Лекция № 17. КОРИНЕБАКТЕРИИ. МИКОБАКТЕРИИ
1. КОРИНЕБАКТЕРИИ
К роду Corynebacterium относятся бактерии, имеющие булавовидные утолщения на концах: коринебактерии, патогенные для человека и животных, и дифтероиды (непатогенные и условно-патогенные коринебактерии).
Возбудитель дифтерии
Открытию возбудителя дифтерии предшествовали обширные клинические, патологоанатомические, эпидемиологические и экспериментальные исследования, которые в значительной степени подготовили почву для его обнаружения (Клебс Э., 1883), выделения в чистой культуре (Леффлер Ф. , 1884), получения токсина (Ру Э. и Иерсен А., 1888), антитоксической сыворотки (Беринг Э., Китазато, 1890, Ру Э., 1894) и дифтерийного анатоксина (Рамон Г. , 1923).
Морфология.Дифтерийные коринебактерии – Corynebacterium diphtheriae (лат. согуnа булава, diphthera – пленка, кожа) прямые или слегка изогнутые палочки длиной 1 8 мкм и шириной 03 0,8 мкм, полиморфные, лучше окрашиваются по полюсам, на которых расположены метахроматические гранулы волютина (зерна Бабеша Эрнста, полиметафосфаты) У дифтерийных коринебактерий наблюдаются булавовидные утолщения по концам, содержащие зерна волютина, иногда появляются ветвистые и нитевидные формы, а также короткие образования, почти кокковидные и дрожжеподобные. В мазках они располагаются V-образно (под углом), принимая вид растопыренных пальцев. Они не образуют спор, капсул и жгутиков, грамположительны.
Культивирование. Возбудитель дифтерии аэроб или факультативный анаэроб, хорошо культивируется на средах, содержащих белок (свернутой сыворотке, кровяном агаре, сывороточным aгapе), а также на сахарном бульоне. На среде Ру (свернутая лошадиная сыворотка) и среде Леффлера (3 части бычьей сыворотки + 1 часть сахарного бульона) дифтерийные коринебактерии развиваются в течение 16 18 ч, рост их напоминает шагреневую кожу, колонии между собой не сливаются.
По культуральным и биологическим свойствам коринебактерии дифтерии подразделяются на три биовара gravis, mitis и intermedius, которые отличаются друг от друга по ряду признаков.
Коринебактерии биовара gravis на теллуритовом агаре, содержащем дефибринированную кровь и теллурит калия, образуют крупные шероховатые (R-формы) розеткообразные колонии черного или серого цвета. Они ферментируют декстрин, крахмал и гликоген, в бульоне образуют поверхностную пленку и зернистый осадок, обычно высокотоксичны и обладают более выраженными инвазионными свойствами.
Коринебактерии биовара mitis на теллуровом агаре растут с образованием темных гладких (S-формы) блестящих колоний. Они не ферментируют крахмал и гликоген, декстрин ферментируют непостоянно, вызывают гемолиз эритроцитов всех видов животных, в бульоне отмечается диффузное помутнение. Культуры этого типа, как правило, менее токсигенны и инвазионны, чем коринебактерии биовара gravis.
Коринебактерии биовара intermedius занимают промежуточное положение. Колонии у них на теллуритовом агаре мелкие (RS-формы), черного цвета, не ферментируют крахмал и гликоген, в бульоне растут с появлением мути и зернистого осадка.
Ферментативные свойства. Дифтерийные коринебактерии (все три биовара) не свертывают молоко, не разлагают мочевину, не выделяют индол, слабо образуют сероводород, восстанавливают нитраты в нитриты, а также теллурит калия в сульфид теллурита, вследствие чего колонии дифтерийных коринебактерии на теллуритовом агаре становятся черными или серыми.
Дифтерийные коринебактерии ферментируют глюкозу и мальтозу, непостоянно галактозу, крахмал, декстрин, глицерин.
Дифтерийные бактерии ферментируют цистеин с образованием сероводорода и не разлагают мочевину, в то время как дифтероида расщепляют мочевину, но не ферментируют цистеин.
Дифтерийные коринебактерии продуцируют бактериоцины (коринецины), наделяющие их некоторыми селективными преимуществами.
Токсинообразование. Дифтерийные коринебактерии продуцируют в бульонных культурах сильные экзотоксины (гистотоксин, дермонекротоксин, гемолизин). Токсигенность коринебактерии дифтерии связана с лизогенностью (наличие в токсигенных штаммах умеренных фагов профагов). Классический международный эталонный штамм Парк-Вильямс 8 продуцент экзотоксина также является лизогенным и более 85 лет сохраняет способность к токсинообразованию. Генетические детерминанты токсигенности (tox+-гены) локализованы в геноме профага, интегрированного с нуклеоидом коринебактерии дифтерии.
В результате лизогенизации нетоксигенные штаммы C. diphtheriae (биовара mitis) превращаются в токсигенные (токсигенная конверсия).
