Общая характеристика рода клостридий возбудителей анаэробных инфекций

Обновлено: 28.03.2024

СТАЙЛАБ предлагает комплексные тест-системы для анализа клостридий в пищевых продуктах и продовольственном сырье методом ПЦР.

Клостридии – это анаэробные спорообразующие грамположительные бактерии. Они способны жить и размножаться только в отсутствие кислорода. Некоторые из этих бактерий входят в состав нормальной микрофлоры кишечника человека и животных, другие обитают в почве. Клостридии используются для производства спиртов и органических кислот.

Среди патогенных клостридий – возбудители таких заболеваний, как газовая гангрена, столбняк, ботулизм, псевдомембранозные колиты, некротические энтериты. Белковые токсины клостридий – ботулотоксины, тетаноспазмин (тетанотоксин, столбнячный токсин) и ε-токсин относятся к сильнейшим ядам органического происхождения, известным в настоящее время. В пищевых продуктах чаще всего встречаются два представителя клостридий: Clostridium botulinum и Clostridium perfringens.

Clostridium botulinum – это подвижная палочковидная бактерия, обитающая в иле и почве, иногда в организмах рыб. Она не размножается в присутствии кислорода. Однако бескислородная среда консервированных продуктов позволяет Clostridium botulinum размножаться и вырабатывать ботулотоксины. Эти яды разрушаются при кипячении в течение получаса и в щелочной среде (например, в растворе пищевой соды) в течение 1 часа, но проявляют устойчивость к желудочному соку. Наиболее токсичный из ботулотоксинов – ботулотоксин А. Его молекула имеет два связанных между собой домена. После попадания в организм одна часть молекулы превращается в канал в мембране нервной клетки. Вторая часть молекулы отделяется от первой и проникает в клетку по этому каналу, где необратимо препятствует выделению нейромедиатора ацетилхолина. Это приводит к нарушению нервной и нервно-мышечной передаче сигнала и, как следствие, расслаблению мышц. Пострадавшие умирают от остановки дыхания. Скрытый период отравления, во время которого не проявляются никакие его симптомы, зависит от дозы токсина и составляет от нескольких часов до нескольких суток. Отравление ботулотоксином не всегда приводит к смерти, однако противоядия против этого яда не существует. Лечением является симптоматическая и поддерживающая терапия в условиях больницы.

Clostridium botulinum попадает в продукты при нарушении правил их переработки, чаще всего, с землей. Заражены ей могут быть колбасные изделия, консервы из мяса, рыбы, овощей и грибов. Кроме того, иногда эта бактерия встречается в меде. Clostridium botulinum может выжить в пищеварительной системе маленьких детей (до 1 года). В этом случае она становится причиной детского ботулизма. Скрытый период заболевания длится несколько недель, после чего наступает отравление ботулотоксином. У взрослых людей со сниженным иммунитетом, после операций на брюшной полости и с некоторыми другими состояниями также может встречаться такой тип ботулизма.

Ботулизм может возникать не только у людей, но и у животных, зачастую приводя к их гибели. Помимо употребления продуктов, зараженных Clostridium botulinum, отравление ботулотоксином может наступать в результате попадания этого вещества на слизистые оболочки, роговицу глаз, в раны, а также при его вдыхании.

Ботулотоксин А используют в медицине и косметологии в качестве миорелаксанта.

Clostridium perfringens патогенна для человека и животных и является возбудителем пищевых токсикоинфекций, некротических энтеритов, а также газовой гангрены. Эти бактерии обитают в почве и воде, в том числе, в сточных водах. Они способны выживать в кишечнике человека и животных, и их присутствие не всегда приводит к заболеваниям. Clostridium perfringens типа А, в отличие от других бактерий этого вида, относительно устойчива к воздействию кислорода.

