Реферат: Частная микробиология, систематика и методы идентификации бактерий рода Mycobacterium

--PAGE_BREAK--3. Особенности физиологии микроорганизмов рода Mycobacterium


Микобактерии характеризуются высоким содержанием липидов (от 30,6 до 38,9 %), вследствие этого трудно окрашиваются анилиновыми красителями, но хорошо воспринимают краску после обработки карболовым фуксином при подогревании. При таком методе микобактерии туберкулеза хорошо удерживают красители, и не обесцвечиваются при воздействии разведенных кислот, щелочей и спирта, чем отличаются от других микробов. На этом основан метод окраски микобактерии по Цилю-Нильсену.

Микобактерии с трудом окрашиваются положительно по Граму и приобретают сине-фиолетовый цвет.

Для быстрого обнаружения микобактерий в различных объектах существует люминесцентный метод, в основе которого лежит их способность окрашиваться люминесцентными красителями (родамин-аурамином) и давать золотисто-желтый цвет под воздействием ультрафиолетового излучения. Метод обладает высокой чувствительностью, дает цветное изображение возбудителя. Исследование ведется при среднем увеличении, что дает возможность просмотреть большее поле, чем при иммерсионной микроскопии под большим увеличением.

Благодаря электронной микроскопии у микобактерий выявлены трехслойная клеточная стенка, микрокапсула, цитоплазматическая мембрана. В состав цитоплазматической мембраны входят липопротеидные комплексы, различные ферментные системы, в частности, ответственные за окислительно-восстановительные процессы. Цитоплазма микобактерий представлена гранулами, вакуолями и полостями, число которых может возрастать после воздействия химических агентов.

В микрокультурах, развивающихся в жидких питательных cредах, микобактерии человеческого и бычьего видов образуют косы, жгуты, завитки, скопления. Микрокультуры легко обнаруживают при обычной микроскопии мазков, окрашенных по методу Циля-Нильсена. В препаратах, приготовленных из первичных посевов, при исследовании под фазовым контрастом обычно различают гомогенные зернистые элементы, среди которых встречаются сферические светопреломляющие структуры.

В культурах, выделенных от крупного рогатого скота, чаще находят шаровидные образования правильной формы, одинаковыхразмеров, а также отдельно лежащие нитевидные структуры [3].


4. Антигенная структура микобактерий


Химически сложный полисахаридолипидный комплекс (полный антиген) при парентеральном введении в иммунизированном организме вызывает образование антител, выявляемых с помощью традиционных серологических тестов РА, РСК, РП, РНГА, РИД. Полный антиген является наиболее полноценным в иммуногенном отношении для получения широкого спектра антител, тогда как ни фосфоролипидный, ни белковый, ни полисахаридный компоненты не обладают свойствами полного антигена [3].

Исследуя растворимые антигены из микобактерий Stanfordи Graugeописали 4 основные группы:

-    антигены Iгруппы являются общими для всех видов микобактерий и близких бактериальных родов;

-    антигены IIгруппы характерны для медленно растущих микобактерий;

-    антигены IIIгруппы характерны для быстро растущих микобактерий и нокардий;

антигены IVгруппы являются специфическими для отдельных видов микобактерий.

В этой связи главный вывод заключается в том, что иммунные реакции к патогенным медленнорастущим микобактериям не являются специфическими, так как это одновременно является реакцией и на антигены общие для других видов. И, наоборот, быстрорастущие микобактерии могут вызывать образование антител к антигенам патогенных микобактерий, т.е. неизбежно наличие перекрестных реакций [8].

Близкое родство видов, входящих в одну группу, определяют групповые антигены (А, В, С, Д). У всех медленнорастущих микобактерий (группа А) выявлены антигены, отсутствующие у быстрорастущих. Группа А по антигенной структуре разделена на 3 подгруппы — А1, А2, А3. В каждой подгруппе имеется по 1 — 2 антигена, отсутствующих в других группах или подгруппах. Среди быстро растущих микобактерий имеются значительные различия в антигенной структуре и установлены 3 серологические группы (В, С, Д) [1].

При нагревании антигенов при 100°С в течение 60 мин денатурируют групповые антигены, а видоспецифические сохраняются. У микобактерий выявлены 1 — 2 общих антигена, характерных для этого рода. Между некоторыми видами микобактерий имеется более близкое антигенное родство (до 10 — 12 общих антигенов).

При изучении антигенных связей микобактерий туберкулёза млекопитающих с атипичными видами микобактерий были обнаружены общие антигены. Однако степень их антигенного родства была различной в зависимости от вида атипичных микобактерий и колебалась от 15 до 62 % общих антигенов. Установлено, что М.
bovisимеют до 63% антигенов общих с антигенами атипичных микобактерий.

