Общая характеристика семейства Еnterobacteriaceae
ЭНТЕРОБАКТЕРИИ
Характеристика семейства энтеробактерий. Эшерихии. Шигеллы. Клебсиеллы. Протеи. Биологические свойства. Классификация. Патогенез вызываемых заболеваний. Лабораторная диагностика.
Гомель 2012 г.
Общая характеристика семейства Еnterobacteriaceae
Семейство Enterobacteriaceae является одним из самых обширных и включает наибольшее число патогенных для человека представителей. Местом обитания всех видов энтеробактерий является кишечник, откуда они выделяются во внешнюю среду. Энтеробактерии представляют собой грамотрицательные палочки средних размеров. Спор не образуют. По типу дыхания относятся к факультативным анаэробам. Подвижны благодаря перитрихиально расположенным жгутикам или неподвижны при их отсутствии. Хорошо растут на простых питательных средах. Все представители семейства Enterobacteriaceae обладают сахаролитической активностью – ферментируют углеводы до кислоты и газа или только до кислоты. Протеолитическая активность выражена слабо. В биохимическом отношении наиболее активна Escherichia coli, являющаяся представителем нормальной микрофлоры организма человека. Наименьшей ферментативной активностью обладают Shigella dysenteriae и Salmonella typhi.
Дифференцирующие признаки энтеробактерий на среде Клиглера:
| Среда Клиглера содержит: 1. МПА (Мясо-пептонный агар -мясопептонный бульон +агар-агар) 2. Глюкозу 1г/л 3. Лактозу 10 г/л 4. Индикатор рН- феноловый красный (в кислой среде желтеет) 5.Индикатор на Н2S (при выделении чернеет) | 
Г–;
Л-;
Н2S-
| 
Г–Кг;
Л-Кг;
Н2S-
| 
Г–К;
Л -;
Н2S-
| 
Г–Кг;
Л -;
Н2S+
|
| Исходная | Эшерихия | Шигелла | Сальмонелла | |
| Принцип действия среды: ферментация глюкозы происходит только в анаэробных условиях в глубине среды (столбика) из-за ее малой концентрации. Ферментация лактозы происходит в аэробных условиях на поверхности среды (скоса). При этом цвет индикатора меняется на желтый (закисление среды). О продукции сероводорода узнаем по почернению среды. |
1.Эшерихии.
| Таксономия и классификация | Царство: Procaryota; Отдел: Gracilicutes; Семейство:Enterobacteriaceae; Род: Esherichia; Вид: Esherichia coli. | |
| Морфология и тинкториальные свойства | Эшерихии палочки средних размеров. Грамотрицательны, большинство подвижны благодаря перитрихиально расположенным жгутикам, но есть и неподвижные варианты. Спор не образуют. Некоторые штаммы имеют капсулу. | |
| Биологические свойства | Факультативные анаэробы. Растут при температуре от 10° до 46°С, оптимальная температура 35 - 37°С. Хорошо растут на простых питательных средах образуя колонии средних размеров, гладкие, влажные, блестящие, с ровным краем. На жидких средах вызывают равномерное помутнение, иногда с осадком или пленкой. В окружающей среде эшерихии устойчивы. При 60°С погибают в течение 15 мин. В воде, почве сохраняют жизнеспособность в течение нескольких месяцев. Прямой солнечный свет вызывает гибель через несколько минут. Чувствительны к действию дезинфицирующих веществ. | |
| Биохимические свойства | Эшерихии высоко активны – ферментируют углеводы, в т.ч. лактозу, до кислоты и газа. Протеолитическая активность выражена слабо, могут продуцировать индол. Большинство эшерихий лактозоположительны поэтому на среде Эндо (МПА + лактоза + фуксин) образуют темно-красные колонии с металлическим блеском, не ферментирующие лактозу эшерихии, растут в виде бесцветных колоний. | |
| Антигенная структура | Сложная: соматический О-антиген, капсульный К-антиген и жгутиковый Н-антиген. О-антиген (171 разновидность) определяет серологическую группу. Поверхностный К-антиген представлен 3 вариантами – А, В и L. Они отличаются друг от друга по термоустойчивости. Самым термостабильным является А-антиген – он выдерживает кипячение в течение двух часов. В-антиген выдерживает воздействие температуры 60°С в течение часа. L-антиген разрушается при нагревании до 60°С. К-антиген располагается более поверхностно, чем О-антиген, поэтому он может препятствовать агглютинации О-сыворотками. В этом случае О-антиген можно выявить только после разрушения К-антигена кипячением в течение двух часов. Типовой специфичностью обладает Н-антиген, по которому эшерихии делятся на серологические варианты (около 60). | |
