Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Глава 16
Стафилококки и стрептококки
Стафилококки и стрептококки вызывают гнойно-воспалительные заболевания у животных и человека. Известны различные типы симбиоза кокков и макроорганизма. Сапрофитные и условно патогенные виды стафилококков и стрептококков существуют на коже, слизистых оболочках, в дыхательных путях. Когда резистентность макроорганизма снижается или имеет место повреждение кожи и слизистых оболочек, бактерии проникают с поверхности более глубоко в ткани и вызывают развитие инфекции.
Кокки относятся к семействам Micrococcaceae, Streptococcaceae, Peptococcaceae, Neisseriaceae.
§ 1. Стафилококки.
Стафилококки впервые были выделены при гнойных поражениях кожи человека фон Реклингаузеном в 1871 г. Шотландский хирург Алэксандр Огстон в 1880 г. установил этиологическую значимость данных микроорганизмов в возникновении абсцессов и других гнойных процессов и назвал их “стафилококки”.
Морфология. Стафилококки (от греч. staphyle - виноградная гроздь, kokkos - ягода) являются грамположительными кокками, которые растут, формируя неправильные кластеры (напоминающие виноградную гроздь) в связи с их способностью делиться в перпендикулярных плоскостях. В мазках из культур или клинического материала бактерии располагаются в виде коротких цепей (по 3-4 клетки), попарно или одиночно. В культурах, подвергнутых действию различных физических, химических и биологических факторов, можно обнаружить большие сферические (L-формы) или очень маленькие (G-формы) или даже фильтрующиеся формы. Индивидуальные клетки могут иметь диаметр от 0,5 до 1,5 мкм. Стафилококки неподвижны, не образуют спор и обычно каталазоположительны, большинство штаммов не образует капсул. Способен образовывать капсулы золотистый стафилококк, причем при культивировании in vivo, а не in vitro. Пептидогликан клеточной стенки стафилококков состоит из уникальных пентаглициновых мостиков, которые связывают тетрапептиды с остатками мурамовой кислоты. Пентаглициновые мостики особо чувствительны к ферменту лизостатину, что используют для родовой идентификации.
Культивирование. Большинство видов являются факультативными анаэробами (кроме S. saccharolyticus и S. aureus подвид anaerobius), но рост более быстрый и интенсивный в аэробных условиях. Большинство патогенных штаммов вызывает бета-гемолиз при росте на кровяном агаре. Стафилококки хорошо растут на обычных питательных средах (при температуре от 15 до 40ºС) и образуют большие (1-3 мм в диаметре в течение 24 часов и диаметром 3-8 мм при культивировании в течение 3 дней в аэробных условиях) непрозрачные белые, кремовые или масляно-жёлтые колонии при 25ºС. Для роста они нуждаются в органических нитратах и глюкозе. Колонии золотистого стафилококка обычно большие (6-8 мм в диаметре), гладкие, плотные, слегка приподнятые над поверхностью и прозрачные; они пигментированы и имеют цвет от светло-жёлтого до оранжевого.
Ферментативные свойства. Стафилококки продуцируют каталазу (которая расщепляет перекись водорода) и имеют системы цитохромов. Золотистый стафилококк продуцирует больше желтого пигмента, чем эпидермальный, особенно в гнойном материале. Большинство штаммов золотистого стафилококка, патогенного для человека, характеризуются продукцией фермента коагулазы (свободной или связанной), которая вызывает свертывание цитратной и оксалатной плазмы крови человека и кроликов. Коагулазоотрицательными являются эпидермальный и сапрофитный стафилококки. Другими свойствами, часто связанными с патогенностью золотистого стафилококка (но не обязательно ответственными за неё) являются способность ферментировать маннитол, продукция кислой фосфатазы, бета-лактамазы (пенициллиназы), протеазы, гиалуронидазы, лизоцима, каталазы и ДНКазы; наличие белка А (в клеточной стенке), который соединяется с Fc-фрагментом Ig G, препятствует фагоцитозу и разрушает комплемент. Ферменты липазы, гидролизующие жиры, позволяют золотистым стафилококкам проникать в кожу и подкожные ткани путём расщепления жиров, которые накапливаются в коже. Гиалуронидаза является ферментом, расщепляющим муцин и гидролизующим гиалуроновую кислоту, входящую в состав соединительной ткани и, таким образом, способствующим распространению стафилококков в тканях. Стафилокиназа (фибринолизин) продуцируется несколькими штаммами золотистого стафилококка, она расщепляет фибрин и способствует распространению бактерий из локального очага.
