XIII. факультативно анаэробные ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ НЕСПОРООБРАЗУЮЩИЕ ПАЛОЧКИ

13.1. Семейство энтеробактерий (Enterobacteriaceae)

Семейство включает более 40 родов и более 100 видов. Наиболее важными для человека являются роды Escherichia, Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella, Salmonella, Shigella, Yersinia, Proteus, Morganella. Их дифференциация проводится по биохимическим признакам и антигенной структуре.

К представителям семейства Enterobacteriaceae относятся грамотрицательные палочки, не образующие спор, подвижные (перитрихи) и неподвижные, имеющие микрокапсулу. Для них характерно отсутствие цитохромоксидазы и положительный каталазный тест, сумма Г+Ц в молекуле ДНК 39-59 моль%.

Все представители – факультативные анаэробы, хемоорганотрофы, реже аэробы, хорошо растут на простых питательных средах, образуют прозрачные колонии, восстанавливают нитраты в нитриты.

Место обитания – обычно кишечник.

Путь заражения – фекально-оральный. Вызывают кишечные инфекции.

13.1.1. Эшерихии

Род Escherichia назван в честь Т. Эшериха, который в 1885 г. выделил из кишечника и описал главного представителя – кишечную палочку. Род Escherichia представлен 7 видами, основное значение имеет вид E. сoli. E. vulneris выделяют из ран, E. hermanii из ран, крови, спинномозговой жидкости.

Вид включает условно-патогенные кишечные палочки, которые являются постоянными обитателями кишечника человека, животных, птиц, рыб.

Е.соli как нормальные обитатели кишечника синтезируют витамины групп К, В, Е и другие, являются антагонистами патогенных бактерий (выделяют колицины), участвуют в пристеночном пищеварении, стимулируют иммунитет. При подавлении Е.соli антибиотиками развивается дисбактериоз.

Это санитарно-показательный микроорганизм, наличие которого указывает на фекальное загрязнение воды, пищи, предметов обихода.

При снижении иммунитета условно-патогенные Е.соli могут вызывать гнойно-воспалительные процессы в различных органах (цистит, пиелит, холецистит, коли-сепсис) и эшерихиозы (рис. 17).

Также они применяются в генной инженерии как реципиенты генов человека, ответственных за образование препаратов, необходимых в медицине и биотехнологии (интерлейкины, инсулин и др.).

Свойства

Прямые грамотрицательные палочки размерами 1,1-1,5х2-6,0 мкм, в мазках располагаются одиночно, не имеют спор, перитрихи (или неподвижны); большинство штаммов имеет микрокапсулу (некоторые – капсулу, реснички), факультативные анаэробы.

Образуют различные сахаролитические ферменты, расщепляют глюкозу, лактозу, мальтозу и маннит с выделением кислоты и газа, не растут на среде с цитратом; реакция Фогес-Проскауэра на ацетоин отрицательна.

Тесты на оксидазу, сероводород, желатин, уреазу отрицательны. Каталазоположительны, восстанавливают нитраты в нитриты, содержат Г+Ц в ДНК 50-51 моль%.

E. сoli хорошо растет на простых питательных средах – колонии на агаре круглые, прозрачные, в мясопептонном бульоне вызывают диффузное помутнение всей среды. На среде Эндо образуют красные с металлическим блеском лактозоположительные колонии, на среде Левина – темно-синие.

Штаммы, обитающие у человека и теплокровных животных, могут размножаться при 43⁰С, оптимальный рН 7,2-7,4, температурный оптимум – 37⁰С.

Антигенное строение. Патогенные кишечные палочки отличаются от непатогенных антигенной структурой. У E. сoli обнаружен термостабильный О-АГ – ЛПС, по которому известно более 170 серогрупп (табл. 9).

На поверхности О-АГ расположен капсульный К-АГ, представленный несколькими фракциями (А, В, L). По К-АГ выделяют 90 вариантов. Термолабильный Н-АГ имеет белковую структуру, он связан с наличием жгутиков, разрушается при кипячении.