Дифтерийный токсин – термостабильный полипептид, состоящий из двух фрагментов, названных А и В. Фрагмент B требуется для транспортировки фрагмента А в клетку, где он подавляет элонгацию полипептидной цепи на рибосоме. Подавление синтеза белка, вероятно, обеспечивает оба токсических эффекта дифтерийного токсина некротический и нейтротоксический.
Дифтерийный токсин неустойчив. Он легко разрушается под влиянием температуры, света и кислорода воздуха, но сравнительно резистентен к действию ультразвука.
После добавления к токсину 0,3 0,4 % формалина и последующего выдерживания при 38 – 40 °С в течение 3 4 недель происходит превращение его в дифтерийный анатоксин, который обладает большей устойчивостью по отношению к физическим и химическим воздействиям, чем исходный токсин.
Токсигенные штаммы дифтерийных коринебактерий наряду с лизогенностью характеризуются выраженной дегидрогеназной и нейраминидазной активностью, в то время как нетоксигенные штаммы такой активностью не обладают.
Антигенная структура. Путем реакции агглютинации у возбудителя дифтерии установлено 11 сероваров.
Токсины, образуемые различными штаммами биоваров gravis и mitis, не различаются между собой и полностью нейтрализуются стандартным дифтерийным антитоксином. Рядом авторов установлено наличие у коринебактерии дифтерии вариантоспецифических термолабильных поверхностных белковых антигенов (К-антигенов) и группоспецифических термостабильных соматических полисахаридных антигенов.
Среди коринебактерии дифтерии имеется 19 фаготипов, с помощью которых выявляют источники инфекции; фаготипы учитываются также при идентификации выделенных культур.
Резистентность. Дифтерийные коринебактерии сравнительно устойчивы к вредному влиянию факторов внешней среды. На свернутой сыворотке остаются живыми до 1 года, при комнатной температуре до 2 месяцев, на детских игрушках до нескольких суток. Коринебактерии довольно долго сохраняются в пленках больных дифтерией, особенно если пленки не подвергаются действию света. От действия температуры 60 °С и 1 % раствора фенола коринебактерии погибают в течение 10 мин.
Патогенность для животных. В естественных условиях вирулентные дифтерийные коринебактерии обнаружены у лошадей, коров, собак, инфицированных, вероятно, от людей больных и носителей. Однако домашние животные в качестве источников заражения человека роли не играют
Из лабораторных животных наиболее восприимчивы морские свинки и кролики. При заражении их культурой или токсином у них развивается типичная картина токсикоинфекции с образованием на месте введения воспаления, отека, некроза. Внутренние органы гиперемированы, в надпочечниках наблюдаются кровоизлияния. Доза 0,06 мкг токсина убивает морскую свинку массой в 250 г.
Патогенез заболевания у человека. Источником инфекции являются больные дифтерией и носители. Болезнь передается воздушно-капельным путем, иногда с частицами пыли; передача возможна также через различные предметы (игрушки, посуда, книги, полотенца, платки и т. д.), пищевые продукты (молоко, различные холодные блюда и др.), инфицированные дифтерийными коринебактериями.
В эпидемиологии дифтерии большую роль играют носители. В среднем число носителей из реконвалесцентов и здоровых лиц колеблется в пределах 3 5%.
Наибольшую заболеваемость дифтерией отмечают осенью, что объясняется увеличением скученности детей в это время года и снижением сопротивляемости организма под влиянием охлаждения.
Дифтерийные коринебактерии благодаря наличию у них диффузионного фактора обладают способностью проникать в кровь и ткани больных людей и зараженных животных. Диффузионный фактор представляет собой фермент гиалуронидазу, обладающую способностью расщеплять гиалуроновую кислоту. К факторам инвазионности относятся нейраминидаза, некротический фактор, фибринолизин.
В патогенезе дифтерии ведущую роль играет гистотоксин, который блокирует синтез белка в клетках млекопитающих, инактивирует фермент трансферазу, ответственную за образование полипептидной цепи.
В клинике и эксперименте на животных доказано влияние на развитие болезни патогенных стафилококков и стрептококков, которые в значительной степени усиливают тяжесть инфекции.
У человека на месте внедрения возбудителя дифтерии (зев, нос, трахея, конъюнктива глаз, кожа, вульва влагалища, раневая поверхность) образуются пленки с большим количеством дифтерийных коринебактерии и других микробов. Продуцируемый экзотоксин вызывает некроз и дифтеритическое воспаление слизистых оболочек или кожи, всасываясь, он поражает нервные клетки, сердечную мышцу и паренхиматозные органы, обусловливает явления общей тяжелой интоксикации.
Глубокие изменения происходят в сердечной мышце, сосудах, надпочечниках, а также в центральной и периферической нервной системе. Поэтому выделяют три точки приложения дифтерийного токсина в организме: миокард (развитие токсического дифтерийного миокардита), надпочечники(падение тонуса сосудов и артериального давления из-за снижения выработки адреналина), нервная система (развитие параличей и парезов).
По локализации процесса наиболее часто наблюдаются дифтерия зева и дифтерийный круп (дифтерия гортани), затем дифтерия носа. Сравнительно редко встречается дифтерия глаз, ушей, половых органов, кожи и раны. На дифтерию зева приходится более 90 % всех заболеваний, второе место занимает дифтерия носа.
