Тема № 23. Бактерии рода Pseudomonas

Цель занятия: изучить бактерии рода Pseudomonas, морфологию, структуру.

Материалы и оборудование: культуры микроорганизмов рода Pseudomonas, чашки Петри, штативы с пробирками

Представители рода Pseudomonas — прямые или слегка изогнутые палочки; средние размеры 0,5-1,0´1,5-5,0 мкм, аэробы. Хемоорганотрофы, подвижны (один или несколько жгутиков расположены полярно), кроме бактерий вида Pseudomonas mallei; спор не образуют. Большинство (если не все) видов не растут в кислой среде. Большинство окисляет глюкозу и другие углеводы (несахаролитические виды не способны к их окислению), а также каталазоположительны. Многие виды свободноживущие, либо считаются растительными и животными патогенами. Типовой вид — Pseudomonas aeruginosa.

Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка)

Один из основных возбудителей инфекционных поражений человека и животных, вызываемых псевдомонадами. Pseudomonas aeruginosa распространена повсеместно, ее выделяют из почвы, воды, с растений и от животных (водных или обитающих в ареалах с повышенной влажностью).

Морфология и тинкториальные свойства возбудителя

Средние размеры - 1-3´0,5-1 мкм; в нативных препаратах подвижны (имеют один или два полярных жгутика). В мазках чистых культур расположены одиночно, парно, либо в виде коротких цепочек; в мазках из патологического материала их чаще можно обнаружить в цитоплазме фагоцитов, при этом палочки могут быть деформированы; в клиническом материале полиморфизм отсутствует, а каких-либо включений не наблюдают. Синтезирует крахмалоподобное вещество, покрывающее тонким слоем микробную клетку, но не формирующее морфологически очерченного слоя. Более вирулентные штаммы синтезируют повышенное его количество (мукоидные штаммы), что дает основание рассматривать слизь как фактор патогенности. Наиболее часто мукоидные штаммы выделяют из мокроты больных при заболеваниях легких (например, при бронхоэктатической болезни). Формируя капсульное вещество в пораженном организме, клинические изоляты могут легко терять это свойство в первых лабораторных генерациях. Обычно фиксированные препараты окрашиваются по Граму отрицательно.

Культуральные свойства. Растет в широком диапазоне температур (4-42°С), что указывает на способность длительно сохраняться в окружающей среде и противостоять защитному повышению температуры тела. Отличительная особенность — ограниченная потребность в питательных веществах, обеспечивающая сохранение жизнеспособности в условиях почти полного отсутствия источников питания. При полном отсутствии углерода количество палочек и их ферментативная активность за неделю снижаются в 10-100 раз, при внесении минимальных количеств углеродсодержащих питательных веществ число палочек восстанавливается в короткие сроки. Pseudomonas aeruginosa хорошо растет на простых питательных средах в аэробных условиях при температуре 30-37°С, а также и при 42°С (что можно использовать как дифференциально-диагностический признак). Образование слизи — характерная особенность; слизь придает характерную вязкость бульонным культурам и колониям мукоидных штаммов.

На жидких средах (например, пептонной воде, МПЖ, бульоне Хоттингера) образует характерную серовато-серебристую пленку; по мере старения культур возникает помутнение среды сверху вниз.

На плотных средах (например, МПА, КА, среде Эндо, Левина, Плоскирева, ЦПХ-агаре) образует весьма разнообразные колонии; на средах Эндо и Плоскирева обычно выделяют колонии следующих типов:

– плоские, неправильной формы, иногда склонные к слиянию, с волнистыми краями;

– напоминающие S-колонии Escherichia соli;

– складчатые с неровной поверхностью («маргаритки»);

– слизистые или мукоидные колонии;

– карликовые или точечные, формирующиеся к 18-24 ч роста при 37°С.

При росте на плотных средах у многих штаммов наблюдают феномен радужного лизиса, развивающийся спонтанно. Феномен характерен только для Pseudomonas aeruginosa, его можно рассматривать как таксономический признак. Более того, он индивидуально выражен у отдельных штаммов, и его можно использовать для внутривидовой дифференциальной диагностики. При образовании пигмент окрашивает некоторые среды, например агар Мюллера—Хинтона или МакКонки, в зеленый цвет.

Биохимические свойства

Pseudomonas aeruginosa — выраженный хемоорганотроф; метаболизм дыхательный, никогда не бродильный; строгий аэроб. В качестве источника энергии синегнойная палочка использует Н₂ или СО. Универсальный акцептор электронов — молекулярный кислород. Как и большинство патогенных гноеродных микроорганизмов, каталазоположительна. Подобно прочим аэробам, синтезирует цитохромоксидазу (индофенолоксидаза), а оксидазный тест — один из ведущих при идентификации этой палочки. Синтезирует триметиламин, придающий культурам запах жасмина, винограда или карамели. Не нуждается в факторах роста. Способна расти на протяжении нескольких пассажей в чисто минеральной среде при добавлении подходящего единственного источника углерода. Ассимилирует ацетаты, пируваты, сукцинаты. Может утилизировать глюкозу, L-аланин при их содержании в среде не менее 0,5%.

Протеолитическая активность сильно выражена. Разжижает желатин, свертывает сыворотку крови, гидролизует казеин; утилизирует гемоглобин (большинство патоген­ных штаммов на кровяном агаре образует зону b-гемолиза). Синтезирует гиалуронидазу; гидролизует не только белки, но и отдельные аминокислоты (например, валин и аланин). Лизин и орнитин не декарбоксилирует; восстанавливает нитраты до нитритов и далее до молекулярного азота.

