Кафедра медицинской биологии, микробиологии, вирусологии и иммунологии Возбудители анаэробных инфекций

Возбудитель столбняка (Clostridium tetani) Столбняковая палочка впервые описана М.Д. Монастирским (1883) и А. Николаером (1884), чистую культуру выделил С. Китазато в 1889 г.

Морфология и физиология C. tetani (tetanos - судороги, оцепенения) - тонкая, длинная, подвижная, бескапсульная грамм положительная палочка с терминально расположенной круглой спорой, что предает ей характерного вида барабанной палочки. Клостридии столбняка - строгие анаэробы. На среде Китта-Тароцци они растут в виде легкого помутнения без выделения газа, на дне пробирки постепенно возникает осадок. На сахарно-кровяном агаре образуют колонии с компактным центром и нитевидными отростками, которые причудливо переплетаются (колонии-пауки). Иногда растут в виде круглых колоний с зонами гемолиза. Столбняковые палочки не разлагают углеводы, медленно сворачивают молоко и разнеживают желатин.

Clostridium tetani с терминальной спорой

Clostridium tetani (электронная микроскопия)

Колонии Clostridium tetani на кровяном агаре

Токсинообразование. Палочка столбняка продуцирует чрезвычайно сильный экзотоксин, который часто называют тетанотоксином. Он имеет две фракции: тетаноспазмин, который вызывает поражение двигательных центров нервной системы и вызывает спастическое сокращение мышц, и тетанолизин, лизирующий эритроциты. Силу токсина измеряют у DLM. Под действием формалина при °С экзотоксин легко переходит в анатоксин, который широко используют для активной иммунизации людей.

Заболевания человека Столбняк - острая инфекционная болезнь, которая сопровождается спастическим сокращением мышц и сильной интоксикацией организма. Основное условие возникновения столбняка - наличие раны и инфицирования ее спорами столбняковых палочек. Инкубационный период длится от 4 к 30 дней и дольше. В ране споры клостридий превращаются в вегетативные формы. Они производят экзотоксин, который вызывает все клинические симптомы болезни.

Risus sardonicus

опістотонус

Лабораторная диагностика. Диагноз столбняка врач устанавливает на основе характерных клинических симптомов. Микробиологическое исследование с диагностической целью проводят не часто. По большей части его используют для выявления спор в почве, перевъязних материалах, лекарствах парентерального введения. При исследовании ккранового содержания после бактериоскопии его сеют на среду Китта-Тароцци. Через 3-7 суток определяют наличие токсина в биопробах на белых мышах. Для этого двум животным вводят по 0,5-1 мл фильтрата культуры и еще двум - такие же дозы фильтрата, нейтрализованного противостолбнячной антитоксичной сывороткой на протяжении 40 кв. При наличии тетанотоксину первые две мыши погибают, а другие остаются живыми.

Tetanus ascendens у лабораторных тварин

Профилактика и лечение. Диагноз столбняка врач устанавливает на основе характерных клинических симптомов. Микробиологическое исследование с диагностической целью проводят не часто. По большей части его используют для выявления спор в почве, перевъязних материалах, лекарствах парентерального введения. При исследовании ккранового содержания после бактериоскопии его сеют на среду Китта-Тароцци. Через 3-7 суток определяют наличие токсина в биопробах на белых мышах. Для этого двум животным вводят по 0,5-1 мл фильтрата культуры и еще двум - такие же дозы фильтрата, нейтрализованного противостолбнячной антитоксичной сывороткой на протяжении 40 кв. При наличии тетанотоксину первые две мыши погибают, а другие остаются живыми.

При ранении непривитых лиц необходимо проводить активно-пассивную иммунизацию: вводят подкожно 0,5 мл столбнякового анатоксину и внутримышечный 3000 МО противостолбнячной сыворотки или 3 мл противостолбнячного иммуноглобулина. Специфическое лечение проводят внутримышечным введением МО противостолбнячной антитоксичной сыворотки. Лучшие результаты получают при инъекциях противостолбнячного человеческого иммуноглобулина, который вводят дозой 6 мл (900 МО).

Возбудитель ботулизма (Clostridium botulinum) C. botulinum - большая грамм положительная палочка длиной 4-10 мкм и в ширину 0,6-1,5 мкм с округленными концами и перитрихиально расположенными жгутиками. Попадая во внешнюю среду, образует большие овальные суп терминальные споры, которые преувеличивают поперечный размер клетки и деформируют ее. Палочки со спорами имеют характерный вид теннисной ракетки. Капсулы не образуют.

Морфология возбудителя ботулизма C. botulinum - большая грамм положительная палочка длиной 4-10 мкм и в ширину 0,6-1,5 мкм с округленными концами и перитрихиально расположенными жгутиками. Попадая во внешнюю среду, образует большие овальные суп терминальные споры, которые преувеличивают поперечный размер клетки и деформируют ее. Палочки со спорами имеют характерный вид теннисной ракетки. Капсулы не образуют.

