IX. Грамположительные кокки

9.1 Семейство Staphylococcaceae

Впервые стафилококки обнаружены Р. Кохом в 1878 г., выделены Л. Пастером из гноя в 1880 г. и изучены Ф. Розенбахом в 1884 г.

Среди грамположительных кокков имеется два семейства, включающие представителей, патогенных для человека: Staphylococcaceae, Streptococcaceae.

В эти семейства входят патогенные, условно-патогенные и сапрофитические кокки, объединенные общими морфологическими, генетическими и биологическими свойствами. Кроме того, их объединяет способность вызывать гнойно-воспалительные процессы.

Классификация

Семейство Staphylococcaceae включает роды Staphylococcus, Gemella.

Основными признаками дифференцировки их представителей является наличие или отсутствие цитохромов и каталазная активность.

Общие свойства этого семейства: по морфологии представляют собой кокки, делящиеся, имеют положительный каталазный тест.

Род Staphylococcus включает более 40 видов, из них 3 основных – S. aureus, S. еpidermidis, S. saprophyticus – наиболее часто обнаруживаются у человека.

S. aureus (золотистый стафилококк) является ведущим патогенным микроорганизмом, вызывая гнойно-воспалительные процессы в различных органах и тканях. S. еpidermidis, а также S. hominis и S. haemolyticus вызывают инфекции, ассоциированные с катетерами, шунтами, протезами, преимущественно у лиц со сниженным иммунитетом. S. saprophyticus может быть причиной инфекций мочевыводящих путей, чаще всего возникающих у женщин молодого возраста.

Остальные виды стафилококков (S. schleifeiri, S. warneri, S. lugdunensis, S. capitis и мн. др.) не играют существенной роли в патологии человека.

9.1.1. Род Staphylococcus

Морфология

Стафилококкиимеют шаровидную форму, располагаются в виде гроздей винограда. Грамположительны.

В мазке из патологического материала они находятся на разных стадиях деления: одиночные, парные, цепочки, но чаще в виде гроздей; неподвижны, спор не образуют. Некоторые имеют капсулу, изменяются под действием антибиотиков и превращаются из типичных S-форм в L-формы, G-формы – карликовые, в фильтрующиеся формы.

Культуральные свойства

Температурный диапазон роста от 4°С до 43°С, pH 7,2-7,4; Г+Ц – 30-39 моль%. Неприхотливы к питательным средам. Колонии S.aureus круглые, гладкие, имеют пигмент золотистого цвета; S. epidermidis образует более мелкие белые колонии; S. saprophyticus – крупные, эмалевые, белого, реже лимонно-желтого цвета. Признак пигментообразования лучше проявляется на МЖСА (молочно-желточно-солевом агаре) или ЖСА – элективных и дифференциально-диагностических средах. Повышенная концентрация NaCl подавляет рост других микробов; в среде с яичным желтком выявляется фермент лецитиназа – вокруг колоний появляются радужные венчики помутнения. Добавление молока стимулирует образование пигмента. На кровяном агаре выявляют гемолитическую активность, характерную для золотистого стафилококка.

Стафилококки хорошо растут на средах с добавлением 40% желчи. В МПБ дают диффузное помутнение всей питательной среды.

Биохимические свойства

Факультативные анаэробы, хемоорганотрофы с окислительным и бродильным типом метаболизма, каталазоположительны, содержат цитохромы.

При посеве в столбик желатина разжижают его в виде воронки, свертывают молоко, белок расщепляют до H₂S, восстанавливают нитраты в нитриты, индола не образуют. Биохимически активны, расщепляют многие углеводы до кислоты. Стафилококки способны сбраживать глюкозу в анаэробных условиях, что отличает их от микрококков. Продукция фермента плазмокоагулазы и термостабильной ДНКазы характерна только для вида S. aureus. Отсюда другие виды стафилококков часто обозначаются как «коагулазоотрицательные стафилококки (КОС)».

Многие стафилококки синтезируют бактериоцины.

Антигенная структура

Антигенными свойствами обладают вещества клеточной стенки: пептидогликан, тейхоевые кислоты, белок А, типоспецифические агглютиногены, капсула.

Пептидогликан имеет часть общих антигенов с пептидогликанами стрептококков. Видоспецифическими антигенами являются тейхоевые кислоты: для S. aureus – рибитолтейхоевые, для S. epidermidis – глицеринтейхоевые, S. saprophyticus имеет оба типа кислот.

Факторы патогенности

Факторами патогенности стафилококка служат токсины, микрокапсула, компоненты клеточной стенки, ферменты агрессии.

Золотистый стафилококк способен продуцировать не менее 4 типов гемолизинов, обладающих различным механизмом действия.

Альфа-токсин (a-гемолизин) является одним из основных токсинов S. aureus. Он относится к порообразующим токсинам и проявляет цитолитические свойства в отношении различных типов клеток (эритроцитов, моноцитов, лимфоцитов, тромбоцитов и эндотелиоцитов). Протомеры токсина связываются с цитоплазматической мембраной, где взаимодействуют с фосфатидилхолином или холестерином. Далее они олигомеризуются с образованием трансмембранного канала (поры). При этом происходит вход ионов натрия и кальция в клетку наряду с быстрым выходом из нее ионов калия. Это приводит к набуханию и гибели клеток, имеющих ядро, а также к осмотическому лизису эритроцитов. Кроме того, повышение внутриклеточного кальция стимулирует процессы апоптоза пораженных клеток.

