Энтеробактерии обзор В В Леонов Ханты-Мансийская государственная медицинская

Энтеробактерии (обзор) В. В. Леонов Ханты-Мансийская государственная медицинская академия

Семейство Enterobacteriaceae Отдел: Gracilicutes Семейство: Enterobacteriaceae Роды: Escherichia Shigella Salmonella Yersinia Klebsiella Proteus Enterobacter Citrobacter Serratia Hafnia E. сoli (чистая культура) окраска по Граму Erwinia и др.

Культуральные свойства энтеробактерий • Факультативные анаэробы • Нетребовательны к питательным средам (рост на МПА), селективными средами служат: • среда Эндо (дифференциация на лактозопозитивные - E. coli, комменсал ЖКТ; и лактозонегативные – возбудители кишечных инфекций) • висмут-сульфит агар • Среды Плоскирева, сальмонеллашигелла (SS- агар) - содержат соли желчных кислот, подавляющих рост E. coli

Культуральные свойства энтеробактерий E. coli ферментирует лактозу Среда предназначена для выделения Shigella и Salmonella и Shigella не способны ферментировать лактозу

Строение клеточной стенки

Антигенная структура энтеробактерий

Факторы патогенности Факторы адгезии и колонизации 1. Пили 2. Белки наружной мембраны 3. Биопленки Факторы вирулентности 1. Сидерофоры (энтеробактин и др. ) 2. Эндотоксин Липид А в составе ЛПС, термостабилен, высвобождается при разрушении клеточной стенки

Эндотоксин энтеробактерия ЛПС Свертывание крови Воспаление Разрушение макрофага ЛПС- связывающий белок плазмы CD 14 TLR макрофаг Активация свертывающей системы крови Синтез простагландинов (лейкотриены) Активация системы комплемента Выброс цитокинов (IL -1, IL-6, IL-8, TNF- , PAF)

Реализация адаптивного и врожденного иммунного ответа через эндоцитозные и сигнальные PRR- образ распознающие рецепторы ( «pattern-recognition receptors» ) РАМР – патоген-ассоциированные молекулярные образы ( «patogen-associated molecular patterns» )

Эндотоксин ЛПС Toll-4 IL-1 R Схема активации клеток с участием белка Toll-4 и рецепторов IL-1. Эндотоксин – суперантиген. IL-1 практически повторяет все биологические эффекты ЛПС как на местном, так и на системном уровне IL-6, IL-12, IL-8, TNF Хемокины IL-1

Эндотоксин Основные характеристики 1. Иммуногенность 2. Стимуляция выработки физиологически активных веществ 3. Пирогенность 4. Активация комплемента по альтернативному пути 5. Накопление органических кислот (метаболический ацидоз) 6. Повреждение сосудов микроциркуляторного русла 7. Нарушение в результате сосудистых повреждений функций почек, печени, сердца, легких, мозга, развитие эндотоксического шока Эндотоксины способны оказывать и благотворное влияние, стимулируя неспецифическую устойчивость организма к бактериальным и вирусным инфекциям. Эндотоксины важны для нормального развития и функционирования иммунной системы организма.

Факторы патогенности Факторы вирулентности 3. Экзотоксины а) Энтеротоксины • термолабильный (LT) – усиливает активность аденилатциклазы; • термостабильный (ST) – активирует гуанилатциклазу б) Цитотоксины (шигаподобные токсины) – вызывают гибель эпителиоцитов

Структура экзотоксина на примере холерогена А В S- -S А А 1 А 2

Структура экзотоксина на примере холерогена В-Субъединица А-Субъединица Рецептор Эпителиоцитов: Gm 1 Поверхность эпителия тонкой кишки

Механизм действия экзотоксина на примере холерогена В норме

О 3 НС H 2 O Активация Аденилатциклазы Син Na+ тез ц АМ Ф H 2 O АДФ-Рибозилирование Gs АТФ НСО 3 H 2 O K+ H 2 O О 3 K+ + Na K НСО 3 - НС K+ Na+

Факторы патогенности Факторы вирулентности 3. Экзотоксины а) Энтеротоксины • термолабильный (LT) – усиливает активность аденилатциклазы; • термостабильный (ST) – активирует гуанилатциклазу б) Цитотоксины (шига и шигаподобные токсины – stx 1 и stx 2) – вызывают гибель эпителиоцитов

Шига-токсины Термолабильный с типичной АВ – структурой Субъединица А и 5 субъединиц В. Пентамер В взаимодействует с рецепторами на поверхности клетки, субъединица А в цитоплазме распадается на А 1 и А 2; А 1 взаимодействует с большой субъединицей рибосомы, что приводит к прекращению синтеза белка и гибели клетки S A 1 B A 2 B S B B Shiga toxin S - S A B B

Шига-токсины Эффекты шига-токсинов: • Может взаимодействовать с рецепторами энтероцитов, макрофагов и нервных клеток • Обладает цитотоксическим, нейротоксическим и энтеротоксическим эффектами • Шига-токсин может вызывать гемолитический уремический синдром с развитием почечной недостаточности

Факторы патогенности Факторы вирулентности 3. Экзотоксины а) Энтеротоксины • термолабильный (LT) – усиливает активность аденилатциклазы; • термостабильный (ST) – активирует гуанилатциклазу б) Цитотоксины (шигаподобные токсины) – вызывают гибель эпителиоцитов 4. Ферменты (нейраминидаза, муциназа, гиалуронидаза и др. )

Факторы патогенности Факторы персистенции 1. Поверхностные К- и Vi-антигены Защищают от фагоцитоза 2. Секреторные факторы: АЛА, АКА, АIg. A и др. 3. Биопленки 4. Ферменты антиоксидантной защиты

Типы взаимодействия энтеробактерий со слизистой кишечника I тип Неинвазивное, нецитотоксичное, высоко энтеротоксигенное (энтеротоксигенные E. coli, V. cholerae) • Вызывают холеру и холероподобные заболевания. • Размножаются на поверхности эпителия тонкого кишечника, не вызывая его повреждения, без инвазии. Действие энтеротоксина ведет к нарушению водно-солевого баланса и обильной диарее «секреторного» типа.

