Возбудители раневых инфекций Анаэробы КАФЕДРА МИКРОБИОЛОГИИ И ВИРУСОЛОГИИ

Возбудители раневых инфекций Анаэробы КАФЕДРА МИКРОБИОЛОГИИ И ВИРУСОЛОГИИ РГМУ ИМ. Н. И. ПИРОГОВА

Clostridium

Клостридии • • род Clostridium Грам+, • • сем. Bacillaceae строгие анаэробы спорообразующие • Название рода происходит от греческого κλοςτεδ (веретено). • Среди известных 50 видов клостридий встречаются виды с температурой роста 30 -40 С, а также термофильные виды с оптимальной температурой роста 60 -75 С (C. thermoaceticum)

Подобно другим представителям Bacillaceae, клостридии способны расти только при нейтральной (или щелочной) реакции среды. Поэтому их рост, часто нежелательный, может быть полностью подавлен при подкислении.

Благодаря жгутикам (перитрихии) клостридии очень подвижны. Палочки имеют размеры 0, 6 – 1, 2 x 3, 0 – 7, 0 мкм.

При спорообразовании клетки увеличиваются в центральной области и приобретают форму веретена. Диаметр эндоспор часто превышает диаметр клетки.

По способности использовать различные субстраты клостридии можно разделить на ряд групп: – Сахаролитические клостридии, - расщепляют преимущественно полисахариды или сахара. – К ним относят возбудитель ацетонобутилового брожения (С. acetobutylicum). Сахаролитические клостридии применяют в промышленности для получения ацетона и бутанола. – Пептолитические клостридии - расщепляют белки, пептоны и аминокислоты

Клостридии – возбудители особо опасных заболеваний: столбняк (C. tetani) – морфологически - это «барабанные палочки» – А, газовая гангрена (C. perfringens) - Б ботулизм (C. botulinum) - «теннисные ракетки» – В.

CLOSTRIDIUM DIFFICILE C. difficile — в незначительном количестве могут входить в состав нормальной микрофлоры кишечника (0, 01 – 0, 001% всей микрофлоры) Вид открыт в 1935 г. Это основной возбудитель псевдомембранозного колита, ассоциированного с применением антибиотиков, служит причиной внутрибольничной диареи.

Развитие псевдомембранозного колита – это результат своеобразного «клостридиального» дисбактериоза под влиянием следующих факторов: антибиотикотерапия (15 – 25% всех случаев), операции на органах брюшной полости, применения цитостатических препаратов и даже слабительных

Вегетативные формы C. difficile могут выживать по крайней мере 24 часа на неодушевленных поверхностях. Любая поверхность или материал, загрязненные экскрементами, могут служить источником спор C. difficile. Споры C. difficile могут передаваться пациентам через руки персонала Споры могут выживать до 5 месяцев на неодушевленных поверхностях и до 9 месяцев в присутствии биогенных загрязнителей.

Классический симптом псевдомембранозного колита - диарея с примесью крови, Этому сопутствуют: схваткообразные боли в животе, лейкоцитоз и лихорадка. Очаги поражения в толстом кишечнике содержат отложения фибрина, остатки некротизированной слизистой оболочки и лейкоцитов (псевдомембрана). Нередко встречается в стертой форме Возможно и фульминантное развитие процесса, опасное для жизни.

Колонии C. difficile на кровяном агаре (48 ч роста)

Clostridium perfringens C. perfringens - широко распространены во внешней среде Сохраняются в почве не только в виде спор, но и в активной вегетативной форме, особенно при повышенной (45°C) температуре Представители этого вида экологически связаны с кишечником человека и животных. У человека они определяются в количестве 103 – 105 бактерий на 1 г содержимого кишечника. Видовое название perfringens означает «прорывающий» , «разламывающий» отражает ферментативную активность клостридий, которые благодаря энергичному газообразованию разрывают питательные среды и столь же активно ведут себя в инфицированных тканях

Зоны преципитации вокруг колоний C. perfringens на желточном агаре. Зоны преципитации вокруг колоний C. perfringens на кровяном агаре

По спектру токсинов различают пять типов C. perfringens – А, B, C, D и E. Заболевания человека чаще связаны с типом А (газовая гангрена и пищевое отравление) и изредка – С (некротизирующий энтероколит). Известны не менее 14 токсинов с летальной и гистолитической активностью. Главными являются альфа (α)-, бета (β)-, эпсилон (ε)- и йота (ι)- токсины. Именно их комбинация определяет тип C. perfringens. α-токсин – это цитотоксин со свойствами фосфолипазы С. Токсин расщепляет фосфолипиды (лецитин) клеточных мембран, лизируя клетки. При газовой гангрене альфа-токсин служит не только главным эффектором внутритканевой инвазии, но и причиной внутрисосудистого гемолиза

