Палочки грамотрицательные факультативно-анаэробные

16.2.1. Энтеробактерии (семейство Enterobacteriaceae)

Общая характеристика. Семейство Enterobacteriaceae является самым многочислен­ным семейством патогенных и условно-пато­генных бактерий. Объединяет более 20 родов. Семейство обладает большой степенью гетероген­ности. Процент ГЦ-пар в ДНК, определяющих степень гетерогенности, варьирует от 38—42 % (ро­ды Proteus, Providencia) до 52—60 % (роды Klebsiella, Enterobacter). Центральное положение занимает род Escherichia (50—52 % ГЦ-пар), который является типовым родом семейства. Близкородственное к нему положение занимают роды Shigella (50-52 % ГЦ-пар) и Salmonella (50-53 % ГЦ-пар).

16.2.1.1. Эшерихии (род Escherichia)

Морфология и физиология. Семейство энте­робактерии представлено грамотрицательными палочками, размером 1/5х0, 4/0, 8 мкм. Могут

быть подвижными за счет перитрихиальных жгутиков. Некоторые образуют капсулу. Спор не образуют. Растут на простых питательных средах, большинство хорошо культивируется при 37 " С, некоторые (род Yersinia) наибольшей метаболической активностью обладают при 25—30 " С. Факультативные анаэробы. Обладают дыхательным и бродильным метаболизмами. Оксидазаотрицательны. Катал азаположительны. Способны восстанавливать нитраты за счет на­личия нитратредуктазы.

Энтеробактериям присущи два типа фер­ментации глюкозы муравьино-кислым бро­жением. При смешанном типе, выявляемом реакцией с метил красным, образуется боль­шое количество кислот, в некоторых случа­ях — газ. При бутандиоловом типе основными продуктами являются 2, 3-бутандиол и этанол, выявляемые реакцией Фогеса—Проскауэра.

Энтеробактерии обладают широким спект­ром биохимической активности, который слу­жит основой подразделения внутри семейства на роды, а внутри некоторых родов — на виды. Ключевыми тестами при идентификации эн­теробактерии являются тесты на определение продуктов ферментации глюкозы (газообразо­вание, реакции с метил красным и Фогеса— Проскауэра), способности продуцировать серо-

водород, индол, утилизировать цитрат на агаре Симмонса, расщеплять мочевину, продуциро­вать ферменты, превращающие аминокислоты: декарбоксилазы лизина и орнитина, дезаминазу фенилаланина; а также способность использо­вать различные моно-, олиго- и полисахариды и спирты в качестве энергетического материа­ла. Биохимическая характеристика некоторых представителей семейства Enterobacteriaceae представлена в табл. 16.9.

Распространение в природе. Патогенность. Энтеробактерии разнообразны по экологии и кругу хозяев. Они распространены повсе­местно: в почве, воде, в составе микрофлоры различных животных, человека. Могут вызы­вать заболевания у человека, животных, птиц, насекомых, растений.

Представители родов Escherichia, Shigella, Salmonella вызывают у человека ОКИ, энтеро-патогенные иерсинии, Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica — псевдотубкулез и кишечный иерсиниоз соответственно, a Y. pestis — чу­му. Представители родов Klebsiella, Proteus, Providencia, Serretia являются возбудителями внутрибольничных (нозокамиальных) инфек­ций, а некоторые из них вызывают пищевые токсикоинфекции, заболевания органов рес­пираторного и мочевыделительного трактов.

Таблица 16.10. Механизмы взаимодействия возбудителей ОКИ с поверхностным кишечным эпителием

Факторы патогенности разнообразны и в раз­личных комбинациях присутствуют в опреде­ленных видах. Все энтеробактерии содержат эндотоксин, который освобождается после разрушения микробных клеток. Некоторые представители семейства продуцируют белко­вые токсины, обладающие цитотоксическим и энтеротоксическим эффектами, могут вы­делять гемолизины. Антифагоцитарная актив­ность обеспечивается факторами, присущими определенным видам. К ним относятся капсу­ла, ферменты супероксиддисмутаза и адени-латциклаза, поверхностные белки и специфи­ческие антигены. Начальные этапы инфекции опосредуются структурами, обеспечивающими взаимодействие с поверхностным эпителием. К ним относятся поверхностные структуры 3-го типа: фимбрии 3-го типа, фибриллярные белки, белки наружной мембраны, О-антиген. Установлено 4 типа механизмов взаимодейс­твия возбудителей ОКИ с поверхностным эпи­телием кишечника (табл. 16.10).