| Патогенность | По патогенности вид E. coli не является однородным. Различают:
| |
| Экология и распространение | Естественным местом обитания эшерихий является кишечник человека, животных, большинства птиц, многих пресмыкающихся, рыб, насекомых. Открыты в 1885 г. австрийским педиатром Т. Эшерихом искавшим возбудителя «детской холеры». | |
| Эпидемиология, патогенез и клиника заболевания (особенности) | Гастроэнтерит новорожденных- тяжелое, часто смертельное заболевание. Диарея взрослых- от легких форм, сопровождающихся жидким стулом, недомоганием, до тяжелой холероподобной формы болезни. Эти заболевания встречаются повсеместно, однако чаще среди некачественно питающихся групп населения. Источник инфекции человек, больной или носитель. Механизм передачи фекально-оральный, пути передачи- пищевой, водный, бытовой. Аутоинфекции. Инфекция мочевого тракта.Е. coli - самый распространенный возбудитель воспаления мочевого пузыря (цистит), реже почек (пиелонефрит). Инфекция преимущественно восходящая - из уретры в мочевой пузырь и почечные лоханки. Штаммы, вызывающие эти заболевания, отличаются по некоторым свойствам, например, по способности образовывать фимбрии, которые служат у них фактором адгезии. Бактериемия— тип генерализованного процесса, вызываемого E.coli. Иногда этот тип инфекции встречается при внутрибольничном заражении. Бактериемия может исходить из абсцессов в брюшной полости, мозге, костях. | |
| Лабораторная диагностика | Основной метод диагностики – бактериологический. Исследуемым материалом может служить гнойное отделяемое раны, моча, кровь, при острых кишечных инфекциях – фекалии. Материал засевают на среду Эндо. По морфологическим, культуральным и биохимическим свойствам патогенные и непатогенные эшерихии не отличаются друг от друга, поэтому отбор подозрительных колоний проводят по антигенной структуре: на стекле ставят реакцию агглютинациис поливалентными адсорбированными коли-сыворотками и материалом из колоний. Если на чашке вырастают колонии одного типа (на среде Эндо – малиново-красные, с металлическим блеском), агглютинируют не менее 10 колоний. Если обнаруживаются колонии разных типов (малиново-красные без металлического блеска, темно-розовые и т.п.), то испытывают с помощью реакции агглютинации по 5 колоний каждого типа. Чистую культуру выделяют из колоний, давших положительную реакцию агглютинации с поливалентной коли-сывороткой. Идентификацию выделенных культур проводят путем изучения ферментативной активности и антигенной структуры. Определяют серологическую группу с живой и гретой культурой и О- и К-сыворотками. Для выявления О-антигена культуру эшерихий кипятят на водяной бане в течение 1 – 2 часов, что приводит к разрушению К-антигена. | |
| Иммунитет | Ненапряженный, типоспецифический. | |
| Специфическая профилактика и терапия | Специфическая профилактика не разработана. Основу неспецифической профилактики составляют санитарно-гигиенические и противоэпидемические мероприятия | |
Шигеллы
| Таксономия и классификация | Царство: Procaryota; Отдел: Gracilicutes; Семейство:Enterobacteriaceae; Род: Shigella; Виды: . Sh. dysenteriae (13 сероваров); Sh. flexneri (6 сероваров); Sh. boydii (18 сероваров); Sh. sonnei. |
| Морфология и тинкториальные свойства | Шигеллы представляют собой короткие неподвижные грамотрицательные палочки. Не образуют капсул и спор. |