Газовая гангрена (клостридиальный миозит) Гангреной (греч. «разъедающая язва» ) называется область омертвения (некроза) тканей, которая подвергается гнилостному распаду под влиянием бактерий. Газовая гангрена обычно развивается после тяжелых проникающих ранений, сопровождающихся нарушением кровоснабжения и загрязнением раны. Это травматическая гангрена Процесс в тканях сопровождается образованием газа

Широкое распространение C. perfringens объясняется несколькими причинами: • они чаще других клостридий представлены в почве и микрофлоре человека, • обладают одним из самых мощных некротизирующих токсинов – α-токсином • обладают капсулой, фактором, который усиливает инвазивность

Электронограмма 6 -часовой культуры C. perfringens. Вокруг клетки видна массивная капсула.

Газовая гангрена Клиника Икубационный период - почти всегда менее 3 суток и часто менее 24 часов. Осложненные раны – всегда глубокие, не имеющие оттока и сопровождающиеся некрозом тканей Обычно первый симптом - внезапно начавшаяся боль в ране, которая усиливается, но локализуется только в области раны и за ее пределы выходит лишь при распространении инфекции Латентная газовая гангрена - развивается спустя годы после проникающего ранения По-видимому, ее причиной служат споры C. perfringens, занесенные в рану Редкая форма – спонтанная - развивается без предшествующей травмы Заболевание протекает с образованием пузырей, крепитацией, некрозом мышц и быстро прогрессирует, особенно при локализации на конечностях

Этапы прорастания спор C. perfringens (A → Б → В). Электронограмма.

CLOSTRIDIUM TETANI Первые описания столбняка (tetanus) встречаются у Гиппократа и других врачей древности Симптом «сардоническая улыбка» (risus sardonicus)

Морфологический признак C. tetani круглые терминальные споры ( «барабанные палочки» ) Споры образуются через несколько суток и переносят кипячение от 20 минут до 3 ч По антигенным свойствам жгутиков разделяются на 10 серотипов Все C. tetani вырабатывают нейротоксин, что важно для представления о патогенезе и тактики вакцинации

C. tetani – это строгие анаэробы Столбняк развивается как раневая инфекция, но далеко не всегда создаются условия для прорастания спор и размножения бактерий

Столбняк новорожденных (tetanus neonatorum) возбудитель проникает через пупочный канатик Столбняк у новорожденного ребенка Вакцинация женщин столбнячным анатоксином может обеспечить пассивный иммунитет у новорожденных

Для диагноза достаточно характерной клинической симптоматики. Бактериологического подтверждения обычно не требуется Возбудитель может быть выделен из раны, но работа с анаэробами требует специальных условий, которых лишены стандартные микробиологические лаборатории

CLOSTRIDIUM BOTULINUM Ботулинические клостридии вызывают тяжелое пищевое отравление, изначально описанное после употребления зараженной колбасы (лат. botulus – колбаса). Возбудитель был выделен в 1896 году в Бельгии ван Эрменгемом из ветчины, послужившей причиной группового заболевания с несколькими смертельными исходами. Фильтраты культур, выраженных в строго анаэробных условиях, содержали токсин и (так же, как экстракт ветчины) вызывали характерные симптомы при скармливании животным (кошкам).

Для C. botulinum характерны споры овальной формы, которые располагаются субтерминально и придают палочкам вид ракетки. Они принадлежат к числу наиболее устойчивых спор, выдерживая кипячение в течение нескольких (по некоторым данным до 20) часов. Автоклавирование при 120°С убивает их через 20 минут. Токсин ботулинических клостридий тоже относительно стабилен: при 80°С он разрушается через 30 – 40 минут, а при 100°С – через 10 минут.

С практической точки зрения ботулиничеквие клостридии удобно рассматривать как единый вид, хотя на самом деле это довольно разнородная группа бактерий, продуцирующих фармакологически сходный, но антигенно различный токсин. Известно 8 серологических вариантов ботулинического токсина и, соответственно, 8 серотипов C. botulinum – A, B, C 1, C 2, D, E, F, G. Токсины C, D и Е закодированы в умеренных фагах, остальные – в хромосоме.

