Родовые отличия бактерий семейства Enterobacteriaceae

Тесты
Глюкоза	+	+	+	+	+	+	+	+	+(к)	+	+(к)
Лактоза	+	+	+	-	-	-	-	-	-	-	-
Сахароза	+ -	+ -	+	+	-	+ -	-	+ -	+ -	+ -	+ -
Маннит	+	+	+	+	+	-	+ -	+	+	+	+
Дульцит	+ -	+ -	-	+ -	+ -	-	-	-	-	-	-
Мальтоза	+ -	+	+	+	+	+ -	-	+	+	-	+
Сорбит	+	+	+	+	+	-	-	-	+ -	+ -	-
Реакция с метилротом	+	+	-	+ -	+	+	+	+	+	+	+
Реакция Фогес-Проскауэра	-	-	+	+ -	-	+ -	-	-	+ -	-	+
Среда Симонса	-	+	+	+	+	+ -	-	-	-	+	+
Индол	+	+ -	-	+ -	-	+ -	+	+	+ -	+	-
Сероводород	-	+ -	-	-	+	+ -	-	+ -	-	-	-
Мочевина	-	+ -	+ -	+	-	+	+	-	+	+	-
Желатин	-	-	+ -	-	-	+	-	-	-	-	-
Фенилаланин	-	-	-	-	-	+	+	-	-	+	-
Лизин	+	-	+ -	+	+	-	-	+	-	-	+
Орнитин	+ -	+ -	+	-	+	+ -	+	+	+ -	-	+

Обозначения: “+” – ферментация сахара с образованием кислоты и газа, рост на среде Симонса, образование индола, расщепление мочевиды и т.д.

“-“ – отрицательный результат.

“+”- различные показатели

-

(к) – ферментация сахара с образованием только кислоты

О-антиген представляет собой термостабильный полисахаридо-липидопротеиновый комплекс, не разрушающийся при температуре 100 °С в тече­ние 2,5 ч и выдерживающий автоклавирование при 1 атм (121 С) в тече­ние 1 ч. Особенности химического строения О-антигена определяют серогрупповую специфичность бактерий. В классификационной антигенной схе­ме Рауса-Вороса к 1980 году насчитывалось 47 серологических групп мор­ганелл. Однако этот перечень не охватывает всего многообразия серогрупп данных бактерий, существующих в природе. В частности, Л.С. Кавруком и С.В. Бритовой (1987) были выявлены две новые эпизоотические серогруппы морганелл, циркулирующие на животноводческих фермах и обладающие патогенностью для поросят и телят, которые по антигенному строению от­личались от известных 47 серогрупп названных бактерий.

Н-антиген имеет белковую природу, термолабильный, высокая темпера­тура (100 С) приводит к быстрому его разрушению и утрате агглютинабельной способности. При кипячении культуры в течение 2,5 ч происходит потеря её Н-агглютиногенных свойств. У морганелл установлено свыше 30 типов Н-антигена. Следует отметить, что один и тот же тип Н-антигена может содержаться у разных серогрупп морганелл. Неподвижные штаммы данный антиген не имеют.

Поверхностный К-антиген является термолабильным и по химическому составу сходен с В-антигеном E. coli, однако в отличие от по­следнего он не препятствует О-агглютинации живой культуры со специфической О-сывороткой. Культуры, содержащие К-антиген агглютинируют с О-сыворотками в одинаковых титрах как с живыми, так и с убитыми бактериями. Совокупность всех типов аятигенов, имеющихся у того или другого штамма морганелл, определяет его серологический вариант (серовар),обоз­начаемого формулой аналогично той, которая принята для характеристики эшерихий. В частности, после номера О-антигена морганелл (согласно классификационной схемы Рауса-Вороса) указываются номера К-антигена (при его наличии) и Н-антигена; типы антигенов, обозначаемые арабскими цифрами, разделяются двоеточием. Например, О40:К4:Н2.