Антигенная структура энтеробактерии пред­ставлена соматическим О-антигеном. Могут также встречаться жгутиковый Н-антиген и поверхностный (капсульный) К-антиген. Антигенной активностью обладают также фимбрии 3-го типа. Представители некоторых родов, в частности рода Yersinia, имеют допол­нительные видоспецифические антигены.

Основу микробиологической диагностики инфекционных процессов, вызванных пред­ставителями семейства Enterobacteriaceae, со­ставляет бактериологический метод исследо­вания. Используются также серологический метод и ПЦР.

16.2.1.1. Эшерихии (род Escherichia)

Род Escherichia включает несколько видов, из которых в патологии человека и животных имеет значение только вид Е. coli, впервые описанный в 1885 г. Т. Эшерихом.

Морфология. Е. coli представлены прямы­ми грамотрицательными палочками, размером 0, 4/0, 6х2, 0/6, 0 мкм, подвижные за счет пе-ритрихиально расположенных жгутиков. Для некоторых характерно наличие микрокапсу­лы, построенной из гомополимера сиаловой кислоты; такие штаммы обозначаются как К⁺.

Культуральные свойства. На плотных средах образуют колонии в S- и R-формах. Колонии в S-форме гладкие, блестящие, полупрозрач­ные. На жидких средах образуют диффузное помутнение и придонный осадок.

Биохимические свойства. Обладает выра­женной биохимической активностью (см. табл. 16.9). Биохимические свойства, состав­ляющие основу дифференциальной диагнос­тики при проведении бактериологического исследования, следующие:

— продукция кислоты и газа при ферментации глюкозы,

— ферментация лактозы,

— неспособность образовывать сероводород,

— продукция индола.

Антигенная структура. Е. coli обладает слож­ной антигенной структурой:

а) имеет соматический О-антиген, опре­
деляющий серогруппу. Известно около 171
разновидностей О-антигена;

б) поверхностный К-антиген может быть
представлен 3 антигенами: А, В и L, отлича­
ющимися по чувствительности к температуре

и химическим веществам. У эшерихий встре­чается более 97 разновидностей К-антигена, преимущественно В типа. К-антиген обладает способностью маскировать О-антиген, вызы­вая феномен О-инагглютинабельности. В этом случае О-антиген можно выявить только пос­ле разрушения К-антигена кипячением;

в) типоспецифическим антигеном является Н-антиген, определяющий серовар, которых насчитывается более 57.

Антигенная структура обозначается форму­лами серогруппы как 0: К, серовара — 0: К: Н, например: 012: В6: Н2.

Резистентность. В течение нескольких месяцев сохраняется в воде и почве. Погибает при нагре­вании до 55 °С в течение 60 мин, при 60 °С — в течение 15 мин. Эшерихий в окружающей среде способны переходить в некультивируемую форму.

Экология, особенности распространения и па­тогенеза. Вид Е. coli не является однородным, а подразделяется на подвиды. Различают услов­но-патогенные эшерихий и диареегенные.

Условно-патогенные эшерихий входят у чело­века в состав микрофлоры кишечника и вла­галища. Е. coli также составляют микрофлору кишечника млекопитающих, птиц, рептилий, рыб. С испражнениями микроб выделяется в ок­ружающую среду. Присутствие кишечной палоч­ки в воде, почве, продуктах, предметах обихода является показателем фекального загрязнения.

Условно-патогенные Е. coli способны вы­зывать эндогенные гнойно-воспалительные процессы различной локализации, назы­ваемые парентеральными эшерихиозами. Парентеральный эшерихиоз может проте­кать в виде сепсиса, нагноения ран, вторич­ной пневмонии, инфекции моче вы водящих путей. Часто возникает на фоне иммуноде-фицита.

