Рекомендованная литература

1. Пятк³н К. Д., Кривоше¿н Ю.С. М³кроб³олог³я. - К : Высшая школа, 1992. - 432 с.

Тимаков В.Д., Левашев В.С., Борисов Л.Б. Микробиология. - М : Медицина, 1983. - 312 с.

2. Борисов Л.Б., Козьмин-Соколов Б.Н., Фрейдлин И.С. Руководство к лабораторным занятиям по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии / под ред. Борисова Л.Б. – Г. : Медицина, 1993. – 232 с.

3. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: Учебник под ред. А.А.Воробьева. – М.: Медицинское информационное агентство, 2004. - 691 с.

4. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология /ред. Л.Б.Борисов, А.М.Смирнова. - М: Медицина, 1994. - 528 c.

Лекция № 18. Эшерихии. Шигеллы.

1. Семейство ENTEROBACTERIACEAE

Семейство Enterobacteriaceae включает 12 родов: Escherichia, Edwardsiella, Citrobacter, Salmonella, Shigella, Klebsiella, Enterobacter, Hafnia, Serratia, Proteus, Yersinia, Erwinia.

Бактерии этого семейства имеют общие генетические связи и претерпели значительное эволюционное развитие в течение длительного периода времени.

Соответственно характеру взаимоотношений с макроорганизмом в настоящей лекции мы уделим внимание трем основным родам - Escherichia, Salmonella, Shigella.

Кишечно-тифозно-папатифозные и дизентерийные бактерии имеют общие свойства: это - палочки с закругленными концами, имеющие размеры 0,3-0,8 мкм в толщину и 1,5-5,0 мкм в длину. Они не образуют спор, грамотрицательны, факультативные анаэробы.

Они различаются по ферментативным свойствам. E. coli отличается от патогенных видов (Salmonella typhi, S. paratyphi А и B, и др.) более выраженной биохимической активностью. Очень важно, что постоянный обитатель кишечника, E.coli, дифференцируется от патогенных представителей семейства (сальмонелл и шигелл) по способности ферментировать лактозу. Поэтому при посеве кала на среды с лактозой (среду Эндо, Плоскирева, Левина, Мак Конки) кишечная палочка образует красные колонии, в то время как сальмонеллы и шигеллы - бесцветные.

Кишечно-тифозно-паратифозные и дизентерийные бактерии дифференцируются также по многим свойствам (табл. 1): подвижности, ферментации углеводов, образованию индола и сероводорода, а также антигенным свойствам, определяемым в серологических реакциях с известными видо- и типо-специфическими агглютинирующими сыворотками.

Таблица 1. Некоторые биохимические признаки энтеробактерий

Вид микроорганизма	Подвижность	МПБ		Ферментация на средах Гисса					Св. лакм молока	Колонии на среде Эндо
		Индола	H2S	Лактозы	Глюкозы	Мальтозы	Маннита	Сахарозы
Escherichia coli	+	+	+	кг	кг	кг	кг		+ кр	кр
Salmonella typhi	+	-	+	-	к	к	к	-	- к	б\цв
Salmonella paratyphi	+	-	-	-	кг	кг	кг	-	- к	б\цв
Salm.schot-tmuelleri	+	-	+	-	кг	кг	кг	-	- щ	б\цв
(A) Shigella dysenteriae	-	-	-	-	к	к	-	-	-	б\цв
(B) Sh. flexneri	-	-	-	-	к	к	к	-	-	б\цв
© Sh. boydii	-	+	-	-	к	к	к	-	-	б\цв
(D) Sh. sonnei	-	-	-	к*	к	к	к	к*	-	б\цв

(+) - наличие подвижности, образования индола, сероводорода, свертывания молока; (-) - отсутствие подвижности, образования индола, сероводорода, свертывания молока; к – образование кислоты, г – образование газа, щ – образование щелочи, * -медленно.

2. Escherichia

Штаммы Escherichia coli и родственных Грам-отрицательных колиформных бактерий преобладают среди аэробной комменсальной микрофлоры, присутствующей в кишечнике человека и животных. У человека обильная микрофлора, включающая Esch. coli, присутствует в нижних отделах подвздошной кишки и, особенно, в толстой кишке. Она приобретается в результате заглатывания микроорганизмов течение первых нескольких дней после рождения. Вид Esch. coli включает большое разнообразие штаммов, которые включают как исключительно комменсальные микроорганизмы, так и обладающие комплексом детерминант вирулентности, которые позволяют им становиться специфическими возбудителями в кишечнике и внекишечных участков, особенно мочевого тракта. Esch. coli – типовой вид рода, но было описано и несколько других видов. Штаммы Esch. coli - обычно подвижные, но некоторые штаммы, особенно выделенные при некишечных инфекциях, образуют полисахаридную капсулу. Они растут хорошо на неселективных питательных средах, формируя гладкие, бесцветные колонии 2-3 мм в диаметре через 18 ч на питательном агаре, и большие, красных колонии на среде Эндо;. на кровяном агаре может быть гемолиз.. Некоторые штаммы более термоустойчивы, чем другие представители Enterobacteriaceae и выживают при 60 °C в течение 15 минут, при 55 °C до 60 мин.

