Стафилококки.

Стафилококки и стрептококки

Стафилококки и стрептококки вызывают гнойно-воспалительные заболевания у животных и человека. Известны различные типы симбиоза кокков и макроорганизма. Сапрофитные и условно патогенные виды стафилококков и стрептококков существуют на коже, слизистых оболочках, в дыхательных путях. Когда резистентность макроорганизма снижается или имеет место повреждение кожи и слизистых оболочек, бактерии проникают с поверхности более глубоко в ткани и вызывают развитие инфекции.

Кокки относятся к семействам Micrococcaceae, Streptococcaceae, Peptococcaceae, Neisseriaceae.

Стафилококки.

Стафилококки впервые были выделены при гнойных поражениях кожи человека фон Реклингаузеном в 1871 г. Шотландский хирург Алэксандр Огстон в 1880 г. установил этиологическую значимость данных микроорганизмов в возникновении абсцессов и других гнойных процессов и назвал их “стафилококки”.

Морфология. Стафилококки (от греч. staphyle - виноградная гроздь, kokkos - ягода) являются грамположительными кокками, которые растут, формируя неправильные кластеры (напоминающие виноградную гроздь) в связи с их способностью делиться в перпендикулярных плоскостях. В мазках из культур или клинического материала бактерии располагаются в виде коротких цепей (по 3-4 клетки), попарно или одиночно. В культурах, подвергнутых действию различных физических, химических и биологических факторов, можно обнаружить большие сферические (L-формы) или очень маленькие (G-формы) или даже фильтрующиеся формы. Индивидуальные клетки могут иметь диаметр от 0, 5 до 1, 5 мкм. Стафилококки неподвижны, не образуют спор и обычно каталазоположительны, большинство штаммов не образует капсул. Способен образовывать капсулы золотистый стафилококк, причем при культивировании in vivo, а не in vitro. Пептидогликан клеточной стенки стафилококков состоит из уникальных пентаглициновых мостиков, которые связывают тетрапептиды с остатками мурамовой кислоты. Пентаглициновые мостики особо чувствительны к ферменту лизостатину, что используют для родовой идентификации.

Культивирование. Большинство видов являются факультативными анаэробами (кроме S. saccharolyticus и S. aureus подвид anaerobius), но рост более быстрый и интенсивный в аэробных условиях. Большинство патогенных штаммов вызывает бета-гемолиз при росте на кровяном агаре. Стафилококки хорошо растут на обычных питательных средах (при температуре от 15 до 40º С) и образуют большие (1-3 мм в диаметре в течение 24 часов и диаметром 3-8 мм при культивировании в течение 3 дней в аэробных условиях) непрозрачные белые, кремовые или масляно-жёлтые колонии при 25º С. Для роста они нуждаются в органических нитратах и глюкозе. Колонии золотистого стафилококка обычно большие (6-8 мм в диаметре), гладкие, плотные, слегка приподнятые над поверхностью и прозрачные; они пигментированы и имеют цвет от светло-жёлтого до оранжевого.

Ферментативные свойства. Стафилококки продуцируют каталазу (которая расщепляет перекись водорода) и имеют системы цитохромов. Золотистый стафилококк продуцирует больше желтого пигмента, чем эпидермальный, особенно в гнойном материале. Большинство штаммов золотистого стафилококка, патогенного для человека, характеризуются продукцией фермента коагулазы (свободной или связанной), которая вызывает свертывание цитратной и оксалатной плазмы крови человека и кроликов. Коагулазоотрицательными являются эпидермальный и сапрофитный стафилококки. Другими свойствами, часто связанными с патогенностью золотистого стафилококка (но не обязательно ответственными за неё) являются способность ферментировать маннитол, продукция кислой фосфатазы, бета-лактамазы (пенициллиназы), протеазы, гиалуронидазы, лизоцима, каталазы и ДНКазы; наличие белка А (в клеточной стенке), который соединяется с Fc-фрагментом Ig G, препятствует фагоцитозу и разрушает комплемент. Ферменты липазы, гидролизующие жиры, позволяют золотистым стафилококкам проникать в кожу и подкожные ткани путём расщепления жиров, которые накапливаются в коже. Гиалуронидаза является ферментом, расщепляющим муцин и гидролизующим гиалуроновую кислоту, входящую в состав соединительной ткани и, таким образом, способствующим распространению стафилококков в тканях. Стафилокиназа (фибринолизин) продуцируется несколькими штаммами золотистого стафилококка, она расщепляет фибрин и способствует распространению бактерий из локального очага.

