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 патогенностиразнообразны 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 структураэнтеробактерии 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. Втечение 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 эшерихийвходят 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.

ЭТКПявляются 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).

Антигеннаяструктуралебсиеллы 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 заболеваниеу 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 итоксико-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.