Токсинообразование. По биологической активности стафилококковые токсины разделяют на 3 группы: цитолитические токсины (которые включают гемолизины и лейкоцидины); энтеротоксин (вызывающий острый гастроэнтерит) и эксфолиативный токсин (эпидермолитический экзотоксин, который вызывает развитие синдрома “ошпаренной” кожи. Стафилококки продуцируют 4 гемолизина (альфа-, бета-, гамма- и дельтатоксины). Одним из наиболее патогенных экзотоксинов, вызывающим некроз и даже апоптоз клеток макроорганизма, является альфа-токсин, который продуцируется в виде мономера, а потом накапливается на клеточных поверхностях с формированием гептамерной пористой структуры (мембранного канала), что способствует лизису клеток.
Лейкоцидин является экзотоксином, способствующим выживанию стафилококков в макроорганизме (разрушает полиморфноядерные лейкоциты). Он состоит из 2 фракций (S и F), токсичных только вместе, а не поодиночке.
Существует 6 антигенных типов стафилококкового энтеротоксина (A, В, C1, C2, D и E). Молекулы энтеротоксинов А, В и D, которые продуцирует большинство золотистых стафилококков, являются термостабильными белками, способными выдерживать кипячение в течение 30 минут. Синтез энтеротоксинов закодирован плазмидами или хромосомами. Энтеротоксины А и D вызывают пищевые отравления путем угнетения всасывания воды из толстой кишки с развитием диареи и раздражения рецепторов с развитием рвоты. Пирогенный экзотоксин С (синоним - энтеротоксин F) является белком, который продуцируется несколькими штаммами золотистого стафилококка и вызывает развитие синдрома токсического шока.
Эксфолиативный токсин, который продуцируют золотистые стафилококки, вызывает эксфолиативные повреждения, при которых поверхностный слой эпидермиса отделяется. Известно 2 типа токсина - термостабильный, который контролируется хромосомными генами, и термолабильный, который контролируют плазмидные гены. Токсины нейтрализуются специфическими антителами.
Эксфолиатины и другие стафилококковые энтеротоксины являются суперантигенами. Они являются бивалентными мощными митогенами, которые стимулируют определённые субклассы Т-клеток путем прямого связывания с поверхностью молекулы ИИ класса гистосовместимости на антигенпредставляющих клетках.
Антигенная структура. Полисахарид А (рибит-тейхоевая кислота) является компонентом клеточной стенки стафилококков, ковалентно связанным с пептидогликаном, который угнетает фагоцитоз. Полисахарид В был выявлен у невирулентных непатогенных штаммов. Связанный белок А является компонентом клеточной стенки, также ковалентно связанным с пептидогликаном. Он состоит из одной полипептидной цепи, и является уникальным для золотистого стафилококка в его способности связываться с Fc-фрагментом Ig G и внеклеточным матричным гликопротеином. Белок А участвует в адгезии микробов и угнетает фагоцитоз. Связанная коагулаза является антигенным ферментом клеточной стенки, связь её с вирулентностью стафилококков не выявлена. Она катализирует преобразования фибриногена плазмы в фибрин в присутствии кофактора (протромбина или его деривата), в результате чего в крови образуются сгустки. Свободный белок А вырабатывается и высвобождается из золотистых стафилококков во время их роста и размножения. Подобно связанному белку А, он стимулирует адгезию микробов и угнетает фагоцитоз.
Классификация. Стафилококки входят в класс Bacteria, семейство Micrococcaceae, род Staphylococcus. Род Staphylococcus в настоящее время состоит из 31 вида: S. aureus (подвиды aureus и anaerobius), S. epidermidis, S. capitis (подвиды capitis и ureolyticus), S. caprae, S. saccharolyticus, S. warneri, S. pasteuri, S. haemolyticus, S. hominis, S. lugdunensis, S. shleiferi (подвиды schleiferi и coagulans), S. muscae, S. auricularis, S. saprophyticus, S. cohnii (подвиды cohnii и urealyticum), S. xylosus, S. kloosii, S. equorum, S. arlettae, S. gallinarum, S. simulans, S. carnosus, S. piscifermentans, S. felis, S. intermedius, S. delphini, S. hyicus, S. chromogenes, S. sciuri, S. lentus, S. vitulus.
Резистентность. Стафилококки являются относительно стойкими к высушиванию, замораживанию, действию солнечного света и химических веществ. При высушивании они сохраняют жизнеспособность в течение 6 месяцев; повторные замораживания и оттаивания их не убивают. Стафилококки выдерживают нагревание до 70ºС в течение 1 часа, при 80ºС они разрушаются в течение 10-60 минут, при кипячении - немедленно. 5 % раствор фенола убивает стафилококки в течение 15-30 минут. Они очень чувствительны к определённым анилиновым красителям, особенно к бриллиантовому зелёному. Резистентность стафилококков к пенициллину передается через плазмиди, которые кодируют пенициллиназу. Золотистые и эпидермальные стафилококки, резистентные к метициллину, являются главной клинической и эпидемиологической проблемой лечебных учреждений.