Токсинообразование. По биологической активности стафилококковые токсины разделяют на 3 группы: цитолитические токсины (которые включают гемолизины и лейкоцидины); энтеротоксин (вызывающий острый гастроэнтерит) и эксфолиативный токсин (эпидермолитический экзотоксин, который вызывает развитие синдрома “ошпаренной” кожи. Стафилококки продуцируют 4 гемолизина (альфа-, бета-, гамма- и дельтатоксины). Одним из наиболее патогенных экзотоксинов, вызывающим некроз и даже апоптоз клеток макроорганизма, является альфа-токсин, который продуцируется в виде мономера, а потом накапливается на клеточных поверхностях с формированием гептамерной пористой структуры (мембранного канала), что способствует лизису клеток.

Лейкоцидин является экзотоксином, способствующим выживанию стафилококков в макроорганизме (разрушает полиморфноядерные лейкоциты). Он состоит из 2 фракций (S и F), токсичных только вместе, а не поодиночке.

Существует 6 антигенных типов стафилококкового энтеротоксина (A, В, C1, C2, D и E). Молекулы энтеротоксинов А, В и D, которые продуцирует большинство золотистых стафилококков, являются термостабильными белками, способными выдерживать кипячение в течение 30 минут. Синтез энтеротоксинов закодирован плазмидами или хромосомами. Энтеротоксины А и D вызывают пищевые отравления путем угнетения всасывания воды из толстой кишки с развитием диареи и раздражения рецепторов с развитием рвоты. Пирогенный экзотоксин С (синоним - энтеротоксин F) является белком, который продуцируется несколькими штаммами золотистого стафилококка и вызывает развитие синдрома токсического шока.

Эксфолиативный токсин, который продуцируют золотистые стафилококки, вызывает эксфолиативные повреждения, при которых поверхностный слой эпидермиса отделяется. Известно 2 типа токсина - термостабильный, который контролируется хромосомными генами, и термолабильный, который контролируют плазмидные гены. Токсины нейтрализуются специфическими антителами.

Эксфолиатины и другие стафилококковые энтеротоксины являются суперантигенами. Они являются бивалентными мощными митогенами, которые стимулируют определённые субклассы Т-клеток путем прямого связывания с поверхностью молекулы ИИ класса гистосовместимости на антигенпредставляющих клетках.

Антигенная структура. Полисахарид А (рибит-тейхоевая кислота) является компонентом клеточной стенки стафилококков, ковалентно связанным с пептидогликаном, который угнетает фагоцитоз. Полисахарид В был выявлен у невирулентных непатогенных штаммов. Связанный белок А является компонентом клеточной стенки, также ковалентно связанным с пептидогликаном. Он состоит из одной полипептидной цепи, и является уникальным для золотистого стафилококка в его способности связываться с Fc-фрагментом Ig G и внеклеточным матричным гликопротеином. Белок А участвует в адгезии микробов и угнетает фагоцитоз. Связанная коагулаза является антигенным ферментом клеточной стенки, связь её с вирулентностью стафилококков не выявлена. Она катализирует преобразования фибриногена плазмы в фибрин в присутствии кофактора (протромбина или его деривата), в результате чего в крови образуются сгустки. Свободный белок А вырабатывается и высвобождается из золотистых стафилококков во время их роста и размножения. Подобно связанному белку А, он стимулирует адгезию микробов и угнетает фагоцитоз.

