Возбудители эшерихиозов – диареегенные Esherichia coli

Представители семейства Enterobacteriaceae

Escherichia coli впервые выделена из фекалий здорового ребёнка и долгое время считалась комменсалом. Затем были найдены её патогенные варианты. Возбудители эшерихиозов относятся к семейству Enterobacteriaceae, роду Escherichia.

Морфология. Кишечная палочка имеет слегка закругленные концы, прямая, полиморфная (от коккобациллярной формы до нитевидной). Размеры – в пределах 0,5-1,5х1,5-6 мкм. В мазках располагаются одиночно или парами. Многие штаммы имеют выраженную капсулу, другие – микрокапсулу. Спор не образует. Существуют как подвижные, так и неподвижные варианты эшерихий; подвижные снабжены жгутиками, расположенными перитрихиально.

Тинкториальные свойства. По методу Грама окрашивается отрицательно.

Культуральные свойства. Факультативный анаэроб. Растёт на простых питательных средах при 37° С. На плотных средах образует слабо выпуклые бесцветные колонии мелкозернистой структуры, гладкие (S-форма) или шероховатые с неровными краями (R-форма). На жидких средах растёт диффузно, вызывая помутнение и образование осадка либо плёнки. На всех дифференциально-диагностических средах с лактозой образует колонии, окрашенные в цвет индикатора (на среде Эндо – фуксиново-красные, Левина – тёмно-синие, МакКонки – красные, Аселя-Ли6ермана – тёмно-коричневые с красноватым оттенком). Существуют и неферментирующие лактозу штаммы патогенных эшерихий, колонии которых будут бесцветными на этих средах.

Ферментативные свойства. Ферментирует до кислоты и газа глюкозу, лактозу, маннит, некоторые штаммы – сахарозу, мальтозу, арабинозу, не образует H₂S; образует индол, свёртывает молоко и разжижает желатин, восстанавливает нитраты в нитриты. Не обладают оксидазной, уреазной и липазной активностью. Продуцируют каталазу. Желатину не гидролизуют, молоко свёртывают без пептонизации. Имеются также и метаболически инертные штаммы Escherichia coli.

Токсинообразование. Патогенные кишечные палочки обладают рядом факторов, способствующих развитию заболевания.

1. Фактор адгезии (прилипания E. coli к поверхности энтероцита, Ads F);

2. Фактор сцепления (E. coli с поверхностью энтероцита, Adr F);

3. Фактор колонизации (CF);

4. Фактор инвазии (IF), обеспечивающий проникновение энтероинвазивных кишечных палочек в эпителий кишечника;

Рис. 2 Механизм действия цитотонинов LT и ST.

Таблица 3

Классификация диареегенных эшерихий по О-антигену

№	Категория эшерихий	серогруппы по 0-АГ
	Энтеропатогенные кишечные палочки (ЭПКП) класса I. ►Продуцируют LT, ST ►Не имеют фактора инвазии ►Не проникают в эпителий кишечника	Класс I: О20, О33, 055, О75, О91, О111ав, О112ав, О114, О119, О125ас, О126, О127, О128ав, О142
	Энтеропатогенные кишечные палочки (ЭПКП) класса II ►Продуцируют LT,ST ►Имеют фактор инвазии ►Проникают в эпителий кишечника	Класс II: О18, О44
	Энтеротоксигенные кишечные палочки (ЭТКП) вырабатывают экзотоксины ST (термостабильный) и LT (термолабильный токсин) ►LT-активация образования аденилатциклазы энтероцитами→ гидролиз АТФ→накопление ц-АМФ→ цитотонический эффект (т.е. секреция жидкости в направлении: капилляр→энтероцит→просвет кишки ►ST -активация образования гуанилатциклазы энтероцитами→гидролиз ГТФ→накопление ц-ГМФ→цитотонический эффект ►Сочетанное действие LT+ ST аналогично действию холерогена по механизму	О6, О8, О11, О25 О27, О34, О63, О78, О80, О85, О115ас, О128ас, О139, О148, О149, О153, О154, О159,О166
	Энтероинвазивные кишечные палочки (ЭИКП). ►Обладают фактором инвазии (IF). Внедряются в эпителий слизистой толстого кишечника. Размножаются в них. Разрушают их ►Обладают LT и ST	О15а, О28ас, О29, О32, О112ас, О115ав,О124, О129, О135, О136, О143, О144, О151,152, О164, О167
	Энтерогеморрагические кишечные палочки (ЭГКП). ►Обладают LT и ST ►Образуют SLT-I и SLT-II (shiga like toxin), которые вызывают гибель эндотелия капилляров и, вследствие этого, ишемию и локальный некроз слизистой толстого кишечника (shiga-подобные, STEC)	О1, О2, О4, О5, О22, О23, О26, О38, О39, О45, О48, О50, О73, О82, О86, О88, О100, О103, О104, О105, 0111ас, О145, 0146, О157, О163, О165
	Энтероадгезивные (энтероаггрегативные, энтероадгерентные) кишечные палочки (ЭАКП)	4 провизорных кандидата