Ботулинический токсин считается самым сильным ядом биологического происхождения, но по неясным причинам чувствительность разных животных к его вариантам неодинакова. Человек поражается только токсинами А, В, Е и F, безвредными для млекопитающих и птиц. Непонятно и то, почему некоторые животные (например, крысы, собаки, куры) отлично переносят ботулинический яд, а другие (мыши, морские свинки, кошки, лошади, утки) высокочувствительны к нему. Человек, по-видимому, наиболее восприимчив к ботулизму. Особенно опасен токсин А, смертельная доза которого для человека составляет всего 10 -8 г (6 кг достаточно, чтобы отравить все человечество!).

Из всех патогенных клостридий ботулинические клостридии больше всего отвечают критериям сапрофитизма. Они широко распространены не только в «окультуренной» почве, но и в девственных районах, не связанных с жизнедеятельностью человека. Их присутствие доказано в иле рек и озер, откуда они попадают в кишечник рыб и водоплавающих птиц.

Благодаря широкому распространению споры C. botulinum могут инфицировать любые продукты растительного и животного происхождения. Вместе с тем ботулизм – редкое заболевание, так как возбудитель обычно не размножается в организме или по крайней мере не продуцирует в нем токсина. Поэтому свежая (сырая или вскоре после кулинарной обработки) пища не представляет опасности. Угроза возникает лишь при прорастании спор и размножении C. botulinum.

Вегетации бактерий и образованию токсина противодействуют многие факторы, что резко снижает вероятность ботулизма даже при обильном обсеменении продуктов. Так, прорастание спор подавляется в кислой (p. H 4, 5) среде (соответствует 2% раствору уксуса в маринадах) и при 10% концентрации хлористого натрия (полезно помнить при солении рыбы). Абсолютным условием для токсинообразования служит отсутствие кислорода (закатанные банки с консервами, герметизация в полиэтиленовых пакетах, размножение внутри мясного фарша и пр. ). С неравномерностью накопления токсина в продукте и более медленным повышением температуры внутри его массы при термической обработке связаны случаи избирательного поражения ботулизмом после употребления общего продукта.

После всасывания из тонкого кишечника тяжелая субъединица токсина избирательно связывается ганглиозидами пресинаптической мембраны мотонейронов, вызывая эндоцитоз всей молекулы нервными окончаниями. В отличие от столбнячного токсина ее путь на этом заканчивается, то есть эффект ограничивается периферической нервной системой. После восстановления дисульфидной связи легкая субъединица высвобождается из эндосом и, действуя как эндопептидаза, разрушает факторы (синаптобревины), необходимые для секреции ацетилхолина. Это обрывает нервные импульсы, идущие от мотонейронов к мышечным волокнам, приводя к необратимой релаксации последних – вялым параличам.

Вовлечение краниальных нервов ведет к диплопии (двойное видение), дисфагии (затруднение глотания) и дисфонии (затруднение речи). Зрачки расширены и неподвижны. Из-за ослабления или даже прекращения секреции слюны возникает сухость во рту, падает тонус мышц шеи и туловища. Летальность достигает 20 – 40% на фоне паралича дыхательных мышц или сердечной недостаточности. Сознание сохраняется вплоть до смерти.

Следуя патогенетической логике, больным вводят антитоксические сыворотки против токсинов (А, В и Е), доминирующих при ботулизме у человека. Но, обладая профилактическим эффектом, они приносят мало пользы в борьбе с уже развившимся заболеванием. Как и при столбняке, токсин, транслоцированный в нейроны, недоступен для антител. Для подтверждения диагноза проводят определение токсина в сыворотке, фекалиях, желудочном содержимом, рвотных массах и экстрактах из пищевых продуктов (биологическая проба на мышах, иммунохимические тесты).

Раневой ботулизм Клостридии ботулизма способны размножаться и продуцировать токсин при заражении ран, особенно в условиях смешанной инфекции. Это казуистика, но она экологически сближает C. botulinum с другими болезнетворными клостридиями.

Ботулизм новорожденных В качестве самостоятельной нозологической формы утвержден в 1976 году. Поражаются дети до 6 месяцев, в среднем 2, 5 месяцев. Болезнь обычно протекает легко и не диагностируется. Клинические признаки включают запор (первый симптом), вялость, затруднение сосания и глотания, измененный плач, мышечную слабость. В тяжелых случаях возникают симптомы "взрослого" ботулизма, но летальность не превышает 4%. Допускают, что ботулиническая интоксикация является причиной некоторых случаев внезапной смерти новорожденных ("смерть в колыбели").

Спасибо за внимание!