Клостридии
Клостридии – это палочки, имеющие спору, превышающую диаметр бактериальной клетки. Эта морфологическая особенность позволяет идентифицировать клостридии (в случае наличия спорообразования) до рода по результатам микроскопии мазка. Клостридии вызывют маслянокислое брожение, патогенные для человека виды гидролизируют желатин. Все клостридии вырабатывают белковые токсины.
В общей микробиологии клостридии классифицируются на возбудителей бродильных процессов (такие клостридии, у которых преобладает сахаролитическая активность) и на возбудителей процессов гниения (такие клостридии, у которых превалируют протеолитические свойства). Поскольку патогенные для человека клостридии встречаются среди обеих этих групп, в медицинской микробиологии клостридии классифицируются на возбудителей травматических клостридиозов и на возбудителей энтеральных клостридиозов. К первым относятся возбудители газовой гангрены (C. perfringens типа А, C. novyi, ранее называвшаяся C. oedematiens, C. histolyticum, C. septicum, C. sporogenes, C. sordellii и др.) и столбняка (C. tetani), а ко вторым – та же C. perfringens типов А, С, D, но уже в роли возбудителя пищевой токсикоинфекции, возбудитель псевдомембранозного язвенного колита и антибиотико-ассоциированной диареи (C. difficile), возбудитель ботулизма (C. botulinum).
Клостридии обитают в кишечнике человека и животных, в почве (в неё они попадают с испражнениями, однако для многих клостридий именно почва является естественной средой обитания), на дне водоёмов.
Спорообразование клостридий происходит во внешней среде, а также – в толстом кишечнике. Споры у клостридий бывают круглые или овальные, в бактериальной клетке споры могут находиться центрально, терминально (т.е. на конце палочки), субтерминально (т.е. ближе к одному из концов палочки).
Устойчивость во внешней среде вегетативных форм клостридий не отличается от большинства других, неспорообразующих, бактерий, а вот устойчивость спор клостридий – может быть очень высока (у некоторых видов они выдерживают кипячение и сохраняются во внешней среде десятки и даже сотни лет).
Основными факторами вирулентности клостридии являются их белковые токсины (клостридиозы относятся к токсикоинфекциям). При этом белковые токсины клостридий могут обладать также ферментативной активностью и действовать не только как бактериальные яды, но и как ферменты вирулентности (так называемые фермент-токсины).
Возбудители анаэробной раневой инфекции и анаэробная раневая инфекция (газовая гангрена)
Основными возбудителями этой инфекции являются C. perfringens, C. novyi (C. oedematiens), C. septicum, C. histolyticum. При этом первые два вида могут вызвать болезнь и в монокультуре, остальные – лишь в ассоциации с C. perfringens или с C. novyi. Эти бактерии представляют собой довольно крупные палочки, все они, кроме C. perfringens, подвижны (перитрихи), спора расположена субтерминально.
C. perfringens – единственный вид клостридий, который образует капсулу и, соответственно, единственный – неподвижный. C. novyi – самые крупные из них, прямые или слегка изогнутые палочки. C. septicum – полиморфные палочки, которые могут образовывать нити. C. histolyticum – относительно предыдущих трёх – обладают наименьшим размером.
C. perfringens и C. histolyticum – аэротолерантные анаэробы, C. novyi и C. septicum – строгие анаэробы. Ферментативная активность у возбудителей газовой гангрены различна и используется для дифференциации видов, наибольшей биохимической активностью и выраженным газообразованием обладает C. perfringens.
Наибольшим набором факторов вирулентности обладает C. perfringens. У этого вида они классифицируются на главные (альфа-токсин, бета-токсин, эпсилон-токсин, йота-токсин, энтеротоксин) и минорные (дельта-токсин, тета-токсин, каппа-токсин, лямбда-токсин, мю-токсин, ню-токсин, нейраминидаза). Следует заметить, что токсины у возбудителей газовой гангрены маркируются буквами греческого алфавита.