5. Цитотонины LT (labile toxin) и ST(stable toxin) – экзотоксины, индуцирующие гиперпродукцию ц-АМФ и ц-ГМФ, вызывающие, в свою очередь, усиленную секрецию эпителием кишечника жидкости, содержащей ионы Na⁺, К⁺, Cl^-, бикарбонаты (рис. 2).

6. Цитотоксины SLT-I (Shiga-like toxin, веротоксин 1, VT1, названный так из-за его способности вызывать гибель культур клеток HeLa и Vero in vitro) и SLT-II, (веротоксин 2, VT2), обладающий теми же свойствами, но отличающийся от VT1 по антигенам.

7. Эндотоксины — липополисахариды (ЛПС), освобождающиеся при распаде E. coli, являются одним из главных факторов их патогенности. Они могут инициировать синтез биологически активных соединений, определяющих патогенез эндотоксикоза.

8. Патогенные эшерихии выделяют также бактериоцины – колицины, вызывающие гибель родственных бактерий, что даёт им преимущество перед неколициногенными E. coli.

Факторы адгезии, сцепления, колонизации, колициногенности и инвазии контролируются плазмидными генами; LT, ST, SLT – генами умеренных фагов; ЛПС – хромосомными генами. Обмен плазмидами между патогенными и филогенетически родственными условнопатогенными кишечными палочками может приводить к возникновению новых патогенных вариантов E. coli.

Антигенная структура. Эшерихии имеют соматический О-антиген (липидо-полисахаридо-протеиновый, термостабильный), поверхностный соматический К-антиген (полисахаридный, термолабильный) и жгутиковый Н-антиген (термолабильные белки). К-антигены — группа антигенов, в нее входят термолабильные L-, В- и Vi-антигены и термостабильные А- и М антигены. Различают 173 варианта О-антигена, 96 вариантов К-антигена и 57 Н-вариантов, которые обозначаются порядковыми номерами. О-антиген является групповым (О1–О173 группы), а внутри группы эшерихии различаются по К- и Н-антигенам (серовары). Бактерии некоторых О-групп при тщательном анализе были выведены из рода Escherichia, групп стало меньше, но их порядковые номера не менялись. Некоторые из жгутиковых антигенов также были исключены из числа относящихся к роду Escherichia и их стало 54, но их прежние порядковые номера остались за ними. За названием кишечной палочки дается антигенная формула штамма с указанием антигена и его разновидности, выражаемой арабской цифрой, например, Е. coli 055:К59:Н6.

В зависимости от биологических свойств (токсинообразование, антигенные свойства) патогенные эшерихии (62 группы) классифицированы на 6 категорий (табл. 3): энтеропатогенные (ЭПКП-I и ЭПКП-II классов, EPEC), энтеротоксигенные (ЭТКП, ETEC), энтероинвазивные (ЭИКП, EIEC), энтерогеморрагические (ЭГКП или их другое название – Шига токсин-продуцирующие, STEC) и энтероаггрегативные кишечные палочки (ЭАКП, EAggEC). Не указанные в табл. 3 О-группы кишечных палочек относятся к условно-патогенным кишечным палочкам (УПКП), представителям нормальной микрофлоры толстого кишечника человека.

Патогенность для животных. Некоторые серогруппы кишечной палочки вызывают тяжелое заболевание с высокой степенью летальности у телят-сосунков. У лабораторных животных при парентеральном введении энтеропатогенных культур развивается токсикосептический процесс, приводящий животное к гибели.

Патогенез. Источник возбудителя в природе. Основным источником возбудителей являются человек, больной эшерихиозом, и бактерионосители.

Механизм и пути передачи возбудителя. Механизм передачи – фекально-оральный.

Пути передачи – пищевой, водный, контактно-бытовой.

Входные ворота инфекции для большинства патогенных эшерихий – слизистая тонкого кишечника, а для ЭИКП и ЭГКП - и слизистая толстого кишечника.