Серологическую идентификацию культур морганелл проводят в реакции агглютинации с помощью специфических агглютинирующих О-, Н- и К-сывороток приготовленных путем гипериммунизации кроликов соответствующими анти­генами. Для серогрупповой типизации бактерий (по О-антигену) использу­ют живые или убитые культуры, тогда как для типирования Н и К-антигенов только живые культуры.

Исследованиями ряда авторов (K. Rauss, S. Voros, 1967; K. Rauss 1968;. J. Penner, J.L. Hennessy, 1979; Л.С. Каврук, С.В. Бритова, 1987; М.А. Прошутинская, 1992) установлены антигенные связи между разными серогруппами морганелл, а также с бактериями других родов и видов семейства Enterobacteriaceae. При этом данная связь может быть односторонней или двусторонней. В последнем случае отмечается перекрестная РА в тех или иных титрах гомологичной и гетерологичной сывороток, что свидетель­ствует о наличии родственных (идентичных) антигенов у штаммов разных серогрупп морганелл или других родов и видов кишечных бактерий. На ос­новании указанного при серологической идентификации выделенных штам­мов морганелл решающим фактором является титр сыворотки, в котором агглютинирует гомологичный и гетерологичный антигены. Принадлежность штамма к той или другой серогруппе бактерий устанавливают по показа­телю наиболее высокого титра специфической агглютинирующей сыворотки, в котором наблюдается положительная реакция.

Факторы патогенности. Патогенность морганелл обусловлена комплексом факторов, степень выраженности которых определяет вирулентность определенного штамма. Подобно другим видам патогенных энтеробактерий морганеллы образуют эндо- и экзотоксины. Некоторые исследователи (Y. Ciznar, 1983; G. Bartcova, V. Majtan, 1984) связывают патогенные свойс­тва морганелл с действием эвдотоксина, который, по их мнению, может быть как в связанном с микробной клеткой состоянии, так и в свободном виде, поступая в окружающую среду до наступления лизиса клеток. Эндотоксин оказывает действие на центральную нервную систему и толстый отдел ки­шечника и не обладает специфическим свойством, так как аналогичное действие проявляет эндотоксин и других видов энтеробактерий. Помимо эндо­токсина морганеллы могут образовывать термолабильный экзотоксин, в час­тности, энтеротоксин (С.Т. Мнацаканов, 1983), свойства которого изучены недостаточно.

Зяектронно-микроскопическими исследованиями установлено у некото­рых штаммов морганелл наличие фимбрий, располагающихся вокруг микробной клетки, благодаря которым бактерии проявляют адгезивные свойства и коло­низируются на эпителии слизистой кишечника (L. Lautrop, 1974; D.C. Old, R.A. Adegbola, 1982). Адгезия бактерий приводит к разрушению клеток ворсинок слизистой оболочки кишечника и возникновению воспалительного процесса.

Преобладающее большинство патогенных штаммов морганелл продуциру­ет гемолизины, вызывающие лизис эритроцитов разных видов животных и че­ловека (Л.С.Каврук, 1986, 1994; И.М. Габрилович, В.Б. Базиев, 1989; С.Н. Золо­тухин, 1994, 1996; L. Emody, 1982 и др.).

Наряду с указанными факторами морганеллы вырабатывают патогенные ферменты - декарбоксилазы, эа счет которых происходит распад аминокис­лот .входящих в состав белка, или промежуточных продуктов азотистого об­мена, в частности, орнитина, глютаминовой кислоты. Декарбоксилирование аминокислот сопровождается образованием биогенных аминов (гистамина, гриптамина, агмитина, тирамина и др.), обладающих токсическим действием и способных всасываться из кишечника в кровь (Ю.В. Галаев, 1968).

Патогенность для лабораторных и сельскохозяйственных животных.

