´ 0,7-2,5 мкм. Концы закругленные. Встречаются парами или в коротких цепочках; палочки иногда расположены под углом друг к другу или лежат параллельными группами вдоль длинной оси. Активный рост наблюдается при 20-25°С; неподвижны или двигаются очень медленно при 37°С, капсул и спор не образуют. Грамположительны. Не кислотоустойчив. Факультативный анаэроб. Хорошо растет на триптозном агаре (Дифко) или на кровяном агаре (Дифко) с добавлением 1% глюкозы (вес объем). Колонии небольшие (1-1,5 мм через 24 ч), круглые, гладкие, маслянистые, слегка выпуклые с неизрезанным краем.
При изучении на этих средах небольших колоний (0,2 мм) с помощью непрямых лучей света обнаруживают тот же самый сине-зеленый оттенок, что у бактерий вида Listeria monocytogenes; после более длительной инкубации колонии становятся оранжево-красными, особенно по краям. Гемолиз не вызывают. Температура оптимального роста 30-37°С. Температурные границы роста 1-45°С. Не выживают при 60° нагревании в течение 30 минут. Каталазоположителен, оксидазоотрицателен. Требуются органические факторы роста. Растут при рН 5-9, при рН 9,6 рост не наблюдается. Чувствителен к пенициллину, стрептомицину, хлорамфениколу, эритромицину, новобиоцину, неомицину; резистентны к сульфаниламиду, полимиксину, к сульфату колостина и к налидиксовой кислоте. Не растет на среде Lardner (1966). Медленный рост может происходить на среде MPS (Маnn et. аl., 1960).
Ферментативный метаболизм глюкозы приводит к образованию молочной кислоты и некоторых других продуктов. Из эскулина, амигдалина, целлобиозы, декстрина, галактозы, глюкозы, глицерина, лактозы, фруктозы, мальтозы, маннита, маннозы, салицина, крахмала, трегалозы образуется кислота, а не газ. Кислота обычно не образуется из мелибиозы, рамнозы, сорбита, метил-D-глюкозида, адонита, арабинозы, дульцита, эритрита, гликогена, инозита, инулина, мелецилозы, раффинозы, сорбита, сахарозы и ксилозы. В лакмусовом молоке обнаруживается слабая кислота и незначительная редукция. Реакция с метиловым красным и Фогес-Проскауэра положительная.
Эскулин гидролизуют. Гиппурат натрия не гидролизуют. Гидролиз крахмала непостоянен. Твин-20 гидролизуют медленно (14 дней). Твин-80 не гидролизуют. Медленное образование дезоксирибонуклеазы, рибонуклеазы и фосфатазы. Ксантин, тирозин не расщепляют. Целлюлоза, желатин, казеин и молоко не гидролизуют. Индол не образуют. Мочевину не гидролизуют. Небольшие количества H2
S (обнаруженные с помощью реакции со свинцовой бумагой) образуются некоторыми штаммами. Нитраты в нитриты не восстанавливаются.
Серологически бактерии отличается от остальных видов рода Listeria. Антигенный состав идентичен Listeria murrау. Не патогенны для мышей при внутрибрюшинной или внутримозговой инъекции, но клетки в концентрации 5·108
могут быть токсичны для мышей. Не патогенны для беременных кроликов после внутривенного введения. Не вызывают у кроликов или морских свинок конъюнктивит после закапывания в глаза. Выделяются из фекалий шиншиллы. Естественная среда неизвестна.
Назван в честь Е. Мurrау – одного из первых исследователей бактерий рода Listeria.
