Бруцеллы (возбудители бруцеллеза, Brucella): морфология, культуральные, биохимические свойства

Бруцеллез — острое инфекционное заболевание человека и животных с высокой потенциальной возможностью перехода в хроническую форму. Это заболевание относится к древнейшим инфекциям. Сообщение о нем встречается еще у Гиппократа, который описал симптоматику болезни без выделения ее в самостоятельную нозологическую форму.

Важным событием в изучении бруцеллеза, окончательно закрепившим его нозологическую самостоятельность, явилось открытие возбудителя в 1886 г. Впервые он был обнаружен английским ученым D.Bruce в мазках селезенки человека, умершего от мальтийской лихорадки во время вспышки заболевания среди солдат на острове Мальта. В 1887 г. D.Bruce выделил возбудителя в чистом виде и назвал его Microccocus melitensis. Экспериментальное заражение обезьян чистой культурой микрококка и получение у животных клинической картины, сходной с клиникой заболевания человека, окончательно закрепило мнение о нозологической самостоятельности мальтийской лихорадки.

В 1897 г. датские ученые В.Bang и V.Stribolt изолировали из околоплодной жидкости абортировавшей коровы микроорганизм и назвали его Bacillus abortus bovis. S.Traum (1914) от абортировавших свиней выделил Вас. abortus suis. Американская исследовательница A.Evans в 1918 г. установила морфологическое и культуральное сходство Micrococcus melitensis и Вас. abortus.

В 1920 г. К.Меуег и M.Shaw объединили возбудителей мальтийской лихорадки и инфекционного аборта в один род. В дальнейшем было предложено все три вида возбудителя объединить в один род, названный в честь первооткрывателя — целлами.

В 1953 г. в Австралии от баранов был выделен возбудитель бруцеллеза, названный в 1956 г. В. ovis. От пустынных кустарниковых крыс (Neotomae lepida Thomas) Stoenner и D.Lackman (1957) изолировали возбудитель бруцеллеза, утвержденный в 1966 г. как В. neotomae. В 1966 г. от гончих собак в питомниках США была выделена культура бруцелл, получившая название В. canis.

В настоящее время возбудитель бруцеллеза отнесен к роду Brucella, который входит в группу грамотрицательных, аэробных/микроаэрофильных палочек и кокков. Род Brucella состоит из 6 самостоятельных видов: В. melitensis (козье-овечий), bortus (коровий), В. suis (свиной), В. neotomae (кустарниковых крыс), В. ovis (баранов), В. canis (собачий). Эпидемиологическое значение для человека имеют представители трех видов: В. melitensis, В. abortus, В. suis, каждый из которых подразделяется на биовары: В. melitensis — на 3, В. abortus — на 7, В. suis — на 5.

В 1985 г. после применения технологии ДНК-ДНК и гибридизации для изучения большого количества бруцеллезных штаммов, включая типичные штаммы и штаммы их других видов и биоваров, было высказано предположение, что все изученные представители образуют группу, гомологичную по составу ДНК с референтным штаммом В. melitensis 16М, с уровнем гомологии в пределах 95±5%, в связи с чем род Brucella является моновидовым, представленным единственным видом В. melitensis, Ранее описанные виды являются биологическими вариантами вида В. melitensis. Эта концепция повлияла на решение Подкомитета по таксономии бруцелл (1986). Однако противоречия, возникшие после 1986 г., между имеющимися практическими данными и результатами экспериментальных исследований по определению видов возбудителя бруцеллеза по фенотипической и генотипической характеристик заставили на последнем заседании Подкомитета по таксономии бруцелл (2003) дать заключение, что межвидовые генетические различия между первыми описанными видами бруцелл все-таки возможны, и рекомендовать вернуться к прежней таксономии, согласно которой род Brucella представлен 6 видами.

Основными хозяевами возбудителя бруцеллеза являются сельскохозяйственные животные. Разные виды бруцелл с различной частотой инфицируют отдельные виды животных. Так, вид В. melitensis инфицирует главным образом коз и овец, может поражать и крупный рогатый скот; является безусловно патогенным для человека.

В. abortus инфицирует преимущественно крупный рогатый скот, реже верблюдов, лошадей, яков, оленей, собак; является патогенным для человека. В. suis (биовары 1, 2, 3) — возбудитель бруцеллеза свиней, но может поражать животных других видов, в том числе собак, зайцев, грызунов. В. suis, биовар 4, является возбудителем бруцеллеза у северных оленей (Rangiferi tarandi), но может инфицировать также собак.

В. suis, биовар 5, выделяется от мышевидных грызунов на территории северных предгорий Кавказа и является единственным представителем, поддерживающим существование природного очага данной инфекции среди иелких мышевидных грызунов. Бруцеллы вида В. suis патогенны для человека, neotomae в естественных условиях циркулирует среди популяций пустынных кустарниковых крыс на Американском континенте, о случаях инфицирования животных других видов, а также и человека, не сообщалось. В. canis — возбудитель бруцеллеза собак, хотя иногда поражает и человека. Высокую степень специфичности проявляют бруцеллы вида В. ovis, которые вызывают специфическое поражение (эпидидимит баранов); о случаях инфицирования животных других видов и человека сообщений нет.