Сахаролитическая активность низкая; окисляет только глюкозу с образованием глюконовой кислоты.

Ввиду явного преобладания протеолитических свойств над сахаролитической активностью для идентификации синегнойной палочки среды Гисса для пестрого ряда готовят с малым содержанием пептона (до 0,1%) и повышенной концентрацией углеводов (до 2%). При посеве можно наблюдать, помимо четкой реакции с глюкозой, непостоянную ферментацию фруктозы и маннита. Тест Хью-Лейфсона положителен только с глюкозой (в аэробных условиях).

Токсинообразование. Экзотоксины бактерий представлены продуктами жизнедеятельности с широким спектром биологической активности; среди них основное значение имеют:

Экзотоксин А — белок с M_r 66 000-72 000 Да; молекула токсина состоит из одной полипептидной цепи с 4 дисульфидными связями; свободных сульфгидрильных групп не содержит. Характерные особенности: наличие аргинина в качестве N-концевой аминокислоты и высокое содержание кислых аминокислот. Токсин термолабилен, расщепляется трипсином, панкреатической эластазой, проназой, а также под действием собственных протеолитических ферментов. Для синтеза in vitro необходимы хорошая аэрация и соответствующая температура (оптимум 32°С). Механизм действия связан с нарушением организации матрицы белкового синтеза (аналогичным свойством обладает дифтерийный токсин). Действие на подопытных животных превосходит токсичность всех остальных продуктов синегнойной палочки и проявляется в общем токсическом действии, отеках, некрозах, гипертензии с последующим коллапсом, метаболическом ацидозе, дыхательной недостаточности, параличе внутриклеточного синтеза белков и т.д.

Экзоэнзим S — белок вызывает глубокие патологические процессы в легких.

Цитотоксин оказывает выраженное цитотоксическое действие на полиморфноядерные нейтрофилы (первоначально назывался лейкоцидином, но позднее установлено патологическое действие на любые клетки); способствует развитию нейтропении. Вызывает ультраструктурные изменения в клетках.

Гемолизины – вызывают лизис эритроцитов.

Эндотоксин и фактор проницаемости. Относится к факторам проницаемости и участвует в развитии патологических процессов в тканях.

Другой продукт жизнедеятельности — нейраминидаза - нарушает процессы метаболизма веществ, содержащих ненраминовые кислоты, например, в соединительно-тканных элементах и способна в 2-3 раза усиливать действие других токсинов. Также следует обратить внимание на способность Pseudomonas aeruginosa синтезировать протеолитические ферменты (по крайней мере, 3 различные протеазы, отличающиеся по своим характеристикам и субстратной специфичности).

Коллагеназа вызывает гидролиз коллагена в соединительных тканях. Основной фактор вирулентности при инфекционных поражениях роговицы.

Лабораторная диагностика

На наличие синегнойной инфекции может указать голубовато-зеленое окрашивание краев и отделяемого ран, перевязочного материала (особенно после обработки Н₂О₂), развитие синдрома ectyma gangrenosa (патогномоничного для синегнойных септицемий) при ожогах, поражениях мочеполовой системы. Однако следует учитывать, что диагностируют то или иное поражение только выделением возбудителя. Существует несколько схем выделения и идентификации Pseudomonas aeruginosa. Наиболее распостраненная схема приведена на рис. 11.

В любом случае для успешного проведения анализа важное значение имеет способ взятия исследуемого материала. Техника взятия и первичного посева клинического материала аналогична таковой при лабораторной диагностике возбудителей других бактериальных кишечных и гнойно-воспалительных инфекций. Однако при взятии материала для исследования следует соблюдать и учитывать следующие важные моменты.

· Исследуемый материал желательно забирать до начала терапии антибактериальными препаратами или (если она начата) только после выведения препарата из организма.

· Материал для бактериологического исследования следует забирать непосредственно из очага поражения с соблюдением всех необходимых правил асептики.

· При невозможности взятия материала непосредственно из очага инфекции, или если он сообщается с внешней средой, проводят исследование отделяемого (например, мочи при пиелонефритах, мокроты при пневмониях отделяемого цервикального канала или влагалища при воспалениях половых органов и др.).

Схема бактериологического выделения и идентификации Pseudomonas aeruginosa:

1. Посев на накопительную среду УСХИ (37°С 24-48 часов).

2. Перенос бактериальной суспензии на элективную среду КМ УСХИ (37°С – 24 часа).

3. Пересев выделенных колоний на ацетамидный агар, питательный агар с хлоридом бария, МПА (42°С – 24 часа).

4. По результатам культивирования - идентификация выделенной культуры.

Особые трудности представляет профилактика синегнойной инфекции, т.к. возбудитель также устойчив к действию антисептиков и дезинфектантов. Более того, доказана возможность длительного сохранения возбудителя в растворах фурацилина, предназначенного для хранения катетеров и хирургического инструмента, а также для промывания ран. Pseudomonas aeruginosa способна вырабатывать факторы, нейтрализующие некоторые дезинфектанты, а в средах с достаточным содержанием питательных веществ, будучи аэробом, она может до 2 недель оставаться жизнеспособной в условиях анаэробиоза. В то же время она чувствительна к высушиванию, действию хлорсодержащих дезинфицирующих препаратов, легко инактивируется действием высокой температуры и давления (при кипячении, автоклавировании).

 

 

Рисунок 16. Принципиальная схема бактериологического выделения P. aeruginosa