Прямые палочки размером 0,6-0,8 ´ 7-2,5 мкм. Концы закругленные. Встречаются отдельными парами или короткими цепочками, палочки часто располагаются под углом друг к другу или параллельно вдоль длинной оси. Подвижны при культивировании 20-25°С, неподвижны или слабо подвижны при 37°. Капсулы и споры не образуют. Грамположительны. Неустойчивы к кислотам. Факультативные анаэробы. Хорошо растут на триптозном агаре (Дифко) или на кровяном агаре (Дифко) с добавлением 1%-ной (вес/объем) глюкозы. Колонии небольшие (1-1,5-мм через 24 ч.), круглые, гладкие, маслянистые, немного выпуклые с неизрезанными краями. В отраженном свете колонии имеют серый цвет с голубоватым оттенком; при дневном свете их голубой цвет более яркий, а с увеличением размера после дальнейшей инкубации у них начинает появляться желтый оттенок. Когда с помощью рассеивающего света при микроскопировании изучали колонии на поверхности сред, обнаруживали, что небольшие колонии (0,2 мм) имеют тот же самый зелено-синий оттенок, вызванный, как и у вида Listeria monocytogenes; после 2-дневной инкубации у более крупных колоний обнаруживается оранжево-красный оттенок (Н. Welshimeri. et. al., 1971). При 22-25° инкубации на питательном агаре, содержащем глюкозу, у колоний появляется желтый пигмент. В отсутствии глюкозы пигмента не обнаруживают. Негемолитичны на кровяном агаре. Оптимальная температура роста 30-37°С. Температурные границы роста 1-45°С. Не выдерживают 30-минутного нагревания при 60°С. Каталазоположительны. Оксидазоотрицательны. Чувствительны к пенициллину, тетрациклину, хлорамфениколу, эритромицину, новобиоцину, неомицину; резистентны к сульфаниламиду, полимиксину В, к сульфату колистина и налидиксовой кислоте. Не растут на среде Lardner (1966).
Ферментативный метаболизм глюкозы приводит к образованию L+
-молочной кислоты и некоторых других продуктов. Из эксулина, амигдалина, целлобиозы, декстрина, галактозы, глюкозы, глицерина, лактозы, фруктозы, мальтозы, маннита, маннозы, силицина, крахмала и трегалозы образуется кислота, а не газ. Некоторые штаммы образуют кислоту из мелибиозы, рамнозы и сорбита. Из метил-D-глюкозида образуется небольшое количество кислоты. Из адонита, арабинозы, дульцита, эритрита, гликогена, инозита, инулина, мелицитозы, раффинозы, сахарозы и ксилозы кислота обычно не образуется. Лакмусовое молоко показывает слабокислую реакцию и незначительную редукцию. Реакции с метиловым красным и Фогес – Проскауэра положительные.
Эксулин гидролизуют. Гиппурат натрия не гидролизуют. Гидролиз крахмала непостоянен.
Твин-20 гидролизуют медленно (14 дней). Твин-80 не гидролизуют. Медленно образуют дезоксирибонуклеазу, рибонуклеазу и фосфотазу. Ксантин, тирозин и хитин не расщепляют. Целлюлозу, желатин, казеин и молоко не гидролизуют. Индол не образуют. Мочевину не образуют. Некоторые штаммы образуют H2
S (обнаруживается с помощью реакции со свинцовой бумагой). Серлогически отличаются от вида Listeria monocytogenes. Антигенный состав идентичен антигенному составу Listeria grayi.
После закапывания в глаза кроликов конъюнктивит не вызывают.
Не патогенны ни при внутривенном введении кроликам, ни при внутрибрюшинной инъекции 108
клеток 20-граммовым мышам.
Выделяли из гниющих листьев злаковых (маис); естественной средой обитания, вероятно, являются почва и растения.