В последнее время в исследованиях антигенной структуры микобактерий все чаще стал использоваться метод ИФА. При этом продемонстрирована строгая специфичность полученных антисывороток, каждая из которых реагировала в ИФА только с использованными для иммунизации антигенами [2].


5. Классификация и таксономия


Домен: Bateria

Отдел: Актиномицеты.

Порядок: Actinomycetales.

Подпорядок: Corynebacterineae.

Семейство: Mycobacteriaceae.

Род: Mycobacterium.

Вид: Mycobacterium tuberculosis (человеческий вид).

Mycobacterium bovis (бычий вид).

Mycobacterium africanum(промежуточныйвид).

Mycobacteriumleprae.

Род
Mycobacteriumвключает более 40 видов. Как оказалось, многие из них нередко выделяются в различных странах мира от людей, теплокровных и холоднокровных животных, страдающих заболеваниями легких, кожи, мягких тканей и лимфатических узлов. Эти заболевания получили название микобактериозов. Различают три типа микобактериозов, зависящих от вида микобактерий и иммунного статуса организма:

<place w:st=«on»>I. Генерализованные инфекции с развитием видимых невооруженным глазом патологических изменений, внешне напоминающих туберкулезные, но гистологически несколько отличающиеся от них.

II. Локализованные инфекции, характеризующиеся наличием макро — и микроскопических поражений, выявляемых в определенных участках тела.

III. Инфекции, протекающие без развития видимых поражений; возбудитель обнаруживается в лимфатических узлах внутриклеточно или внеклеточно.

По патогенным свойствам род
Mycobacteriumподразделяют на две группы:

1) патогенные и условно-патогенные (потенциально патогенные).2) сапрофиты.

Для их ускоренной предварительной дифференциации учитывают прежде всего три признака: а) скорость и условия роста; б) способность к пигментообразованию; в) способность синтезировать никотиновую кислоту (ниацин).

По скорости роста род
Mycobacteriumподразделяют на 3 группы:

1) Быстрорастущие — крупные видимые колонии появляются ранее 7-го дня инкубации (18 видов).

2) Медленнорастущие — крупные видимые колонии появляются после 7 и более дней инкубации (20 видов).

3) Микобактерии, которые требуют специальных условий для роста или не растут на искусственных питательных средах. К этой группе относятся два вида: М.
lepraeи
M
.
lepraemurium
.

Дифференциация видов микобактерий среди быстро — и медленнорастущих проводится с учетом ряда их биохимических признаков: восстановление нитратов, теллурита; наличие каталазы, уреазы, никотин и пиразинамидазы, способность синтезировать ниацин; а также пигментообразования.

По способности к пигментообразованию микобактерии также делят на 3 группы:

1. Фотохромогенные — образуют пигмент лимонно-желтого цвета при росте на свету.

2. Скотохромогенные — образуют пигмент оранжево-желтого цвета при инкубировании в темноте.

3. Нефотохромогенные — пигмента не образуют (независимо от наличия света), иногда культуры имеют светло-желтоватую окраску [4].


    продолжение
--PAGE_BREAK--6. Виды микобактерий и их дифференциация


Основным признаком, по которому микобактерии были отнесены к тому или другому виду, является различная патогенность их для разных видов животных и для человека. Среди патогенных микобактерий различают четыре вида: М. tuberculosis — возбудитель туберкулёза человека, М. аvium — возбудитель туберкулёза птиц, M. bovis — возбудитель туберкулёза рогатого скота, M. microti (OVS, или Oxford vole strain) — возбудитель туберкулёза полевых мышей.

Между отдельными видами микобактерий наблюдается переходные формы. Микобактерии различных видов имеют ряд морфологических, культурных, биохимических и биологических особенностей, которые позволяют дифференцировать их друг от друга. Существует мнение, что микобактерии бычьего вида имеют морфологические отличия от человеческих — меньшую длину тела микроба, меньшую его фрагментацию [2].

Предположен ряд питательных сред, на которых дифференциация микобактерий проводится в зависимости от изменения окраски среды, характера роста. Однако морфологические и культурные различия не позволяют с полной достоверностью дифференцировать эти виды. Более чёткая их дифференциация возможна с помощью биологических методов, основанных на неодинаковой чувствительности лабораторных животных к человеческим и бычьим микобактериям туберкулёза.