Морганеллы патогенны для белых мышей и крыс “хомяков “морских свинок, кроликов, котят, о чем свидетельствуют сообщения многих исследователей. Парантеральное введение бульонных культур или суспензий, приготовленных с агаровых культур, в небольших дозах вызывает гибель указанных видов жи­вотных от септицемии через 12-48 ч, реже на третьи сутки после зараже­ния. Вирулентность у разных штаммов бактерий может сильно варьировать. Так, по данным Л.С.Каврука (1986), LD50 у штаммов морганелл, выделенных от больных и павших от диареи телят и поросят, находилась в пределах 23-705 млн. микробных клеток; отдельные штаммы вызывали гибель мышей спустя 1,5-2 ч при внутрибрюшинном заражении в дозе 15 млн. микробных клеток. Наиболее характерными симптомами у зараженных животных являют­ся паралич задних, а затем и передних конечностей, судороги, учащенное дыхание; иногда возникает понос с наличием примеси крови в фекалиях. При вскрытии трупов погибших животных отмечается (наиболее ярко у мор­ских свинок, кроликов) воспаление толстого, реже тонкого отделов кишеч­ника нередко с множественными точечными и полосчатыми кровоизлияниями на слизистой оболочке, переполнение желчного пузыря, набухание или уве­личение селезенки. В случае быстрой гибели животных (в первые сутки после заражения) перечисленные патологоанатомические изменения могут не наблюдаться. Наличие у них септицемии подтверждается результатами бактериологического исследования паренхиматозных органов и крови, из которых удается выделять культуры морганелл, использованные для зараже­ния животных.

Относительно патогенности морганелл для сельскохозяйственных жи­вотных имеются достаточно убедительные данные в отношении телят и по­росят, хотя можно допустить, что и для других видов животных они также могут быть патогенны. Так, например, R. Lwel (1929) сообщает, что ему приходилось выделять из внутренних органов погибших птиц патогенные культуры морганелл. Л.С. Каврук (1986) в опытах экспериментального заражения новорожденных телят и поросят тремя полевыми штаммами морганелл (серогрупп О1 и О29) установил возможность воспроизведения у них тяжело протекающей диареи с летальным исходом после скармливания суспензий бактерий соответственно в дозах 20 и 5 млрд. микробных клеток за 30-40 мин до приема молозива. При бактериологическом исследовании фекалий больных телят и поросят, а также внутренних органов и тканей погибших от диареи животных приходилось выделять культуры морганелл тех же серогрупп “кото­рые использовались для заражение. В тех случаях, когда заражение новорожденных телят и поросят проводилось после 2-3-х кратного получения ими молозива, возникала легко протекающая и быстро проходящая диарея лишь у некоторых животных.

Аналогичные данные были получены С.Н. Золотухиным (1993,1994), которому при экспериментальном заражении новорожденных поросят полевым штаммом морганелл серогруппы О24 удавалось вызвать диарею с летальным исходом после перорального введения суспензии бактерий в дозе 10 млрд. микробных клеток до приема молозива. При заражении поросят, ранее полу­чавших молозиво, в первые сутки их жизни в дозе 5 млрд. микробных клеток заболевали не все поросята. Наряду с указанным в своих опытах он отме­чал, что незараженные поросята, содержавшиеся под свиноматками совместно с зараженными больными животными, также тяжело заболевали диареей спус­тя 1-4 суток и часть их погибала. У погибших поросят из кишечника, па­ренхиматозных органов и крови автор выделял идентичные культуры морганелл серогруппы О24.

Выживаемость и устойчивость к физико-химическим факторам.

Вопросы, касающиеся продолжительности выживания морганелл в разных объектах внешней среды, а также их устойчивости к различным физико-химическим факторам, более глубоко были изучены С.В. Бритовой (1985), которая уста­новила, что наиболее короткий срок выживания (7-10 суток) эти бактерии имели в сточных водах при разных температурных условиях - 4,18-22 и 30 С. Наибольшая продолжительность выживания отмечалась у них в увла­жненном навозе (75 суток) и увлажненной почве (до 60 суток) при 4 С. В сухом навозе и сухой почве морганеллы выживали 30-38 суток при 4 и 18-22 С, а при температуре 30 С - 24 суток. На поверхностях керамических, де­ревянных и металлических тест-объектах с тонким защитным органическим слоем бактерии сохраняли жизнеспособность 28-35 суток при 4 °С, 20-23 суток при 18-22 °С и 10-18 суток при температуре 30 °С. Использованные в этих опытах 3 штамма морганелл не изменяли свои морфологические, культурально-биохимические, антигенные и патогенные свойства в течение все­го срока выживания в тех или иных субстратах и на разных тест-объек­тах. Исследованиями С.В.Бритовой установлено также, что названные бак­терии обладают весьма низкой, устойчивостью к высоким температурам. В частности, температура 60 С вызывает их моментальную гибель, а при тем­пературах 58,57,56 С продолжительность их жизнеспособности равна со­ответственно 10 сек, 1 и 2 мин.

Одновременное изучение устойчивости морганелл и эшерихий к разным дезинфицирующим веществам показало, что по сравнению с последними, мор­ганеллы более чувствительны к едкому натру, гипохлориту кальция, форма­льдегиду, глутаровому альдегиду и дезанолу. Перечисленные дезсредства вызывают гибель морганелл в более короткие сроки, а некоторые из них и в меньшей концентрации.

Разные штаммы морганелл проявляют неодинаковую чувствительность к антибиотикам, что, по всей вероятности, зависит от приобретенной резистентности к тем препаратам, которые продолжительное время используют в хозяйствах, где циркулируют эти бактерии. Однако подобно другим видам энтеробактерий морганеллы проявляют устойчивость или слабую чувстви­тельность к антибиотикам пенициллиновой группы и эритромицину, о чем имеются сообщения ряда исследователей. Так, по данным С .Н. Золотухина (1994), при изучении чувствительности 19 полевых штаммов морганелл к 14 антибиотикам выраженной активностью обладали левомицетин и гентамицин только в отношении четырех и трех штаммов соответственно. Дру­гие штаммы были устойчивы или умеренно устойчивы к пенициллину, тетра­циклину, оксацилину, полимиксину, стрептомицину, эритромицину, линкомицину, ристомицину и пр.

С.В. Бритова (1997) при определении антибиотикочувствительности 82 полевых культур морганелл к 9 антибиотикам – бензилпенициллину, те­трациклину, неомицину, мономицину, левомицетину, полимиксину, канамицину, эритромицину, олеандомицину, установила, что 70-79% культур проявляли чувствительность к левомицитину, неомицину, мономицину, канамицину; сла­бую чувствительность к тетрациклину, олеандомицину, эритромицину и усто­йчивость к бензилпенициллину и полимиксину. 7 культур, выделенных из внутренних органов и тканей телят и поросят, погибших от диареи, облада­ли устойчивостью ко всем 9 антибиотикам.

Бактериоцины и бактериофаги морганелл. Известно, что определенные штаммы многих видов грамотрицательных и грамположительных микроорга­низмов образуют антибиотические вещества, способные задерживать рост других штаммов тех же видов микробов. Эти вещества, получившие назва­ние бактериоцины, имеют белковую природу, термостабильны, проходят через целлофан и разрушаются трипсином. Способность микробов продуцировать бактериоцины определяется наличием в их клетках специфических детерми­нантов - бактериоциногенных факторов, которые представляют собой свое­образные генетические элементы, называемые эписомами (F. Jacob, E.L. Wollman, 1958). Данные эписомы не являются обязательными элементами для нормальной жизнедеятельности микробной клетки. С другой стороны, фено­мен бактериоциногении характеризуется тем, что синтез бактериоцина при­водит к гибели продуцирующих его клеток. Однако в микробной популяции только отдельные клетки продуцируют в определенное время бактериоцины, остальные клетки популяции являются иммунными к действию бактериоцина. и сохраняют способность к его продукции в течение бесконечного ряда поколений (F. Jacob и др., 1952; G. Ivanovics, L. Alfoldi, 1955; H. Ozeki и др., 1959).

Следует иметь в виду, что бактериоцины обладают специфичностью и действуют только на филогенетически родственные микроорганизмы, т.е. на клетки того же вида бактерий. Специфичность бактериоцинов обусловлена наличием на поверхности чувствительных бактерий особых рецепто­ров c помощью которых происходит адсорбция соответствующих бактериоцинов. Штаммы бактерий, утратившие по каким-либо причинам способность образования указанных рецепторов, становятся устойчивыми к воздействию определенного типа бактериоцина.

Многие штаммы морганелл также обладают свойством образования бак-териоцинов. Последние в соответствии с родовым наименованием этих бак­терий были названы морганоцинами. На способность морганелл продуциро­вать морганоцины указывают J.N. Coetzee (1967), B.W. Senior (1987) и др. J.N. Coetzee при изучении 94 штаммов морганелл отмечал образование морганоцинов у 12 штаммов при культивировании их на среде Mac Konkey. Морганоцины отличались по активности и спектру действия на разные штаммы морганелл. B.W. Senior провел изучение 160 штаммов морганелл, выделенных от людей больных диареей и другими заболеваниями “используя более совершенную методику обнаружения морганоцинов при выращивании бактерий на Lab-lemco агаре. Автор установил, что 132 (82,5%) штамма продуцировали морганоцины, которые относились к 50 разным типам. Из об­щего числа изученных штаммов 156 (97,5%) были чувствительны к тем или иным типам морганоцинов. Причем .некоторые штаммы обладали чувствитель­ностью к одному или нескольким типам морганоцинов “другие - к десяткам типов морганоцинов. К числу чувствительных штаммов морганелл относи­лись и те, которые не продуцировали морганоцины.

Из представленных данных видно, что процесс бактериоциногении мо­жет оказывать различное влияние на формирование микробиоценоза кишеч­ника животных. Если непатогенные штаммы морганелл образуют морганоци­ны, то это способствует защите организма от размножения патогенных штаммов названных бактерий. Наоборот, образование морганоцинов пато­генными штаммами морганелл приводит к угнетению роста и гибели кле­ток непатогенных штаммов бактерий, что обусловливает заселение кишеч­ника патогенными штаммами морганелл и возникновение болезни. В после­днем случае образуемые морганоцины можно рассматривать как фактор патогенности бактерий.

О существовании в природе морганеллезных фагов долгое время в ли­тературе отсутствовали сведения и лишь в последние десятилетия работа­ми ряда исследователей ( W.H. Ewing, P.R. Edwars,1962; J.T. Vien, 1963; W.C. Schmidt, C.D. Jefferis, 1974; С.Н. Золотухин, 1990, 1994) было установ­лено их наличие. Морганеллезные фаги обладают специфичностью действия, вызывая лизис клеток соответствующего вида бактерий, в которых они ре­продуцируются. При этом спектр их действия на разные серогруппы и штаммы морганелл неодинаков. Так, например W.C. Schmidt, C.D. Jefferis на осно­ве различий литической активности у 7 выделенных морганеллезных фагов по отношению к 26 штаммам морганелл выявили 14 фагочувствительных групп данных бактерий.

С.Н. Золотухин, изучая литическую активность 6 штаммов морганеллезных фагов< выделенных из сточных вод свинарников-маточников, фекалий больных и содержимого кишечника погибших от диареи поросят-сосунов, также отмечал у них различный спектр литического действия при испыта­нии на большой коллекции музейных и полевых штаммов морганелл. Селекционированные им 5 клонов морганеллезных фагов обладали строгой специ­фичностью и не лизировали бактерий других родов и видов семейства Enterobacteriaceae и рода Pseudomonas. Один клон фагов обладал наибо­лее широким спектром действия и по степени активности, латентному пе­риоду внутриклеточного размножения, "урожайности", скорости адсорбции фаговых корпускул на бактериальной клетке превосходил другие клоны и штаммы этих фагов.