Известно 57 сероваров. По наличию соматических, капсульных и жгутиковых антигенов составляют антигенные формулы фенотипа КП, где на первое место ставят О-антиген, на второе – К, в скобках его тип (А, В, L), на третье – Н-антиген.

Номера разделяют двоеточиями, например: О26:К60(В6):Н2. по этому антигенному фенотипу устанавливают принадлежность КП к определенной серогруппе.

На практике используют также упрощенную классификацию диареегенных штаммов КП по видам О-антигенов. Дополнительно можно определять варианты О-антигенов внутри серогрупп, которые обозначают латинскими буквами а, в, с – О111а; О111а, с.

Таблица 9.

Классификация диареегенных E. сoli

Факторы патогенности диареегенных E. сoli связаны с плазмидами, которые кодируют следующие свойства:

1. Плазмида К88 обеспечивает синтез факторов адгезии, колонизации, которые необходимы для прикрепления к клеткам эпителия кишечника. У патогенных E. сoliобнаружены 3 типа факторов адгезии, которые кодируются плазмидными генами:

а) факторы колонизации фимбриального типа;

б) белки наружной мембраны, помогающие прикреплению к клеткам. У энтеропатогенной кишечной палочки в роли адгезина выступает белок интимин, который для прикрепления к эпителиоцитам требуетр специализированного рецептора к интимину (ТИР-транслоцируемый рецептор интимина). В норме на клетках макроорганизма такого рецептора нет. Однако, он присутствует в бактериальной клетке. После контакта с E. сoli с клетками эпителия тонкой кишки с помощью интектисомы (в состав которой входят сократительные белки) происходит впрыскивание белков, составляющих рецептор к интимину, внутрь эпителиоцита. Через некоторое время этот рецептор появляется (начинает экспрессироваться) на мембране энтероцита. E. сoli посредством интимина присоединяется к транслоцированному рецептору, что обеспечивает прочную адгезию микроба с поверхностью эпителиальных клеток.

в) фимбрии, способствующие прикреплению к клеткам.

2. Факторы инвазии – это белки наружной мембраны. С их помощью энтероинвазионные E. сoliпроникают в эпителиальные клетки, размножаются в них и вызывают их разрушение.

3. Экзотоксины – энтеротоксины, синтез которых зависит от плазмиды Ent. Среди них различают цитотоксины и цитотонины.

Цитотоксины обусловливают разрушение клеток эндотелия капилляров и стенки кишечника. Цитотонины стимулируют гиперсекрецию клетками кишечника жидкости, что приводит к дегидратации организма. Выделяют два варианта цитотонинов: термолабильные и термостабильные энтеротоксины. Низкомолекулярный термостабильный токсин повышает уровень циклического гуанилмонофосфата в клетках эпителия, что приводит к нарушению транспорта железа и выходу жидкости.

Действие высокомолекулярного термолабильного токсина аналогично действию токсина холерного вибриона. Токсин состоит из двух компонентов: А и В. Компонент В состоит из 5 одинаковых субъединиц, он соединяется с галактолипопротеинами на мембранах клеток эпителия, формирует внутримембранный канал, что позволяет компоненту А проникать в клетки. Компонент А состоит из двух полипептидных цепей (А₁ – собственно токсин) и А₂. Пептид А активирует аденилатциклазу, что приводит к накоплению цАМФ и нарушению водно-солевого обмена.

4. Эндотоксины – липополисахариды, обладают пирогенным действием, определяют антигенную специфичность бактерий, форму колоний, в больших дозах угнетают фагоцитоз, вызывают эндотоксический шок.

5. E. сoli могут иметь и другие плазмиды:Сol-плазмиды, ответственные за синтез колицинов, угнетающие размножение других бактерий; R-плазмиды, обеспечивающие устойчивость к антибиотикам; F- половые, кодируют образование sex-пилей; Hlу – обеспечивают способность синтеза гемолизинов.