а) Морфологические и культуральные свойства. Бруцеллы всех шести видов практически неотличимы друг от друга по морфологическим признакам. Проявляя склонность к полиморфизму, микробные клетки могут иметь шаровидную, овоидную или палочковидную форму; размеры их в среднем составляют 0,3-0,6 мкм (кокковые формы) и 0,6-2,5 мкм (палочковидные). Возбудитель бруцеллеза не имеет капсулы, но под действием бактериофага, при культивировании на средах с добавлением 10% иммунной сыворотки барана или противобруцеллезной сыворотки лошади, вырастают слизистые культуры, клетки которых имеют капсулу. Бруцеллы не образуют спор, не имеет жгутиков, не способны к активному передвижению.

Клетки возбудителя бруцеллеза окрашиваются анилиновыми красителями, грамотрицательны. В микроскопических препаратах микробные клетки располагаются чаще всего беспорядочно, иногда формируют цепочки, а в некоторых случаях встречаются клетки, расположенные попарно в виде диплококков.

Бруцеллы относятся к гетеротрофным микроорганизмам. Они способны расти на многих питательных средах, применяемых для культивирования бактерий. Для выделения и культивирования возбудителя бруцеллеза используют мясопептонный печеночный, сывороточно-декстрозный агары, эритрит-агар, агары Мартена и Альбими, среду Д, бульоны мясопептонный, печеночный, Мартена, Альбими. Бруцеллы можно культивировать в желточном мешке куриного эмбриона. Из коммерческих отечественных сред используются питательная среда для выделения бруцелл, эритрит-бульон и эритрит-агар. Из сред зарубежного производства известны Brucella agar base, Brucella broth base, Brucella vitamin K, Blood agar base (Himedia, Индия) и др.

На минимальных средах было установлено, что для культивирования бруцелл необходимо наличие следующих аминокислот: α-аланин, α-лизин, α-гистидин, α-метионин, α-цистеин.

Следует отметить, что особыми питательными потребностями обладают культуры вида В. ovis. Так, культивирование штаммов данного вида возможно только на средах, в состав которых дополнительно вносится 10% нормальной кроличьей сыворотки или аминопептида.

Бруцеллы — факультативные анаэробы, выращивание культур вида В. ovis и первых генераций вида В. abortus возможно только в анаэробных условиях (5-10% углекислого газа).

Большое влияние на рост бруцелл оказывает pH среды. Максимальный рост ри прочих благоприятных условиях наблюдается при pH 6,6-7,4 (оптимум 7,2). Наилучшим температурным диапазоном для культивирования возбудителя бруцеллеза является 34-37°С (оптимум 37°С).

Бруцеллы размножаются медленно. Первые генерации микроорганизма растут на питательных средах в течение 2-3 нед.

Патогенными для человека и животных являются бруцеллы, находящиеся в S-форме. На плотных питательных средах культуры в S-форме формируют бесцветные выпуклые колонии с гладкой поверхностью, прозрачные в проходящем свете и имеющие янтарный оттенок — в отраженном. С возрастом колонии постепенно мутнеют. Величина колоний различна — от относительно крупных (3-4 мм в диаметре) до точечных (0,05-0,1 мм).

Бруцеллы (возбудители бруцеллеза, Brucella): морфология, культуральные, биохимические свойства

При росте в жидких питательных средах бруцеллы дают равномерное помутнение среды. При длительном стоянии на поверхности жидкой среды образуется пленка.

Различные факторы (pH питательной среды, наличие бактериофага, длительное хранение на питательных средах без пересевов и др.), влияющие на биологию культуры, могут приводить к диссоциации, которая проявляется в различной степени выраженности (SR-, R-, RS-, М-колонии). Восстановление исходного состояния культуры достигается путем ее пассажа на плотных питательных средах или через организм биопробных животных.

Бруцеллы видов В. ovis и В. canis циркулируют в организме чувствительных животных только в стабильной R-форме.

У возбудителя бруцеллеза описаны L-формы, которые в ряде случаев выделяются из крови больных. L-колонии бруцелл могут быть изолированы в виде нежного сплошного налета, который имеет золотистый цвет; колонии часто врастают в агар.

По морфологии L-формы бруцелл представляют собой полиморфные клетки шаровидной, грушевидной и неправильной форм размером от 1 до 6 мкм.

В качестве L-трансформирующих агентов для бруцелл используется комбинация бициллина-3 с глицином в возрастающих концентрациях бициллина-3 при каждом пассаже от 50 до 20 000 ЕД/мл и глицина — от 0,1 до 3%. Нестабильные L-форш появляются на 5-15-м пассаже.

Условно стабильные L-формы бруцелл могут быть получены периодическим пассированием L-трансформированных культур через организм белых мышей, обработанных бициллином-3.