Хотя большинство штаммов ферментируют лактозу с образованием кислоты и газа в течение 24-48 ч, некоторые ферментируют только после более длительной инкубации, либо вообще не разлагают лактозу.

Исследования ДНК-ДНК рекомбинации показывают, что Esch. coli и Shigella образуют единый генетический вид, и поэтому следует ожидать наличия промежуточных штаммов. Несомненно, такие штаммы, неподвижные и негазообразующие, поздно ферментирующие или вообще не ферментирующие лактозу, вызывают трудности в классификации. Одно время их включали в так называемую группу «Alkalescens-Dispar», но эти штамм в настоящее время рассматривается в качестве атипичных Esch. coli. Некоторые исследователи полагают, что должна быть установлена промежуточная группа между Escherichia и Shigella и что главным критерием для включения в нее должна быть способность вызвать дизентериеподобные заболевания.

Антигенная структура

Диагностическая схема для серотипирования основана на распределении О, H и K антигенов, выявляемых в реакции агглютинации.

Описано более 170 различных соматических или О антигенов. Реакцию агглютинации необходимо ставить с прокипяченными или автоклавированными культурами, чтобы избежать неагглютинабельности, вызванный K - антигенами. Встречаются многочисленные перекрестные реакции между индивидуальными О-антигенами Esch. coli, а также между ними и O – антигенами микроорганизмов, принадлежащих к родам, Salmonella, Shigella, Citrobacter, Providencia и Yersinia. В некоторых случаях антигены, выявляемые у различных родов идентичны серологически и структурно. В отличие от видов, принадлежащих к родам Salmonella и Klebsiella, которые образуют только нейтральный О-специфический полисахарид, О-антиген, образуемый штаммами Esch. coli может быть нейтральным или кислым. В большинстве случаев кислые компоненты - гексуроновые кислоты.

Известно более 50 H - антигенов (жгутиковых). Имеются лишь немногие значимые перекрестные реакции между ними и H-антигенами других представителей семейства Enterobactenaceae. Перед определением Н-антигенов часто необходимо вырастить культуру на полужидком агаре.

Термин «K антиген» сначала использовался для всех поверхностных или капсульных антигенов, которые вызывали «О-инагглютинабельнсть. Эти антигены были разделены в прошлом на три класса (L, А и B) в соответствии с действием высокой температуры на агглютинабельность, антигенность и антитело-связывающую способность штаммов бактерий, которые их содержат.

Антисыворотки для целей серотипирования малодоступны, за исключением сывороток для энтеропатогенных О-групп ( ЭПКП)

Многие представители семейства Enterobacteriaceae обладают фимбриями. Имеется различие между общими фимбриями, которые детерминированы хромосомой и не играют существенной роли в коньюгации бактерий, и половыми пилями, которые детерминированы коньюгативной плазмидой и представляют собой орган коньюгации.

Немного известно относительно функции общих ворсинок. Ворсинки 1 типа способны обеспечивать адгезию (прилипание) к широкому диапазону клеток человека и животных, содержащих остатки маннозы. Такая адгезия может обеспечивать патогенность, имеются ряд примеров этого. Возможная роль фимбрий 1 типа при инфекциях мочевого тракта остается спорной.

Ранее у Esch. coli было описано множество нитевидных белковых структур, имеющих сходство с фимбриями. Они вызывают маннозорезистентную гемагглютинацию и имеются все основания полагать, что они играют важную роль в патогенезе диареи и инфекций мочевого тракта. Они включают антиген K88, обнаруженный в штаммах, вызывающих энтерит свиней, антиген K99, находящийся в штаммах, вызывающих энтерит телят и ягнят, и антигены фактора колонизации представленный в энтеротоксигенных штаммах Esch. coli человеческого происхождения. Фимбрии, которые имеют значение при инфекциях мочевого тракта и вызывают маннозорезистентную гемагглютинацию, различаются по специфичности их рецепторов. Они включают P фимибрии, которые специфически связываютсяс рецепторами, представленными в антигенах группы Р эритроцитов человека и клетках мочевого эпителия.