Бета-гемолизин представляет собой фермент сфингомиелиназу. Он разрушает эритроциты человека, проявляет свойства холодовых гемолизинов (активен при низких температурах).

Гамма-лизин проявляет умеренную цитотоксическую активность в отношении эритроцитов человека, а также нейтрофилов и макрофагов. Механизм его действия до конца не выяснен.

 

Дельта-гемолизин проявляет детергентные свойства, разрушая различные типы клеток.

Лейкоцидин схож по механизму действия с гемолизинами; оказывает цитотоксическое действие на полиморфноядерные нейтрофилы, ингибирует всасывание воды и активирует образование цАМФ, что приводит к стафилококковым диареям.

Большая группа токсинов золотистого стафилококка относится к суперантигенам.

Среди них важную роль играют эксфолиатины А и В. Они вызывают синдром «ошпаренной кожи»: образуются большие очаги эритемы на коже и пузыри. Эксфолиатины проявляют протеолитическую активность, разрушая межклеточные контакты (десмосомы). Эти токсины различаются по антигенным свойствам и отношению к температуре: А – термостабилен, контролируется хромосомным геном, В – термолабилен, зависит от плазмидного гена.

Токсин синдрома токсического шока (TSST) вызывает синдром токсического шока за счет резкой стимуляции выделения провоспалительных цитокинов, включая ФНО- a, ИЛ 1, ИЛ 12 и др. Синдром встречается у женщин, использующих сорбирующие тампоны в период менструации, в которых могут размножаться стафилококки. Клинически проявляется температурой тела выше 38,8^оС, рвотой, диареей, скарлатиноподобной сыпью, снижением артериального давления.

S. aureus продуцирует не менее 8 термостабильных энтеротоксинов (A-I), которые также являются суперантигенами. Они ответственны за развитие пищевых интоксикаций. Тип А обладает рвотным действием, тип В – повреждает слизистую желудочно-кишечного тракта. Типы В и С могут приводить к развитию синдрома токсического шока.

Компоненты клеточной стенки также стимулируют развитие воспалительных реакций, усиливают синтез интерлейкина I макрофагами, активируют систему комплемента и являются мощными хемоаттрактантами для нейтрофилов.

Капсула защищает бактерии от комплемент-зависимого поглощения полиморфноядерными фагоцитами, способствует адгезии микроорганизмов и их распространению в тканях.

Белок А золотистого стафилококка связывается с Fc-фрагментом IgG и блокирует его.

Тейхоевые кислоты активируют систему комплемента по альтернативному пути, а также свертывающую и калликреин-кининовую системы, облегчают адгезию к эпителиальным клеткам, связывают фибронектин.

Золотистый стафилококк продуцирует большое количество ферментов агрессии.

Каталаза защищает кокки от действия О₂-зависимых микробицидных механизмов фагоцитов.

Лецитиназа (лецитовителлаза) разрушает лецитин, входящий в состав клеточных мембран, вызывает лейкопению.

Плазмокоагулаза активирует протромбин в органах и тканях, что приводит к образованию фибрина и гиперкоагуляции; препятствует фагоцитозу.

С другой стороны, фермент стафилокиназа (или фибринолизин), растворяя молекулы фибрина, способствует генерализации патологического процесса.

Гиалуронидаза стимулирует инвазию стафилококков, разрушая гиалуроновую кислоту соединительной ткани.

Аналогичным образом фермент ДНКаза гидролизует высокополимерную ДНК погибших лейкоцитов в гное, что уменьшает вязкость тканевого содержимого и способствует распространению инфекции.

Значительное количество стафилококков проявляют выраженную антибиотикорезистентность.

Многочисленные b-лактамазы разрушают молекулы пенициллинов, цефалоспоринов. У стафилококков они обычно кодируются плазмидами и транспозонами.

Однако наибольшую угрозу для здравоохранения в настоящее время представляют метициллин-резистентные Staphylococcus aureus (англ. аббревиатура MRSA), штаммы которых отличаются устойчивостью ко всем b- лактамным антибиотикам. Распространенность MRSA среди госпитальных штаммов данных бактерий составляет 30% и более. Подобными свойствами могут обладать и коагулазоотрицательные стафилококки.

Такие возбудители имеют особый пенициллин-связывающий белок ПСБ2а, отличающийся низкой аффинностью к b- лактамным антибиотикам. Этот белок кодируется дополнительным хромосомным геном mecA.

Резистентность

Стафилококки хорошо переносят высушивание, пигмент хорошо защищает их от солнечных лучей. При комнатной температуре они остаются жизнеспособными на предметах ухода за больными в течение 50 дней, при температуре 70-80° погибают через 20-30 минут. 1% раствор хлорамина убивает их через 2-5 минут, дезинфицирующие средства – за 15 минут (3% раствор фенола). Высокая чувствительность к бриллиантовой зелени, нитрофуранам позволяет широко применять эти препараты для лечения поверхностных гнойно-воспалительных заболеваний.