Лабораторная диагностика
Материалы для исследования – кровь, СМЖ, слизь из зева, пунктаты увеличенных лимфатических узлов, у новорожденных дополнительно – меконий, пупочная кровь; секционный материал — кусочки мозга, печени, селезенки, лимфатические узлы. Посевы рекомендуется делать в первые 7-10 сутки болезни; кровь (10мл) и СМЖ (2-5 мл) засевают на 100-150 мл глюкозного, глюкозо-печеночного или глюкозо-глицеринового бульона; инкубируют при температуре 37°С до 3 недель. При посеве на глюкозо-кровяной агар отбирают типичные колонии (прозрачные или роговидные), дающие гемолиз. Также можно проводить посев на триптозный агар и просматривать чашки под микроскопом при косом освещении — суточные колонии листерий имеют сине-зеленую окраску.
Общие положения
Листериоз – инфекционное заболевание из группы зооантропонозов, характеризующееся полиморфностью клинического проявления, в последнее время как пищевая инфекция людей с тенденцией к генерализации, септикопиемии, а так же поражению различных органов и систем жизнедеятельности у людей и животных.
Листериоз относится к числу широко распространенных в мире инфекций, что обусловлено выраженной адаптационной способностью возбудителя. Исследования трех последних десятилетий позволили сформулировать заключение о повсеместном распространении данной инфекции в России.
Материалы для исследования
В бактериологическую лабораторию направляют не менее 200 грамм исследуемого субстрата, упакованного в водонепроницаемую тару и желательно в первые 1-3 часа после отбора. Если время доставки образцов свыше указанного срока, то материал допускается направлять в замороженном виде в термосе со льдом.
Порядок исследования материала
Бактериологическое исследование проводят в соответствии с прилагаемой ниже схемой, а идентификацию выросших колоний - по тестам, указанным в таблице 12. Оптимальным решением является постановка на исследование не одной пробы исследуемого образца, а целой серии в 10-12 проб.
Оценка результатов бактериологического исследования.
При соответствии полученных результатов по тестированию выделенной культуры с вышеуказанными данными полученный бактериальный штамм признают как бактериальную культуру вида Listeria monocytogenes.
В случае если изучаемая бактериальная культура не типируется как бактерии вида Listeria monocytogenes, возможен вариант повторного использования бактериальной суспензии со средой накопления, хранящейся в холодильнике при +4°С.
Общие сроки бактериологического исследования материала в пределах 7 суток.
Серологические исследования. Обычно ставят РА с листериозным диагностикумом.
Фаготипизация.
Используют листериозные фаги L 2А и L4А (ВНИИВВиМ).
Таблица 12. Характеристика биологических свойств листерий, штаммов первой серогруппы (шт. 766) и второй серогруппы (шт. 634)
Шт. 766
Шт. 634
Окраска по Граму
+
+
Подвижность: 37°С
–
–
22°С
+
+
В-гемолиз
+
+
Каталаза
+
+
ферментация:
Лактозы
+
+
Сахарозы
+
+
Глюкозы
+
+
Мальтозы
+
+
Маннита
–
–
Рамнозы
+
+
Дульцита
–
–
Арабинозы
–
–
Инозита
–
–
Сорбита
–
–
Салицина
+
+
Галактозы
–
–
Ксилозы
–
–
Раффинозы
–
–
Эскулина
+
+
Фруктозы
+
+
Конъюнктивальная проба (проба Антона)
+
+
Биологическая проба. Лучше всего использовать белых мышей, иммуносупрессированных кортизоном (4-5 мг в/м за 4ч до заражения); после гибели животного (обычно на 2-6 сут.) производят посев материала из различных органов. Следует помнить, что листерии характерино «холодовое обогащение», и для избежания ошибок в диагностике часть патологического материала следует поместить в стерильные пробирки и хранить в течение 5-10 сут. при температуре 4-6°С, а затем подвергнуть повторному исследованию. Ставят конъюнктивальный тест на морских свинках (проба Антона).
К 1 л расплавленного МПА (рН 7,2-7,4) перед разливом в бактериологические чашки добавляют 10 мл 2%-го водно-глицеринового раствора теллурита калия. Добавление к указанной среде 5-10% сыворотки крови крупного рогатого скота улучшает рост листерий.