Смерть от дифтерии гортани может быть из-за асфиксии, удушья, потому что даже небольшая дифтеритическая пленка может полностью перекрыть голосовую щель. При дифтерии зева большинство смертных случаев связано с поражением сердца вследствие интоксикации.
Иммунитет. При дифтерии невосприимчивость зависит главным образом от содержания антитоксина в крови. Нельзя, однако, исключить определенной роли и антибактериального комплекса, связанного с фагоцитозом и наличием опсонинов, агглютининов, преципитинов и комплементсвязывающих веществ. Иммунитет при дифтерии носит антиинфекционный (антитоксический и антибактериальный) характер.
Проба Шика. Наличие противодифтерийного антитоксического иммунитета можно выявить с помощью реакции Шика. 1/40 Dlm токсина для морской свинки в объеме 0,2 мл вводят детям в предплечье внутрикожно. При положительной реакции, свидетельствующей об отсутствии антитоксического иммунитета, на месте введения через 24 48 ч появляются краснота и припухлость диаметром до 2 см. Положительная реакция Шика наступает при отсутствии антитоксина или незначительном количестве его в сыворотке крови. Отрицательная реакция Шика является в известной степени показателем невосприимчивости к дифтерии.
В связи с тем что дифтерийный экзотоксин вызывает состояние сенсибилизации и обусловливает у многих детей развитие тяжелых осложнений, ранее широко применявшаяся реакция Шика используется ограниченно.
Для определения количества антитоксинов в крови рекомендована реакция непрямой гемагглютинации с эритроцитами, сенсибилизированными дифтерийным анатоксином.
Наиболее восприимчивыми к дифтерии являются дети в возрасте 1 4 лет. В последние годы отмечено относительное увеличение заболеваемости среди лиц 15 лет и старше.
Перенесение дифтерии оставляет менее прочный иммунитет, чем при других заболеваниях детского возраста (корь, коклюш). Повторные заболевания дифтерией наблюдаются в 6 - 7% случаев.
Лечение. Терапия дифтерии включает изоляцию больного, строгий постельный режим, раннее назначение антитоксина и соответствующую антибиотикотерпию. Может потребоваться поддерживающая терапия типа зондирования и вентиляции при обструкции дыхательных путей.
Больным дифтерией вводят антитоксическую сыворотку в дозах 5000 - 15000 ME при средней тяжести заболевания и 30 000 50 000 ME при тяжелых формах.
C. diphtheriae чувствительна к пенициллину, тетрациклину, рифампицину и клиндамицину. Эритромицин предпочтительнее пенициллина для лечения дифтерии горла, особенно при лечении носителей. Описаны эритромицин- и тетрциклин-устойчивые штаммы.
Антибиотикотерпия не оказывает никакого влияния на преформированный (ранее образованный) токсин, который быстро распространяется от места повреждения и, если не будет нейтрализован антитоксином, быстро связывается с клетками тканей необратимо.
Лечение) не должна ждать лабораторное подтверждение, если имеется сильное клиническое подозрение, поскольку коэффициент смертности непосредственно связан с периодом задержки перед предоставлением антитоксина, повышение от ноля до 20 % между началом болезни и дня 5 из инфекции, средний случай заболевания - коэффициент смертности - 5-7 %.
Применяют также пенициллин, тетрациклины, рифампицин, клиндамицин, сульфаниламидные препараты и сердечные средства.
Для лечения носителей назначают антибиотики. Хороший результат дает применение тетрациклина, эритромицина в сочетании с витамином С.
Профилактика. Заключается в ранней диагностике, немедленной госпитализации, полноценной дезинфекции помещения и предметов, выявлении носителей.
Специфическую профилактику проводят путем активной иммунизации. Существует несколько вакцин, используемых для специфической профилактики дифтерии: 1) адсорбированный дифтерийный анатоксин (АД-анатоксин); 2) адсорбированный дифтерийно-столбнячный анатоксин (АДС-анатоксин); 3) адсорбированная коклюшно-дифтерийно-столбнячная вакцина (АКДС-вакцина). Все эти препараты применяют согласно инструкциям или наставлениям.
Нужно отметить, что не все иммунизируемые дети приобретают резистентность к дифтерии. В среднем 5-10 % из них остается восприимчивыми, или рефрактерными, т.е. неспособными к образованию антител после иммунизации. Такое состояние является результатом иммунологической толерантности, агаммаглобулинемии или гипогаммаглобулинемии.
Ранее дифтерия была грозным заболеванием детей. В России в 1886 - 1912 гг. ежегодно заболевало более 250000 человек. Летальность была очень высокой 12 -30%.
Благодаря введению обязательной иммунизации против дифтерии достигнуты большие успехи в борьбе с этой инфекцией. Заболеваемость дифтерией в 1975 г. по сравнению с 1913 г. снизилась до единичных случаев, смертность от дифтерии уменьшилась более чем в 100 раз.
Однако, в настоящее время дифтерия вновь стала актуальной инфекцией для стран бывшего СССР, в том числе и для Украины.