XII. Анаэробные грамположительные и грамотрицательные бактерии

12.1. Спорообразующие бактерии рода Clostridium

К семейству Clostridiaceae и роду Clostridium относятся грамположительные палочки, образующие овальные или круглые эндоспоры. Споры превышают поперечник бактериальных клеток и придают им веретенообразную форму (греч. kloster – веретено). Грамположительны, хемоорганотрофы. Способны вызывать анаэробный распад углеводов с образованием масляной кислоты и газов (СО₂, Н₂, иногда СН₄). Восстанавливают сульфиты до сульфидов. Семейство включает более 80 видов. Большинство из них – строгие анаэробы, но имеются аэротолерантные виды.

Клостридии обитают в кишечнике животных и человека. Оттуда вместе с испражнениями они попадают во внешнюю среду (почву, воду и т.д.). В почве споры возбудителей сохраняются годами.

В природе данные бактерии являются сапрофитами. Они активно участвуют в процессах гниения и брожения, разлагая органические остатки.

Патогенность отдельных видов клостридий определяется их способностью продуцировать высокоактивные экзотоксины.

Они вызывают тяжелые инфекционные процессы у человека: травматические клостридиозы (столбняк, газовую гангрену) и энтеральные клостридиозы (ботулизм, пищевые токсикоинфекции, псевдомембранозный колит).

Выделяют 5 групп клостридий, которые различаются по расположению спор, способности гидролизовать желатин и особым требованиям для роста.

Различают клостридии-индукторы бродильных процессов (с преобладанием сахаролитических свойств); патогенные виды – возбудители травматических клостридиозов (газовой гангрены, столбняка); возбудители энтеральных клостридиозов.

Клостридии столбняка

Классификация

Возбудители столбняка относятся к виду Clostridium tetani. Они были впервые обнаружены в 1883 г. Н. Д. Монастырским и в 1884 г. А. Николайером, в чистой культуре выделены С. Китазато в 1889 г.

Морфология

Возбудитель – грамположительная прямая крупная палочка с перитрихиальными жгутиками (около 20), подвижная, имеет круглые споры, превышающие диаметр клетки и расположенные у полюса, поэтому возбудитель имеет вид барабанной палочки.

Культуральные свойства

Строгий анаэроб, хемоорганотроф. Способен к росту в температурном диапазоне 14-45°С. Культивируется в анаэробных условиях, на среде Китта-Тароцци вызывает помутнение, содержание Г+Ц в ДНК 25 моль%, на кровяном агаре образует отростчатые колонии с гемолизом, на сахарном агаре – чечевицеобразные колонии.

Биохимические свойства

Клостридии столбняка не ферментируют углеводы. Разлагают желатин, коагулируют молоко, индол не образуют, восстанавливают нитраты в нитриты,

Антигенная структура

C. tetani имеют О- и Н-антигены, по Н-антигенам дифференцируются на 10 сероваров.

Факторы патогенности

C. tetani образует сильнейший экзотоксин, который уступает по летальному эффекту только экзотоксину возбудителя ботулизма. Смертельная доза для человека составляет 2 нг/кг массы тела

Он состоит из двух фракций: тетаноспазмина (нейротоксина) и тетанолизина (разрушает мембраны клеток, включая эритроциты).

Тетаноспазмин – полипептид молекулярной массой 150000 Da. По биохимическому механизму действия представляет Zn-металлопротеазу.

Данный токсин разрушает нейробелки пресинаптических мембран преимущественно во вставочных нейронах ЦНС. Нарушается высвобождение их медиаторов. В результате тетаноспазмин блокирует тормозное действие вставочных нейронов постсинаптических рефлекторных дуг на мотонейроны, из-за чего возникающие в мотонейронах импульсы беспрерывно поступают к мышцам, вызывая их сокращение.

Продукция тетаноспазмина кодируется плазмидными генами, отсюда разные штаммы возбудителя значительно отличаются по вирулентности.

Тетанолизин – мембранотропный токсин, разрушает эритроциты, обладает гемолитическим и кардиотоксическим действием. Способен поражать также вегетативную нервную систему и ядра продолговатого мозга, что может вызывать метаболические нарушения, гемодинамические расстройства, приводить к отеку мозга, некрозу в мышцах. Тем не менее, тетанолизин играет только вспомогательную роль в патогенезе столбняка.

В культурах клостридий токсин появляется на вторые сутки с пиком продукции к 5-7 дню. Разрушается при длительном хранении в термостате под воздействием света и кислорода, протеолитических ферментов.

Резистентность

Благодаря наличию спор, возбудитель устойчив во внешней среде, в почве сохраняется 10-11 лет, при кипячении погибает в течение 50-60 минут, 1% раствор формалина и 5% раствор фенола уничтожают их через 12 часов.