2. Среда с теллуритом калия и флоромицином или полимиксином
(Бакулов и др. 1970).
К 1 л расплавленного МПА (рН 7,2-7,4) перед разливом добавляют 10 мл 2%-го водно-глицеринового раствора теллурита калия и 0,3-0,5 мл раствора флоримицина или полимиксина (500 тыс. ед. препарата разводят в 10 мл физиологического раствора).
Цвет колонии на среде с теллуритом калия черный.
Предоставленная далее рецептура NN 3-11 предложена Подкомитетом по таксономии листерий и является унифицированной для всех лабораторий, работающих с данным микроорганизмом.
3. Триптозно-фосфатный бульон (ТРВ).
Триптоза
20,0 мг
Декстроза
2,0 г
Хлорид натрия
5,0 г
Динатрий фосфат
2,5 г
Дистиллированная вода
1000,0 мл
Добавьте ингредиенты к воде. Хорошо смешайте. Когда растворится, доведите рН до 7,3. Разлейте и стерилизуйте автоклавированием при 121°С в течение 15 минут.
4. Триптозно-фосфатный бульон с полимиксином В
(Бойсен-Мюллер).
Триптоза
20,0 мг
Декстроза
2,0 г
Хлорид натрия
5,0 г
Динатрий фосфат
2,5 г
Дистиллированная вода
1000,0 мл
Добавьте ингредиенты к воде. Размешайте. Когда растворится, доведите рН до 7,3. Стерилизуйте автоклавированием при 121°С в течение 15 минут. Охладите и добавьте 5,0 г стерильной тиамин-HCl и 3,12 мг полимиксина В к 1 л ТРВ. Перемешайте.
5. Триптозный агар.
Все ингредиенты среды «ТРВ». После растворения добавить бакто-агар «Дифко» – 15,0 г. Стерилизовать автоклавированием при +121°С в течение 15 минут. После охлаждения добавить 5,0 г стерильного тиамин-НСl и перемешать.
6. Сывороточный агар.
После контролирования рН добавьте агар к бульону. Стерилизуйте автоклавированием при +121°С в течение 15 минут. Охладите до +48°..+50°С и добавьте бычью сыворотку. Осторожно перемешайте.
7. Кровяной агар.
Триптоза
10,0 г
Порошок «Лаб-Лемко» (Оксоид)
3,0 г
Хлорид натрия
5,0 г
Бакто-агар (Дифко)
15,0 г
Дистиллированная вода
1000,0 мл
Суспендируйте ингредиенты в воде, кроме агара. Хорошо смешайте. Доведите рН до 7,3-7,4. Добавьте агар и стерилизуйте автоклавированием при 121°С в течение 15 минут. Охладите среду до +48°- +50°С и добавьте 50,0 мл стерильной дефибринированной овечьей (лошадиной) крови. Осторожно смешайте и разлейте в чашки Петри.
8. Бульон Левинталя с трипафлавином и налидиксиновой кислотой
(по Раловичу).
Порошок «Лаб-Лемко»
10,0 г
Пептон
10,0 г
Хлорид натрия
5,0 г
Дистиллированная вода
1000,0 мл
Дефибринированная овечья кровь
50,0 мл
Поместите все ингредиенты в колбу и «проварите» на пару при 100°C в течение 1 часа. Отфильтруйте и доведите рН до 7,4. Стерилизуйте автоклавированием при +121°C в течение 15 минут. Добавьте 2,0 мл 1%-го триптофлавина и 20 мл 2%-го раствора налидиксиновой кислоты. Смешайте, разлейте в пробирки и закупорьте резиновыми пробками.
9. Среда с ацетатом таллия и налидиксовой кислотой (TN).
Питательный бульон
1000,0 мл
Глюкоза
2,0 г
Ацетат таллия
2,0 г
Налидиксовая кислота
40,0 мкг/мл
Налидиксовую кислоту 0,5 г в кристаллах растворяют в 0,5 мл 1%-го раствора NaOH при добавлении 4,5 мл дистиллированной воды и соответствующего объема основной среды перед 15-минутным автоклавированием при +121°С.