Clostridium perfringens выделяет множество ядов с некротическим и гемолитическим (вызывает разрушение клеток крови) действием. Наиболее токсичным из них является выделяемый сероварами B и D ε-токсин (эпсилон-токсин), образующий в клетках каналы, по которым из них выходят ионы калия. Это приводит к отеку различных органов, в том числе, мозга и нарушению их работы. Clostridium perfringens серовара A вызывают относительно легкие пищевые токсикоинфекции.

Clostridium perfringens нередко встречается в сыром мясе животных и птицы и консервах из него. С загрязненной водой эта бактерия может попадать в овощи и фрукты.

Микробиологические методы анализа клостридий и других анаэробов довольно трудоемки: в присутствии кислорода эти организмы не размножаются, потому необходимо создать им бескислородные условия. Для этого используют различные подходы: культивирование в жидких средах в специальных высоких пробирках или посев внутрь столбика агара, замена воздуха в пробирке углекислым газом, добавка в среды веществ, поглощающих кислород, запаивание пробирок, культивирование под вазелиновым маслом и др. После выделения культуры микроорганизма необходимо определить его биологическими методами, оценив биохимические свойства бактерий или иным методом. Определение ДНК с помощью ПЦР является самым точным способом определения микроорганизма.

СТАЙЛАБ предлагает комплексные тест-системы для анализа клостридий в пищевых продуктах и продовольственном сырье методом ПЦР.

Клостридии – это анаэробные спорообразующие грамположительные бактерии. Они способны жить и размножаться только в отсутствие кислорода. Некоторые из этих бактерий входят в состав нормальной микрофлоры кишечника человека и животных, другие обитают в почве. Клостридии используются для производства спиртов и органических кислот.

Среди патогенных клостридий – возбудители таких заболеваний, как газовая гангрена, столбняк, ботулизм, псевдомембранозные колиты, некротические энтериты. Белковые токсины клостридий – ботулотоксины, тетаноспазмин (тетанотоксин, столбнячный токсин) и ε-токсин относятся к сильнейшим ядам органического происхождения, известным в настоящее время. В пищевых продуктах чаще всего встречаются два представителя клостридий: Clostridium botulinum и Clostridium perfringens.

Clostridium botulinum – это подвижная палочковидная бактерия, обитающая в иле и почве, иногда в организмах рыб. Она не размножается в присутствии кислорода. Однако бескислородная среда консервированных продуктов позволяет Clostridium botulinum размножаться и вырабатывать ботулотоксины. Эти яды разрушаются при кипячении в течение получаса и в щелочной среде (например, в растворе пищевой соды) в течение 1 часа, но проявляют устойчивость к желудочному соку. Наиболее токсичный из ботулотоксинов – ботулотоксин А. Его молекула имеет два связанных между собой домена. После попадания в организм одна часть молекулы превращается в канал в мембране нервной клетки. Вторая часть молекулы отделяется от первой и проникает в клетку по этому каналу, где необратимо препятствует выделению нейромедиатора ацетилхолина. Это приводит к нарушению нервной и нервно-мышечной передаче сигнала и, как следствие, расслаблению мышц. Пострадавшие умирают от остановки дыхания. Скрытый период отравления, во время которого не проявляются никакие его симптомы, зависит от дозы токсина и составляет от нескольких часов до нескольких суток. Отравление ботулотоксином не всегда приводит к смерти, однако противоядия против этого яда не существует. Лечением является симптоматическая и поддерживающая терапия в условиях больницы.

Clostridium botulinum попадает в продукты при нарушении правил их переработки, чаще всего, с землей. Заражены ей могут быть колбасные изделия, консервы из мяса, рыбы, овощей и грибов. Кроме того, иногда эта бактерия встречается в меде. Clostridium botulinum может выжить в пищеварительной системе маленьких детей (до 1 года). В этом случае она становится причиной детского ботулизма. Скрытый период заболевания длится несколько недель, после чего наступает отравление ботулотоксином. У взрослых людей со сниженным иммунитетом, после операций на брюшной полости и с некоторыми другими состояниями также может встречаться такой тип ботулизма.