L-формы бруцелл являются нестабильными вариантами, поэтому при отсутствии в среде или в организме животного L-трансформирующих агентов наблюдается реверсия культур в исходные формы. Возможно также восстановление свойств бруцелл путем пассажа культур через 7-дневные куриные эмбрионы. При этом реверсия наступает на 3-5-м пассаже, что значительно быстрее и эффективнее, чем при пассаже на белых мышах и питательных средах.

Биохимическая активность бруцелл сравнительно невысока. Они расщепляют D-рибозу, аланин, аспарагин; некоторые штаммы гидролизуют аминокислоты с образованием аммиака; у них установлено наличие каталазы, гиалуронидазы, расщепляющей гиалуроновую кислоту, увеличивающей проницаемость и обеспечивающей инвазивность бруцелл, уреазы, расщепляющей мочевину до активность которой больше выражена у микроорганизмов вида В. suis, менее — у В. abortus. У возбудителя бруцеллеза имеются гидролитические ферменты -- липаза и амилаза, активность которых у представителей вида В. suis в 4-5 раз выше, чем у В. abortus и В. melitensis. Бруцеллы обладают очень слабой сахаролитической активностью: они могут иногда расщеплять декстрозу, левулезу, D-галактозу, ксилозу и регулярно сбраживают арабинозу.

Возбудитель бруцеллеза обладает адениндезаминазной активностью, которая в наибольшей степени выражена у представителей вида В. suis. Определение ее основано на качественном выявлении аммиака, образующегося в результате дезаминирования аденина до гипоксантина клетками бруцелл.

Наличие определенного набора ферментов у бруцелл и некоторой зависимости их активности от видовой принадлежности бактерий не позволяет проводить межвидовую дифференциацию бруцелл только по этому признаку, и практическое изучение биохимической активности для этих целей не проводится. Сравнительно редко оценивается уреазная активность на среде Кристенсена.

б) Факторы патогенности. Возбудитель бруцеллеза относится к патогенным микроорганизмам. Патогенность возбудителя бруцеллеза обеспечивается способностью продуцировать гиалуронидазу, за счет чего он обладает высокой инвазивностью, может проникать через неповрежденные слизистые оболочки и кожные покровы.

Бруцеллы относятся к внутриклеточным паразитам, живут и размножаются внутри клеток ретикулоэндотелиальной системы, но могут находиться и внеклеточно.

Бруцеллы разных видов обладают различной степенью вирулентности. Наиболее вирулентен для человека возбудитель вида В. melitensis; штаммы данного вида способны вызывать заболевание при введении в организм единичных микробных клеток. Для морских свинок инфицирующая доза составляет 20 микробных клеток.

Риск развития заболевания во многом определяется не только вирулентностью возбудителя, но и способом его введения. Инфицирующая доза (ИД50) В. melitensis для обезьян при подкожном введении не достигает 100 микробных клеток, а для В. suis при введении в форме аэрозоля морским свинкам составляет 36 микробных клеток.

в) Устойчивость к факторам окружающей среды. Бруцеллы чувствительны к действию прямых солнечных лучей и высоких температур: при температуре 100°С погибают мгновенно, при 80-85°С - через 5 мин, при 60°С — через 30 мин. Под действием прямых солнечных лучей бруцеллы гибнут через 4-5 ч. В то же время они довольно устойчивы к воздействию низких температур — в замороженном мясе сохраняются до 5 мес., в молочных продуктах — до 1,5 мес. Во влажной среде бруцеллы сохраняются длительно — в течение 3-4 мес.; в воде, почве и навозе — до 3-5 мес.

г) Иммунитет. После перенесенного заболевания формируется непрочный и непродолжительный иммунитет, сохраняющийся в течение 6-9 мес., который обусловливается клеточными (фагоцитоз) и гуморальными (агглютинины, комплемент-связывающие антитела и др.) механизмами. Вследствие внутриклеточного паразитирования возбудителя иммунитет при бруцеллезной инфекции в значительной степени зависит от образования клеточных защитных факторов.

Особенности иммунологического статуса к моменту заражения организма бруцеллами существенно влияют на клеточный механизм защиты. Для иммунного организма характерен активный фагоцитоз, который завершается внутриклеточным лизисом бруцелл. В неиммунном организме незавершенный фагоцитоз сопровождается внутриклеточным размножением бруцелл с последующей генерализацией инфекции и диссеминацией возбудителя во внутренних органах.

Специфические антитела, циркулирующие в крови больных, не обладают выраженным защитным действием. Закономерность продукции антител в период развития заболевания обусловлена особенностями патогенеза в каждом конкретном случае и имеет прямую связь с динамикой патологического процесса и его длительностью.

- Читать далее "Антигены и генетика бруцелл (возбудителей бруцеллеза, Brucella)"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 24.1.2020

Остались вопросы или замечания?

Все размещенные статьи преследуют образовательную цель и предназначены для лиц имеющих базовые знания в области медицины.
Без консультации лечащего врача нельзя применять на практике любой изложенный в статье факт.
Жалобы и возникшие вопросы просим присылать на адрес statii@dommedika.com
На этот же адрес ждем запросы на координаты авторов статей - быстро их предоставим.