10. Среда с тиоцианатом и налидиксовой кислотой (PTN).
Питательный бульон
1000,0 мл
Тиоцианат калия
37,5 г
Налидиксовая кислота
40,0 мкг/мл
Питательный бульон, содержащий тиоцианат калия, стерилизуют в течение 15 минут при +121°С. Затем добавляют налидиксовую кислоту.
11. Агар с триптофлавином и налидиксовой кислотой.
Триптозный агар «Дифко»
41,0 г
Налидиксовая кислота
0,04 г
Дистиллированная вода
1000,0 мл
Налидиксовую кислоту 0,8 г растворяют в 10 мл NaOH. Затем, добавляя дистиллированную воду, доводят до 100,0 мл. 5 мл этого раствора, содержащего налидиксовую кислоту, добавляют к основной среде для получения конечной концентрации 40 мкг/мл. После 15-минутной стерилизации при +120°С среду охлаждают до 70°C. Акрифлавин нейтральный растворяют в стерильной дистиллированной воде для получения 0,5% (вес/объем) раствора. Два миллилитра этого раствора добавляют к среде, содержащей триптозно-налидиксовую кислоту, чтобы получить конечную концентрацию в 10 мкг/мл. Среду тщательно перемешивают и разливают по чашкам.
12. Мак Брайда листериозный агар MLA
(по прописи Lovett, 1988).
Фенилэтаноловый агар «Дифко»
35,5 г/л
Глицинангидрид
19,0 г/л
Хлористый литий
0,5 г/л
Овечья кровь
5 %
13. Модифицированный листериозный агар Мак Брайда
(по прописи Lovett, 1988)
Среда МLА, но вместо овечьей крови добавляют 0,2% циклогексамида.
14. Селективный агар Мак Брайда
(по прописи Schidt et. al., 1988)
Казеин пептон с триптическими добавками
15,0 г/л
Пептон соевой муки
5,0 г/л
Хлористый натрий
5,0 г/л
Фенилэтиловый спирт
2,5 г/л
Глицин
10,0 г/л
Хлористый литий
0,5 г/п
Агар
15,0 г/л
Дистиллированная вода
1000,0 мл
рН – 7,3
15. Обогащенная среда для выделения листерий
(по прописи Lee, McClain, 1986).
В питательную среду добавляют:
Протеаза пептона
5 г/л
Триптон
5 г/л
Порошок «Лаб-Лемко»
5 г/л
Экстракт дрожжей
5 г/л
Na2
HPO4
12 г/л
NaCl
20 г/л
КН2
РО4
2,35 г/л
Эскулин
1 г/л
Налидиксовая кислота
20 мкг/л
Акрифлавин
20 мкг/л
16. Агаровая среда для выделения листерий
(по прописи Rodriquez et. al.).
Пептон
3,0 г/л
Неопептон
3,0 г/л
Протеаза пептона
3,0 г/л
Хлористый натрий
5,0 г/л
Эскулин
1,0 г/л
Na2
HPO4
· 2Н2
О
12,0 г/л
Аммоний-железо сульфат
1,0 г/л
Акрифлавин
0,012 г/л
Налидиксовая кислота
0,050 г/л
Агар
15,0 г/л
17. Среда для выделения листерий (LPM)
Фенилэтаноловый агар «Дифко»
35,5 г/л
Глицин ангидрид
10,0 г/л
Хлористый литий
5,0 г/л
Моксалат
20 мкг/л
18. Селективная среда FDA
(по прописи Schidt et. al., 1988).