Классификация. Стафилококки входят в класс Bacteria, семейство Micrococcaceae, род Staphylococcus. Род Staphylococcus в настоящее время состоит из 31 вида: S. aureus (подвиды aureus и anaerobius), S. epidermidis, S. capitis (подвиды capitis и ureolyticus), S. caprae, S. saccharolyticus, S. warneri, S. pasteuri, S. haemolyticus, S. hominis, S. lugdunensis, S. shleiferi (подвиды schleiferi и coagulans), S. muscae, S. auricularis, S. saprophyticus, S. cohnii (подвиды cohnii и urealyticum), S. xylosus, S. kloosii, S. equorum, S. arlettae, S. gallinarum, S. simulans, S. carnosus, S. piscifermentans, S. felis, S. intermedius, S. delphini, S. hyicus, S. chromogenes, S. sciuri, S. lentus, S. vitulus.

Резистентность. Стафилококки являются относительно стойкими к высушиванию, замораживанию, действию солнечного света и химических веществ. При высушивании они сохраняют жизнеспособность в течение 6 месяцев; повторные замораживания и оттаивания их не убивают. Стафилококки выдерживают нагревание до 70º С в течение 1 часа, при 80º С они разрушаются в течение 10-60 минут, при кипячении - немедленно. 5 % раствор фенола убивает стафилококки в течение 15-30 минут. Они очень чувствительны к определённым анилиновым красителям, особенно к бриллиантовому зелёному. Резистентность стафилококков к пенициллину передается через плазмиди, которые кодируют пенициллиназу. Золотистые и эпидермальные стафилококки, резистентные к метициллину, являются главной клинической и эпидемиологической проблемой лечебных учреждений.

Патогенность для животных. Стафилококки широко распространены в природе, хотя их преимущественно выявляют на коже, слизистых оболочках, в кожных железах млекопитающих и птиц. Иногда их выявляют в ротовой полости, в крови, грудных железах, в пищеварительном и мочевыделительном трактах, верхних дыхательных путях хозяев. S. schleiferi, S. intermedius и S. felis выделены от кошачьих. S. hyicus, S. chromogenes, S. sciuri, S. lentus, S. vutulus и S. caseolyticus встречаются у копытных и на продуктах, изготовленных из их мяса и молока. Коагулазоположительные виды S. intermedius и коагулазовариабельные виды S. intermedius являются главными причинами развития ветеринарных инфекций.

Патогенез и заболевания человека. От людей выделены следующие виды стафилококков: S. aureus, S. epidermidis, S. capitis, S. caprae, S. saccharolyticus, S. warneri, S. pasteuri, S. haemolyticus, S. hominis, S. lugdunensis, S. auricularis, S. saprophyticus, S. cohnii, S. xylosus и S. simulans. S. schleiferi вызывает тяжёлые инфекции у человека, S. intermedius вызывает заболевания у людей при укусе собаками.

Стафилококки вызывают большое количество гнойно-воспалительных заболеваний в любом органе или ткани макроорганизма. Обычно они вызывают абсцессы и фурункулы на коже и продуцируют большое количество метаболитов разной степени токсичности. Коагулазоположительные виды золотистого стафилококка в настоящее время являются главной причиной заболеваемости и смертности. Инфекции, вызванные золотистым стафилококком, часто острые и гноеродные, при отсутствии лечения распространяются в окружающие ткани или, при бактериемии, формируют гнойные метастазы в других органах. Золотистые стафилококки вызывают поражения кожи - фурункулы, целюллит, импетиго, синдром “ошпаренной” кожи, послеоперационные нагноения ран различной локализации. Другими заболеваниями являются бактериемия, пневмония, остеомиелит, острый эндокардит, миокардит, перикардит, цервицит, энцефалит, менингит, абсцессы мышц, мочеполового тракта, центральной нервной системы и органов брюшной полости. Пищевое отравление возникает вследствие действия стафилококкового энтеротоксина.

Синдром токсичного шока - это острое заболевание с возможным смертельным выходом, возникающее вследствие инфицирования золотистым стафилококком (обычно фагогруппы I). Заболевание характеризуется признаками острой интоксикации (лихорадка, снижение артериального давления, скарлатиноподобная сыпь) и в большинстве случаев его возникновение связано с использованием гигиенических тампонов с высокой степенью адсорбции при менструации. Развитие синдрома токсического шока, вызванного стафилококками, вызывает экзотоксин, который является суперантигеном, в связи с его способностью к повышенной стимуляции Т-хелперов, что сопровождается значительным выбросом в кровь цитокинов (интерлейкина-2, фактора некроза опухоли-a и гамма-интерферона), что ведет к острому системному заболеванию, появлению клинических признаков шока и даже смерти.