Альфа-токсин (лецитиназа С) оказывает дермонекротическое действие (как результат вызываемого им гидролиза мембранных фосфолипидов), является гемолизином, оказывает летальное действие (т.е. вызывает гибель лабораторного животного при внутривенном введении), увеличивает сосудистую проницаемость). Основным продуцентом альфа-токсина является C. perfringens типа А.
Бета-токсин продуцируется C. perfringens типа С. Этот токсин вызывает некроз тканей (и как следствие – развитие некротического энтерита), а также вызывает артериальную гипертензию в результате образования катехоламинов.
Эпсилон-токсин усиливает сосудистую проницаемость ЖКТ.
Йота-токсин обладает некротизирующей активностью и усиливает проницаемость сосудистой стенки.
Энтеротоксин продуцируется C. perfringens типов А и С при споруляции в кишечнике. Он вызывает диарею вследствие дилатации и повышения проницаемости капилляров слизистой тонкого кишечника, а также вызывает рвоту и оказывает летальное действие.
Дельта-токсин является гемолизином.
Тета-токсин продуцируется C. perfringens типа С. Он также является гемолизином, кроме того – оказывает дермонекротическое действие и летальное действие.
Каппа-токсин, являющийся одновременно ферментом коллагеназой и желатиназой, продуцируется C. perfringens типов А и С. Этот токсин разрушает ретикулярную ткань мышц и коллагеновые волокна соединительной ткани, оказывает летальное действие и некротизирующее действие.
Лямбда-токсин является протеазой.
Мю-токсин является гиалуронидазой, он повышает проницаемость тканей.
Ню-токсин является ДНК-азой, она нарушает синтез белка (чем и объясняется его некротизирующая активность), кроме того, ню-токсин обладает гемолитической активностью.
Нейраминаза повреждает ганглиозиды клеточных рецепторов, способствует образованию тромбов в капиллярах.
C. novyi продуцирует 8 токсинов (от альфа- до тета-) и гиалуронидазу. C. septicum продуцирует 4 токсина (от альфа- до дельта-), а C. histolyticum – 5 токсинов (от альфа- до эписилон).
Клостридии – возбудители газовой гангрены размножаются в ране, выделяя белковые токсины, которые обуславливают развитие некроза и распада ткани (без воспалительной реакции) в сочетании или с бурным газообразованием в глубине поражённой ткани (C. perfringens) или с выраженным отёком (C. novyi), а также – развитие интоксикации. Течение болезни усугубляет сопутствующая, в том числе – гноеродная, микрофлора (стафилококки, протеи, кишечная палочка, бактероиды и др.), жизнедеятельность которой приводит к обеднению ткани кислородом, а следовательно – к созданию более благоприятных условий для размножения клостридий.
При микробиологической диагностике газовой гангрены патологический материал (ткань раны или её экссудат) микроскопируют (в положительном случае в мазке отмечается наличие грамположительных палочек в сочетании с отсутствием лейкоцитов) и используют для выделения чистой культуры, выявления токсина, обнаружения специфического антигена. Чистую культуру выделяют на средах Цейсслера, Вильсона-Блера, сахарном МПА, идентифицируют по биолоигическим свойствам и определяют вид (в зависимости от вида возбудителя) продуцируемого ею белкового токсина в реакции нейтрализации на лабораторных животных (как правило, на белых мышах). С помощью этой же реакции проводят выявление и идентификацию токсина в патологическом материале без выделения чистой культуры. Специфический антиген (бактериальные клетки) в патологическом материале выявляют с помощью РИФ. Токсин можно выявить и в крови пациента.
Для иммунопрофилактики газовой гангрены используют анатоксины: перфрингенс и эдематиенс.
Для серотерапии газовой гангрены используют лечебно-профилактические сыворотки: антиперфрингенс, антиэдематиенс, антисептикум.