Патогенность для животных. Стафилококки широко распространены в природе, хотя их преимущественно выявляют на коже, слизистых оболочках, в кожных железах млекопитающих и птиц. Иногда их выявляют в ротовой полости, в крови, грудных железах, в пищеварительном и мочевыделительном трактах, верхних дыхательных путях хозяев. S. schleiferi, S. intermedius и S. felis выделены от кошачьих. S. hyicus, S. chromogenes, S. sciuri, S. lentus, S. vutulus и S. caseolyticus встречаются у копытных и на продуктах, изготовленных из их мяса и молока. Коагулазоположительные виды S. intermedius и коагулазовариабельные виды S. intermedius являются главными причинами развития ветеринарных инфекций.
Патогенез и заболевания человека. От людей выделены следующие виды стафилококков: S. aureus, S. epidermidis, S. capitis, S. caprae, S. saccharolyticus, S. warneri, S. pasteuri, S. haemolyticus, S. hominis, S. lugdunensis, S. auricularis, S. saprophyticus, S. cohnii, S. xylosus и S. simulans. S. schleiferi вызывает тяжёлые инфекции у человека, S. intermedius вызывает заболевания у людей при укусе собаками.
Стафилококки вызывают большое количество гнойно-воспалительных заболеваний в любом органе или ткани макроорганизма. Обычно они вызывают абсцессы и фурункулы на коже и продуцируют большое количество метаболитов разной степени токсичности. Коагулазоположительные виды золотистого стафилококка в настоящее время являются главной причиной заболеваемости и смертности. Инфекции, вызванные золотистым стафилококком, часто острые и гноеродные, при отсутствии лечения распространяются в окружающие ткани или, при бактериемии, формируют гнойные метастазы в других органах. Золотистые стафилококки вызывают поражения кожи - фурункулы, целюллит, импетиго, синдром “ошпаренной” кожи, послеоперационные нагноения ран различной локализации. Другими заболеваниями являются бактериемия, пневмония, остеомиелит, острый эндокардит, миокардит, перикардит, цервицит, энцефалит, менингит, абсцессы мышц, мочеполового тракта, центральной нервной системы и органов брюшной полости. Пищевое отравление возникает вследствие действия стафилококкового энтеротоксина.
Синдром токсичного шока - это острое заболевание с возможным смертельным выходом, возникающее вследствие инфицирования золотистым стафилококком (обычно фагогруппы I). Заболевание характеризуется признаками острой интоксикации (лихорадка, снижение артериального давления, скарлатиноподобная сыпь) и в большинстве случаев его возникновение связано с использованием гигиенических тампонов с высокой степенью адсорбции при менструации. Развитие синдрома токсического шока, вызванного стафилококками, вызывает экзотоксин, который является суперантигеном, в связи с его способностью к повышенной стимуляции Т-хелперов, что сопровождается значительным выбросом в кровь цитокинов (интерлейкина-2, фактора некроза опухоли- и гамма-интерферона), что ведет к острому системному заболеванию, появлению клинических признаков шока и даже смерти.
Группа коагулазоотрицательных стафилококков является основным компонентом нормальной микрофлоры кожи человека. S. epidermidis был изолирован от пациентов с бактериемией, сердечными инфекциями, искусственными суставами и ортопедическими приспособлениями, перитонитом при продолжительном амбулаторном перитонеальном диализе.
S. saprophyticus является важным оппортунистическим патогеном при инфекциях мочевыделительного тракта человека. S. haemolyticus ассоциируют с эндокардитом, септицемией, перитонитом, инфекциями мочевыделительного тракта, инфекциями костей, суставов и ран. S. hominis, S. warneri, S. capitis, S. simulans, S. cohnii, S. xylosus и S. saccharolyticus связывают с развитием многих инфекций. S. lugdiunensis вызывает развитие эндокардита и при вшивании искусственных клапанов, септицемии, мозговых абсцессов, хронических остеоартритов, инфекций мягких тканей, костей, перитонеальной жидкости и катетеров. S. scheiferi связывают с развитием эмпиемы головного мозга, раневыми инфекциями, бактериемией и остеитом, а также с инфекциями катетеров.
Иммунитет. Характерным симптомом стафилококковых инфекций является развитие вялого хронического течения или рецидивов. Это позволяет предположить, что иммунитет после перенесенных стафилококковых заболеваний является нестойким и кратковременным. Иммунитет после стафилококковых заболеваний возникает благодаря фагоцитозу и наличию антител (антитоксинов, преципитинов, опсонинов и агглютининов). При стафилококковом эндокардите появляются криоглобулины и циркулирующие иммунные комплексы. При химиотерапевтическом лечении стафилококковых инфекций уровень циркулирующих иммунных комплексов снижается. Наличие в тканях и органах человека антигенов, сходных со стафилококками (явление антигенной мимикрии) также предопределяет слабый иммунный ответ. Это вызывает иммунную толерантность к стафилококкам и их токсинам, которые обеспечивает благоприятные условия для неограниченной репродукции возбудителя в организме человека. Широкое использование антибиотиков способствует интенсивной селекции стафилококковых штаммов, резистентных к природным угнетающим факторам.