Штаммы Е. coli, вовлеченные в инфекцион­ный процесс нижних отделов мочевыводящих путей, обладают специфическим О-антигеном, позволяющим им адгезироваться на поверх­ности эпителия мочевого пузыря. Те штаммы Е. coli, которые вызывают инфекцию верхних отделов мочевыводящих путей (пиелонефрит), имеют особые Р-фимбрии, обладающие ан­тигенными свойствами. Эти Р-фимбрии поз-

воляют микробу адгезироваться на эпителии собирательных канальцев. Е. coli, вызывающие инфекцию мочевыводящих путей, чаще отно­сятся к серогруппам 02, Об, 09. Некоторые из них обладают гемолитической активностью за счет наличия Н1у-плазмиды.

Подавляющее число (около 80 %) менинги­тов новорожденных вызваны Е. coli, которой новорожденный заражается через родовые пути. Е. coli, вызывающая неонатальный ме­нингит, часто обладает микрокапсулой, со­стоящей из гомополимера сиаловой кислоты. Наличие микрокапсулы придает возбудителю антифагоцитарные свойства, так как мик­роб перестает опсонизироваться из-за потери способности активировать комплемент.

Из условно-патогенных Е. coli могут форми­роваться полирезистентные к антибиотикам штаммы за счет приобретения R-плазмид, которые становятся возбудителями ВБИ.

Патогенные Е. coli, которые являются воз­
будителями кишечного эшерихиоза, ОКИ,
получили название диареегенных.

Диареегенные Е. соli не являются однород­ной группой. Они подразделяются на 4 ос­новные категории, исходя из наличия у них определенных факторов патогенности, их генетической детерминации, особенностей эпидемиологии, патогенеза и клинических проявлений вызываемого ими заболевания. В пределах каждой категории имеется опре­деленный состав О-серогрупп или 0: Н-се-роваров. Именно по составу О-серогрупп и проводится первичная дифференциация диа­реегенных Е. со/ют условно-патогенных.

Четыре основных категории Е. coli состав­ляют:

энтеротоксигенные кишечные палочки (ЭТКП), энтероинвазивные кишечные палочки (ЭИКП), энтеропатогенные кишечные палочки (ЭПКП), энтерогеморрагические кишечные палочки (ЭГКП).

Кроме них, имеется еще 5 (пока недоста­точно изученная) категория энтероагрегатив-ных кишечных палочек.

ЭТКП являются возбудителями холеропо-добных заболеваний у детей и взрослых.

Патогенность определяется выработкой тер­молабильного (LT), структурно и функцио-

нально связанного с холерным токсином, и термостабильного (ST) энтеротоксинов, детер­минированных Ent-плазмидой, и факторами колонизации CF (colonization factor, англ.), синтез которых также детерминируется плаз-мидами. Благодаря CF, ЭТКП размножаются на поверхности эпителия тонкой кишки (см. табл. 16.10). Колонизация ЭТКП поверхности слизистой тонкого кишечника обеспечивает массивный выброс энтеротоксинов, которые нарушают водно-солевой обмен в кишечни­ке, приводя к развитию водянистой диареи. Механизм развития диарейного синдрома свя­зан с активацией LT аденилатциклазы кишеч­ника, a ST — гуанилатциклазы. С ЭТКП связа­но 17 серогрупп, среди них серовары О6: H16, 08: Н9, O78: Н11, O148: Н28. Заражение ЭТКП происходит водным и алиментарным путями.

ЭИКП способны внедряться и размножаться в эпителиальных клетках слизистой стенки толстого кишечника, вызывая их деструкцию. Это обус­ловлено наличием у ЭИКП плазмиды размером 140 мДа, идентичной таковой у шигелл, коди­рующей синтез поверхностных белков, опосре­дующих процесс инвазии в клетки слизистой толстого кишечника. Следствием этого являет­ся развитие дизентериеподобного заболевания. Заражение ЭИКП происходит водным и али­ментарным путями, возможны вспышки ВБИ, вызванных ЭИКП. С ЭИКП связаны серогруп-пы 0124, 0144, 0152 (более 9 серогрупп).