Важным тестом для идентификации микобактерий человеческого и бычьего видов является ниациновый тест (проба Конно), основанный на свойстве человеческих микобактерий продуцировать значительно больше ниацина, чем микобактерия бычьего вида.

Достоверные данные о принадлежности микобактерий к тому или иному виду можно получить только при помощи комплексного исследования. Микобактерии человеческого и бычьего видов могут вызвать заболевание туберкулёза не только у человека, но и крупного рогатого скота, овец, коз, свиней, верблюдов, реже у лошадей, собак и кошек.

Среди известных в настоящее время антропозоонозов самым распространённым является туберкулёз. Заболевают им практически все позвоночные животные. Известно 54 вида млекопитающих, у которых установлен туберкулёз.

Атипичными (нетуберкулезными) микобактериями, представители которых выделены в отдельную категорию, весьма неоднородную как по происхождению, так и по свойствам. Объединяющим фактором является кислотоустойчивость. В связи с этим вопрос о происхождении и характере атипичных микобактерий остаётся нерешённым.

По мнению многих авторов, атипичные микобактерии, во всяком случае, некоторые из них, имеют связь с туберкулёзной инфекцией.

Изучение патогинической роли атипичных микобактерий в клинике легочных и внелегочных заболеваний показало, что наиболее частые этиологическим фактором микобактериозов является микобактерии III группы, реже I группы и еще реже II и IV групп.

Основной видовой признак микобактерий туберкулеза — патогенность, т.е. способность жить и размножаться в тканях живого организма и вызывать специфические ответные реакции, приводящие к определенной нозологической форме патологии — туберкулезу. Наиболее восприимчивыми к заражению считаются морские свинки, которые применяют в качестве модели для биологической пробы при диагностике туберкулеза. Однако в настоящее время имеется большое количество штаммов микобактерий туберкулеза, различающихся по степени своей патогенности, т.е. по вирулентности. Следовательно, вирулентность является индивидуальным признаком отдельного штамма микроба и характеризуется интенсивностью размножения микроорганизма в тканях.

Высоковирулентные микобактерии туберкулеза у чувствительных к ним животных быстро размножаются в организме, не разрушаются фагоцитами, вызывают прогрессирующее образование туберкулезных очагов, приводящее в дальнейшем к неизбежной гибели животных. Слабовирулентные микобактерии также могут размножаться в организме, но они захватываются фагоцитами и разрушаются ими. Образующиеся специфические очаги подвергаются обратному развитию, животное не погибает. Вирулентность не является постоянным свойством. Она может изменяться у отдельных штаммов. Так, свежевыделенные из патологического материала микобактерии туберкулеза, как правило, более вирулентны, чем лабораторные штаммы, длительно содержащиеся на искусственных питательных средах. Для оценки вирулентности были предложены биологический метод (классический) и биохимические тесты. Последние установлены на установленном факте взаимосвязи корд-фактора микобактерий и их вирулентности, то есть цитохимических реакциях [1].


7. Внутривидовая и межвидовая идентификация


Идентификация микобактерий представляет большие трудности. Участились случаи выделения из патологического материала нетуберкулезных (атипичных) микобактерий, являющихся самостоятельными видами.

M.
bovisдают первичный рост в виде мелких гладких колоний на 30; 45; 60-ый день. При пассажах рост наблюдают на 14; 21-ый день. Колонии не имеют пигмента, имеют белый или сероватый цвет. На жидкой среде образуют тонкую пленку. Температурный оптимум 37 — 38 0С, при температуре 22 и 45 0С — не растут. Патогенны для крупного рогатого скота, свиней, овец, коз, верблюдов, буйволов, оленей, маралов, собак, кошек и других видов животных, а также человека [8].

M.
tuberculosisобразуют первичный рост при посеве патологического материала на 21; 45; 60-ый день. Пассажированные культуры растут быстрее — на 10; 14; 21-ый день. Рост на плотной яичной среде, содержащий глицерин, обычно пышный; культуры имеют кремовый цвет оттенок и растут в виде шероховатых R-колоний, но могут быть гладкие, сливающиеся между собой. На жидкой питательной среде микобактерии человеческого вида туберкулеза образуют морщинистую грубую пленку, а иногда даже придонный крошковатый рост. Температурный оптимум 37 — 38 0С, при 22 и 45 0С не растут. В мазке, окрашенном по Цилю-Нильсену, морфологически представлены в виде полиморфных, тонких, кислотоустойчивых палочек, часто изогнутых. Патогенны для человека, обезьян, морских свинок, мышей, собак, коше, попугаев. У крупного рогатого скота, как правило, обуславливают сенсибилизацию организма к туберкулину для млекопитающих и лишь изредка вызывают ограниченные изменения, преимущественно в лимфатических узлах, регионарных местам проникновения микобактерий [7].