Лабораторная диагностика. Забор материала для исследования зависит от типа поражения (например, гной при гнойных поражениях, мокрота при инфекциях дыхательных путей). В случае пищевого отравления собирают испражнения и остатки подозрительных пищевых продуктов. Для выявления носителей стафилококков делают мазок из носовой полости; в некоторых особых случаях необходимо брать мазки с промежности, кусочки волос и пупковой культи. Общие микробиологические принципы забора, транспортировки и хранения материала приемлемы для стафилококков, никакие специальные методы или осторожность не нужны при изучении этих микробов, поскольку их легко выделить из клинического материала при различной локализации инфекций, и они являются относительно стойкими к высушиванию и умеренным изменениям температуры. Некоторые штаммы могут нуждаться в анаэробных условиях или наличии оксида углерода для роста, но эти штаммы выдерживают транспортировку и кратковременное хранение в аэробных условиях.
Независимо от вида образца, материал следует засевать на кровяной агар и на жидкую среду (тиогликолевый бульон). На кровяном агаре густой рост стафилококков происходит через 18-24 часа. Для последующего исследования в настоящее время можно брать только отдельные колонии (например, от пациентов с острыми инфекциями). Поскольку большинство видов невозможно дифференцировать на основании изучения морфологии колоний, которые выросли в течение 24-часовой инкубации, колонии следует выращивать в течение еще 2-3 суток до того, как первичная изоляция будет подтверждена установлением вида или штамма. Бактерии из колонии следует окрасить по Граму, повторно культивировать и изучить родовые и видовые особенности (а по возможности - и особенности штамма).
Большинство стафилококков, которые имеют медицинское значение, хорошо растут в анаэробных условиях тиогликолевого бульона или полужидкого агара. Материал из сильно загрязненных источников, таких, как испражнения, следует также параллельно засевать на селективную среду (агар, содержащий маннитол, соль, липазу и др.). Подобные среды угнетают рост грамотрицательных бактерий, но стафилококки на них растут.
Виды стафилококков можно идентифицировать на основе изучения фенотипических признаков. Большинство клинически значимых видов можно идентифицировать на основе молекулярных фенотипических признаков, таких, как содержание клеточных жирных кислот, ферментов и полипептидов, а также на основе генотипических признаков, таких, как рестрикционные фрагменты хромосом и риботипы.
Способность коагулировать плазму остается наиболее широко используемым и общепринятым критерием для идентификации патогенных стафилококков, которые вызывают острые инфекции (золотистый стафилококк, S. intermedius, S. hyicus). Можно использовать 2 различных теста на коагулазу: в пробирках (свободная коагулаза) и на предметном стекле (связанная коагулаза, или фактор свёртывания).
Термостабильная нуклеаза стафилококков, которая имеет эндо- и экзонуклеолитические свойства и может расщеплять ДНК и РНК, продуцируется большинством штаммов S. aureus, S. schleiferi, S. intermedius, S. hyicus. Нуклеазу можно выявить с помощью метода диффузии из метахромного агара и агара, который содержит краситель толуидиновый голубой и ДНК (за 4 часа). С помощью различных коммерческих тестов можно выявить фосфатазу, пиролидонил-ариламилазу, орнитин, уреазу, бета-галактозидазу. Несколько производителей коммерческих наборов для идентификации и автоматических систем производят тесты для простой и быстрой идентификации большого количества видов стафилококков с точностью 70-90 %. В европейских странах наиболее широко используют STAPHYtest-16 (Lachema, Чехия). Дополнительные коммерческие тесты позволяют выявить активность коагулазы, фактора свертывания, орнитин-декарбоксилазы), рост в тиогликолевой среде и устойчивость к новобиоцину.
Для выявления чувствительности к новобиоцину и дифференцирования S. saprophyticus от других клинически важных штаммов используют метод диск-диффузии в кровяном агаре (с дисками, которые содержат 5 мкг новобиоцина). Резистентность к новобиоцину присуща только S. saprophyticus и некоторым другим видам, но не встречается у других клинически важных видов.
Исследуют также чувствительность стафилококков к полимиксину В с использованием дисков, каждый из которых содержит 300 ЕД полимиксина; штамм считают резистентным, если зона задержки роста меньше 10 мм. Резистентными к полимиксину В обычно являются S. aureus, S. eridermidis, S. hyicus, S. chromogenes.