ЭПКП вызывают диарею у детей первого го­да жизни. Заболевание передается в основном контактно-бытовым путем, часто протекает как ВБИ в отделениях для новорожденных и грудных детей, находящихся на искусственном вскармливании. ЭПКП обладают способнос­тью размножаться на поверхности эпителия тонкого кишечника с разрушением микро­ворсинок и повреждением апикальной по­верхности эпителия (см. табл. 16.10). Процесс обеспечивается белком наружной мембраны, детерминированным хромосомным геном, который получил название ИНТИМИНА, и белком, синтез которого детерминирован плазмидой размером 60 мДа. С ЭПКП свя­заны серогруппы 055, 0111, 026, 018 (всего 13), некоторые серовары которых, например О55.Н10, 0111: Н2, 026: HNM, продуцируют шигаподобные токсины.

ЭГКП способны вызывать у людей кровавый понос (геморрагический колит) с последующим осложнением в виде гемолитического уремичес­кого синдрома, тромботической тромбоцитопе-нической пурпуры. Наибольшее эпидемичес­кое значение имеет ЭГКП серовара 0157: Н7 и 0157: HNM. Источником инфекции являются крупный рогатый скот и овцы. Основной путь передачи — алиментарный через мясо, прошедшее недостаточную термическую об­работку. Поражаются слепая, восходящая и поперечная толстые кишки. Механизм вза­имодействия ЭГКП с поверхностным эпи­телием кишки происходит так же, как и у ЭПКП, по 2-му типу (см. табл. 16.10). В этом взаимодействии участвует белок наружной мембраны интимин, синтез которого детер­минирован хромосомным геном, и, возмож­но, фимбрии, детерминированные плазмидой размером 60 мДа, которую называют плазми-да 0157. Плазмида 0157 детерминирует так­же синтез гемолизина, который способствует нарушению барьерной функции кишечника. Развитие геморрагического колита связано со способностью ЭГКП продуцировать ши­гаподобные токсины (см. гл. 16.2.1.3), синтез которых обеспечивается конвертирующими фагами. У ЭГКП встречается 2 типа шигапо-добных токсина. Серовар ЭГКП O157 может продуцировать как один тип шигаподобного токсина, так и оба сразу. Серовар ЭГКП 0157: Н7 не обладает способностью утилизировать сорбит, что используется при проведении бак­териологического исследования.

Иммунитет. Парентеральные эшерихиозы чаще возникают на фоне иммунодефицитных состояний. Надежный иммунитет к ним не вырабатывается.

При кишечных эшерихиозах наблюдается выработка местного иммунитета, опосредо­ванного секреторным IgA. После кишечного эшерихиоза, вызванного ЭТКП, происходит выработка антител к субъединице В LT, им-мунологически родственной субъединице В холерного токсина.

У детей первого года жизни пассивный трансплацентарный иммунитет к ЭИКП обес­печивается проходящими через плаценту IgG. Естественный иммунитет детей первого года жизни обеспечивается колонизацией кишечни-

ка к 5-му дню жизни бифидобактериями и анти­телами, находящимися в материнском молоке.

Специфическая профилактика. Не разработана.

Неспецифическая профилактика. Сводится к соблюдению санитарно-гигиенических пра­вил, санитарному контролю за источниками водоснабжения, пищевыми предприятиями, продуктами питания.

Микробилогическаядиагаостика. Осуществля -ется проведением бактериологического иссле­дования. Материалом для исследования при кишечных эшерихиозах служат испражнения, при парентеральных — материал из соответс­твующего инфекционного очага (моча, отде­ляемое раны, кровь). Исследуемый материал (кроме крови) засевается на дифференциаль­ные лактозосодержащие среды; после инку­бации при 37 " С в течение 18 ч отбираются ко­лонии, агглютинирующиеся поливалентной ОВ-агглютинирующей сывороткой, которые подвергаются идентификации до вида по био­химическим тестам, с последующим определе­нием их серологического варианта.