| Биологические свойства | Факультативные анаэробы. Растут в широком диапазоне температур (от 10 до 45°С), оптимальная температура - 37°С, оптимальная рН 6,7 – 7,2. К составу питательных сред не требовательны. На плотных средах образуют мелкие (диаметром около 2 мм) гладкие, с ровными краями, выпуклые, блестящие, полупрозрачные колонии. На плотных дифференциально-диагностических средах с лактозой (Плоскирева, Эндо, Левина) колонии бесцветные. На жидких средах вызывают равномерное помутнение. Шигеллы во влажной почве сохраняют жизнеспособность до трех месяцев, в воде – в течение 92 дней, в молоке – до скисания, в масле – в течение 8 – 10 дней. Sh. sonneiв молоке и молочных продуктах способны размножаться. Шигеллы хорошо переносят высушивание, низкие температуры (во льду сохраняются до 96 дней), но быстро погибают при действии прямого солнечного света, нагревании (при 60°С в течение 30 мин, при 100°С – моментально). Чувствительны к обычно используемым дезинфицирующим веществам. |
| Биохимические свойства | Углеводы ферментируют до кислоты. Не ферментируют лактозу (за исключением Sh. sonnei, которая способна ферментировать лактозу замедленно, в течение 48 - 120 часов). Не продуцируют сероводород, не разжижают желатин. Могут образовывать индол. |
| Антигенная структура | Содержат соматический О- и капсульные К-антигены. В зависимости от осособенностей строения О-антигена делятся на 4 подгруппы или вида: подгруппа А – Sh. dysenteriae (13 сероваров); подгруппа В – Sh. flexneri (6 сероваров); подгруппа С – Sh. boydii (18 сероваров); подгруппа D – Sh. sonnei. |
| Патогенность | Факторы вирулентности. Шигеллы имеют факторы адгезии и колонизации: пили, белки наружной мембраны, липополисахарид клеточной стенки. Адгезии и колонизации способствуют ферменты, разрушающие слизь, - нейраминидаза, гиалуронидаза, муциназа. Все виды шигелл обладают способностью к инвазии в клетки эпителия слизистой оболочки толстой кишки, межклеточному распространению и размножению в клетках. Эта способность определяется плазмидой инвазии, которая имеется у всех четырех видов шигелл. Шигеллы продуцируют токсин Шига и шигаподобные токсины. Токсин Шига продуцирует Sh. dysenteriae1 серовара, остальные – шигаподобные токсины. Это белковые токсины, состоящие из субъединиц А и В. Субъединица А, проникнув в клетку, взаимодействует с 60S-субъединицей рибосом, что приводит к нарушению синтеза белка. Токсин Шига обладает свойствами энтеротоксина, нейротоксина и сильного цитотоксина. Эндотоксин шигелл подавляет активность клеток иммунной памяти |
| Эпидемиология, патогенез и клиника заболевания (особенности) | Эпидемиология. Источником инфекции является только человек, больной острой или хронической дизентерией, либо являющийся бактерионосителем. Механизм передачи – фекально-оральный, пути: 1) алиментарный (преобладающий путь для шигелл Зоне); 2) водный (преобладающий для шигелл Флекснера); 3) контактно-бытовой (является ведущим для Sh. dysenteriaе). Особенностью эпидемиологии дизентерии является смена видового состава возбудителей. До конца 30-х годов ХХ века на долю Sh. Dysenteriae приходилось до 30 – 40% всех случаев заболеваний дизентерией, затем этот серовар стал встречаться все реже и почти исчез. Однако в 60 – 80-е годы Sh. dysenteriae1 серовара вновь появилась и вызвала серию эпидемий, которые привели к формированию трех гиперэндемических очагов ее – в Центральной Америке, Центральной Африке и Южной Азии. Причины смены видового состава возбудителей дизентерии, по-видимому, связаны с изменением коллективного иммунитета и с изменением свойств дизентерийных бактерий. В частности, возвращение Sh. dysenteriaeI серовара и ее широкое распространение связывают с приобретением ею плазмид, обусловивших множественную лекарственную устойчивость и повышенную вирулентность. В настоящее время преобладают заболевания, вызванные Sh. Sonnei и Sh. flexneri. Естественная восприимчивость людей к дизентерии высокая. Дизентерия распространена повсеместно. Обычно заболевания возникают в виде вспышек алиментарного или водного характера. Чаще болеют дети до 10-летнего возраста. Характерна летне-осенняя сезонность. Шигеллы поражают дистальные отделы толстого кишечника – сигмовидную и прямую кишку, вызывая дизентерию. Дизентерия (dysenteria) – острое инфекционное заболевание, которое клинически проявляется частым болезненным стулом с кроваво-слизистыми испражнениями и интоксикацией. Патогенез.