В некоторых лабораториях используют фаготипирование с помощью международного набора фагов. Штамм, который необходимо типировать, засевают на поверхность питательного агара для получения тотального роста. После высушивания на поверхность агара наносят фаги в определенной концентрации в определенные квадраты. Инкубируют в течение 12 часов, после чего определяют, произошел ли лизис бактерий под влиянием тех или других фагов. Фаготип штамма помечают номером фага, который его разрушил. Таким образом, если штамм разрушают только фаги 52, 79 и 80, его называют фаготипом 52/79/80. Фаготипирование имеет большое значение в эпидемиологических исследованиях стафилококковых инфекций.
Лечение. При лечении острых стафилококковых заболеваний назначают антибиотики, сульфаниламиды и нитрофурановые препараты, мирамистин. Выбор препаратов зависит от результатов определения чувствительности к ним выделенной культуры. Для лечения сепсиса, остеомиелита и других тяжёлых стафилококковых инфекций используют иммунологические препараты: стафилококковый иммуноглобулин, гипериммунную плазму. При хронических заболеваниях применяют стафилококковый анатоксин, автовакцину.
Профилактика. Предупреждение возникновения и распространения стафилококковых инфекций направлено на выявление и лечение носителей золотистых стафилококков, особенно среди медицинского персонала родильных домов, хирургических и детских стационаров. Необходимо чётко выдерживать санитарный режим работы в больничных учреждениях, систематически проводить дезинфекцию. На промышленных предприятиях для профилактики нагноений при микротравмах применяют защитные мази и пасты. С целью повышения антистафилококкового иммунитета практикуют проведение иммунизации стафилококковым анатоксином лиц, у которых часто возникают травмы и микротравмы.
§ 2. Стрептококки.
Морфология. Стрептококки являются грамположительными, каталазоотрицательными факультативно анаэробными бактериями, которые имеют сферическую или овальную форму и диаметр меньше 2 мкм. Стрептококки группы В имеют капсулу полисахаридной природы, на основе строения которой выделяют 5 антигенных серотипов. S. pneumoniae являются грамположительными, неподвижными ланцетовидными кокками, которые располагаются в мазке парами (диплококк).
Культивирование. Несмотря на то, что стрептококки растут в присутствии кислорода, они не способны синтезировать компоненты гема, и, таким образом, не имеют дыхательного метаболизма. Некоторые штаммы (пневмококк, зеленящие стрептококки) требуют повышенного содержания оксида углерода (5 %) для роста. Стрептококки требовательны к питательным средам с различными потребностями для роста, поэтому наиболее часто для их культивирования используют комплексные питательные среды с добавлением сыворотки крови или цельной крови. Стрептококки расщепляют ряд углеводов до кислоты без газа.
Колонии стрептококков варьируют по цвету от серого до беловатого и обычно блестящие, но встречаются также сухие колонии. Бета-гемолитические гноеродные стрептококки групп А, С и G образуют относительно большие (более 0,5 мм в диаметре после суточной инкубации) колонии, бета-гемолитические стрептококки группы “S. milleri” образуют небольшие точечные колонии. Культуры небольших колониеобразующих бета-гемолитических стрептококков часто при росте имеют “масляный” или “карамельный” запах. Колонии стрептококков группы В больше по размеру и имеют менее прозрачные зоны бета-гемолиза, чем другие бета-гемолитические штаммы; некоторые штаммы группы В не образуют гемолиз. Альфа-гемолитические колонии с вдавлениями в центре характерны для пневмококков, тогда как колонии стрептококков viridans имеют вид купола. Пневмококки также вырабатывают большое количество капсульного полисахарида, вследствие чего образуются слизистые колонии. Некоторые штаммы зеленящих стрептококков, а также S. bovis образуют негемолитические сероватые колонии.
Ферментативные свойства. Большинство штаммов стрептококков группы А продуцирует ДНКазы (стрептодорназыи), которые накапливаются в гное вследствие дезинтеграции полиморфноядерных лейкоцитов и способствуют распространению стрептококков из локальных очагов. Существует 4 антигенно различные стрептодорназы (А, В, С и D), из которых тип В является наиболее антигенным у человека. Гиалуронидазу продуцирует большинство штаммов стрептококков группы А; она гидролизует гиалуроновую кислоту - компонент соединительной ткани и способствует распространению стрептококков в ткани. Стрептокиназы (фибринолизины) продуцируют стрептококки группы А, они катализуют преобразование плазминогена в плазмин, способствуя расщеплению фибрина, преодолению эффективного локального барьера и распространению бактерий в макроорганизме.
С5а-пептидаза является связанной с поверхностью эндопептидазой, которая обнаружена у большинства стрептококков группы А. Она обеспечивает вирулентность стрептококков путем отделения С5а-компонента комплемента в остатке лизина 68, что угнетает его способность связываться с поверхностными рецепторами полиморфноядерных лейкоцитов.