Динамика распространения возбудителя во внутренней среде макроорганизма– обычно локальная: входные ворота → межклеточная жидкость → лимфа → региональные → (мезентериальные) лимфатические узлы.

Механизм развития эшерихиоза зависит от категории возбудителя.

ЭПКП. Заражающая доза – 10⁵–10¹⁰ микробных клеток. Они являются возбудителями эшерихиозов у детей: ЭПКП-I – до 2 лет, ЭПКП-II – от 2 до 6 лет. Часто встречаются штаммы О-55 и О111ав серогрупп.

ЭТКП (энтеротоксигенные кишечные палочки) вызывают холероподобные заболевания у детей и взрослых. Заражающая доза ЭТКП – 10⁸–10¹⁰ микробных клеток. В просвет кишки секретируется большое количество бедной белком, но содержащей электролиты жидкости, которая не успевает реабсорбироваться в толстой кишке. Часто встречаются штаммы О-6 и О11 серогрупп.

ЭИКП. Заражающая доза – 5x10⁵ микробных клеток. Они вызывают дизентериеподобные заболевания у детей и взрослых. Механизм патогенности ЭИКП обусловлен способностью внедряться в эпителий толстой кишки и продуцировать экзотоксины. Попадание ЭИКП в эпителиальные клетки и собственную пластинку слизистой оболочки приводит к воспалительной реакции и образованию эрозий кишечной стенки. Наибольшее значение имеют штаммы О124 и О151.

ЭГКП продуцируют цитотоксин SLT, вызывающий разрушение клеток эндотелия мелких кровеносных сосудов кишечной стенки. Образующиеся сгустки крови и выпадение фибрина приводят к нарушению кровоснабжения кишки, появлению крови в стуле. Происходит развитие ишемии кишечной стенки вплоть до некроза. Наиболее часто встречаются штаммы О1, О-26, О157.

ЭАКП обладают способностью вызывать заболевания у лиц со сниженной резистентностью. Колонизируют эпителий тонкой кишки. Вызываемые ими заболевания взрослых и детей протекают легко, но длительно.

Разрушение эшерихий в кишечнике при эшерихиозе, вызванном любым штаммом из числа патогенных приводит к высвобождению ЛПС, который при массивном всасывании в кровь обусловливает развитие синдрома общей интоксикации.

Продукты жизнедеятельности и гибели диареегенных кишечных палочек (эндотоксин, лецитиназа, каталаза и др.) повреждают слизистую тонкого кишечника. Это сопровождается снижением выработки пищеварительных пристеночных ферментов, нарушением пристеночного пищеварения и барьерной функции тонкой кишки. В просвете кишечника накапливаются продукты неполного гидролиза, что является хорошей питательной средой для различных микробов. Измененная реакция химуса приводит к развитию процессов гниения в кишечнике. Вследствие некроза эпителия накапливается гистамин, фенол, индол, серотонин, которые способствуют гемодинамическим нарушениям. Токсические продукты из кишечника всасываются в кровь, и тяжесть болезни зависит от степени общей интоксикации, а также от индивидуальных особенностей больного, его возраста. Патофизиологическое действие эндотоксина при эшерихиозах может проявляться лихорадкой, лейкопенией, гипотонией, ацидозом, диссеминированной внутрисосудистой коагуляцией (ДВК), приводящей к внутрисосудистому тромбозу, развитию ишемического и геморрагического некроза во внутренних органах.

Накопление в энтероцитах ц-АМФ и ц-ГМФ вызывает гиперсекрецию воды и хлоридов в просвет тонкого кишечника и угнетает реабсорбцию натрия. Просвет кишки переполняется жидкостью, что ведет к резкому усилению перистальтики кишечника и диареи, продолжающейся 1–3 дня.

Наиболее поражаемые органы – слизистая и подслизистая кишечника, лимфосистема кишечника.

Выведение возбудителя во внешнюю среду осуществляется с испражнениями больного.

Механизмы саногенеза осуществляются за счёт появления антитоксических и антибактериальных антител (B-тип иммунного ответа).

При значительном снижении активности факторов резистентности (у недоношенных новорожденных, у пациентов, находящихся в стационарах с заболеваниями печени, лёгких, сахарным диабетом, поражениями сердечно-сосудистой системы, иммунодефицитами, а также у лиц пожилого возраста) заражение (в условиях стационара) патогенными штаммами кишечных палочек может приводить не только к локальному, но и к генерализованному распространению E. coli - попаданию их в кровь (бактериемия), безудержному размножению в ней (сепсис), возникновению органной патологии (менингит, абсцессы различной локализации).