Ботулизм может возникать не только у людей, но и у животных, зачастую приводя к их гибели. Помимо употребления продуктов, зараженных Clostridium botulinum, отравление ботулотоксином может наступать в результате попадания этого вещества на слизистые оболочки, роговицу глаз, в раны, а также при его вдыхании.

Ботулотоксин А используют в медицине и косметологии в качестве миорелаксанта.

Clostridium perfringens патогенна для человека и животных и является возбудителем пищевых токсикоинфекций, некротических энтеритов, а также газовой гангрены. Эти бактерии обитают в почве и воде, в том числе, в сточных водах. Они способны выживать в кишечнике человека и животных, и их присутствие не всегда приводит к заболеваниям. Clostridium perfringens типа А, в отличие от других бактерий этого вида, относительно устойчива к воздействию кислорода.

Clostridium perfringens выделяет множество ядов с некротическим и гемолитическим (вызывает разрушение клеток крови) действием. Наиболее токсичным из них является выделяемый сероварами B и D ε-токсин (эпсилон-токсин), образующий в клетках каналы, по которым из них выходят ионы калия. Это приводит к отеку различных органов, в том числе, мозга и нарушению их работы. Clostridium perfringens серовара A вызывают относительно легкие пищевые токсикоинфекции.

Clostridium perfringens нередко встречается в сыром мясе животных и птицы и консервах из него. С загрязненной водой эта бактерия может попадать в овощи и фрукты.

Микробиологические методы анализа клостридий и других анаэробов довольно трудоемки: в присутствии кислорода эти организмы не размножаются, потому необходимо создать им бескислородные условия. Для этого используют различные подходы: культивирование в жидких средах в специальных высоких пробирках или посев внутрь столбика агара, замена воздуха в пробирке углекислым газом, добавка в среды веществ, поглощающих кислород, запаивание пробирок, культивирование под вазелиновым маслом и др. После выделения культуры микроорганизма необходимо определить его биологическими методами, оценив биохимические свойства бактерий или иным методом. Определение ДНК с помощью ПЦР является самым точным способом определения микроорганизма.

CLOSTRIDIUM — род грамположительных спорообразующих анаэробных палочковидных бактерий, включающий, кроме сапрофитов, возбудителей ботулизма, столбняка, анаэробной инфекции и пищевой токсикоинфекции.

Clostridium широко распространены в природе, особенно в почве и желудочно-кишечном тракте человека и млекопитающих. Наряду с кишечной палочкой Clostridium (в основном Clostridium perfringens и Clostridium sporogenes) рассматривают как санитарно-показательные бактерии при оценке загрязнения объектов окружающей среды возбудителями заболеваний; они более устойчивы, чем не образующие спор бактерии типа кишечной палочки или энтерококка.

Существует три классификации Clostridium (Cl.): Берджи (Bergey, 1974), Прево (Prevot, 1967) с соавт. и Н. А. Красильникова (1949).

Классификация определителя бактерий Берджи — наиболее приемлема и общепринята в мед. микробиологии.

Clostridium в вегетативной форме имеют вид палочек относительно крупных размеров: 0,3—2,5 мкм в поперечнике и от 1,3 до 15,4 мкм в длину, цепочки обычно не образуют. Палочки подвижны, имеют жгутики по всей поверхности клетки (перитрихи), лишь единичные виды неподвижны. Характерным для Clostridium является образование спор (см.). Окрашиваются по Граму положительно, при старении культуры переходят в грамотрицательные формы. Споры овальные, сферические, расположены терминально, субтерминально или центрально. При спорообразовании палочки становятся похожими на веретено, лимон или приобретают форму барабанной палочки, теннисной ракетки. Внутри Cl. накапливается большое количество гликогена или гранулезы, обнаруживаемых йодом.