НАДаза (никотинамид аденин динуклеотидаза) является антигеном, который специфически нейтрализуется антителами сыворотки крови людей, которые перенесли стрептококковые заболевания. Биологическое значение НАДазы не установлено, хотя считают, что она токсично влияет на лейкоциты. Многие штаммы вырабатывают также фосфатазу, эстеразу, амилазу, N-ацетилглюкозаминидазу, нейраминидазу и кардиогепатогенный токсин, который отличается от эритрогенина.
Пневмококки ферментируют несколько сахаров с образованием кислоты. Ферментация инулина пневмококками является тестом для дифференцирования их от стрептококков, поскольку последние его не ферментируют.
Токсинообразование. Стрептолизин S (от англ. stable - стабильный) является неантигенным кислородстабильным токсином белковой природы, связанным с клеточной мембраной, с молекулярной массой около 20000. Он способен лизировать эритроциты и фагоциты путем прямого межклеточного взаимодействия, токсично влиять на полиморфноядерные лейкоциты после фагоцитоза ними стрептококков. Стрептолизин О (от англ. oxygen - кислород) продуцирует большинство штаммов стрептококков группы А (молекулярная масса от 50000 до 75000 в зависимости от состояния оксидации). Он способен разрушать эритроциты и лейкоциты путем связывания с мембранными стиролами и создания “пор”, через которые выходят лизосомальные ферменты и цитоплазматические гранулы. Стрептолизин О также способен разрушать окружающие клетки и ткани, содействуя распространению стрептококков из локальных очагов. Пирогенные (эритрогенные, скарлатинные) экзотоксины являются белками, ответственными за появление сыпи при скарлатине и развитие системного шокоподобного синдрома. Существует три антигенно различных типа пирогенных токсинов (А, В и С), один или больше из которых продуцируют 95 % штаммов стрептококков группы А. Пневмококки продуцируют пневмолизин, разрушающий эритроциты в анаэробных условиях (наблюдают гемолиз).
Антигенная структура. Антигенная структура стрептококков группы А может быть представлена таким образом. С-карбогидраты являются полисахаридами клеточной стенки, чья антигенная неоднородность служит основой для классификации стрептококков на 20 серогруп, которые обозначают буквами от А кдо V (исключая буквы I и J). Липотейхоевая кислота яыляется поверхностной молекулой, ковалентно связанной с гликолипидом плазматической мембраны, которая проходит через клеточную стенку и капсулу. Потенциально, в соединении с М-белком, липотейхоевая кислота способствует прикреплению стрептококков к эпителию кожи и слизистых оболочек, облегчая колонизацию. М-белки являются поверхностными димерными молекулами с молекулярной массой от 40000 до 80000. Эти белки погружены в плазматическую мембрану в виде карбоксильных остатков и проходят через клеточную стенку и капсулу как фибриллярные структуры, которые состоят из 2 альфа-спиральных мономерных цепей, закрученных одна вокруг другой в виде суперспирали. М-белок считают основным фактором вирулентности стрептококков группы А. Переерестная реактивность антител против М-белка с тканями сердца человека не позволяет проводить вакцинацию препаратами, которые содержат цельный М-белок или его детерминанты. Капсула состоит из гиалуроновой кислоты, которая тождественна таковой соединительной ткани, поэтому она не является иммуногенной для организма человека. Капсула угнетает фагоцитоз по неизученному механизму; разные штаммы пневмококков имеют разные по химическому составу капсулы.
Fc-рецепторы стрептококков группы А к Ig G выступают в качестве факторов вирулентности при первичном инфицировании кожи, поскольку угнетают фагоцитоз.
Классификация. Стрептококки входят в семейство Streptococcaceae. Существенные изменения были внесены в классификацию стрептококков на основании относительно недавних молекулярных таксономических исследований рода. Энтерококки, которые ранее считали стрептококками группы D, и лактококки (которых классифицировали как стрептококки группы N) сейчас перенесены к собственные рода, соответственно Enterococcus и Lactococcus.
Гемолиз был первым, предложенным Шотмюлером в 1903 г., критерием для классификации, но он был положенй в ее основу Брауном в 1919 г. Используя мясо-пептонный агар с 5 % сывороткой лошадей, Браун выделил 3 типа реакций культур.
1. Для альфа-гемолитических стрептококков характерне зеленоватое обесцвечивание с частичным гемолизом вокруг колоний. Зона лизиса небольшая (шириной 1-2 мм) с нечёткими краями, и в этой зоне под микроскопом можно увидеть неразрушенные эритроциты. Альфа-стрептококки являются обычно комменсалами в глотке, но иногда они могут вызывать оппортунистические инфекции. В связи с характерным зеленым цветом, который они образуют, их называют “группой viridans” (S. viridans).
