Результат:
● Кислотоустойчивые бактерии — остаются красными (удерживают карболовый фуксин).
● Некислотоустойчивые — синие (теряют основной краситель, прокрашиваются контрастным).
Также используется окраска по Кинеону, Ораму, люминисцентная микроскопия (используют аурамины, так как они застревают в липидном слое).
3. Капсулы у бактерий. Химический состав, способы синтеза капсул. Источники, используемые для построения капсул. Примеры. Методы выявления капсул.
1. Определение
Капсула — это плотный, вязкий, слизистый слой, находящийся снаружи клеточной стенки бактерий. Она представляет собой внеклеточное образование, состоящее из высокомолекулярных веществ, секретируемых клеткой. Капсула обычно плотно прилегает к поверхности клетки, устойчива к механическим повреждениям и не удаляется при обычных методах окраски.
Капсула отличается от менее организованной и легко удаляемой слизи, называемой гликокаликсом, который также может покрывать клетку.
2. Химический состав капсул
Химическая природа капсул варьирует в зависимости от вида бактерий. Наиболее часто встречаются следующие варианты:
● Полисахаридные капсулы — состоят из одного или нескольких видов сахаров (глюкоза, галактоза, манноза, рамноза, сиаловая кислота и др.). Это самый распространенный тип капсул.
● Полипептидные капсулы — встречаются реже. Например, у Bacillus anthracis капсула состоит из
поли-D-глутаминовой кислоты.
● Смешанные капсулы — включают как сахара, так и белки (гликопротеиды).
● Вода — основной компонент капсулы (до 98%), что обуславливает её гелеобразную консистенцию.
3. Способы синтеза капсул
Синтез капсулы — это генетически запрограммированный процесс, включающий несколько этапов:
1. Биосинтез строительных блоков — бактерия синтезирует активные мономеры (моносахариды или аминокислоты), используя внутриклеточные ферментные системы.
2. Полимеризация мономеров — соединение мономеров в макромолекулы (полисахариды или полипептиды).
3. Экспорт и сборка капсулы на поверхности клетки — транспорт полимеров через клеточную стенку с помощью специальных белков, сборка и укладка капсулы на поверхности.
Выраженность капсулы зависит от условий окружающей среды: температуры, состава питательной среды, рН, наличия ионов и стадии роста культуры.
4. Источники веществ для построения капсулы
Для построения капсулы бактерия использует вещества из внешней среды, которые затем
метаболизируются и превращаются во внутриклеточные предшественники:
● Углеводы (например, глюкоза, лактоза, сахароза) — используются для синтеза полисахаридных капсул.
● Аминокислоты — служат материалом для полипептидных капсул.
● Нуклеотиды — активные формы сахаров, такие как UDP-глюкоза или GDP-манноза, участвуют в активации и сборке полисахаридов.
● Энергия (АТФ) необходима для всех этапов биосинтеза и транспорта капсульного материала.
5. Примеры бактерий, образующих капсулы
Вид бактерии |
Тип капсулы |
Медицинское значение |
Streptococcus pneumoniae |
Полисахаридная |
Возбудитель пневмонии, |
|
|
менингита |
Klebsiella pneumoniae |
Полисахаридная |
Госпитальные инфекции, |
|
|
инфекции мочевыводящих |
|
|
путей |
Neisseria meningitidis |
Полисахаридная |
Менингококковая инфекция |
Bacillus anthracis |
Полипептидная |
Сибирская язва |
|
(поли-D-глутамат) |
|
Haemophilus influenzae |
Полисахаридная (капсула тип b) |
Менингит у детей |
Escherichia coli (штамм K1) |
Полисахаридная (сиаловая |
Инфекции мочеполовой |
|
кислота) |
системы, менингит |
|
|
новорождённых |
6. Функции капсулы
1. Защита от фагоцитоза — капсула препятствует распознаванию и захвату бактерии фагоцитами
(макрофагами и нейтрофилами).
2. Иммунная защита — многие капсулы плохо иммуногенны, а некоторые маскируют бактериальные антигены.
3. Антигенные свойства — капсульные антигены используются для серотипирования и классификации бактерий.
4. Устойчивость к внешним воздействиям — капсула защищает от высыхания, действия антибиотиков, бактериофагов, УФ-излучения.
5. Адгезия к поверхностям — капсула способствует прикреплению бактерий к слизистым оболочкам и другим субстратам.
6. Формирование биопленок — капсула может участвовать в формировании биопленок, устойчивых к терапии.
7. Методы выявления капсул
1. Окраска по Бурри–Гинсу (негативное окрашивание)
Метод Бурри—Гинса можно применять для окраски чистой культуры капсульных бактерий. Техника окраски:
1. На предметное стекло нанести рядом каплю туши и каплю воды, в которой суспензировать внесенную петлей капсульную бактериальную культуру.
2. Обе капли соединить в одну и распределить ее тонким слоем с помощью второго предметного стекла (подобно тому, как готовят мазок из крови).
3. Высохший на воздухе препарат осторожно фиксировать в пламени горелки. На этой стадии мы получаем негативный способ окраски по Бурри: тушь, обтекая бактерии с капсулами, создает темно-серый фон, на котором хорошо видны неокрашенные, светлые бактерии. Чтобы выявить капсулу, необходимо продолжить окраску.
4. Препарат докрашивают разведенным (1:3) карболовым фуксином в течение 2-3 минут, промывают водой, высушивают.
Результат окраски по методу Бурри—Гипса: фуксин окрашивает тела бактерий в красный цвет, капсулы остаются неокрашенными и хорошо видны в виде белых ореолов вокруг бактерий на серовато-коричневом фоне туши.
2. Окраска по Оспенскому и Подгрумному - применяется для анаэробных бактерий. Позволяет наблюдать капсулу в фиксированных препаратах с окрашиванием специфическими красителями.
3. Иммунологические методы - Использование капсульных антисывороток, вызывающих агглютинацию или преципитацию капсульного антигена. Применяются, например, для серотипирования Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitidis.
4. Фазово-контрастная и темнопольная микроскопия - позволяют визуализировать капсулу без
окрашивания, особенно в живых препаратах.
5. Электронная микроскопия - обеспечивает наиболее точное изображение капсулы с высоким разрешением, позволяет изучать толщину, структуру и плотность.