Електронная микроскопия C. botulinum

Физиолгия возбудителя ботулизма Клостридии ботулизма - строгие анаэробы, непритязательные к питательным средам, оптимальная температура роста для разных сероварыв колеблется от 25 до 40 °С. На среде Китта-Тароцци образуют муть и осадок на дне, имеют острый запах прогорклого масла. На сахарно-кровяном агаре вырастают неправильной формы колонии с фестончастими краями или нитевидными отростками с зонами гемолиза вокруг них. Палочки ботулизма ферментують глюкозу, фруктозу, мальтозу к кислоте и газу, разнеживая желатин, куриный белок, мясо, продуцируют лецитиназу.

Колонии C. botulinum

Антигенная структура Возбудитель ботулизма имеет семь серологичних вариантов: А, В, С (С1, С2), D, E, F, G, которые отличаются по характеру продуцируемых ими токсинов. Токсин каждого серовару нейтрализуется только гомологичной сывороткой. Наибольшее значение в патологии человека имеют серовары А, В, С, Е.

Токсинообразование. Все серовары палочек ботулизма производят экзотоксин, который является самым сильным ядом биологического происхождения. Выделение токсина происходит в анаэробных условиях как в культурах на средах, так и в пищевых продуктах, особенно в мясных, рыбных и овощных. В отличие от столбнякового экзотоксина ботулотоксин стойкий к действию ферментов кишечного тракта и всасывается в кровь неизмененным. Теперь полученные очищенные экзотоксины отдельных сероварыв, в 1 мг которых содержится от 10 к 100 млн. DLM для белых мышей. Ботулотоксин имеет нейротропное действие. Наиболее чувствительные к нему кони, кроли, гвинейские свинки, куры. Очень чувствительный к нему человек. В составе бетулинового экзотоксина найден ряд ядовитых фракций: нейротоксин, гемотоксин, лейкоцидин, ферменты лецитиназу, гиалуронидазу.

Ботулизм у человека. Заболевание возникает после употребления в еду продуктов, овощных и рыбных консервов (особенно домашнего приготовления), слабо просоленных и прокапчивают красных рыб, которых содержат возбудители или токсины ботулизма. Из желудочно-кишечного тракта токсин всасывается в кровь и будет поражать центральную нервную систему, особенно ядра вытянутого мозга. Болезнь начинается с тошноты, блюет и проноса, сухости в роте, болючести при глотании. Часто первыми проявлениями ботулизма являются жалобы на нарушение зрения: снижение его остроты, "туман" или "сетка" перед глазами, двоение предметов, ухудшения аккомодации (диплопия). Возникают нарушения языка, сиплость голоса (дисфония), вплоть до полной его потери, затруднено глотание (дисфагия), мускульная слабость. Температура в большинстве случаев остается нормальной, сознание полностью сбережено. Больной погибает в результате паралича сердца или от остановки дыхания. Летальность высокая - от 40 до 60 %.

Лабораторная диагностика. Для выявления бетулинового токсина у больного берут кровь, промывные воды желудка, блювотиння, кал, мочу и остатки подозрительного пищевого продукта, в случае смерти - содержание желудка и кишок, лимфатические узлы, головной и спинной мозг. Материал от больного нужно забирать как можно быстрее, к введению протиботулиновой сыворотки и антибиотиков. Ботулотоксин определяют с помощью биологической пробы на белых мышах. Одной группе животных вводят в брюшную полость фильтрат исследуемого материала или вытяжки из остатков еды. Второй - исследуемый материал с поливалентной диагностической протиботулиновой сывороткой типов А, В, С, Е.

Проявления ботулизма у лабораторных животных

Профилактика и лечение.. Для профилактики ботулизма важное значение имеет правильная организация производства консервов, особенно мясных, рыбных и овощных. Клостридии ботулизма, которые сохранились после стерилизации консервов, вызывают вздутие жестянок (бомбаж). Содержание их имеет запах прогорклого масла. Такие консервы бракуют и уничтожают. Всем людям, которые потребляли продукты, которые послужили причиной отравления хотя бы одного человека, вводят с профилактической целью по МО протибутулиновой сыворотки типов A,B,C и E. Для активной иммунизации людей употребляют поливалентный ботулиновий анатоксин.

Возбудители газовой анаэробной инфекции Анаэробная ранова инфекция (газовая гангрена) - полимикробне заболевание, основными возбудителями которого являются клостридии - С. perfringens, C. novyi, C. septicum. Значительно реже встречаются C. histolyticum, C. sordellii, C. fallax, С. difficile и др. Очень часто к ним присоединяются и аеробни микроорганизмы: ставило- и стрептококки, протей, кишечная палочка и тому подобное. Следовательно, это заболевание принадлежит к смешанным инфекциям.

Морфология и физиология. Все названные выше основные виды клостридий являются большими грамположительными палочками с субгерминальными или центральными спорами. Палочки со спорами за своей формой напоминают веретено, откуда походит название рода этих бактерий (closter - веретено). С. perfringens имеет капсулу, но неподвижная. Все же другие виды имеют перитрихиально расположенные жгутики и лишенные капсул. С. novyi наибольшая из всех клостридий, С. septicum - полиморфные палочки, которые в культурах могут образовывать нитевидные формы. Остальные клостридии имеют значительно меньшие размеры.