Энтеротоксигенные E. сoli включают 70 серогрупп. Эти возбудители имеют факторы патогенности (пили или фимбрии), способствующие адгезии и колонизации нижних отделов тонкого кишечника, имеют энтеротоксины, синтез которых кодируется плазмидными генами. Они вызывают нарушение водно-солевого обмена. Заболевание протекает по типу холерной диареи. Пути распространения – водный, реже – алиментарный. Чаще болеют дети от 1 года до 3-х лет и взрослые (путешественники).

Энтероинвазивные E. сoliвключают 9 серогрупп, они вызывают геморрагический колит, их патогенность связана со способностью внедряться в эпителиоциты слизистой оболочки толстого кишечника, размножаться внутри клеток, разрушать их. Эти свойства кодируются хромосомными и плазмидными генами. Одна из плазмид кодирует синтез белков наружной мембраны, которые определяют инвазию. Они имеют сходство с соответствующими белками шигелл. Как и шигеллы, они неподвижны и не способны ферментировать лактозу.

Локализация процесса – нижний отдел подвздошной и толстая кишка. Поражение характеризуется абдоминальными болями, профузной водянистой диареей с примесью крови. Болеют дети 1-2 лет, подростки и взрослые. Чаще заболевание вызывает серовары О₁₂₄, О₁₄₄. Пути передачи – водный, пищевой.

Энтеропатогенные E. сoli включают 20 серогрупп. Патогенез поражений обусловлен адгезией бактерий к эпителию тонкого кишечника, повреждением микроворсинок, но не инвазией в клетку. У большинства серотипов имеются плазмиды, которые обеспечивают синтез факторов адгезии и колонизации, белок адгезина наружной мембраны, кодируемый плазмидой, и белок наружной мембраны, кодируемы хромосомным геном. Для заболевания характерна водянистая диарея и выраженное обезвоживание. Чаще болеют дети первого года жизни. Путь передачи – контактно-бытовой, реже алиментарный.

Энтерогеморрагические E. сoli представлены 4 серогруппами, которые выделяют цитотоксин, его образование кодирует ген, переносимый бактериофагом. Фактором патогенности являются плазмиды, облегчающие адгезию к клеткам эпителия толстого кишечника. Токсичность обусловлена способностью синтезировать шигаподобные токсины, которые разрушают клетки эндотелия мелких кровеносных сосудов. Это нарушает кровоток и вызывает некроз клеточной стенки. Возникает диарея с примесью крови при отсутствии лейкоцитов в испражнениях и признаков лихорадки. Помимо диареи возникает гемолитическая анемия, которая сочетается с почечной недостаточностью. Болеют дети и взрослые. Заболевание передается алиментарным путем.

Энтеропатогенные штаммы E. сoli могут вызывать сепсис, менингиты, инфекции мочевыводящих путей у новорожденных и лиц с ослабленным иммунитетом.

Иммунитет после заболевания группоспецифический, слабовыраженный. Естественный пассивный иммунитет против возбудителей колиэнтерита у детей раннего возраста обеспечивается sIgA-антителами грудного молока матери. Материнские антитела IgM против патогенных E. сoli не проходят через плаценту. При дизентериеподобных заболеваниях передается пассивный иммунитет от матери антителами IgG, проходящими через плаценту. Поэтому новорожденные легко заболевают колиэнтеритами, но невосприимчивы к дизентериеподобным инфекциям. У взрослых резистентность определяется антагонизмом нормальной флоры кишечника и sIgA-антителами против патогенных штаммов.

Патогенез. Источник инфекции при эшерихиозах – больной человек и бактерионоситель. Путь передачи – водный, алиментарный, контактно-бытовой. Инкубационный период составляет 1-3 дня. Патогенетически значимая дозировка составляет 10⁶-10⁹ бактерий. Заболевание начинается остро с повышения температуры тела, поноса, рвоты, развивается обезвоживание организма. Наиболее тяжело протекает у детей 1 года жизни.