14.2. Коринебактерии

Классификация

Род Corynebacterium семейства Corynebacteriaceae относится к порядку Actinomycetales и типу Actinobacteria.

В род коринебактерий входят десятки патогенных и непатогенных бактерий, часть из которых играет роль в патологии человека, животных или растений.

Ведущим патогенным микроорганизмом для человека является C. diphtheriае – возбудитель дифтерии.

Кроме C. diphtheriае в редких случаях дифтерию могут вызывать C. ulcerans и С. pseudotuberculosis, так как они способны приобретать гены, кодирующие дифтерийный экзотоксин.

Другие коринебактерии иногда могут становиться возбудителями оппортунистических инфекций. Например, C. riegelii вызывает инфекции мочевыводящих путей; C. minutissimum связана с кожным заболеванием эритразмой, а в отдельных случаях может быть причиной септицемий, абсцесса мозга, остеомиелитов, фарингитов.

Возбудители дифтерии были открыты Т. Клебсом в 1883 г., выделены в чистой культуре Ф. Леффлером в 1884 г. Позднее Э. Беринг и Э. Ру получили противодифтерийную сыворотку, а Г. Рамон – дифтерийный анатоксин.

Морфология

У бактерий выражен полиморфизм, чаще они имеют вид тонких палочек, расположенных под углом в виде римских цифр Х или V, на концах расположены зерна волютина, состоящие из полифосфатов.

При окраске по Нейссеру зерна волютина имеют сине-фиолетовый цвет, а цитоплазма бактерий – желтый. При окраске корифосфином в люминесцентном микроскопе зерна волютина дают красное свечение на фоне желто-зеленого тела клетки.

Спор и жгутиков у коринебактерий нет, иногда образуют капсулу. Грамположительны.

Культуральные свойства

Для культивирования широко применяют среду Леффлера (1 часть бульона с глюкозой и 3 части лошадиной сыворотки).

На кровяном и сывороточном агарах C. diphtheriае через 18-20 часов образуются крошковидные колонии кремового цвета, напоминающие «булыжную мостовую».

Селективными средами являются среда Тинсдаля (цистин-теллурит-сывороточный агар), на которой коринебактерии растут в виде коричневатых колоний; среда Клауберга (МПА, гемолизированная кровь, теллурит калия, глицерин), на ней образуются серые колонии, т.к. теллурит калия восстанавливается в металлический теллур.

На жидких средах коринебактерии дифтерии могут давать равномерное помутнение или поверхностную пленку, которая растет, крошится и хлопьями оседает на дно пробирки.

Биохимические свойства

Факультативные анаэробы, метаболизм окислительно-ферментативный.

Разлагают глюкозу, мальтозу, галактозу, крахмал до кислоты, не разлагают лактозу, сахарозу, маннит.

Выделяют фермент цистиназу, который выявляют на среде Пизу (МПА, цистин, уксуснокислый свинец, гипосульфит натрия). Посев на эту среду производят уколом. Если есть фермент цистиназа, то среда по ходу укола чернеет, так как образуется сернистый свинец.

Не образуют фермента пиразинамидазы. Данный тест, а также продукция цистиназы отличает возбудителей дифтерии от других коринебактерий.

Не выделяют уреазу, следовательно, не разлагают мочевину; не разжижают желатин, не образуют индол.

Восстанавливают нитраты в нитриты, кроме C. diphtheriае, биовар belfanti.

Возбудитель дифтерии продуцирует каталазу, гиалуронидазу, нейрамидазу, ДНКазу.

В 1931 г. Андерсен подразделил возбудителей дифтерии на 3 биовара: gravis – R-тип, mitis – S-тип и intermedius – R-S-тип. Он полагал, что I тип выделяется при тяжелых формах, II – при легких, а III занимает промежуточное положение. В основу дифференциации биоваров положены биохимические и культуральные свойства.

В настоящее время доказано, что биовары имеют эпидемиологическое значение. При массовых вспышках чаще выделяются R-типы, при спорадических – S-типы.

