Материал: Эшерихии

6

Культуральные и биохимические свойства

Эшерихии являются аэробами или факультативными анаэробами. Оптимальная температура роста 35-37 С. Хорошо растут на простых питательных средах. На МПА эшерихии образуют колонии средних размеров, серо-белые, гладкие, влажные, блестящие, с ровными краями (S-форма). В жидких средах вызывают равномерное помутнение, иногда образуют незначительный осадок (рисунок 6).

а б Рисунок 6 – Характер роста эшерихий на МПА (а) и в МПБ (б).

Эшерихии обладают высокой биохимической активностью – ферментируют с образованием кислоты и газа глюкозу, лактозу, мальтозу, арабинозу, галактозу, маннит. Дульцит и сахарозу большинство штаммов кишечной палочки не ферментирует (рисунок 7).

Рисунок 7 - Сахаролитическая активность эшерихий.

Характерным признаком эшерихий является ферментация лактозы. По способности ферментировать лактозу различают лактозоположительные и лактозоотрицательные кишечные палочки. В качестве дифференциальнодиагностических сред при выделении кишечной палочки используют среды, содержащие лактозу (среды Эндо, Левина, Плоскирева).

7

Среда Эндо содержит МПА, лактозу, фуксин и натрия сульфит. Готовая среда имеет бледно-розовый цвет. Сульфит натрия и фуксин оказывают ингибирующее действие на большинство грамположительных микроорганизмов. При разложении эшерихиями лактозы рН смещается в кислую сторону в результате образования ацетилальдегида, который взаимодействует с сульфитом натрия и приводит к восстановлению фуксина. Лактозоположительные штаммы кишечной палочки на среде Эндо образуют темно-красные колонии с металлическим блеском (рисунок 8).

Рисунок 8 – Вид колоний лактозоположительных эшерихий на среде Эндо.

Лактозоотрицательные эшерихии, сальмонеллы, другие энтеробактерии, не ферментирующие лактозу, образуют на среде Эндо бесцветные или бледно-розовые колонии (рисунок 9).

Рисунок 9 – Характер роста лактозоположительных (черная стрелка) и лактозоотрицательных (белая стрелка) эшерихий на среде Эндо.

Среда Плоскирева содержит агар, лактозу, желчные кислоты, йод, нейтральный красный, бриллиантовый зеленый, соли. Готовая среда имеет светлокоричневый цвет. Желчные кислоты, йод, бриллиантовый зеленый подавляют рост

8

грамположительных бактерий. На среде Плоскирева лактозоположительные штаммы кишечной палочки образуют колонии брусничного цвета (рисунок 10).

Рисунок 10 – Характер роста эшерихий на среде Плоскирева.

Среда Левина (ЭМС-агар) содержит МПА, лактозу, эозин и метиленовый синий. Готовая среда имеет красновато-фиолетовый цвет. На среде Левина лактозоположительные штаммы кишечной палочки образуют темно-фиолетовые (черные) колонии с зеленоватым оттенком (рисунок 11).

Рисунок 11 – Характер роста лактозоположительных эшерихий на среде Левина.

Протеолитическая активность у эшерихий выражена слабо - желатин они не разжижают, образуют индол, не образуют сероводорода. Мочевину не разлагают. Среди эшерихий выявляются как гемолитические штаммы, дающие полный α- гемолиз, так и негемолитические штаммы (рисунок 12).

а б Рисунок 12 – Гемолитические (а) негемолитические (б) штаммы кишечной палочки.

9

Резистентность эшерихий

В окружающей среде эшерихии достаточно устойчивы. При 60 С они погибают в течение 15 минут, при 100ОС - моментально. В воде, почве сохраняют жизнеспособность месяцами. В молоке сохраняют жизнеспособность более 30 суток, в детских питательных смесях – более 3 месяцев, на игрушках и предметах обихода – до 3-5 месяцев. Прямой солнечный свет вызывает гибель эшерихий через несколько минут. Эшерихии чувствительны к большинству дезинфицирующих веществ (формальдегиду, препаратам хлора, гидроксиду натрия и др.) и антибиотиков (тетрациклинам, аминогликозидам, рифампицину и др.). Однако они способны быстро приобретать устойчивость к антимикробным препаратам в основном за счет приобретения R-плазмид.

Антигенная структура эшерихий

Эшерихии содержат соматический О-антиген, капсульный К-антиген и жгутиковый Н-антиген. Эти антигены являются основой серологической классификации эшерихий.