2. Бета-гемолитические стрептококки создают чётко определенную прозрачную бесцветную зону гемолиза шириной 2-4 мм, в которой эритроциты полностью разрушаются.
3. Гамма- или негемолитические стрептококки не вызывают изменений питательной среды. Их иногда называют индифферентными стрептококками. К гамма-стрептококкам относят те бактерии, которые не вошли в состав рода Enterococcus.
Гемолитические стрептококки были классифицированы Ребеккой Ленсфильд (1933) серологически на группы на основе строения карбогидратного антигена клеточной стенки. Эти группы называют группами Ленсфильд, 20 из которых были хорошо изучены и обозначены буквами от A до V (без I и J).
Хотя традиционные фенотипические критерии (вид гемолиза, серология по Ленсфильд) для классификации стрептококков еще используют, существует новая таксономическая классификация, а вышеупомянутые критерии следует использовать только на первых этапах идентификации микробов. Бета-гемолитические стрептококки (групп А, С или G по Ленсфильд) делят на 2 подгруппы: с большими колониями (более 0,5 мм в диаметре) и с мелкими колониями (менее 0,5 мм). Группа А с большими колониями (S. pyogenes), С и G штаммы являются “гноеродными” стрептококками с высокой вирулентностью. Бета-гемолитические штаммы с мелкими колониями и идентичными антигенами по Ленсфильд относят к группе “viridans”. Хотя стрептококки, которые образуют мелкие колонии, могут вызывать развитие инфекций, их также относят к комменсалам, чьи патогенные свойства меньше, чем у гноеродных стрептококков. S. agalactiae все еще относят к другим фенотипическим группам на основе его продукции антигена группы В по Ленсфильд. Альфа-гемолитические стрептококки разделяют на группу S. pneumoniae (чувствительного к оптохину и желчи) и группу “viridans”, которая состоит из большого количества видов (таблица 1).
Стрептококки с вариабельными потребностями к питательным средам, которых ранее считали мутантами штаммов “viridans”, сейчас относят к отдельной группе. Стрептококки группы Ленсфильд D включают негемолитические штаммы S. bovis. Бактерии, которых ранее считали анаэробными стрептококками, сейчас исключены из рода Streptococcus.
Таблица 1
Виды рода Streptococcus
|
Пиогенные стрептококки |
S. agalactiae (группа Ленсфильд B), S. canis, S. dysgalactiae, S. equi (подвиды equisimilis и subsp. zooepidemicus) (группа Ленсфильд C), S. iniae, S. porcinus, S. pyogenes (группа Ленсфильд А), S. suis |
|
Стрептококки ротовой полости (группа viridans) |
S. cricetus, S. downei, S. ferus, S. gordonii, S. macacae, “S. milleri” (группы Ленсфильд A, C, F, G и не сгруппированные), “S. mitior”, S. mitis, S. mutans, S. oralis, S. pneumoniae, S. salivarius, S. sanguis, S. sobrinus, S. vestibularis |
|
Анаэробные стрептококки |
S. hansenii, S. parvulus, S. pleomorphus |
|
Другие стрептококки |
S. acidominimus, S. alactolyticus, S. bovis (группа Ленсфильд D), S. equinus, S. hyointestinalis, S. alactolyticus, S. thermophilus, S. uberis |
Резистентность. Стрептококки выживают продолжительное время при низких температурах и высушивании. Нагревание до 70º С разрушает их через 1 час, действие 3-5 % раствора фенола - через 15 минут. Пневмококки чрезвычайно чувствительны к влиянию физических, химических факторов и окружающей среды, быстро разрушаются антисептиками. S. pyogenes является требовательным организмом, который легко разрушается при нагревании (54ºС - через 30 минут). Чувствительность к бацитрацину является отличительным признаком для дифференцирования S. pyogenes от других гемолитических стрептококков.
Патогенность для животных. Стрептококки обычно являются паразитами человека и животных; некоторые штаммы - невирулентные комменсалы.
Патогенез и заболевания у человека. Стрептококки колонизируют кожу и слизистые оболочки и могут быть изолированы как компонент нормальной микрофлоры пищеварительного, дыхательного и полового трактов. Наиболее важными патогенами человека являются стрептококки вида S. pyogenes с антигеном группы А по Ленсфильд. Многочисленные факторы вирулентности S. pyogenes (М-белок, липотейхоевая кислота, ферменты, токсин) способствуют возникновению большого количества тяжёлых инфекций, таких, как фарингит, инфекции дыхательных путей, кожи (импетиго, рожа) и мягких тканей, эндокардит, менингит, послеродовой сепсис и артрит. Инфицирование токсинпродуцирующими штаммами может привести к возникновению скарлатины или более тяжёлого токсического шокоподобного синдрома.