Дифференциальные признаки различных биоваров возбудителя, включая биовар belfanti, а также свойства C. ulcerans и С. pseudotuberculosis и некоторых других представлены в таблице.

Антигенная структура

Имеют 2 основных антигена: К-АГ – типоспецифический, термолабильный белковой природы; О-АГ – группоспецифический, термостабильный, липополисахарид. В реакции агглютинации выделяют 57 серотипов, чаще встречаются 11 серотипов.

Факторы вирулентности

Фимбрии и поверхностные структуры клеточной стенки обеспечивают адгезию и колонизацию клеток к эпителию слизистой оболочки.

Главным фактором вирулентности, вызывающим заболевание, является дифтерийный экзотоксин.

Продукция экзотоксина обусловлена наличием в геноме возбудителя tox-гена умеренного бактериофага, полученного в результате трансдукции. Данный ген кодирует синтез токсина.

Не инфицированная специфическим фагом дифтерийная палочка не способна к токсинообразованию.

Экзотоксин состоит из двух фракций (А и В), соединенных дисульфидной связью.

Фракция А обладает токсическими свойствами, вызывая некроз клеток.

Она проявляет ферментативную АДФ-рибозилазную активность, вызывая рибозилирование фактора элонгации-2 или EF-2. В норме данный фактор выполняет элонгацию (наращивание) полипептидных цепей на рибосомах.

В результате блокируется белковый синтез в любых клетках, в том числе в миокарде и клетках нервной системы. Это приводит к демиелинизации нервных волокон, развиваются параличи и парезы, токсин повреждает эндотелий сосудов, вызывает усиленную экссудацию.

Фракция В (транспортный полипептид) обеспечивает доставку фракции А в клетки. Он связывается на мембранах клеток со специфическим рецептором HB-EGF – белком из семейства эпидермального фактора роста.

Токсин попадает в клетки посредством эндоцитоза. Субъединица В образует пору в мембране эндосомы, через которую в цитоплазму выходит субъединица А и останавливает белковый синтез в клетке.

Часть возбудителей способна продуцировать гемолизин.

Корд-фактор (бактериальный гликолипид) нарушает процессы фосфорилирования, в результате чего угнетается тканевое дыхание в клетках.

Специфические бактериоцины или корицины обеспечивают микробный антагонизм. Гены, кодирующие синтез корицинов, контролируются плазмидами.

Резистентность

Возбудители устойчивы к низким температурам, однако чувствительны к нагреванию. Сохраняют чувствительность к дезинфицирующим растворам, (перекиси водорода, хлорсодержащим соединениям, карболовой кислоте).

При кипячении дифтерийные бактерии погибают в течение 1 минуты, в 10% растворе перекиси водорода – через 3 минуты.

В дифтерийной пленке они могут сохраняться до 15 дней, в воде и молоке – 20 дней. В составе дифтерийной пленки бактерии не погибают в течение часа даже при 98^оС.

Патогенез и характеристика заболевания

Дифтерия – острое инфекционное заболевание, вызываемое токсигенными коринебактериями. Характеризуется образованием фибринозных пленок у входных ворот и интоксикацией, приводящей к токсическим поражениям сердечно-сосудистой, нервной и других систем и органов.

Источники инфекции: больной человек и бактерионоситель.

Пути передачи: воздушно-капельный, контактно-бытовой (например, через мягкие игрушки у детей), реже алиментарный (через молоко).

Инкубационный период болезни составляет в среднем от 2 до 10 дней.

Входные ворота – слизистые оболочки носоглотки, реже конъюнктива глаза, раневая поверхность, слизистые половых органов.

У входных ворот за счет выделения токсина и его цитопатического действия повреждаются эндотелиоциты, увеличивается проницаемость сосудистой стенки, усиливается экссудация.

Содержащийся в плазме фибриноген превращается в фибрин под действием тромбопластина из пораженных клеток. Развивается активное фибринозное (или дифтеритическое) воспаление, образуется плотно спаянный с подлежащими тканями налет, возникает регионарный лимфаденит.

Некроз может захватывать все слои слизистой оболочки, на ней появляются язвы.

Болезнь сопровождается выраженной интоксикацией, токсин распространяется лимфогенным и гематогенным путем, поражаются паренхиматозные органы, сердечно-сосудистая и центральная нервная системы. Увеличивается проницаемость сосудов, появляются местные отеки. При дифтерии зева может возникнуть отек слизистых гортани и голосовых связок, что приводит к асфиксии (удушью) и гибели больных без оказания срочной помощи.

Различают несколько клинических форм заболевания.

Для локализованной формы характерен ограниченный очаг поражения, фибринозный налет на относительно бледных миндалинах, зеве, температура – 37,2-37,5⁰С, интоксикация слабо выражена.

Среди локализованных форм наиболее часто встречается дифтерия зева, носа, гортани, гораздо реже – глаз, кожи.

При генерализованная форме налеты выходят за пределы очага поражения, в процесс вовлекаются другие ткани и органы, температура 38-39⁰С, интоксикация, головная боль, лимфоузлы болезненны, увеличены.

При токсической форме начало бурное, температура 39-40⁰С, интоксикация резко выражена, толстые, бугристые, гнойные налеты, плохо снимаются, миндалины кровоточат при снятии налетов, отек тканей, регионарные лимфоузлы болезненны и увеличены. Поражаются сердечно-сосудистая, нервная системы, паренхиматозные органы.

При гипертоксической форме симптомы развиваются еще более бурно, поражаются миокард, почки, надпочечники, ЦНС, выражена интоксикация.

Для токсических форм характерна высокая летальность, летальность в целом по заболеванию составляет 3-6%.

Иммунитет

Иммунитет при заболевании антитоксический (антитела класса IgG), в меньшей степени антимикробный. Естественный пассивный иммунитет от матери сохраняется 3-5 месяцев. После перенесенного заболевания или вакцинации развивается стойкий иммунитет. Он считается достаточным при титре антител 1:40 в РПГА или 0,03 МЕ/мл в реакции флоккуляции.

При титре антител ниже порогового уровня необходимо проводить вакцинацию дифтерийным анатоксином или комплексным препаратом АДС.

Лабораторная диагностика

Так как развитие болезни определяется действием экзотоксина, то основным методом лабораторной диагностики дифтерии является выделение чистой культуры возбудителя с доказательством ее токсигенности.

В качестве материала для исследования берут материал тампоном из носа и зева, дифтерийные пленки, а также при подозрении на дифтерию – из всех ран и кожных поражений.

Бактериоскопический метод. В мазке из слизи зева и фибринозного налета при окраске по Нейссеру выявляют типичную морфологию возбудителя и явление метахромазии. Можно окрашивать препарат корифосфином и изучать препарат в люминесцентном микроскопе (оранжево-красное свечение).

В остром периоде заболевания за счет антагонистических свойств возбудителя коринебактерии видны прямо в мазке при микроскопии практически в чистой культуре.

Бактериологический метод – засевают материал на кровяной агар и селективные среды (Клауберга, Тинсдаля). На одну половину чашек от больного засевают материал из ротоглотки, на другую – из носа.

Идентифицируют возбудителя по культуральным, морфологическим, биохимическим свойствам (см. Таблицу).

Определяют токсигенность выделенной культуры методом иммунопреципитации (реакция Элека). Для этого на чашку с сывороточным агаром накладывают фильтровальную бумагу, смоченную антитоксической противодифтерийной сывороткой, а вокруг на расстоянии 1,5 см сеют выделенные и идентифицированные дифтерийные культуры. Если культура выделяет экзотоксин, то он диффундирует в среду, и на месте встречи с антителами видны линии преципитации. Реакцию учитывают через 24 и 48 часов после посева.

При идентификации культуры бактериологическом методом необходима дифференциация возбудителя дифтерии от других коринебактерий, которые могут быть частью нормальной микрофлоры.

C. pseudodiphtericum может располагаться параллельными рядами или беспорядочно с одним зерном волютина. Не разлагает углеводы, восстанавливает нитраты в нитриты, разлагает мочевину, не имеет цистиназы, не выделяет экзотоксин.

C. xerosis располагаются параллельными рядами, не имеют зерен волютина, разлагают глюкозу и сахарозу, мальтозу, восстанавливают нитраты, не разлагают крахмал и мочевину.

Для установления источника инфекции необходимо проверить эпидмаркеры: фаговары (их 22), бактериоциновары (5), серовары, биовары, антибиотикограмму.

Таблица

Биохимические свойства микробов рода Corynebacterium

	расщепление							Редукция нитратов
	пиразинамида	цистина	глюкозы	мальтозы	сахарозы	крахмала	мочевины
C. diphtheriае gravis	-	+	+	+	-	+	-	+
C. diphtheriае intermedius	-	+	+	+	-	-	-	+
C. diphtheriае mitis	-	+	+	+	-	-	-	+
C. diphtheriае, belfanti	-	+	+	+	-	-	-	-

С целью ускоренного определения токсина в материале применяют ИФА или РПГА, для обнаружения tox-генов ставят ПЦР. Используют также заражение куриных эмбрионов, наблюдают их гибель при наличии токсина. При заражении культур клеток Vero дифтерийный токсин дает ЦПД (цитопатическое действие). В реакции нейтрализации идентифицируют вид токсина.

Серологический метод используют при стертых формах для ретроспективной диагностики или для выявления неиммунной прослойки населения. С этой целью ставят РПГА, ИФА и реакцию нейтрализации токсина в культуре клеток Vero.

Лечение

Основным лечебным мероприятием является как можно более раннее введение антитоксической противодифтерийной сыворотки, полученной при иммунизации лошадей. С учетом гетерологичного происхождения сыворотку вводят по методу Безредко (дробно, постепенно увеличивая дозу и контролируя появление анфилактических реакций или признаков сывороточной болезни).

Доза сыворотки зависит от локализации процесса. В случае токсических форм заболевания количество вводимой сыворотки достигает 40-100 тыс МЕ. При необходимости ее можно вводить повторно.

Параллельно применяют антибиотики (пенициллин, цефалоспорины, эритромицин или другие препараты). Антибиотикотерапия не влияет прямо на течение заболевания, однако препараты подавляют размножение возбудителя, что снижает концентрацию токсина. Также они угнетают рост сопутствующей микрофлоры.

Профилактика

Дифтерия относится к управляемым инфекциям. Это заболевание полностью контролируется вакцинацией высокоэффективным дифтерийным анатоксином. Заболеваемость в популяции определяется уровнем коллективного иммунитета населения, который должен превышать 95%.

В СССР отмечались лишь единичные спорадические случаи дифтерии в связи с проведением активной иммунизации всего населения. В начале 90-х годов на территории СНГ мероприятия по плановой вакцинации против дифтерии выполнялись нерегулярно при низкой приверженности населения мерам иммунопрофилактики. В итоге заболеваемость резко возросла, в 1994 г. на территории СНГ было зарегистрировано около 50 тыс случаев дифтерии, которые привели к 1750 летальным исходам. После восстановления программ плановой иммунопрофилактики заболеваемость дифтерией значительно снизилась. Сейчас в Республике Беларусь отмечаются только единичные случаи заболевания.

Для специфической профилактики применяют дифтерийный анатоксин в составе вакцины АКДС или АДС.

Активную иммунизацию начинают с 3-х-месячного возраста введением вакцины АКДС (содержит анатоксин столбняка, дифтерии и убитые коклюшные бактерии) или АДС (не содержит коклюшного компонента) трехкратно с интервалом в 45 дней, затем проводят ревакцинацию в 1,5 года, 6 лет, 11 и 16 лет и далее через каждые 10 лет проводят ревакцинацию.

Неспецифическая профилактика включает изоляцию и лечение больных, санацию носителей антибиотиками, меры по дезинфекции в очаге.