Соматический О-антиген (липополисахаридно-протеиновый комплекс) определяет серологическую группу эшерихий. В настоящее время по О-антигену выделяют 173 варианта (серовара) кишечной палочки. Для серологической типизации эшерихий промышленностью выпускаются диагностические О- сыворотки. О-антиген не разрушается при нагревании до 100ОС в течение 2,5 часов. Белковый компонент обусловливает иммуногенные свойства, липидный – токсичность, полисахаридный – серологическую специфичность эшерихий.

Капсульный К-антиген представлен мукополисахаридами. У эшерихий обнаружено 97 разновидностей К-антигена. К-антиген подразделяется на 3 разновидности (A, B и L), которые различаются по чувствительности к температуре и химическим соединениям. А-разновидность термостабильная, а B и L- разновидности термолабильные. К-антиген располагается на поверхности клеток, поэтому может препятствовать агглютинации эшерихий О-сыворотками. В этом случае О-антиген можно выявить только после разрушения К-антигена кипячением культуры в течение двух часов.

Жгутиковый Н-антиген (белок флагеллин) обладает типовой специфичностью. Эшерихии имеют 57 разновидностей Н-антигена.

Количество возможных комбинаций О-, К- и Н-антигенов превышает 2000. Антигенная структура эшерихий представляет собой формулу, в которой указываются буквенные и цифровые обозначения антигенов, разделенные двоеточием, например, О101:К5:Н10.

Факторы патогенности эшерихий

Основными факторами патогенности эшерихий являются факторы адгезии и колонизации, факторы инвазии, эндотоксины и экзотоксины.

10

Факторы адгезии и колонизации необходимы для прикрепления бактерий к клеткам организма и колонизации тканей. Адгезины представляют собой либо поверхностные фимбриальные структуры (пили), либо нефимбриальные белки наружной мембраны.

Адгезины СFА/I-СFА/V1 (англ. colonization factor antigen) представляют собой фимбриальные структуры. Гены, детерминирующие образование CFA, локализуются в плазмидах.

Адгезин Adhesion Henle-407 также относятся к фимбриальным факторам, выявляемым по способности бактерий прикрепляться к клеткам Henle-407.

Фимбриальные адгезины патогенных штаммов кишечной палочки представляют собой D-маннозочувствительные (MS) либо D-маннозорезистентные (MR) пили или фимбрии в зависимости от того, препятствует D-манноза связыванию бактерий с рецепторами на поверхности клеток или нет. Морфологически маннозочувствительные фимбрии относятся к фимбриям I типа. Они экспрессируются на поверхности практически всех E. coli и большинства представителей семейства Enterobacteriaceae (Salmonella, Klebsiella и др.). На поверхности одной клетки присутствует 200-500 фимбрий. Каждая фимбрия представляет собой молекулу специфического белка FimH, закрученную в спираль. Пили I типа узнают маннозный рецептор эпителиальных клеток.

В зависимости от того, с какими рецепторами связываются фимбриальные адгезины, выделяют фимбрии I типа (рецептором является олигосахарид кишечного эпителия), P-фимбрии (рецептор – гликосфинголипид энтероцитов), S-фимбрии (рецептор – нейраминовая кислота энтероцитов).

Белок наружной мембраны ЕАF (англ. enteropathogenic Е. coli adherence factor) или интимин относится к числу афимбриальных адгезинов. Он кодируется хромосомным геном еаеА. EAF обнаружен у бактерий, способных прикрепляться к клеткам НЕр-2.

Афимбриальные адгезины, кодируемые хромосомным геном afa, обусловливают адгезию эшерихий на рецепторах уроэпителиальных клеток.

Еще одним афимбриальным адгезином является белок карлин (curli), который кодируется геном csg и связывается с фибронектином и ламинином межклеточного матрикса. Карлин обусловливает адгезию, клеточную агрегацию и образование биопленок на слизистых оболочках.

Факторы инвазии. Роль факторов инвазии выполняют белки наружной мембраны, кодируемые плазмидой с молекулярной массой 140 МД. Эта плазмида идентична плазмиде шигелл, кодирующей синтез поверхностных белков (IPAантигенов) и белка VirG. C их помощью энтероинвазивные Е. coli проникают в эпителиальные клетки кишечника, размножаются в них и вызывают их разрушение.

Интимин - белок молекулярной массы 94 кД, кодируется геном eae. Комплекс интимина с рецептором Tir инициирует полимеризацию актина цитоскелета в области прикрепления бактерий. В результате этого облегчается процесс проникновения бактерий в эпителиальные клетки.

Система секреции III типа (Т3SS) обеспечивает перенос эффекторных бактериальных белков из микробной клетки непосредственно в цитоплазму эукариотической клетки – мишени.