Бета-гемолитические стрептококки с антигеном группы В по Ленсфильд (S. agalactiae) являются серьёзной причиной развития таких инфекций новорожденных, как сепсис и менингит. У взрослых стрептококки группы В вызывают бактериемию, эндокардит, остеомиелит, инфекции кожи и мягких тканей. Стрептококки группы С и G, которые образуют большие колонии, являются стрептококками, подобными со S. pyogenes, и вызывают бактериемию, эндокардит, менингит, септический артрит и инфекции дыхательных путей и кожи. Членов группы видов “S. milleri” изолируют при гнойных инфекциях (обычно абсцессах), в глотке - как комменсалов (они не вызывают фарингит). Пневмококки вызывают пневмонию, которая может осложниться бактериемией; отит среднего уха, синусит, менингит, эндокардит. Пневмококки являются облигатными паразитами человека, их носительство выявляют у 25-70 % людей. Зеленящие стрептококки являются нормальными обитателями ротовой полости млекопитающих, пищеварительного тракта и женских половых путей. Они могут вызывать развитие подострого бактериального эндокардита, особенно у больных с поврежденными или искусственными клапанами сердца. Бактериемия, вызванная изолятами S. bovis, особенно биотипа I, связана со злокачественными опухолями пищеварительного тракта. Эти стрептококки могут также вызывать эндокардит и менингит.
Иммунитет. Иммунитет при стрептококковых инфекциях является типоспецифическим и нестойким; уровень типоспецифических антител является минимальным. Иммунитет при скарлатине является антитоксическим и антимикробным. Иммунитет при пневмококковых инфекциях имеет типоспецифический характер, но слабого напряженный и недлительный.
Лабораторная диагностика. Материалом для исследования служат выделения из ротовой полости и носоглотки, гной, раневое содержимое, кровь, мокрота, моча. Материал для исследования следует обрабатывать как можно побыстрее: хотя некоторые стрептококки (например, S. pyogenes), выдерживают высушивание и замораживание, другие штаммы очень чувствительны к ним (например, пневмококки). Стрептококки растут на неселективных питательных средах, но желательно использовать сложные среды, обогащенные кровью, поскольку гемолитические реакции стрептококковых изолятов могут быть выявлены на начальных этапах идентификации. Культуры следует инкубировать при 37ºС в течение ночи. Росту стрептококков (особенно зеленящих и пневмококков) способствует присутствие в воздухе 5 % СО2, другие хорошо культивируются и в атмосферном воздухе.
Окраска по Граму является наиболее полезным при работе с культурами, свободными от индигенной стрептококковой микрофлоры. Для микроскопической идентификации пневмококков наиболее специфичным является тест Квеллинга, позволяющий визуально определить капсулу пневмококков после реакции стрептококков с антикапсульной антисывороткой.
Гемолитические реакции. Бета-гемолиз - это полное очищение (лизис эритроцитов) в среде. При альфа-реакции эритроциты полностью не разрушаются, но рост микробов сопровождается зеленоватым окрашиванием агара вследствие влияния стрептококков на гемоглобин. Гамма- или негемолитические стрептококки кровяной агар не изменяют.
Серологические тесты. Существует большое количество коммерческих наборов, учитывающих скорость экстракции антигена и реакции агглютинации, которые позволяют идентифицировать бета-гемолитические и не-бета-гемолитические стрептококки группы В по Ленсфильд (ИФА, латексная агглютинация, методы прямой иммунофлюоресценции).
Физиологические тесты. С помощью ПИР-теста можно выявить активность пиролидонил-ариламилазы - фермента, продуцируемого только S. pyogenes. Положительный тест Фогеса-Проскауера (VP-тест) на ацетоин позволяет отличить бета-гемолитические стрептококки группы “S. milleri”, которые образуют мелкие колонии и относятся к группам А, С или G по Ленсфильд, от стрептококков, которые образуют большие колонии, но относятся к одинаковым группам по Ленсфильд. Тесты на определение чувствительности к оптохину и желчи используют для дифференцирования пневмококков и зеленящих стрептококков. Существуют коммерческие наборы для идентификации стрептококков и автоматические системы с точностью 70-90 %. В европейских странах наиболее широко используют STREPTOtest-16 (Lachema, Чехия).
Лечение. Стрептококки (в том числе и пневмококки) высокочувствительны к пенициллину и эритромицину. Некоторые виды резистентны к тетрациклинам. Аминогликозиды и ванкомицин усиливают действие пенициллина, поэтому их используют для лечения инфекций, вызванных штаммами, резистентными к пенициллину. Достаточно эффективны и сульфаниламиды, но к ним легко вырабатывается резистентность.
Профилактика. Для элиминации носителей используют пенициллин. Для профилактики пневмококковой пневмонии используют 23-валентную капсульную полисахаридную вакцину (её эффективность составляет 85 %, применять ее для детей моложе 2 лет не рекомендуется).
254
PAGE 247