Триптический перевар (BBL)
30,0 г/л
Экстракт дрожжей
6,0 г/л
Акрифлавин-HCl
16,0 мг/л
Налидиксовая кислота
40,0 мг/л
Циклогексамид
50,0 мг/л
19. Листериозная селективная среда FDA/IDF-FIL
(по прописи Merck).
Казеиновый пептон
17,0 г/л
Пептон Sojmeal
3,0 г/л
D+
глюкоза
2,5 г/л
Хлористый натрий
5,0 г/л
КН2
РО4
2,5 г/л
Дрожжевой экстракт
6,0 г/л
РН – 7,3
20. Среда LEB
Триптикасоевый бульон
1000,0 мл
Экстракт дрожжей
6,0 г/л
К2
НРО4
2,5 г/л
Автоклавировать 15 минут при 121°C. Перед применением добавить (после стерилизации фильтрацией) в объеме 0,5% раствор
Акрифлавина-HCl
3,0 мл/л
Налидиксовой кислоты
8,0 мл/л
Раствор 1% циклогексамида в этаноле 40%
5,0 мл/л
21. Селективно-обогащенная среда для листерий
(по прописи Rodriquez et. al., 1985).
Пептон
5,0 г/л
Неопептон
5,0 г/л
Порошок «Лаб-Лемко»
10,0 г/л
Рамноза
2,0 г/л
Хлористый натрий
50,0 г/л
Na2
HPO4
· 2H2
O
53,22 г/л
КН2
РО4
1,35 г/л
Налидиксовая кислота
0,05 г/л
Трипановый голубой
0,08 г/л
22. Селективная среда PAL CAM
(по прописи Merck).
Пептон
23,0 г/л
Крахмал
1,0 г/л
Хлористый натрий
5,0 г/л
Агар-агар
13,0 г/л
Эскулин
0,8 г/л
Аммоний железо (III) сульфат
0,5 г/л
D-маннит
10,0 г/л
Феноловый красный
0,08 г/л
Глюкоза
0,5 г/л
Хлористый литий
15,0 г/л
рН – 7,0
23. Селективная среда для выделения листерий (PAL CAM)
(по прописи Netten et. al., 1989).
Представляет собой Columbia-агар (кровяной агар) с содержанием:
Глюкозы
0,05%
Полимиксина В
0,001%
Акрифлавина
0,0005%
Хлорида лития
1,5%
Цефтазидима
0,002%
Эскулина
0,08%
Аммоний железо (III) сульфат
0,05%
Маннита
1,0%
Фенолового красного
0,008%
(колонии серо-зеленые с черным, с впалым центром и черным ободком на вишнево-красном фоне среды).
24. Селективная среда для листерий
(по прописи Lachica, 1990).
Седечно-мозговой агар «Дифко», содержащий:
Хлористого лития
0,5%
Глицина
1,0%
Цефтазима
50,0 мкг/мл
(колонии с синеватым оттенком)
25. Селективная среда для листерий
(по прописи Leighton, 1979).
Триптознофосфатный бульон с
Ацетатом таллия
200,0 мкг/л
Налидиксовой кислоты
50,0 мкг/л
26. Селективная среда CNPA
(по прописи Jay, 1987).
Триптон
20,0 г
Хлористый натрий
10,0 г
Д-глюкоза
5,0 г
Дрожжевой экстракт
2,0 г
ТРИС
7,0 г
Агар
15,0 г
1,2-циклогексанедион
3,0 г
Налидиксовая кислота
45,0 мкг
Фенилэтиловый спирт
1,0 мл
Дистиллированная вода
1000,0 мл
рН – 8,2
27. Селективная среда
(по прописи Lucas et. al., 1990).
Агар с переваром бычьего сердца и мозга «Дифко»
52,0 г/л
Хлорид лития
15,0 г/л
Эскулин
0,75 г/л
Акрифлавин гидрохлорид
0,005 г/л
Дистиллированная вода
1000,0 мл
Смесь автоклавируют при +121°C 15 минут, охлаждают до 45°C и добавляют: