Физиология возбудителя

     Возбудитель дифтерии обладает высокой ферментативной активностью. Все штаммы С. diphtheriae ферментируют глюкозу, мальтозу и галактозу с образованием кислоты и не разлагают лактозу, сахарозу, маннит, не продуцируют уреазу и не образуют индол.

     Отсутствие способности ферментировать сахарозу и разлагать мочевину (отрицательная проба Закса, цвет бульона с мочевиной и феноловым красным не изменяется) является важным дифференциально-диагностическим признаком, отличающим С. diphtheriae от сходных микроорганизмов.

     Другим важным дифференциально-диагностическим признаком является способность С. diphtheriae продуцировать фермент цистиназу (цистинсульфатгидразу), расщепляющую цистин или цистеин до сероводорода, который, реагируя с уксуснокислым свинцом, вызывает почернение столбика сывороточного агара в результате образования в нем сернистого свинца (положительная проба Пизу).

     В связи с тем, что наиболее стабильным дифференцирующим признаком является тест на крахмал, по этому показателю в практических лабораториях все возбудители дифтерии делятся на два биовара: gravis (тяжелый) и mitis (облегченный). Все штаммы, не ферментирующие крахмал, относятся к биовару mitis, а ферментирующие крахмал – к биовару gravis. Биовар belfanti, ранее относимый к биовару mitis, выделен в самостоятельный биовар. Его главное отличие от биоваров gravis и mitis – способность восстанавливать нитраты в нитриты. Биовар belfanti обладает выраженными адгезивными свойствами, и среди него обнаруживаются как токсигенные, так и нетоксигенные варианты.

     Вид С. diphtheriae подразделяется также на серовары и фаговары, что не нашло широкого применения для их эпидемиологического маркирования. Наиболее перспективным является генотипирование, что используется эпидемиологами для выявления эпидемических штаммов и связи между инфицированными людьми.

Антигенные свойства

     Антигенная структура коринебактерий очень гетерогенна и мозаична. У возбудителей дифтерии всех типов обнаружено несколько десятков соматических О и К-антигенов, по которым их делят на серотипы. Липидные и полисахаридные фракции О-антигенов коринебактерий преимущественно представлены межвидовыми антигенами. Поверхностные К-антигены (нуклеопротеиды, белки) обеспечивают видовую специфичность и проявляют выраженную иммуногенность.

     В России принята серологическая классификация, по которой различают 11 серотипов дифтерийных бактерий, из них 7 основных (1-7) и 4 дополнительных, редко встречающихся серотипов (8-11). Шесть серотипов (1, 2, 3, 4, 5, 7) относятся к типу gravis, а пять (6, 8, 9, 10, 11) – к типу mitis, но все они продуцируют одинаковый экзотоксин, который нейтрализирует любая антитоксическая противодифтерийная сыворотка.

Токсинообразование

     Способность к токсинообразованию проявляют лишь лизогенные штаммы C. diphtheriae, инфицированные бактериофагом (р-фаг), несущим ген tox, кодирующий структуру токсина. Образование последнего наиболее выражено при вступлении бактериальной популяции в стадию отмирания. Находясь внутри дифтеритической пленки, С. diphtheriae находят отличную защиту от действия эффекторов иммунной системы макроорганизма.

     С. diphtheriae продуцирует мощный экзотоксин – основной фактор патогенности. Нетоксигенные штаммы не вызывают развитие заболевания. Токсин дифтерии нарушает синтез белка в миокарде и приводит к повреждению миелиновой оболочки нервных волокон. Функциональные нарушения работы сердца, параличи и парезы нередко приводят к смерти больного. В чистом виде токсин впервые получили Э. Ру и А. Иерсен (1888), что явилось решающим моментом для установления этиологической роли микроорганизма. Токсин проявляет все свойства экзотоксина (термолабильный, высокотоксичный, иммуногенный белок, нейтрализуемый антитоксической сывороткой).

     Нативный токсин – полипептид с Мг около 72 000 Да; его образуют фрагменты А (проявляет ферментативную активность) и В (взаимодействует с клеточными рецепторами, облегчая проникновение фрагмента А через трансмембранный домен Т). Факторами патогенности С. diphtheriae также являются ферменты: гиалорунидаза, нейроминидаза, фибринолизин, лецитиназа и структурные и химические компоненты клетки: пили I порядка, микрокапсула, Cor-фактор.

     Клетки всех чувствительных организмов способны рецептировать (распознавать) В-фрагмент и поглощать молекулу посредством эндоцитоза. В кислой среде эндосом (фаголизосом) дисульфидные связи, объединяющие оба компонента, разрушаются, фрагмент В взаимодействует с мембраной эндосомы, облегчая проникновение фрагмента А в цитоплазму. Последний устойчив к денатурации и длительно сохраняется в цитоплазме. Механизм цитотоксического действия связан с модификацией белков через АТФ-рибозилирование. В результате чего происходит ингибирование синтеза белков и клеточная смерть.

     Дифтерийный токсин малоустойчив и легко разрушается. На него губительно действует солнечный свет, температура 60°С и выше и целый ряд химических веществ. Под влиянием 0,4% формалина и 40°С в течение одного месяца дифтерийный токсин теряет свои свойства и превращается в анатоксин. Дифтерийный анатоксин используется для иммунизации людей, так как он сохраняет свои иммуногенные свойства. Для получения анатоксина используют штамм PW-8 либо его варианты – «Массачусетс», «Торонто» и др.

     Из лабораторных животных к дифтерийному экзотоксину чувствительны морские свинки, кролики, обезьяны. Определение токсигенности С. diphtheriae проводят также на куриных эмбрионах и культурах клеток. Сила токсина определяется на морских свинках. Минимальная смертельная доза токсина (единица его измерения) убивает животное весом 250 гр. в течение 4-х дней это около 0,25-0,1 мкл.

В клинику доставлен больной с тяжелым общим состоянием, высокой температурой, затрудненным дыханием. Бактериоскопическое исследование материала из зева и дыхательных путей позволило предварительно диагностировать дифтерийный круп. Какой метод окрашивания при этом был применен?