Лекция № 18. Эшерихии. Шигеллы

1. Семейство ENTEROBACTERIACEAE

Семейство Enterobacteriaceae включает 12 родов: Escherichia, Edwardsiella, Citrobacter, Salmonella, Shigella, Klebsiella, Enterobacter, Hafnia, Serratia, Proteus, Yersinia, Erwinia.

Бактерии этого семейства имеют общие генетические связи и претерпели значительное эволюционное развитие в течение длительного периода времени.

Соответственно характеру взаимоотношений с макроорганизмом в настоящей лекции мы уделим внимание трем основным родам - Escherichia, Salmonella, Shigella.

Кишечно-тифозно-папатифозные и дизентерийные бактерии имеют общие свойства: это - палочки с закругленными концами, имеющие размеры 0,3-0,8 мкм в толщину и 1,5-5,0 мкм в длину. Они не образуют спор, грамотрицательны, факультативные анаэробы.

Они различаются по ферментативным свойствам. E. coli отличается от патогенных видов (Salmonella typhi, S. paratyphi А и B, и др.) более выраженной биохимической активностью. Очень важно, что постоянный обитатель кишечника, E.coli, дифференцируется от патогенных представителей семейства (сальмонелл и шигелл) по способности ферментировать лактозу. Поэтому при посеве кала на среды с лактозой (среду Эндо, Плоскирева, Левина, Мак Конки) кишечная палочка образует красные колонии, в то время как сальмонеллы и шигеллы - бесцветные.

Кишечно-тифозно-паратифозные и дизентерийные бактерии дифференцируются также по многим свойствам (табл. 1): подвижности, ферментации углеводов, образованию индола и сероводорода, а также антигенным свойствам, определяемым в серологических реакциях с известными видо- и типо-специфическими агглютинирующими сыворотками.

Таблица 1. Некоторые биохимические признаки энтеробактерий

(+) - наличие подвижности, образования индола, сероводорода, свертывания молока; (-) - отсутствие подвижности, образования индола, сероводорода, свертывания молока; к – образование кислоты, г – образование газа, щ – образование щелочи, * -медленно.

2. Escherichia

Штаммы Escherichia coli и родственных Грам-отрицательных колиформных бактерий преобладают среди аэробной комменсальной микрофлоры, присутствующей в кишечнике человека и животных. У человека обильная микрофлора, включающая Esch. coli, присутствует в нижних отделах подвздошной кишки и, особенно, в толстой кишке. Она приобретается в результате заглатывания микроорганизмов течение первых нескольких дней после рождения. Вид Esch. coli включает большое разнообразие штаммов, которые включают как исключительно комменсальные микроорганизмы, так и обладающие комплексом детерминант вирулентности, которые позволяют им становиться специфическими возбудителями в кишечнике и внекишечных участков, особенно мочевого тракта. Esch. coli – типовой вид рода, но было описано и несколько других видов. Штаммы Esch. coli - обычно подвижные, но некоторые штаммы, особенно выделенные при некишечных инфекциях, образуют полисахаридную капсулу. Они растут хорошо на неселективных питательных средах, формируя гладкие, бесцветные колонии 2-3 мм в диаметре через 18 ч на питательном агаре, и большие, красных колонии на среде Эндо;. на кровяном агаре может быть гемолиз.. Некоторые штаммы более термоустойчивы, чем другие представители Enterobacteriaceae и выживают при 60 °C в течение 15 минут, при 55 °C до 60 мин.

Хотя большинство штаммов ферментируют лактозу с образованием кислоты и газа в течение 24-48 ч, некоторые ферментируют только после более длительной инкубации, либо вообще не разлагают лактозу.

Исследования ДНК-ДНК рекомбинации показывают, что Esch. coli и Shigella образуют единый генетический вид, и поэтому следует ожидать наличия промежуточных штаммов. Несомненно, такие штаммы, неподвижные и негазообразующие, поздно ферментирующие или вообще не ферментирующие лактозу, вызывают трудности в классификации. Одно время их включали в так называемую группу «Alkalescens-Dispar», но эти штамм в настоящее время рассматривается в качестве атипичных Esch. coli. Некоторые исследователи полагают, что должна быть установлена промежуточная группа между Escherichia и Shigella и что главным критерием для включения в нее должна быть способность вызвать дизентериеподобные заболевания.

Антигенная структура

Диагностическая схема для серотипирования основана на распределении О, H и K антигенов, выявляемых в реакции агглютинации.

Описано более 170 различных соматических или О антигенов. Реакцию агглютинации необходимо ставить с прокипяченными или автоклавированными культурами, чтобы избежать неагглютинабельности, вызванный K - антигенами. Встречаются многочисленные перекрестные реакции между индивидуальными О-антигенами Esch. coli, а также между ними и O – антигенами микроорганизмов, принадлежащих к родам, Salmonella, Shigella, Citrobacter, Providencia и Yersinia. В некоторых случаях антигены, выявляемые у различных родов идентичны серологически и структурно. В отличие от видов, принадлежащих к родам Salmonella и Klebsiella, которые образуют только нейтральный О-специфический полисахарид, О-антиген, образуемый штаммами Esch. coli может быть нейтральным или кислым. В большинстве случаев кислые компоненты - гексуроновые кислоты.

Известно более 50 H - антигенов (жгутиковых). Имеются лишь немногие значимые перекрестные реакции между ними и H-антигенами других представителей семейства Enterobactenaceae. Перед определением Н-антигенов часто необходимо вырастить культуру на полужидком агаре.

Термин «K антиген» сначала использовался для всех поверхностных или капсульных антигенов, которые вызывали «О-инагглютинабельнсть. Эти антигены были разделены в прошлом на три класса (L, А и B) в соответствии с действием высокой температуры на агглютинабельность, антигенность и антитело-связывающую способность штаммов бактерий, которые их содержат.

Антисыворотки для целей серотипирования малодоступны, за исключением сывороток для энтеропатогенных О-групп (ЭПКП)

Многие представители семейства Enterobacteriaceae обладают фимбриями. Имеется различие между общими фимбриями, которые детерминированы хромосомой и не играют существенной роли в коньюгации бактерий, и половыми пилями, которые детерминированы коньюгативной плазмидой и представляют собой орган коньюгации.

Немного известно относительно функции общих ворсинок. Ворсинки 1 типа способны обеспечивать адгезию (прилипание) к широкому диапазону клеток человека и животных, содержащих остатки маннозы. Такая адгезия может обеспечивать патогенность, имеются ряд примеров этого. Возможная роль фимбрий 1 типа при инфекциях мочевого тракта остается спорной.

Ранее у Esch. coli было описано множество нитевидных белковых структур, имеющих сходство с фимбриями. Они вызывают маннозорезистентную гемагглютинацию и имеются все основания полагать, что они играют важную роль в патогенезе диареи и инфекций мочевого тракта. Они включают антиген K88, обнаруженный в штаммах, вызывающих энтерит свиней, антиген K99, находящийся в штаммах, вызывающих энтерит телят и ягнят, и антигены фактора колонизации представленный в энтеротоксигенных штаммах Esch. coli человеческого происхождения. Фимбрии, которые имеют значение при инфекциях мочевого тракта и вызывают маннозорезистентную гемагглютинацию, различаются по специфичности их рецепторов. Они включают P фимибрии, которые специфически связываютсяс рецепторами, представленными в антигенах группы Р эритроцитов человека и клетках мочевого эпителия.