2 курс / Микробиология 1 кафедра / Доп. материалы / Частная бактериология

451

а б Рисунок 6.6 – а - Лев Семенович Ценковский (1822-1887 гг.); б - Иван Николаевич

Ланге (1845-1912 гг.). Заимствовано из Интернет-ресурсов.

В 1941 г. военные ученые Н.Н. Гинсбург и А.Л. Тамарин (рисунок 6.7) разработали живую вакцину СТИ на основе селекционированного ими бескапсульного штамма СТИ-1.

а б Рисунок 6.7 – а - Николай Николаевич Гинсбург (1901 – 1969 гг.); б – Александр

Лазаревич Тамарин (1908 – 1989 гг.).

Штамм СТИ-1 был выделен Н.Н. Гинсбургом и А.Л. Тамариным в Санитарно-техническом институте (г. Киров) 29 мая 1940 г. из штамма “Красная Нива” путем многократного отбора бескапсульных вариантов на свернутой лошадиной сыворотке. В конце 1941 г. вакцина СТИ была представлена на Государственные испытания, а с 1942 г. она стала широко использоваться для иммунизации вначале животных, а затем - людей. За разработку сибиреязвенной вакцины этим ученым была присуждена Сталинская премия.

Таксономическое положение возбудителя. Возбудитель сибирской язвы относится к типу (филуму) Firmicutes, классу Bacilli, порядку Bacillales, семейству

Bacillaceae, роду Bacillus, виду Bacillus anthracis.

Морфологические и тинкториальные свойства. Возбудитель сибирской язвы представляет собой крупную неподвижную палочку (рисунок 6.8).

452

Рисунок 6.8 – Сканирующая электронная микроскопия вегетативных клеток B. anthracis. Заимствовано из Интернет-ресурсов.

Микроб способен образовывать три формы:

-вегетативную бескапсульную палочку;

-вегетативную капсульную палочку;

-спору.

Размеры вегетативных клеток составляют 1-1,5х6,0-10,0 мкм, спор – 0,8-

1,0х1,5 мкм.

Вегетативные бескапсульные клетки образуются на простых питательных средах и представляют собой крупные неподвижные палочки с обрубленными слегка утолщенными концами. Палочки располагаются в виде цепочках, напоминая “бамбуковую трость”. Цепочки могут быть как короткими, так и длинными. Вегетативные клетки по Граму окрашиваются положительно (рисунок 6.9).

Рисунок 6.9 – Вегетативные бескапсульные клетки сибиреязвенного микроба, окраска по Граму. Заимствовано из Интернет-ресурсов.

Вегетативные капсульные клетки сибиреязвенного микроба образуются в организме человека и животных, а также на специальных питательных средах в определенных условиях культивирования (сывороточный или бикарбонатный агар, атмосфера углекислого газа). В этих условиях возбудитель продуцирует хорошо выраженную капсулу, которая окружает всю цепочку клеток. Капсулу образуют только вирулентные штаммы возбудителя. Капсула сибиреязвенного микроба представляет собой полимер D-глутаминовой кислоты. Вакцинные штаммы капсулу

453

не синтезируют. Для выявления капсулы мазки окрашивают специальными методами: по Ребигеру, метиленовой синькой Леффлера, тушью по Бурри-Гинсу, по Романовскому-Гимзе (рисунок 6.10).

Рисунок 6.10 – Вегетативные капсульные клетки сибиреязвенного микроба, мазокотпечаток из органов павшего животного, окраска по Ребигеру. Заимствовано из Интернет-ресурсов.

Споры образуются только при неблагоприятных условиях: во внешней среде при доступе кислорода воздуха или на питательных средах при длительном инкубировании в аэробных условиях. При этом в вегетативной клетке образуются одна центрально расположенная овальная спора (рисунок 6.11).

Рисунок 6.11 - Споры B. anthracis. Видны сформировавшиеся споровые оболочки (со), экзоспориум (экз) и частично лизированный спорангий (спр). Просвечивающая электронная микроскопия (Мотавкина Н.С., Артемкин В.Д., 1976).

454

Поперечник спор у сибиреязвенного микроба не превышает поперечного размера вегетативной клетки. При доступе кислорода при температуре 12-42ОС споры образуются в течение 6-8 часов, на плотных питательных средах при температуре 34-36ОС они формируются через 4 суток (рисунок 6.12).