Типы взаимодействия энтеробактерий со слизистой кишечника II тип Цитотоксичное, ограниченно инвазивное, иногда энтеротоксигенное (энтеропатогенные E. coli) • Вызывают энтерит (коли-энтерит) • Размножаются на поверхности эпителия тонкого и толстого кишечника с разрушением микроворсинок, повреждением апикальной поверхности эпителия, развитием умеренного воспаления и эрозий. При продукции энтеротоксина возможна диарея «секреторного» типа. Электронная микрофотография ЭПКП Escherichia coli в тонком кишечнике кролика

Типы взаимодействия энтеробактерий со слизистой кишечника II тип Цитотоксичное, ограниченно инвазивное, иногда энтеротоксигенное (энтеропатогенные E. coli) Начальная адгезия ЭПКП на поверхность эпителиальной клетки опосредует агрегацию бактерий, инициирует активацию таких ферментов в клетке хозяина, как фосфолипаза С, протеинкиназа, высвобождение внутреннего Ca 2+ . Перестройка цитоскелета ведет к образованию «пьедестала» , на котором располагается патоген.

Типы взаимодействия энтеробактерий со слизистой кишечника III тип Высоко инвазивное, цитотоксичное (энтероинвазивные E. coli, Shigella spp. ) Вызывают дизентерию и дизентероподобные заболевания Проникают в эпителиоциты толстой кишки и размножаются в них. Размножение в эпителиоцитах сопровождается цитотоксическим действием. Разрушение эпителиоцитов сопровождается выраженным воспалением и изъязвлением слизистой. Возможна диарея «инвазивного» типа.

Типы взаимодействия энтеробактерий со слизистой кишечника IV тип Инвазивное, цитотоксичное (энтерогеморрагические E. coli, Salmonella spp. , Yersinia spp. ) Проникают через эпителий тонкого и толстого кишечника в собственную пластинку, размножаются в макрофагах и вызывают генерализованную инфекцию. Размножение в макрофагах приводит к развитию выраженного воспаления с преимущественным поражением лимфоидной ткани и вторичными дефектами энтероцитов. При продукции энтеротоксинов развивается диарея.

Клинические проявления Абсолютно патогенные энтеробактерии (экзогенные инфекции) Условнопатогенные энтеробактерии (эндогенные инфекции) -диарея -рвота -интоксикация -диарея - ГВЗ различной локализации -интоксикация Представители (роды) Esсherichia Shigella Salmonella Yersinia Esсherichia Enterobacter Proteus Klebsiella и др.

Патогенетическое лечение бактериальных кишечных инфекций 1. Антибиотики: пенициллины (амоксициллин), цефалоспорины 3 -го поколения (цефотаксим, цефтриаксон и др. ), левомицетин (кроме детей), аминогликозиды (гентамицин, канамицин), тетрациклины 2. Лечебные фаги: коли-протейный бактериофаг, колифаг, интести-фаг, сальмонеллезный бактериофаг, дизентерийный и др. 3. Препараты для коррекции микрофлоры кишечника: бифидумбактерин форте, пробиформ, бифиформ и др.

Микробиологическая диагностика Материал: испражнения, рвотные массы, кровь, пищевые продукты, моча и др. 1. Бактериологический метод Предварительный этап: для сальмонелл и шигелл предварительное накопление на жидких питательных средах (среды обогащения) 1 этап : Посев на плотные питательные среды Эндо, Левина, сальмонеллы и шигеллы – на среды Плоскирева, висмутсульфит агар, SS-агар 2 этап: Макро- и микроскопическое изучение колоний; постановка ориентировочной реакции агглютинации на стекле с поливалентной сывороткой (ОКА-коли, сальмонеллезной, дизентерийной). Материал из колонии, давшей положительную реакцию отсевают на свежий агар или дифференциальнодиагностические среды, например, Клиглера

Среда Клиглера Содержит 1% лактозу, 0, 1% глюкозу, тиосульфат натрия и сульфат железа, индикатор. Посев по поверхности и уколом в столбик агара. При ферментации только глюкозы – желтый столбик, скошенная часть не меняет окраску. При ферментации и глюкозы, и лактозы (E. coli) – весь агар желтый При образовании сероводорода (сальмонеллы, протей) – агар чернеет

Микробиологическая диагностика 3 этап : Идентификация выделенной чистой культуры по совокупности свойств: морфологических, тинкториальных, культуральных, биохимических, антигенных, токсигенных, чувствительности к антибиотикам и фагам. а) биохимическая идентификация на системах api 20 e; б) серотипирование в реакциях агглютинации на стекле с групповыми и типовыми сыворотками; в) фаготипирование – определение спектра чувствительности к типовым бактериофагам с эпидемиологической целью; г) определение чувствительности к антибиотикам дискодиффузионным методом

Микробиологическая диагностика 2. Серологический метод (ИФА, РНГА и др) а) определение титра антител или нарастания титра антител против возбудителя б) определение токсина 3. Экспресс-метод – РИФ прямой 4. ПЦР