Шигеллы прикрепляются к М-клеткам, которые покрывают региональные лимфатические образования подслизистой кишечника. Через М-клетки шигеллы проникают в подслизистую оболочку, где поглощаются макрофагами. Взаимодействие шигелл с макрофагами приводит к гибели последних, следствием чего является выделение ИЛ-1 и ИЛ-18, которые вызывают острое воспаление в подслизистой с привлечением большого количества нейтрофилов. Гибель фагоцитов позволяет шигеллам сохранить жизнеспособность и проникать в эпителиальные клетки слизистой оболочки через базальную мембрану. Внутри энтероцитов шигеллы размножаются, проникают в соседние клетки, что приводит к появлению эрозий. В результате гибели шигелл происходит выделение токсина Шига, шигаподобных токсинов и эндотоксина, что приводит к появлению крови в испражнениях. Инкубационный период дизентерии колеблется от нескольких часов до трех – пяти дней. Постепенно или сразу развиваются явления острого колита. Характерны резкие, коликообразные боли в животе и частые, ложные, мучительные позывы к дефекации – тенезмы (до 20 – 30 раз в сутки). Испражнения становятся слизисто-водянистыми, с примесью слизи и гноя, а при более тяжелом течении дизентерии – крови, гноя и частиц слизистой кишечника. Заболевание продолжается 1 – 3 недели. Могут встречаться атипичные, стертые формы. Заболевания, вызванные Sh. sonnei, могут начинаться по типу пищевых токсикоинфекций. Примерно в 3% случаев заболевание переходит в хроническую форму, в 2% - формируется длительное бактерионосительство. |
| Лабораторная диагностика | Основным методом диагностики является бактериологический. Исследуемым материалом служат испражнения, которые засевают на дифференциально-диагностические питательные среды с лактозой (Плоскирева, Эндо, Левина). Для выделения чистой культуры отбирают лактозонегативные (бесцветные) колонии, которые пересевают на двусахарный агар (среда клиглера). В качестве вспомогательного используют серологический метод (РНГА). |
| Иммунитет | После перенесенного заболевания формируется антимикробный и антитоксический иммунитет. Иммунитет вариантоспецифический, поэтому при заражении другими сероварами шигелл возможны повторные заболевания. Основную защитную роль играет местный иммунитет, в частности, большое значение имеет уровень секреторных IgA. |
| Специфическая профилактика и терапия | Профилактика неспецифическая. Включает комплекс санитарно-гигиенических и противоэпидемических мероприятий. Антибиотики применяют после определения антибиотикограммы. Наиболее эффективными в настоящее время являются фторхинолоны. Целесообразность назначения антибактериальных химиопрепаратов определяется тяжестью заболевания. Для лечения может применяться дизентерийный бактериофаг. Фаг может использоваться и для экстренной профилактики. В случае возникновения дисбактериоза показано применение препаратов для коррекции микрофлоры. |
Клебсиеллы
| Таксономия и классификация | Царство: Procaryota; Отдел: Gracilicutes; Семейство:Enterobacteriaceae; Род: Klebsiella; Виды: К. pneumoniae, К. oxytоca, К. granulomatis . Род получил название по имени Э. Клебса, который впервые описал микроорганизм в 1875 г.. |
| Морфология и тинкториальные свойства | Неподвижные грамотрицательные палочки размером 0,3— 1,5x0,6—0,8 мкм, имеющие капсулу. Располагаются единично, парами или цепочками. |