Чистая культура и колонии Clostridium perfringens

Мазок Clostridium perfringens

Clostridium perfringens

Clostridium histolyticum

Clostridium septicum

Культуральные свойства Выращивают анаэробные клостридии на среде Китта- Тароцци и сахарно-кровяном агаре. На жидкой среде они образуют муть, потом оседают хлопьями на дно пробирки. С. perfringens и С. septicum на среде Китта- Тароцци растут с бурным газообразованием. Очень характерный рост С. perfringes на молоке: через 4-6 часов оно интенсивно сворачивается, образуется дырчатый сгусток, пропитанный газом, который часто подбрасывает его к ватной пробке. Такое характерное изменение молока используют в лабораториях для экспресс-диагностики анаэробной инфекции, вызванной С. perfringens. На сахарно-кровяном агаре С. perfringens образует гладкие и блестящие сероватые колонии с ровными краями и поднятым центром; С. novyi - шершавые колонии с зоной гемолиза; С. septicum - сплошной налет в виде сплетенных нитей на фоне гемолиза.

Колонии на кровном агаре Clostridium perfringens

Протеолитические свойства Clostridium perfringens

Токсинообразование. Все клостридии продуцируют сложные экзотоксины. Да, С. perfringens выделяет токсин, который включает свыше 10 фракций. Среди них наибольшее значение имеют а-гемолизин, q-гемолізин, b-токсин (некротоксин),e -токсин (нейротоксин), энтеротоксин и тому подобное. Этот вид продуцирует также большое количество ферментов агрессии: лецитиназу С, протеиназу, колагеназу, гиалуронидазу, фибриназу, ДНК-азу, нейраминидазу. Они играют большую роль в развитии гангренозного процесса. Еще более сильный токсин образует С. novyi. К его составу также входят многие отдельные токсичные фракции и ферменты. Токсичная активность С. septicum несколько более слабая. Токсины других возбудителей анаэробной газовой инфекции еще недостаточно выучены. С. difficilе образует энтеротоксин и цитотоксин, которые вызывают геморрагическое воспаление толстого кишечника при пищевых токсиноинфекциях.

Определение лецитиназной активности на ЖСА

Антигенная структура. В практических бактериологических лабораториях антигены разных видов клостридий для их дифференциации не используют. Иногда определяют только серовары С. perfringens А, В, С, D, E, F, которые продуцируют разные токсины, в отдельных случаях - четыре биовара С. novyi.

Заболевания человека. Заболевание возникает когда есть травма, рана, инфицированная анаэробными клостридиями. На ранову поверхность они попадают при загрязнении ее землей, обрывками тканей и тому подобное. Заболевание характеризуюеться быстрым омертвением и распадом тканей с образованием газов и явлениями тяжелой общей интоксикации. Так как анаэробная инфекция является полиетиологичним заболеванием, в ране одновременно размножаются и выделяют токсины несколько видов анаэробов, часто в ассоциации с аеробними бактериями. Следовательно, в организм проникает одновременно несколько токсинов. При этом один токсин может значительно усиливать ядовитое действие другого (эффект потенцирования). Возможно, именно этим можно объяснить молниеносные формы анаэробной инфекции, когда больной погибает через несколько часов при явлениях чрезвычайно тяжелой интоксикации организма. Кроме анаэробной газовой инфекции, отдельные виды клостридий, особенно С. perfringens и C. difficile, могут вызывать пищевые токсикоинфекции.

Лабораторная диагностика. Для исследования необходимо брать кусочки поврежденных мышц, особенно на границе со здоровой тканью, рановий экссудат, кровь, перевязочные и шовные материалы, обрывки одежды, почва. Его проводят несколькими этапами: микроскопия - выявление клостридий и капсул С. perfringens; бактериологическое исследование - выделение чистых культур и микробных ассоциаций, определения их видового состава и получения токсинов; установление вида токсина в биологических пробах на мышах с помощью теста нейтрализации соответствующей антитоксичной сывороткой.

Используют и экспресс-методы диагностики: занял материалов на молоко и среду Вильсона- Блера (агар с хлорным железом и сульфитом натрия). Если в исследуемом материале есть С. perfringens, уже через 4-6 часов происходит характерное изменение молока - бурное свертывание и образование губчатого сгустку, а среда Вильсона-Блера за это время почернеет.

Профилактика и лечение. К ускоренным методам диагностики принадлежит и газожидкостная хроматография, с помощью которой за несколько минут можно выявить в рановому содержании наличие специфических жирных кислот клостридий, но их виды этим способом не определяют. Для предупреждения возникновения анаэробной газовой инфекции важное значение имеют своевременная и полноценная первичная хирургическая обработка раны и раннее профилактическое внутримышечное введение антитоксинных сывороток (по МО сывороток против С. perfringens, C. novyi, C. septicum - основных возбудителей заболевания). Для лечения анаэробной инфекции используют те же антитоксинные сыворотки, но значительно больше в дозах ( тыс. МО)..