16.2.1.2. Клебсиеллы (род Klebsiella)

Получил название в честь Э. Клебса, ко­торый впервые описал микроб в 1875 г. Род Klebsiella включает в себя 4 вида: К. pneumoniae, К. oxytoca, К. planticola, К terrigena, которые различаются по биохимическим свойствам. В патологии человека наибольшее значение име­ют виды К. oxytoca и К. pneumoniae, состоящий из 3 подвидов: K. subsp. pneumonia, К. subsp. ozaenae, К. subsp. rhinoscleromatis, которые диф­ференцируют по биохимическим свойствам.

Морфология. Клебсиеллы — не образую­щие спор неподвижные палочки, размером 0, 3/1, 5х0, 6/6, 0мкм, располагающиеся единич­но, парами или короткой цепочкой. Обычно они локализованы в капсуле, которая является характерным морфологическим признаком.

Культуральные свойства. Клебсиеллы хоро­шо растут на простых питательных средах. На поверхности плотных питательных сред об­разуют куполообразные крупные слизистые колонии. В жидких средах вызывают интен­сивное помутнение.

Физиология. Клебсиеллы обладаютвыраженной биохимической активностью. Дифференциация между видами внутри рода и подвидами внутри

вида К. pneumoniae осуществляется по биохими­ческим свойствам (табл. 16.11).

Антигенная структуралебсиеллы имеют со­матические О-антигены (более 10 серогрупп) и более 80 вариантов капсульных К-антиге-нов. Некоторые варианты К-антигена клеб-сиелл родственны термостабильному А-вари-анту К-антигена Е. coli.

Факторы патогенности. Кфакторам патоген-ности относятся: капсула полисахаридной при­роды, обладающая антифагоцитарной актив­ностью; маннозорезистентные фимбрии 3-го типа; термостабильный и термолабильный эн-теротоксины, а также встречающиеся у некото­рых вирулентных штаммов ферменты патоген-ности: ДНКаза, нейраминидаза, фосфатаза.

Экология и распространение. К pneumoniae входит в состав факультативной микрофло­ры кишечника, верхних дыхательных путей, влагалища; также обнаруживается на коже и слизистых оболочках. Клебсиеллы устойчивы к факторам окружающей среды благодаря на­личию капсулы и могут в течение длительного времени сохраняться в почве, воде, помеще­ниях. Клебсиеллы погибают при температуре 65 °С через 60 мин, в растворах обычных де­зинфицирующих веществ.

Патогенез и заболевание у человека. К. pneumoniae подвид pneumoniae является возбудителем неспецифических инфекций дыхательных путей (бронхитов, пневмоний), органов мочевыводящей системы, пищевой токсикоинфекции.

Этот микроб может также вызывать гнойные послеродовые осложнения, неонатальную ин­фекцию, которая проявляется в виде пневмо­ний у новорожденных, кишечной инфекции и токсико-септических состояний, заканчи­вающихся летальным исходом. К. subsp. pneu­monia, обладающая фактором множественной лекарственной устойчивости, в настоящее вре­мя занимает ведущее место среди возбудителей ВБИ, которые протекают с поражением дыха­тельных и мочевыводящих путей.

Возбудитель подвида ozaenae вызывает по­ражение слизистой оболочки носа и прида­точных пазух, сопровождающееся выделени­ем зловонного секрета.

Klebsiella subsp. rhinoscleromatis вызывает ри-носклерому, при которой поражается слизис-

тая оболочка верхних дыхательных путей, с образованием гранулем, в которых микроб находится как вне-, так и внутриклеточно. Болезнь может протекать хронически и за­канчиваться склеротическими изменениями на месте гранулем.

К. oxytoca вызывает ВБИ в урологической клинике.

Иммунитет. Гуморальный иммунный ответ защитной активностью не обладает. В защите от инфекции главная роль принадлежит фаго­цитозу, опсонизированному специфическими антителами клебсиелл. При хронических фор­мах клебсиеллезов, при которых микроб рас­положен внутриклеточно, развивается ГЗТ.