| Биологические свойства | Благодаря наличию капсулы клебсиеллы хорошо сохраняются в окружающей среде. Их выделяют из воды, почвы, древесины, растений (в том числе сельскохозяйственных). Чувствительны к кипячению и дезинфектантам. К. pneumoniae входит в состав факультативной флоры кишечника, верхних дыхательных путей, влагалища. Обнаруживается на коже и слизистых оболочках. |
| Биохимические свойства | Клебсиеллы биохимически активны и способны расщеплять лактозу, но не продуцируют сероводород. Дифференциация внутри рода на виды и разделение К. pneumoniae на подвиды производится на основе биохимических свойств. Клебсиелы способны утилизировать цитрат, малонат, расщеплять мочевину. В отличие от других видов, К. oxytica продуцирует индол. |
| Антигенная структура | Обладают О-антигеном (более 12 серогрупп) и полисахаридным капсульным антигеном (более 85 групп). |
| Патогенность | Полисахаридная капсула обеспечивает устойчивость к фагоцитозу и действию комплемента. Большинство клебсиелл имеют пили, продуцируют термостабильный и термолабильный энтеротоксины, а также ферменты патогенности: нейраминидазу, ДНКазу, фосфатазу. |
| Эпидемиология, патогенез и клиника заболевания (особенности) | Эпидемиология. К. pneumoniae подвид pneumoniae является возбудителем неспецифических инфекций дыхательных путей, органов мочевыводящей системы, пищевой токсикоинфекции. Особенно опасны штаммы, обладающие фактором множественной лекарственной устойчивости, так как они являются одними из ведущих возбудителей внутрибольничных инфекций, которые протекают с поражением дыхательных и мочевыводящих путей а также гнойных послеродовых осложнений и неонатальной инфекции новорожденных, которая протекает в виде пневмонии, кишечных расстройств и токсикосептических состояний, заканчивающихся летально. Возбудитель подвида ozaenae вызывает озену — атрофический зловонный ринит. Клебсиелла подвида rhinoscleromatis вызывает риносклерому — хроническое деструктивно-грануломатозное заболевание носоглотки. К. oxytоca является возбудителем внутрибольничных инфекций в урологических клиниках. К. granulomatis является возбудителем донованоза — венерической паховой гранулемы, которая проявляется грануломатозными изъязвлениями на коже и в подкожной клетчатке. Заболевание передается половым, реже бытовым путем, для него характерна эндемичность распространения, в основном в странах тропического климата. |
| Лабораторная диагностика | Основной метод бактериологический. За исключением вида К. granulomatis, который на искусственных питательных средах растет плохо, и его культивируют в желточном мешке куриного эмбриона, остальные виды клебсиелл нетребовательны к питательным средам. На жидких средах вызывают диффузное помутнение. На плотных образуют блестящие выпуклые слизистые колонии. Материал для исследования, выбор которого зависит от локализации инфекционного процесса, засеваютна лактозосодержащие дифференциальные питательные среды с последующим выделением чистой культуры возбудителя и ее идентификацией до вида и подвида. При микроскопии легко выявляется капсула. Серологическая диагностика проводится постановкой РСК с О-антигенами. Диагностику донованоза проводят бактериоскопическим методом путем обнаружения телец Донована в мазках из биоптата гранулем, окрашенных по Романовскому—Гимзе. |
| Иммунитет | Гуморальный иммунитет протективными свойствами не обладает. Антитела являются свидетелями инфекционного процесса. Процесс выздоровления связан с активацией фагоцитоза. |
| Специфическая профилактика и терапия | Средств специфической профилактики не существует. Лечение проводят клебсиеллезным бактериофагом и антибиотиками под контролем антибиотикограмм. |
Протеи