Патогенез заболеваний у человека.

Кишечная палочка - широко распространенный комменсал кишечника млекопитающих и птиц и, хотя присутствует везде, где имеется фекальное загрязнение, по-видимому, не ведет независимого существования вне организма животных. Некоторые штаммы –патогенны для человека и животных, вызывают септические инфекции и диарею.

Мочевой тракт и септические инфекции.

Esch. coli обычно участвует в инфекциях мочевого трактата и часто является причиной острых неосложненных внебольничных инфекций мочевого тракта. Esch. coli также вызывает менингит новорожденных и септицемию, а также септические осложнения операционных ран и абсцессы в различных органах.

Штаммы Esch. coli обладают комплексом факторов вирулентности. Полисахариды О- и K-антигенов защищают организм от бактерицидного эффекта комплемента и фагоцитов в отсутствии специфических антител. Однако, в присутствии антител только к K-антигенам, или к О- и K-антигенам одновременно, фагоцитоз является эффективным. У капсульных штаммов присутствие K-антигенов обеспечивает лишь частичную защиту от действия антител только к О-антигенам. Более 80 % штаммов Esch. coli, вызывающих менингит у новорожденных и 40 % штаммов, выделенных от детей с септицемией без менингита, обладают антигеном K1. Штаммы, обладающие антигенами K1 или K5, могут иметь более высокую вирулентность, чем штаммы с другими К-антигенами, так как они очень слабо иммуногенны из-за их структурной идентичности с компонентами хозяина.

Много штаммов Esch. coli образуют гемолизин, и гемолитическими свойствами обладает намного часто Esch. coli, выделенные при внекишечных инфекциях человека, чем выделенные из фекалий человека. Кроме того, гемолитические штаммы оказались более вирулентными , чем негемолитические, в экспериментах на животных. По-видимому, гемолитические штаммы Esch. coli получают железо из лизированных эритроцитов хозяина..

Некоторые штаммы обладают плазмидой Col V, которая несет генетические детерминанты для аэробактин-опосредованной системы поглощения железа, и это может быть связано с повышенной вирулентностью. Экспрессия аэробактин-опосредованной системы поглощения железа встречается более часто у штаммов, выделенных при септицемии, пиелонефрите и инфекции нижних отделов мочевого тракта, чем у выделенных из фекалий человека.

Esch. coli, которые вызывают инфекции мочевого тракта часто происходят из кишечника больного, и инфекция, как полагают, носит характер восходящей. Имеются данные, что способность Esch. coli инфицировать мочевой тракт связана с фимбриями, которые специфически обеспечивают адгезию к клеткам уроэпителия. Рецептор - часть P-антигена группы крови, и фимбрии поэтому были названы P-фимбриями. Некоторые специалисты сомневаются в значении P-фимбрий, потому что бактерии, недавно выделенные с мочой инфицированных больных, не прилипают к эпителиальным клеткам. С другой стороны, это может просто отражать тот факт, что культура может содержать смесь клеток с фимбриями и без них; в этом случае также не было бы удивительным, если клетки без фимбрий выделялись бы с мочой.

Инфекции мочевого тракта значительно чаще бывает у женщин, чем у мужчин, так как более короткая и более широкая женская уретра, по-видимому, менее эффективна в предотвращении доступа бактерий в мочевой пузырь. Половой акт - предрасполагающий фактор. Высокая частота заболеваний у беременных женщин может быть связана ухудшению тока мочи частично вследствие гормональных сдвигов, частично в результате давления на мочевой тракт.

Другие причины мочевого застоя, который может предрасполагать к инфекции мочевого тракта, включают уретральную преграду, мочевые камни, врожденные пороки развития и неврологические нарушения, которые встречаются у лиц обоего пола. У мужчин наиболее частый предрасполагающий фактор – увеличение предстательной железы. Катетеризация и цистоскопия могут привносить бактерии в мочевой пузырь и поэтому дают риск инфицирования.

Так как большинство инфекций мочевого трактата, как полагают, вызываются микроорганизмами, происходящими из собственного кишечника больного, каждая инфекция вообще расценивается как спорадическая. Однако, распространенность различных серотипов Esch. coli при инфекциях мочевого тракта изменяется в связи с географическим положением, и это хорошо согласуется с представлениями о том, что Esch. coli, которая вызывает такие инфекции - специфический возбудитель для мочевого тракта. Патогенные штаммы, возможно переданные с зараженной пищей, способны колонизовать кишечник, и лица с предрасполагающими факторами могут получать инфекцию мочевого тракта. Распространенность инфекции, вызванной специфическим штаммом, может поэтому возрастать в определенное время в определенной местности.