Clostridium растут на многих органических средах. Физиологические свойства Clostridium очень разнообразны. Ферментируют углеводы с образованием многоатомных спиртов, к-т, газов, аминокислот, пуриновых оснований и других соединений. Нек-рые виды фиксируют молекулярный азот воздуха. Большинство из них строгие анаэробы (см.), к-рые не образуют каталазу. Нек-рые виды являются факультативными анаэробами (микроаэрофилы). Большинство из них сапрофиты, нек-рые обладают патогенными свойствами и являются возбудителями клостридиозов (см.).

Согласно определителю бактерий Берджи, семейство Bacillaceae делится на 5 родов, из к-рых род III — Clostridium включает анаэробы, не обладающие свойством восстанавливать сульфаты в сульфиды.

Род Clostridium объединяет штаммы анаэробов 61 вида (вместо 93 видов, согласно 7-му изданию определителя бактерий Берджи, 1957). Для удобства идентификации видов род Clostridium разделен на 4 группы на основе расположения спор и свойства разжижать желатину. Пятая группа этого рода включает пять видов, к-рые требуют специальных сред для выращивания.

В первую группу входят 11 видов Cl., споры к-рых расположены субтерминально; не разжижают желатину. Типичными представителями этой группы являются Cl. butyricum, Cl. pasteurianum.

Cl. butyricum — палочки с округлыми концами, расположены по одиночке или парами. Хорошо растет на агаре с глюкозой. Колонии на агаре 1—3 мм в диаметре, белого или кремового цвета. На мясной среде роста почти не дает, хорошо растет на средах, содержащих углеводы. Сбраживает крахмал и сахара с образованием уксусной и масляной к-т, бутилового спирта. Казеин и желатину не разлагает. Молоко закисляет и коагулирует, однако образовавшийся сгусток не переваривает. Атмосферный азот фиксирует слабо.

Не требует для роста аминокислот или витаминов, кроме биотина. Оптимум роста при t° 25—37°. Найден в почве, жел.-киш. тракте животных, в сыре. Не патогенен.

Cl. pasteurianum — слегка изогнутая палочка. Колонии на поверхности агара круглые со слегка изрезанными краями, 1—3 мм в диаметре, серые с глянцевой поверхностью. Умеренно растет на мясных питательных средах, лучше на средах с ферментирующимися углеводами. Продукты распада — уксусная и масляная к-ты. Молоко не наменяет. Оптимум роста при t° 37°. Активно фиксирует атмосферный азот при росте на безазотистой среде. Обнаружен в почве. Не патогенен.

Азотфиксирующие бактерии рода Cl. представляют интерес для сельского хозяйства. Помимо Cl. pasteurianum, известно еще одиннадцать видов азотфиксирующих бактерий (В. Т. Емцев, 1974). Обработанные и удобренные органическими веществами почвы содержат большое количество азотфиксирующих бактерий рода Cl. интенсивно размножающихся в зоне корней растений.

Во вторую группу входит 20 видов Cl. (№ 12—31), имеющих также субтерминальные споры; разжижают желатину. Сюда относятся бактерии, вызывающие у человека тяжелые инф. заболевания: Cl. botulinum (см. Ботулизм), Cl. perfringens, Cl. septicum, Cl. novyi (син. Cl. oedematiens), Cl. histolyticum, Cl. sordellii (см. Анаэробная инфекция). Эти бактерии образуют специфические для каждого вида экзотоксины высокой биол, активности, к к-рым чувствителен человек и многие виды животных. Токсигенные штаммы Cl. perfringens могут быть причиной пищевой токсикоинфекции при значительном обсеменении пищевых продуктов.