Рисунок 6.12 – Споры сибиреязвенного микроба. Сканирующая электронная микроскопия. Заимствовано из Интернет-ресурсов.

В каждой вегетативной клетке образуется только одна эндоспора. В живом организме или невскрытом трупе споры не образуются.

Геном сибиреязвенного микроба представлен нуклеоидом и двумя плазмидами. Плазмида рХО1 детерминирует синтез трехкомпонентного экзотоксина, а плазмида рХО2 определяет капсулообразование микроба (рисунок

6.13).

Рисунок 6.13 – Геном сибиреязвенного микроба.

Для окраски спор используют методы Ауески (Ожешки), Пешкова, ЦиляНельсена. При окраске по Цилю-Нельсену вегетативные клетки окрашиваются в синий (фиолетовый) цвет, а споры - в красный (рисунок 6.14).

455

Рисунок 6.14 – Вегетативные клетки (фиолетовые) и споры (красные) сибиреязвенного микроба, окраска по Цилю-Нельсену. Заимствовано из Интернетресурсов.

Культуральные свойства. Сибиреязвенный микроб относится к факультативным анаэробам. Оптимальная температура культивирования - 34-37ОС, рН 7,2-7,5. Возбудитель сибирской язвы хорошо растет на простых питательных средах (МПБ, МПА, МПЖ). На плотных питательных средах уже через 24 часа инкубирования возбудитель образует крупные шероховатые матовые колонии R- формы сероватого или серовато-белого цвета. R-форма колоний на простых плотных питательных средах характерна как для вирулентных, так и авирулентных (вакцинных) штаммов возбудителя сибирской язвы. Такие колонии образованы бескапсульными вегетативными клетками (рисунок 6.15).

Рисунок 6.15 – Рост сибиреязвенного микроба на соевом агаре с казеиновым переваром (HiMedia). Заимствовано из Интернет-ресурсов.

При малом увеличении край колонии имеет мелковолокнистую структуру и волнистые очертания, так как он представлен переплетающимися цепочками клеток. В результате этого край колоний в R-форме сравнивают с локонами волос, гривой льва или головой Медузы Горгоны (рисунок 6.16).

456

Рисунок 6.16 – Край колоний сибиреязвенного микроба. Заимствовано из Интернетресурсов.

Горгоны в греческой мифологии – это три крылатые женщины-чудовища со змеями вместо волос, олицетворяющие все ужасное. Взгляд Горгон превращал все живое в камень. Они были тремя дочерьми Форкида. Из всех Горгон единственной смертной была Медуза, которая была обезглавлена Персеем. Ее голову Персей преподнес Афине, которая прикрепила голову Медузы к своему щиту-эгиде

(рисунок 6.17).

Рисунок 6.17 – Голова Медузы Горгоны на щите Афины. Заимствовано из Интернетресурсов.

На специальных питательных средах (сывороточный агар, бикарбонатный агар) в атмосфере углекислого газа возбудитель сибирской язвы через 1-2 суток инкубирования образует крупные гладкие выпуклые колонии S-формы слизистой консистенции, состоящие из вегетативных капсульных клеток (рисунок 6.18).

457

Рисунок 6.18 – Рост возбудителя сибирской язвы на сывороточном агаре. Заимствовано из Интернет-ресурсов.

На 3-5%-ном кровяном агаре образуются шероховатые нежные колонии R- формы диаметром 3-4 мм без зоны гемолиза (рисунок 6.19).

Рисунок 6.19 – Рост сибиреязвенного микроба на кровяном агаре. Заимствовано из Интернет-ресурсов.

При посеве уколом в столбик желатина (10-15%) или полужидкого агара (0,5- 1%) через 2-6 суток отмечается характерный рост в виде “перевернутой или опрокинутой елочки” (рисунок 6.20).

458

Рисунок 6.20 – Рост сибиреязвенного микроба в мясо-пептонном желатине. Заимствовано из Интернет-ресурсов.

В МПБ возбудитель сибирской язвы через 24 часа выращивания образует нежный осадок в виде комочка ваты, среда остается прозрачной. При встряхивании бульон не мутнеет, осадок вначале поднимается вверх в виде косички, а затем разбивается на мелкие хлопья, что является одним из характерных признаков сибиреязвенного микроба (рисунок 6.21).

Рисунок 6.21 – Рост сибиреязвенного микроба в МПБ. Заимствовано из Интернетресурсов.