M.
aviumотличаются от бычьего и человеческого видов морфологией колоний. Они мягкие, слизистые, серовато — белые, изредка слегка желто — пигментированные, иногда при посеве из патологического материала вырастают в виде приподнимающихся над поверхностью среды «лепешек» или «бубликов». Рост появляется к концу 15; 20; 30-ого дня, иногда позже, при пересевах к 7 — 10 дню. В субкультурах представлены в виде гладкого, влажного налета. Культуры лучше растут при 43 — 45 0С. Морфологически M.
aviumв мазках из культур выглядят как тонкие кислотоустойчивые палочки, более длинные и полиморфные в мазках-отпечатках из органов зараженных кур и кроликов. Патогенны в основном для птиц, кроликов, белых мышей, могут вызывать патологические изменения в органах у свиней и других животных.

M.
africanumвызывает туберкулез у людей в тропической Африке. Систематическое положение как отдельного вида пока обсуждается.

M.
paratuberculosisв мазках из патологического материала располагаются кучками, гнездами и палисадами, редко — попарно, три, четыре и еще реже — одиночно. Чрезвычайно трудно растут на искусственных питательных средах и только при обязательном добавлении к ним так называемого фактора роста. Оптимальная температура роста 38 С. Первичный рост появляется через 30 — 60 дней, иногда позже, в виде мельчайших колоний, постепенно приобретающих бело-кремовый цвет и увеличивающихся. Патогенны для крупного рогатого скота, коз, верблюдов, овец, северных оленей [7].

M.
konsasii — палочки от умеренно длинных до длинных, расширяются и имеют заметную поперечную исчерченность. На яичных средах образуют гладкие или шероховатые колонии через 7 дней или позже посева. Оптимальная температура роста 37 0С. Относится к фотохромогенным микобактериям. Патогенны для человека. Вызывает хронические легочные заболевания у людей, сходные с туберкулезом.

M.
simiae — фотохромогенные, ниацонотрицательные, каталазо — и пероксидозаположительные. Патогенны преимущественно для обезьян.

M.
scrofulaceum — на яичных средах растут при 25 — 37 0С в виде гладких колоний желтого или оранжевого цвета. Рост появляется через 7 дней после посева при выращивании в термостате при 37 0С. Для животных незначительно патогенны, редко выявляют локализованные поражения печени и селезенки у крыс, хомяков и цыплят; у морских свинок, зараженных подкожно, в месте инокуляции появляются абсцессы и увеличиваются регионарные лимфатические узлы [8].

M.
intracellularae — палочки от коротких до длинных. На яичных средах через 7 дней после посева образуют гладкие непигментированные колонии при температуре 37 0С. По мере старения колонии могут желтеть. Вызывают патологоанатомические изменения в лимфатических узлах свиней. Патогенны для цыплят [7].

M.
xeponi — длинные нитевидные палочки. Растут при температуре 40 — 45 0С. Молодые культуры дают непигментированные шероховатые колонии; позднее появляется пигмент желтого цвета. Выделены от жабы. Потенциально патогенны для человека.

M.
gastri — умеренно длинные и тонкие палочки. На яичных средах образуют гладкие и грубые колонии через 7 дней и более после посева. Растут при температуре 25 — 40 0С. Выделяют из почв, вод, желудка человека.

M.
terrae — умеренно длинные тонкие палочки. На яичных средах расьтут на 7 дней и более после посева в виде гладких или шероховатых колоний белого или темно-желтого цвета при температуре 37 0С. Выделяют из почвы.

M.
fortuitum — палочки длиной от 1 — 3 мкм, кокковидные, утолщенные, иногда с нитевидными разветвлениями. На яичных средах рост отмечают через 2 — 4 дня после посева, колонии могут быть гладкими, полусферической формы. У морских свинок, кроликов и мышей редко вызывают генерализованную инфекцию даже при больших дозах заражения.

Локальные поражения обычно выявляют в почках мышей, морских свинок, кроликов, обезьян, цыплят. При заражении мышей в ухо наблюдают феномен вытечки [7].

Выделяют из лимфатических узлов крупного рогатого скота; обнаруживают в почве, в организме хладнокровных животных. Потенциально патогенны для человека [8].