| Таксономия и классификация | Царство: Procaryota; Отдел: Gracilicutes; Семейство:Enterobacteriaceae; Род: Proteus; Виды:5 видов, из которых в патологии человека наибольшее значение имеют два: P. vulgaris и P. mirabilis, которые впервые были выделены Г. Хаузером из гниющего мяса в 1885 г. Название род получил в честь греческого бога Протея, способного принимать различные обличия. |
| Морфология и тинкториальные свойства | Грамотрицательные палочки размером 0,4—0,6x1—3 мкм, располагающиеся попарно или цепочками, не образуют капсулу, подвижны. |
| Биологические свойства | Протеи обитают в почве, воде, гниющих органических остатках, входят в состав факультативной микрофлоры толстой кишки и влагалища. Культуральные свойства.Хорошо растут на обычных питательных средах. На плотных средах образуют два типа колоний. В Н-форме (от нем. Hauch — дыхание) колонии роятся, образуя дочерние отростки и сливаясь. Это типичная форма роста. При неблагоприятных условиях, в частности при росте на средах с добавлением желчи, образуют О-формы (от нем. ohne Hauch — без дыхания) колоний: крупные, с ровными краями. Резистентность.Устойчивы к воздействию факторов окружающей среды. Переносят нагревание до 60 °С в течение 1 ч. Длительно сохраняется жизнеспособность в слабых растворах фенола и других дезинфицирующих веществ. |
| Биохимические свойства | Обладают выраженной биохимической активностью. Являются гнилостными микроорганизмами, способными окислять белки до а-кетокислот и аммиака. Основными биохимическими признаками, отличающими от других представителей семейства Enterobacteriaceae, являются: • продукция фенилаланиндезаминазы; • расщепление мочевины; • продукция сероводорода; • отсутствие расщепления лактозы; • разжижение желатины. Подразделяются на виды на основе биохимических свойств. Так P. mirabilis, в отличие от P. vulgaris, утилизирует цитрат, не продуцирует индол и обладает орнитиндекарбоксилазой. |
| Антигенная структура | Обладают О- и Н-антигенами. |
| Эпидемиология, патогенез и клиника заболевания (особенности) | Вызывают кишечные инфекции, гнойно-септические инфекции, инфекции мочевыводящих путей, внутрибольничные инфекции. Наиболее часто протей вызывает инфекцию мочевыводящей системы. В патогенезе, вызванных протеем, важную роль играет продуцируемая им уреаза, которая, расщепляя мочевину, вызывает высвобождение аммиака, что повышает рН. Защелачивание мочи снижает растворимость кальция и магния, создавая благоприятные условия для отложения кальциевых и магниевых солей и образования почечных камней. Помимо уреазы в развитии инфекционной патологии принимают участие гемолизин, гиалуронидаза, фимбрии. Перитрихиальные фимбрии протея, которых насчитывается 6 типов, вызывают колонизацию мочевого тракта, приводящую к развитию пиелонефрита, а также колонизацию с образованием биопленки мочевыводящих катетеров. |
| Лабораторная диагностика | Используют бактериологический метод исследования. Посев материала производят на лактозодержащие дифференциальные среды и на скошенный агар по методу Щукевича (в конденсационную воду, в месте скоса агара). На среде Эндо наблюдается сливной рост (H-форма, роение), на среде Плоскирева, содержащей желчь образуют отдельные (О-форма) бесцветные колонии с красным центром. Посеянные в конденсат, скошенного в пробирке агара, они способны активно подниматься по скошенной поверхности (метод Шукевича). Выделеннуюкультуру идентифицируют по биохимическим свойствам. |
| Иммунитет | Протективный иммунитет не формируется. |
| Специфическая профилактика и терапия | Специфическая профилактика не разработана. Для лечения используют колипротейный бактериофаг и проводят этиотропную антибиотикотерапию. |
ЗАНЯТИЕ 18 ТЕМА: ЭНТЕРОБАКТЕРИИ. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ЭШЕРИХИОЗОВ И БАКТЕРИАЛЬНОЙ ДИЗЕНТЕРИИ. УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫЕ ЭНТЕРОБАКТЕРИИ.