При выращивании в течение 3 часов на агаре или в бульоне с пенициллином (0,05-0,5 ЕД/мл) сибиреязвенный микроб образует цепочки, состоящие из шарообразных клеток. Этот феномен называется “жемчужным ожерельем” и широко используется при дифференциации возбудителя сибирской язвы от близкородственных бацилл. Подобное явление объясняется тем, что пенициллин вызывает нарушение процесса синтеза пептидогликана клеточной стенки, в

459

результате чего клетки преобразуются в протопласты, имеющие шарообразную форму (рисунок 6.22).

Рисунок 6.22 – Феномен “жемчужного ожерелья”. Заимствовано из Интернетресурсов.

Сибиреязвенный микроб обладает выраженной биохимической активностью. Он ферментирует до кислоты, глюкозу, фруктозу, мальтозу, сахарозу и другие сахара (рисунок 6.23).

Рисунок 6.23 – Биохимические свойства сибиреязвенного микроба.

Возбудитель сибирской язвы образует сероводород и аммиак, не образует индола, гидролизует крахмал, пептонизирует и медленно свертывает молоко.

Антигенная структура. У возбудителя сибирской язвы различают клеточные антигены и антигены – продукты метаболизма:

1.Капсульный антиген – К-антиген.

2.Соматический полисахаридный ST-антиген клеточной стенки. Этот антиген содержит N-ацетил-D-глюкозамин с Д-галактозой. На обнаружении этого антигена основана реакция термопреципитации Асколи.

460

3. Белковый экзотоксин, состоящий из трех компонентов: протективного антигена (ПА), летального фактора (ЛФ) и фактора отека или эдематогенного фактора (ФО).

Устойчивость. Устойчивость и длительность выживания во внешней среде у вегетативных клеток и спор возбудителя сибирской язвы различны. Вегетативные клетки относительно лабильны, споры достаточно резистентны, что и обусловливает длительность существования почвенных очагов сибирской язвы.

Вегетативные клетки обладают слабой устойчивостью к неблагоприятным факторам: при кипячении гибнут в течение нескольких минут, при температуре 75ОС погибают через 5-10 минут, при 60ОС – через 15 минут, при 50ОС – через 1 час. В невскрытых трупах животных вегетативные клетки сохраняются в течение 2-7 суток, после чего лизируются протеолитическими ферментами. В желудочном соке при температуре 38ОС они гибнут через 30 минут, в замороженном мясе при температуре минус 15ОС остаются жизнеспособными 15 дней, в засоленном мясе – до 1,5 месяцев. Спирт, эфир, 2%-ный формалин, 5%-ный фенол, 5-10%-ный хлорамин, 5%-ный раствор хлорной извести, 10%-ный раствор перекиси водорода разрушают вегетативные клетки в течение 5 минут.

Споры чрезвычайно устойчивы к неблагоприятным воздействиям. Они выдерживают автоклавирование (121ОС) в течение 5-10 минут, кипячение – в течение 15-30 минут. В воде сохраняются до 10 лет, в почве до 30 лет и более. Например, при археологических раскопках в Национальном парке Крюгера (Южная Африка), в котором время от времени возникали эпизоотии сибирской язвы, из костей животных 300-летней давности были выделены жизнеспособные вирулентные сибиреязвенные споры. В почве споры возбудителя сибирской язвы не только сохраняются длительное время, но при определенных условиях (температура не ниже 12-15ОС, влажность в пределах 29-85%, наличие питательных веществ) могут прорастать, размножаться и вновь образовывать споры, поддерживая длительное существование почвенного очага.

Дезсредства (1%-ный раствор формалина, 10%-ный раствор едкого натра, 3%-ный раствор перекиси водорода) споры выдерживают в течение 1-2 часов. Возбудитель сибирской язвы проявляет высокую чувствительность ко многим антибиотикам (пенициллинам, тетрациклинам, левомицетину, аминогликозидам, цефалоспоринам, фторхинолонам).

Факторы патогенности. Основными факторами патогенности сибиреязвенного микроба являются капсула и трехкомпонентный экзотоксин (рисунок 6.24), состоящий из фактора отека (ФО), протективного антигена (ПА) и летального фактора (ЛФ). Указанные факторы патогенности сибиреязвенного микроба детерминируются плазмидами рХО1 и рХО2.