Такая же динамика распространения E. coli может возникнуть и при парентеральном внесении их во входные ворота медицинским персоналом во время инвазивных лечебных и диагностических процедур, плановых и экстренных хирургических вмешательств. В этих случаях возникновение бактериемии, сепсиса, менингита, абсцессов могут вызывать не только патогенные штаммы кишечных палочек, но и условно-патогенные E. coli. Эта патология в клинической практике относится к внутрибольничным инфекциям и регистрируется как «менингит», «сепсис», и др. (табл. 4).

Таблица 4

Серогруппы E. coli, часто выделяемые при инфекциях мочевыводящих путей, менингитах, бактериемии

О-группы   Распространение	Патогенные E. coli	Условно-патогенные E. coli
Инфекции мочевыводящих путей	01, 06, 08, 011, 018, 025, 075	04, 07, 09, 062,
Бактериемии	01, 06, 08, 011, 018, 025, 075	04, 07, 09,
Менингиты	01, 06, 08, 018,	07, 016, 083

Микробиологическая диагностика. Материалом для исследования служат испражнения, рвотные массы, промывные воды желудка, остатки съеденной пищи.

Микроскопический метод. Для ускоренной идентификации патогенных типов кишечных палочек применяется метод иммунофлуоресценции с использованием группоспецифических меченых сывороток (против наиболее часто встречающихся серогрупп: О-1, О-26, О-55, О-111, О-114, О-124, О-151, О157).

Бактериологический метод. Исследуемый материал засевают на чашки со средой. Эндо и Плоскирева. Через 24 часа инкубации при 37° С выбирают окрашенные колонии. Принадлежность к диареегенным кишечным палочкам устанавливают с помощью РА - на стекле со смесью сывороток против чаще всего встречающихся серогрупп (поливалентная ОКА-сыворотка). При отрицательном результате РА повторяется с поливалентными сыворотками против менее часто встречающихся серогрупп: с поливалентными OKB, OKC, OKD и OKF-сыворотками. Исследуют не менее 10-колоний с каждой чашки. При положительном результате РА оставшуюся часть колоний пересевают на скошенный агар и короткий пестрый ряд или на среду Рессела. Полученную культуру идентифицируют на основании морфологических, тинкториальных, культуральных, биохимических и антигенных свойств. Серогруппу патогенных эшерихий определяют в реакции агглютинации с моновалентными (монорецепторными) сыворотками, входившими в состав поливалентной, давшей положительную РА.

Помимо выделения чистой культуры патогенных эшерихий в бактериологическом этапе могут быть использованы методы определения их биологических компонентов. Так, для определения как LT, так и ST применяется реакция коагглютинации. LT выявляют также при культивировании энтеротоксигенных эшерихий на культуре клеток надпочечников YJ, чувствительных к этому токсину.

Для определения веротоксинов VT1 и VT2 используются реакция обращенной пассивной латексной агглютинации (РОПЛА метод) и метод иммуноферментного анализа (ИФА).

Методом ДНК-зондов можно обнаружить гены плазмид E.coli, контролирующих синтез их цитотоксинов

Биологический метод. Может быть использован для идентификации чистой культуры: а) энтеротоксигенных эшерихий, продуцирующих термостабильный токсин (ST) – на мышах-сосунках при внутрибрюшинном введении; б) энтерогемморагических эшерихий, продуцирующих VT1 и VT2 на взрослых мышах весом 16 – 18 г при внутрибрюшинном введении. При положительном результате мыши погибают через 10 - 12 часов. При вскрытии погибших мышей обнаруживаются патологические изменения в тонком (энтеротоксигенные эшерихии) или толстом кишечнике при наличии энтерогемморагических эшерихий (отёк слизистой, эритемы, геморрагии); в) энтероинвазивных – по возникновению конъюнктивита у морских свинок при внесении культуры в их конъюнктивальный мешок.

Серологический метод. Заключается в выявлении антител к энтеропатогенным кишечным палочкам в РА или РНГА с аутокультурой. Реакция считается положительной при нарастании титра антител в 4 и более раз в динамике заболевания. Наличие О-антител позволяет отличить острый инфекционный процесс от бактерионосительства.

Аллергологический метод. Не применяется, так как тип иммунного ответа при эшерихиозах – В.

Дата добавления: 2015-07-08