Из не патогенных представителей второй группы типичными являются Cl. acetobutylicum и Cl. sporogenes. Cl. acetobutylicum — прямые палочки, нередко содержат гранулезу. Колонии круглые, 3—5 мм в диаметре, приподнятые, с неровными краями и глянцевой поверхностью. Плохо растет на питательных средах. Хорошо растет на средах, содержащих ферментирующиеся углеводы. Продуктами гидролиза являются уксусная и масляная к-ты и бутиловый спирт, а также ацетон. Желатину разжижает, молоко коагулирует и ферментирует. Фиксирует атмосферный азот. Оптимум роста при t° 37°. Найден на почве.

Продуцирует большое количество масляной, изомасляной, изовалериановой к-т и пропиловый, изобутиловый и изоамиловый спирты. Переваривает молоко. Обнаружен в почве, пищевых продуктах, содержимом кишечника. По своим культуральным, биохим, и антигенным свойствам Микробной клетки сходен с Clostridium botulinum типов А и В, но не продуцирует токсин.

В третью и четвертую Группы входят виды Cl., у к-рых споры расположены терминально, причем 19 видов (третья группа, № 32— 60) не разжижают желатину, а 6 видов (четвертая группа) разжижают ее. К четвертой группе относится возбудитель столбняка — Cl. tetani (см. Столбняк). Этот микроб образует сильный экзотоксин, к к-рому очень чувствителен человек и многие млекопитающие.

К пятой группе относятся пять видов Cl., к-рые не растут на обычных питательных средах. Cl. acidiurici растет на агаре, содержащем мочевую к-ту. Встречается в почве. Cl. kluyveri растет на средах с большими концентрациями дрожжевого экстракта, ферментирует этанол до капроновой к-ты. Выделен из пресной воды. Clostridium malacosomae и Clostridium brevifaciens растут в щелочной среде (pH 8,5—10,2), требуют для роста больших концентраций ионов К и Na и ростового фактора из листьев яблони. Выделяются из жел.-киш. тракта. Clostridium thermocellum требует для роста целлюлозы, ксилозы, хемицеллюлозы, целлобиозы. Встречается в почве, морском иле, фекалиях.

Классификация Прево с соавторами более сложна и Мало употребительна. Согласно этой классификации, Класс Sporulales делится на два порядка: I — Clostridiales, II — Plectridiales. Порядок I — Clostridiales делится на два семейства: I — Endosporaceae, II — Clostridiaceae. Семейство Clostridiaceae делится на три рода: I — Inflabilis, II — Welchia, III — Clostridium. Род Clostridium делится на восемь подродов: I — Clostridium butyricuth, II — Clostridium naviculum, III—Clostridium aurantibutyricum, IV — Clostridium septicum, V — Clostridium novyi, VI — Cl. histolyticum, VII A- Clostridium botulinum, VIII — Clostridium fallax. Основные возбудители анаэробной инфекции и ботулизма, по классификации Прево, входят в род Clostridium. Наиболее распространенный возбудитель анаэробной инфекции Clostridium perfringens типов А, В, С, D, E, в отличие от классификации Берджи, входит в род II — Welchia семейства Clostridiaceae, поэтому его полное название Welchia perfringens. Возбудитель столбняка Clostridium tetani (по Берджи) по классификации Прево с соавт, входит, так же как и род Clostridium, в класс II — Sporulales, но в порядок Plectridiales семейства Plectridiaceae, рода Plectridium, поэтому его полное название Plectridium tetani. Однако это название столбнячной палочки, как и Welchia perfringens для возбудителя анаэробной инфекции, в литературе встречается очень редко.

Классификация Красильникова рассчитана на микробиологов, работающих в области общей, с.-х. и технической микробиологии.