M.
chelonei — микроорганизмы разной морфологии размером от 0,2 — 0,5 до 1 — 6 мкм. Через 3 — 4 после посева на всех питательных средах появляются гладкие, ровные колонии, влажные, нехромогенные или имеющие кремовую окраску. Эти микобактерии вызывают проходящие поражения у мышей, морских свинок, хомяков и кроликов. Они обладают ограниченной патогенностью при внутрибрюшинном введении. Внутривенное заражение вызывает у мышей сильное поражение селезенки, печени легких и почек, у человека — патологические изменения в синовиальной ткани коленного сустава и поражения в ягодичной части, подобно абсцессам.

M.
thamnopheos — длинные стройные палочки размером от 4 до 7 мкм, слегка изогнутые. На яичных питательных средах через 5 — 7 дней появляются влажные непигментированные колонии, иногда окрашенные в розовый или оранжево-розовый цвет. Растут при температуре 10 — 35 0С, не растут при температуре 37 0С. Патогенны для змей, лягушек, ящериц и рыб, непатогенны для морских свинок, кроликов и домашней птицы [6].

M.
phlei — короткие палочки длиной 1 — 2 мкм. В посевах на яичной среде через два дня растут в виде шероховатых колоний темно-желтого или оранжевого цвета. Некоторые культуры дают гладкие мягкие или маслянистые колонии. Могут обуславливать сенсибилизацию крупного рогатого скота к туберкулинам [7].

M.
dienhoferi — короткие прямые палочки размером от 0,5 — 0,8 до 1 — 30 мкм часто с толстыми закругленными концами. через три дня после посева на яичных средах появляются колонии от серого до темно-желтого цвета. Колонии обычно гладкие полусферические и блестящие. Оптимальный рост при температуре 22 — 37 0С. Рост подавляется полностью при 42 0С.

M.
flavescens — на яичных средах через 7 — 10 дней после посева образуют мягкие, окрашенные в оранжевый цвет колонии. Непатогенны для человека и животных.

M.
ulcerans — выделены из кожных поражений людей в Австралии, Мексике, Новой Гвинеи, Африке и Малайских островах.

M.
vaccae — выделены из молочных желез коров. Найдены на лугах, пастбищах, в прудах, колодцах, иногда в кожных поражениях у коров.

M.
lepramurium — не растут in
vitro, но могут экспериментально пассажироваться через крыс, хомяков, мышей. Вызывают лепру у крыс, мышей и некоторых других родственных им грызунов.

В микробиологической литературе описано более 250 наименований видов микобактерий. Международный подкомитет по микобактериям утвердил только 26 наименований видов микобактерий.

Выделяемые из организма человека и домашних животных микобактерий, отличающихся по свойствам от M.
tuberculosisи
M.
bovis, а также от сапрофитных микобактерий, находящихся в окружающей среде, названы паратуберкулезными. Их также называют атипичными, неклассифицированными, неидентифицированными, анонимными или оппортунистическими микобактериями.

В почве, воде, пыли, траве, на водопроводных, резиновых трубах, медных инструментах, в некоторых продуктах питания (молоке, масле, сметане), на коже здоровых людей и животных, в смегме, в нормальном содержимом желудка и ушной сере, а иногда и в патологических выделениях (мокроте, плевральном выпоте) находят кислотоустойчивые сапрофитные микобактерии. Они непатогенны для человека и животных.

Различают три группы кислотоустойчивых сапрофитов [6].

1-я группа M.
phlei, или Тимофеевой травы. К этой группе относятся сапрофиты, выделенные из молока (M.
lacticola), пыли (M.
stercosis), воды, масла и др. Обладают небольшой первичной токсичностью; чтобы убить одну здоровую морскую свинку, нужен <metricconverter productid=«1874 г» w:st=«on»>1 г. очищенного белка М. flei, в то время как для той же цели достаточно 100 — 150мг микобактерий туберкулеза.

2-я группа M.
smegmatis. Обнаружены на коже и половых органах человека и животного.

3-я группа M.
fortuitum. Для морских свинок и кроликов не патогенны. При внутривенном введении мышам в почках образуются абсцессы, из которых выделяют множество микобактерий.

Кроме этих классификаций были предложены и другие. Так, Bonicke (1962) использовал некоторые биохимические свойства, Collins (1966) разделил атипичные микобактерии на 10 групп. Kappler (1966) применил 18 и биохимических тестов и распределил микобактерии на 12 групп.

Предложенные классификации не решают проблему атипичных микобактерий. И хотя многие из них широко пользуются до настоящего времени (группировка Раньона), необходима дальнейшая работа по идентификации микобактерий и рациональной систематизации с целью установления их видовой принадлежности [6].


    продолжение
--PAGE_BREAK--