Группа коагулазоотрицательных стафилококков является основным компонентом нормальной микрофлоры кожи человека. S. epidermidis был изолирован от пациентов с бактериемией, сердечными инфекциями, искусственными суставами и ортопедическими приспособлениями, перитонитом при продолжительном амбулаторном перитонеальном диализе.

S. saprophyticus является важным оппортунистическим патогеном при инфекциях мочевыделительного тракта человека. S. haemolyticus ассоциируют с эндокардитом, септицемией, перитонитом, инфекциями мочевыделительного тракта, инфекциями костей, суставов и ран. S. hominis, S. warneri, S. capitis, S. simulans, S. cohnii, S. xylosus и S. saccharolyticus связывают с развитием многих инфекций. S. lugdiunensis вызывает развитие эндокардита и при вшивании искусственных клапанов, септицемии, мозговых абсцессов, хронических остеоартритов, инфекций мягких тканей, костей, перитонеальной жидкости и катетеров. S. scheiferi связывают с развитием эмпиемы головного мозга, раневыми инфекциями, бактериемией и остеитом, а также с инфекциями катетеров.

Иммунитет. Характерным симптомом стафилококковых инфекций является развитие вялого хронического течения или рецидивов. Это позволяет предположить, что иммунитет после перенесенных стафилококковых заболеваний является нестойким и кратковременным. Иммунитет после стафилококковых заболеваний возникает благодаря фагоцитозу и наличию антител (антитоксинов, преципитинов, опсонинов и агглютининов). При стафилококковом эндокардите появляются криоглобулины и циркулирующие иммунные комплексы. При химиотерапевтическом лечении стафилококковых инфекций уровень циркулирующих иммунных комплексов снижается. Наличие в тканях и органах человека антигенов, сходных со стафилококками (явление антигенной мимикрии) также предопределяет слабый иммунный ответ. Это вызывает иммунную толерантность к стафилококкам и их токсинам, которые обеспечивает благоприятные условия для неограниченной репродукции возбудителя в организме человека. Широкое использование антибиотиков способствует интенсивной селекции стафилококковых штаммов, резистентных к природным угнетающим факторам.

Лабораторная диагностика. Забор материала для исследования зависит от типа поражения (например, гной при гнойных поражениях, мокрота при инфекциях дыхательных путей). В случае пищевого отравления собирают испражнения и остатки подозрительных пищевых продуктов. Для выявления носителей стафилококков делают мазок из носовой полости; в некоторых особых случаях необходимо брать мазки с промежности, кусочки волос и пупковой культи. Общие микробиологические принципы забора, транспортировки и хранения материала приемлемы для стафилококков, никакие специальные методы или осторожность не нужны при изучении этих микробов, поскольку их легко выделить из клинического материала при различной локализации инфекций, и они являются относительно стойкими к высушиванию и умеренным изменениям температуры. Некоторые штаммы могут нуждаться в анаэробных условиях или наличии оксида углерода для роста, но эти штаммы выдерживают транспортировку и кратковременное хранение в аэробных условиях.

Независимо от вида образца, материал следует засевать на кровяной агар и на жидкую среду (тиогликолевый бульон). На кровяном агаре густой рост стафилококков происходит через 18-24 часа. Для последующего исследования в настоящее время можно брать только отдельные колонии (например, от пациентов с острыми инфекциями). Поскольку большинство видов невозможно дифференцировать на основании изучения морфологии колоний, которые выросли в течение 24-часовой инкубации, колонии следует выращивать в течение еще 2-3 суток до того, как первичная изоляция будет подтверждена установлением вида или штамма. Бактерии из колонии следует окрасить по Граму, повторно культивировать и изучить родовые и видовые особенности (а по возможности - и особенности штамма).

Большинство стафилококков, которые имеют медицинское значение, хорошо растут в анаэробных условиях тиогликолевого бульона или полужидкого агара. Материал из сильно загрязненных источников, таких, как испражнения, следует также параллельно засевать на селективную среду (агар, содержащий маннитол, соль, липазу и др.). Подобные среды угнетают рост грамотрицательных бактерий, но стафилококки на них растут.

Виды стафилококков можно идентифицировать на основе изучения фенотипических признаков. Большинство клинически значимых видов можно идентифицировать на основе молекулярных фенотипических признаков, таких, как содержание клеточных жирных кислот, ферментов и полипептидов, а также на основе генотипических признаков, таких, как рестрикционные фрагменты хромосом и риботипы.

Способность коагулировать плазму остается наиболее широко используемым и общепринятым критерием для идентификации патогенных стафилококков, которые вызывают острые инфекции (золотистый стафилококк, S. intermedius, S. hyicus). Можно использовать 2 различных теста на коагулазу: в пробирках (свободная коагулаза) и на предметном стекле (связанная коагулаза, или фактор свёртывания).

Термостабильная нуклеаза стафилококков, которая имеет эндо- и экзонуклеолитические свойства и может расщеплять ДНК и РНК, продуцируется большинством штаммов S. aureus, S. schleiferi, S. intermedius, S. hyicus. Нуклеазу можно выявить с помощью метода диффузии из метахромного агара и агара, который содержит краситель толуидиновый голубой и ДНК (за 4 часа). С помощью различных коммерческих тестов можно выявить фосфатазу, пиролидонил-ариламилазу, орнитин, уреазу, бета-галактозидазу. Несколько производителей коммерческих наборов для идентификации и автоматических систем производят тесты для простой и быстрой идентификации большого количества видов стафилококков с точностью 70-90 %. В европейских странах наиболее широко используют STAPHYtest-16 (Lachema, Чехия). Дополнительные коммерческие тесты позволяют выявить активность коагулазы, фактора свертывания, орнитин-декарбоксилазы), рост в тиогликолевой среде и устойчивость к новобиоцину.

Для выявления чувствительности к новобиоцину и дифференцирования S. saprophyticus от других клинически важных штаммов используют метод диск-диффузии в кровяном агаре (с дисками, которые содержат 5 мкг новобиоцина). Резистентность к новобиоцину присуща только S. saprophyticus и некоторым другим видам, но не встречается у других клинически важных видов.

Исследуют также чувствительность стафилококков к полимиксину В с использованием дисков, каждый из которых содержит 300 ЕД полимиксина; штамм считают резистентным, если зона задержки роста меньше 10 мм. Резистентными к полимиксину В обычно являются S. aureus, S. eridermidis, S. hyicus, S. chromogenes.

В некоторых лабораториях используют фаготипирование с помощью международного набора фагов. Штамм, который необходимо типировать, засевают на поверхность питательного агара для получения тотального роста. После высушивания на поверхность агара наносят фаги в определенной концентрации в определенные квадраты. Инкубируют в течение 12 часов, после чего определяют, произошел ли лизис бактерий под влиянием тех или других фагов. Фаготип штамма помечают номером фага, который его разрушил. Таким образом, если штамм разрушают только фаги 52, 79 и 80, его называют фаготипом 52/79/80. Фаготипирование имеет большое значение в эпидемиологических исследованиях стафилококковых инфекций.

Лечение. При лечении острых стафилококковых заболеваний назначают антибиотики, сульфаниламиды и нитрофурановые препараты, мирамистин. Выбор препаратов зависит от результатов определения чувствительности к ним выделенной культуры. Для лечения сепсиса, остеомиелита и других тяжёлых стафилококковых инфекций используют иммунологические препараты: стафилококковый иммуноглобулин, гипериммунную плазму. При хронических заболеваниях применяют стафилококковый анатоксин, автовакцину.

Профилактика. Предупреждение возникновения и распространения стафилококковых инфекций направлено на выявление и лечение носителей золотистых стафилококков, особенно среди медицинского персонала родильных домов, хирургических и детских стационаров. Необходимо чётко выдерживать санитарный режим работы в больничных учреждениях, систематически проводить дезинфекцию. На промышленных предприятиях для профилактики нагноений при микротравмах применяют защитные мази и пасты. С целью повышения антистафилококкового иммунитета практикуют проведение иммунизации стафилококковым анатоксином лиц, у которых часто возникают травмы и микротравмы.