Библиогр.: Eмцев В. Т. Почвенные анаэробные азотфиксаторы рода Clostridium, в кн.: Усп. микробиол., под ред. А. А. Имшенецкого, в. 9, с. 153, М., 1974; Красильников Н. А. Определитель бактерий и актиномицетов, М. — Л., 1949, библиогр.; Прескот С, и Дэн С. Техническая микробиология, пер. с англ., М., 1952; Соболева К. П., Волкова Д. А. и Тарков М. И. Размножение патогенных клостридий в почве, Кишинев, 1977, библиогр.; Bergey’s manual of determinative bacteriology, ed. by R. E. Buchartan a. N. E. Gibbons, Baltimore, 1975, bibliogr.; Сowan S. Т. a. Steel K. J. Manual for the identification of medical bacteria, Cambridge, 1974, bibliogr.; Microbial toxins, by S. J. Ajl a. o., v. 2-A, p. 1, N. Y. — L., 1971; Prevot A.R., Turpin A. et Kaiser P. Les bact£ries ana^robies; p. 569 e. a., 1967; Smith L. Introduction to the pathogenic anaerobes, Chicago, 1955.

Анаэробная инфекция – инфекция, вызванная анаэробными бактериями, характеризующаяся синдромом токсикоза, тяжелым и острым течением.

Всех анаэробов объединяет получение энергии путем субстратного фосфорилирования (брожения). По отношению к кислороду подразделяют на 3 группы:

облигатные (строгие, обязательные) анаэробы;

умеренно строгие анаэробы (выживают, но не размножаются при кислороде);

аэротолерантные (размножаются как при кислороде, так и при его отсутствии).

Анаэробные микроорганизмы объединены в 2 группы: грамположительные и грамотрицательные.

Грамположительные:

А. Палочковидные:

а) род Clostridium;

б) род Propionibacterium;

в) род Eubacterium;

г) род Falcivibrio.

Б. Кокковидные:

а) род Peptococcus;

б) род Peptostreptococcus.

В. Ветвящиеся:

а) род Actinomyceta;

б) род Bifidobacterium.

Грамотрицательные:

А. Палочковидные:

а) род Bacteroides;

б) род Fusobacterium;

в) род Porphyromonas;

г) род Prevotella.

Б. Кокковидные:

а) род Veilonella.

Различают спорообразующие и неспорообразующие. Споры образуют только бактерии рода Clostridium.

Общие свойства клостридий.

Морфология: крупные палочки с закругленными концами, обычно подвижные (перитрихиальные жгутики), некоторые неподвижные, капсулу, как правило, не образуют. Споры овоидные и круглые, в диаметре превышают поперечник тела клетки, возникает вздутие: если в центре, то напоминает веретено с греческого kloster.

Тинкториальные свойства: грамположительные, по методу Ожешко споры окрашиваются в красный цвет, а вегетативные формы – в синий.

Культуральные свойства: растут на питательных средах, богатыми белками, рН 7,2; анаэробы: чаще строгие; оптимальная температура 37 0 С.

Биохимические свойства: хемоорганотрофы, вызывают масляно-кислое брожение (углеводы пируват масляная кислота + СО22О, иногда СН4 ), сахаролитическая и протеолитическая активность зависит от вида, каталазы не образуют, некоторые фиксируют азот.

Для удобства идентификации род разделен на 4 группы по локализации спор и способности разжижать желатин:

А. Споры расположены субтерминально:

а) желатин не гидролизуют – группа I виды 1-11;

б) желатин гидролизуют – группа II виды 12-31.

Б. Споры расположены терминально:

а) желатин не гидролизуют – группа III виды 32-50;

б) желатин гидролизуют – группа IV виды 51-56.

В особую группу выделяют виды 57-61 (V группа) 36 видов выделяют от людей и 24 вида – от животных.

Cl. tetani – группа IV; Cl. botulinum, Cl. perfringens, Cl. novgi, Cl. septicum, Cl. sordellii, Cl. histolyticum, Cl. difficile, Cl. sporogenes – группа II.

Клостридии обитают в почве, иле, в кишечнике человека и животных.

Клостридии вызывают клостридиальные анаэробные инфекции:

раневую анаэробную инфекцию: Cl. perfringens, Cl. novyi, Cl. histolyticum, Cl. sordellii, Cl. fallax и др;

Читайте также: