Биологические особенности стрептококков, как возбудителей гнойно-воспалительных заболеваний человека

«Биологические особенности стрептококков, как возбудителей гнойно-воспалительных заболеваний человека».

 

 

 

 

 

 

 

                                       

 

     

 

Содержание:

Введение.

1. Таксономическое   положение   рода   Streptococcus,   морфологические   и культуральные свойства.

а) Морфологические особенности стрептококков.

б) Классификация стрептококков. Морфология колоний.

2. Антигенная структура.
3. Факторы патогенности стрептококков
4. Резистентность и эпидемиология стрептококков.
5. Восприимчивость животных.
6. Особенности патогенеза и клиники. Лечение и профилактика.

    а) Заболевания, вызываемые стрептококками группы А:

      - ангина;

      -рожа;

      - скарлатина;

    б) Инфекции, вызываемые стрептококками группы В.

    в) Инфекции, вызываемые стрептококками групп С, G и D.

8. Профилактика.

7. Лабораторная диагностика:

     а) Микробиологическая диагностика.

     б) Серологическое исследование.

10. Streptococcus pneumonia:

а) Особенности морфологии.

б) Патогенез и клиника поражений.

в) Лабораторная диагностика.

Заключение.

Приложение.

 

Введение

Заболевания, вызываемые представителями рода Streptococcus, известны с глубокой древности, но пика заболеваемости они достигли в XVIII—XIX веке. На этот период пришлись известные эпидемии скарлатины, фарингитов, нередко заканчивавшиеся пневмониями, ревматизмом и гломерулонефритами. Постоянными спутниками войн были часто фатальные инфекции кожи и мягких тканей. Жертвами послеродового сепсиса, печально известного как «родильная горячка», стали сотни тысяч матерей. Всеобщая восприимчивость и повсеместное распространение вышеперечисленных заболеваний способствовали развитию знаний о причинах их возникновения, т.е. знаний о стрептококках.

  В тканях человека стрептококки впервые были обнаружены известным хирургом Теодором Бильротом при роже и раневых инфекциях в 1874 г. Именно Бильрот впервые назвал их стрептококками (от греч. «streptos» -цепочка и «coccus» - ягода). В 1878 г. эти бактерии заметил Луи Пастер, изучая явление послеродового сепсиса. Однако выделить чистую культуру стрептококков впервые удалось только Ф. Фелейзену в 1883 г. [8, 9] На сегодняшний день известно, что стрептококки ответственны за большее число болезней, чем другие микроорганизмы. Они могут поражать практически любую часть тела. Выделяют стрептококки патогенные для человека и низших животных. Некоторые из них являются сапрофитами молока и других продуктов. Род Streptococcus включает и непатогенные виды. Данная работа в основном посвящена патогенным стрептококкам - возбудителям гнойно-воспалительных заболеваний. Рассматриваются особенности их строения, морфология колоний, факторы патогенности, антигенная структура, патогенез вызываемых ими заболеваний, методы лабораторной диагностики и др.

 

 

 

1. Таксономическое положение рода Streptococcus, морфологические и культуральные свойства

Отдел Firmicutes

Семейство Streptococcaceae                Род Streptococcus

Род включает в  себя около 29 видов бактерий, некоторые  из которых являются представителями  нормальной микрофлоры человека и животных, другие - возбудителями заболеваний различной степени тяжести. Однако все стрептококки объединены по ряду морфологических, антигенных и культуральных признаков.

а) Морфологические особенности стрептококков

Стрептококки - грамположительные клетки шаровидной или овоидной формы диаметром 0,6-1,0мкм, растут в виде цепочек различной длины или в виде тетракокков (приложение, рис. 1). Длинные цепочки насчитывают до 50 и более клеток, короткие 4-10. Цепочки формируются, когда бактерии делятся в одной плоскости и остаются сцепленными.

Клеточная стенка стрептококков содержит тейхоевые  кислоты, углеводы и пептидогликаны, на её поверхности расположены фимбрии (приложение, рис. 2). Патогенные штаммы образуют капсулу, однако этот признак не является постоянным. Как правило, стрептококки неподвижны (кроме некоторых представителей серогруппы D). Спор не образуют. Одной из наиболее ярких характерных особенностей стрептококков является отсутствие каталазной активности и способность большинства видов лизировать эритроциты. Стрептококки — факультативные анаэробы, но имеются и строгие анаэробы. Температурный оптимум 37°С, но могут расти и при температуре от 15°С до 45°С. Оптимальная рН среды 7,2-7,6 [8, 10].

 

 

 

 

б) Классификация стрептококков. Морфология колоний

На жидких питательных  средах S. pyogenes дает придонно-пристеночный рост с образованием мелкозернистого осадка и сохранением полной прозрачности   среды.   S.    bovis   и   некоторые   штаммы   S.   pyogenes   и

S. agalactiae вызывают интенсивное помутнение бульона с образованием небольшого гомогенного осадка.

Особенности роста стрептококков на плотной  питательной среде (на кровяном агаре) позволяют классифицировать их на группы. Различают:

 β-гемолитические стрептококки дают полное просветление среды вокруг колоний (полный лизис эритроцитов). Эти колонии могут быть:

а) слизистыми, прозрачными  1,5-2,5мм диаметром, правильной круглой 
формы,     напоминающими     капельки    росы.     Так     выглядят    колонии 
свежевыделенных штаммов S. pyogenes (приложение , рис. 3);

б) матовыми, шероховатыми, 1,5-2,5мм диаметром, серовато-белого цвета со слегка приподнятым центром. Так выглядят вирулентные стрептококки, образующие М-белок;

в) блестящими, мелкими 1-1,5мм диаметром, круглыми, с ровным краем и блестящей и влажной поверхностью. Так выглядят слабо- и авирулентные штаммы S. pyogenes и многие штаммы S. agalactiae.

α-гемолитические стрептококки дают на кровяном агаре неполный гемолиз в виде полупрозрачной зоны зеленоватого оттенка в результате перехода гемоглобина в метгемоглобин. Зеленящие стрептококки дают мелкие 1-1,5мм диаметром колонии сероватого цвета с гладкой и шероховатой поверхностью. Такие колонии характерны для многих видов, вегетирующих на слизистой оболочке полости рта (S. salivarius, S. mutants,    S. oralis и др.).

Негемолитические  γ-стрептококки — не вызывают гемолиза на плотной питательной среде.

Как правило: α-гемолитические стрептококки ассоциируются с вялотекущим хроническим процессом (инфекция синусов или одонтогенные абсцессы), однако они могут вызывать и более тяжелые процессы, например, подострый бактериальный эндокардит; β-гемолитические стрептококки - являются более вирулентными и ассоциируются с острой воспалительной реакцией;

 γ-стрептококки - непатогенные для человека [3,5].

    Стрептококки разделяют на группы по ряду культуральных особенностей: 
по способности к росту в экстремальных условиях — на средах с рН=9,6; при 10 и 45 °С или после прогрева при 60 °С в течение 30 мин; способности к росту на средах, содержащих 6,5% NaCl или 40% солей жёлчных кислот и др.      Наибольшее практическое значение получила серологическая классификация Ребекки Лэнсфилд (1920), основанная на наличии у бактерий группоспецифических полисахаридных антигенов, локализованных в клеточной стенке. В  соответствии с этим выделяют несколько серогрупп, обозначаемых заглавными латинскими буквами А, В, С, D, F, G и т. д. Сейчас известно 20 серологических групп стрептококков (от А до V). Патогенные для человека стрептококки относятся к группе А, к группам В и D, реже — к С, F и G. В связи с этим определение групповой принадлежности стрептококков является решающим моментом в диагностике вызываемых ими болезней. Групповые полисахаридные антигены определяются с помощью соответствующих антисывороток в реакции преципитации. Зеленящие стрептококки и пневмококки лишены групповых антигенов и не включены в какую-либо серологическую группу [11].

2. Антигенная структура

Помимо групповых  антигенов у гемолитических стрептококков  обнаружены типоспецифические антигены. У стрептококков группы А ими являются белки М, T  и R.

Белок М термоустойчив  в кислой среде, но разрушается трипсином  и пепсином. Его обнаруживают после солянокислого гидролиза стрептококков с помощью реакции преципитации. Белок Т разрушается при нагревании в кислой среде, но устойчив к действию трипсина и пепсина. Его определяют с помощью реакции агглютинации. R-антиген обнаружен также у стрептококков серогрупп В, С и D. Он чувствителен к пепсину, но не к трипсину, разрушается при нагревании в присутствии кислоты, но устойчив при умеренном нагревании в слабом щелочном растворе. По М-антигену гемолитические стрептококки серогруппы А подразделяют на большое количество серовариантов (около 100), их определение имеет эпидемиологическое значение. По Т-белку стрептококки серогруппы А также подразделяют на несколько десятков серовариантов. Роль Т- и R-белков изучена мало. Стрептококки также имеют перекрестно реагирующие антигены, общие антигенам клеток базального слоя эпителия кожи и эпителиальных клеток корковой и медуллярной зон тимуса, что, возможно, является причиной аутоиммунных нарушений, вызываемых этими кокками. В клеточной стенке стрептококков   обнаружен   антиген   (рецептор   II),   с   которым   связана   их способность, как и стафилококков, имеющих белок А, взаимодействовать с Fc-фрагментом молекулы IgG [5].

3. Факторы патогенности стрептококков

Первый этап инфекционного процесса, вызываемого  стрептококками, адгезия микроорганизма на эпителии слизистых оболочек. Основные адгезинами являются липотейхоевые кислоты, покрывающие поверхностные фимбрии [3]. Не менее важную роль в прикреплении к субстратам играют гиалуронидаза и стрептокиназа - основные факторы патогенности стрептококков. Так же к ним относятся:

а)Белок М (от англ. «mucoid» - слизистый, так как колонии штаммов- 
продуцентов имеют слизистую консистенцию) - главный фактор 
патогенности. М-белки стрептококка представляют собой фибриллярные 
молекулы, которые образуют фимбрии на поверхности клеточной стенки 
стрептококков группы А. М-белок определяет адгезивные свойства, 
угнетает фагоцитоз, определяет антигенную типоспецифичность и обладает свойствами суперантигена. Антитела к М-антигену обладают защитными свойствами (антитела к Т- и R-белкам такими свойствами не обладают). М- подобные белки обнаружены у стрептококков групп С и G. Возможно, они являются для них факторами патогенности [7, 9].

б)Капсула - второй по значимости фактор вирулентности. Она защищает 
бактерии от антимикробного потенциала фагоцитов и облегчает адгезию к 
эпителию. Она состоит из гиалуроновой кислоты, аналогичной той, которая входит в состав ткани, поэтому фагоциты не распознают стрептококки, имеющие капсулу, как чужеродные антигены. Капсула маскирует от них стрептококки. Интерес представляет способность бактерий самостоятельно разрушать капсулу при инвазии в ткани за счёт синтеза гиалуронидазы. Роль гиалуронидазы в патогенезе поражений изучена плохо: с одной стороны, она участвует в разрушении соединительнотканной стромы, с другой — имеет сходство со многими аутоантигенами и, возможно, участвует в запуске аутоиммунных реакций.

в)Эритрогенин - вызывает появление сыпи, которая наблюдается при 
скарлатине. Скарлатину могут вызвать только те штаммы, которые 
вырабатывают эритрогенный токсин. Эритрогенный токсин вырабатывают 
лизогенные стрептококки. Если штамма лишить фага (умеренного фагового 
генома), теряется способность вырабатывать токсин. Нетоксигенные 
стрептококки после лизогенной конверсии будут продуцировать эритрогенный токсин.

   Эритрогенный токсин обладает антигенной активностью, вызывая у людей образование специфического антитоксина, который нейтрализует токсин. У людей, имеющих в организме антитела к эритрогенному токсину (антитоксины), сыпь не образуется, хотя они остаются восприимчивыми к стрептококковой инфекции [10].

  г) Гемолизин (стрептолизин) О разрушает эритроциты, обладает 
цитотоксическим, в том числе лейкотоксическим и кардиотоксическим, 
действием, его образуют большинство стрептококков серогрупп А, С и G.

 д) Гемолизин S (стрептолизин).

Стрептококк вырабатывает два типа стрептолизинов - S и О, и каждый является лейкоцидином и гемолизином. Стрептолизин S продуцируют преимущественно стрептококки группы А. Стрептолизин О - группы А и некоторых других групп.

   Прозрачная зона, образующаяся вокруг колоний стрептококка - это результат комбинированного действия обоих гемолизинов. Стрептолизин О чувствителен к кислороду и хорошо растворим в воде (диффундирует в среду), поэтому он действует под колонией, в толще агара, где условия анаэробные. Напротив, стрептолизин S устойчив к кислороду и потому вызывает поверхностный гемолиз. Поскольку стрептолизин О (но не S) обладает иммуногенными свойствами, антитела к нему (анти-0 стрептолизин) являются следствием стрептококковой инфекции и их определение используется в диагностике. Титр антистрептолизина О (ASO) в сыворотке более 160-200 ЕД считают патологически высоким. Это указывает или на недавно перенесенную стрептококковую инфекцию или на хронический процесс.

е) Стрептокиназа (фибринолизин) - активатор фермента, расщепляющего 
фибрин и другие белки (основные белки сгустков крови). Свертывание крови играет важную роль в заживлении ран, так как оно ограничивает 
распространение местной инфекции. Стрептокиназа, являясь важным 
фактором вирулентности, благодаря своему прямому действию способствует распространению инфекции и возникновению генерализованных форм.

ж) Фактор, угнетающий хемотаксис (аминопептидаза), подавляет 
подвижность нейтрофильных фагоцитов.

з) Гиалуронидаза — фактор инвазии.

и) Фактор помутнения — гидролиз липопротеидов сыворотки крови.

к) Протеазы — разрушение различных белков; возможно, с ними связана

тканевая  токсичность.

л) ДНК-азы (А, В, С, D) — гидролиз ДНК.

м)   Способность   взаимодействовать   с   Fc-фрагментом   IgG   с   помощью рецептора II — угнетение системы комплемента и активности фагоцитов.

н) Выраженные аллергенные свойства стрептококков, которые обусловливают сенсибилизацию организма [1, 4,].

4. Резистентность и эпидемиология  стрептококков.

   Стрептококки хорошо переносят низкие температуры, довольно устойчивы к высыханию, особенно в белковой среде (кровь, гной, слизь), сохраняют жизнеспособность в течение нескольких месяцев на предметах и пыли. При нагревании до 56°С погибают через 30 мин, кроме стрептококков группы D, которые выдерживают нагревание до 70 °С в течение 1 ч. 3-5%-ный раствор карболовой кислоты и лизола убивает их в течение 15 мин. Стрептококки распространены повсеместно. Источником экзогенной стрептококковой инфекции служат больные острыми стрептококковыми болезнями (ангина, скарлатина, пневмония), а также реконвалесценты после них. Больные животные так же могут быть источником инфекции [6]. Основной способ заражения - воздушно-капельный, в других случаях - прямой контакт, и очень редко - алиментарный (молоко и другие пищевые продукты).