Возбудители газовой гангрены (клостридии, Clostridium): морфологические и культуральные свойства

Возбудители газовой гангрены относятся к роду Clostridium семейства ВасШасеае. В этиологии газовой гангрены играют роль преимущественно представители 4 видов («грозная четверка», как их образно называют): С. perfringens, С. oedematiens (С. novyi), С. septicum, С. histolyticum. Ведущим возбудителем является С. perfringens типа А, впервые открытый Welch и Nuttall в 1892 г. Название ему дали позднее Veilon и Zuber (1897) от слова «perfringo» (проламываю) ввиду способности микроба распространяться и разрушать ткани.

С. perfringens обусловливает 70-80% случаев газовой гангрены, С. oedematiens — 20-30%, С. septicum — 10-15%, С. histolyticum — 4-8%.

Основные таксономические характеристики возбудителей газовой гангрены как представителей рода Clostridium изложены в соответствующем разделе главы 9 «Возбудитель столбняка Clostridium tetani».

Каждому виду возбудителя газовой гангрены присущ синтез в макроорганизме и в культуральной среде определенных токсинов, различающихся между собой как структурно и антигенно, так и по механизму действия, что позволяет использовать их в биотестах и иммунологических методах для идентификации клостридий, а также для подразделения микробов на типы (токсивары) внутри вида. С использованием реакции биологической нейтрализации (РБН) токсинов соответствующими антитоксическими сыворотками было установлено подразделение С. perfringens на 5 типов (А, В, С, L), Е). Показано также, что вид С. oedematiens бывает 4 типов (А, В, С, D). Однако в патологии людей играют роль только типы А указанных возбудителей.

Другие виды возбудителей газовой гангрены не имеют внутривидового членения по признаку продуцируемых токсинов.

Морфологические и культурально-биохимические свойства. Морфологически возбудители газовой гангрены представляют собой прямые или несколько изогнутые палочки, имеющие различные размеры в зависимости от вида. С. perfringens — короткие толстые (0,6-1,0x4,0-6,0 мкм) с обрубленными концами палочки, обычно располагающиеся парами или «обоймами» по несколько штук. С. oedematiens — наиболее крупная и полиморфная по длине палочка, размеры ее находятся в пределах 1,0-2,0x8,0-15,0 мкм. Эти микробы часто образуют длинные нити и располагаются цепочками или спиралями. Два других вида представляют собой средние по величине палочки размером 0,4-0,6x6,0-8,0 мкм.

Все виды клостридий окрашиваются по Граму положительно и образуют овальные или сферические споры, утолщающие поперечник микробной клетки. В зависимости от расположения споры (субтерминально или центрально) клетка приобретает булавовидный, что характерно для С. perfringens, или веретенообразный вид.

В отличие от других клостридий, С. perfringens не имеет жгутиков и не обладает подвижностью, что является одним из диагностических признаков при микроскопи-ровании нативных мазков из патологического материала или культуральных посевов. В патологическом материале капсулу, которая выглядит в мазках как светлый ободок, окружающий микроб, могут образовывать только С. perfringens. Это может служить диагностическим тестом для С. perfringens.

Все возбудители газовой гангрены относятся к анаэробам, имеющим, ввиду отсутствия у них цитохромов, цитохромоксидаз, каталазы и пероксидазы, особые обмен веществ и дыхание. Наиболее строгим анаэробом из этих микробов является С. oedematiens, растущий при вакууме около 700 мм рт. ст„ другие виды более толерантны к кислороду и могут расти при вакууме 500-600 мм рт. ст.

В целях снижения окислительно-восстановительного потенциала и обеспечения анаэробиоза в жидкие питательные среды вносят тиогликолиевую кислоту или ее соли. /Для создания относительного анаэробиоза жидкие среды разливают высоким столбиком в пробирки или флаконы и вносят в них различные адсорбенты кислорода (кусочки ваты, целлофана, вареного мяса или печени, пшено), сверху для предотвращения попадания кислорода на среду наслаивают вазелиновое масло слоем 4-5 мм.

Непосредственно перед посевом с целью удаления растворенного в среде кислорода пробирки со средой прогревают на водяной бане в течение 10-15 мин, затем охлаждают до 40-45°С, вносят 0,5-1,0% стерильного раствора глюкозы и делают посев.

Для обеспечения не только вегетации гангренозных клостридий, но и синтеза токсинов питательные среды должны отвечать сложным потребностям микроорганизмов в источниках азотистого и углеродного питания, а также в ростовых факторах. В качестве белковых основ питательных сред обычно используют гидролизаты глубокой степени расщепления белок-содержащих субстратов животного (мясо, печень, казеин, рыба, мозг) или растительного (кукуруза, пшено, соя и др.) происхождения с добавлением в бульон кусочков мяса или печени (по принципу среды Китт—Тароцци).

Плотные агаровые среды готовят на тех же питательных основах с 1,0-1,5% агара и добавлением различных дифференциально-диагностических добавок (кровь, яичный желток, молоко, сыворотки, углеводы, мочевина и др.).

Посевы на жидкие питательные среды выращиваются в обычных термостатах. Для обеспечения должного анаэробиоза посевы на плотные питательные среды (на поверхность среды) требуют выращивания в специальных устройствах приборного типа — микро- или макроанаэростатах, «анаэробных камерах». С этой целью также используют культивирование в газогенераторных системах типа Gaz-Pack. Следует учесть, что в отличие от культивирования аэробных микроорганизмов, чашки Петри с посевами ставятся в анаэростат вверх крышкой, чтобы предотвратить прилипание слоя агаровой среды при отсасывании воздуха.

В обычной лабораторной практике для обеспечения роста и проявления токсигенных свойств гангренозных клостридий применяется культивирование посевов при 37°С и значениях pH среды 7,0-7,4.

Из всех возбудителей газовой гангрены наиболее высокой потенцией роста обладает С. perfringens: нередко уже через 1-3 ч после посева на жидкие питательные среды, особенно при культивировании при 42—43°С, появляется интенсивный рост, сопровождающийся помутнением всего столбика среды и бурным газообразованием. За счет образования смеси газов (аммиак, сероводород, летучие амины, альдегиды, кетоны), при открывании пробирки над огнем может произойти взрыв газов!

Рост других гангренозных клостридий начинает проявляться только спустя 12—18 ч после посева сначала в придонной части пробирки с небольшим газообразованием, достигая к 48 ч полного помутнения среды с выпадением рыхлого осадка.

В столбике агаровой среды колонии С. perfringens формируются быстрее (в течение 24-36 ч), чем колонии других клостридий. В глубине агара при посеве одной и той же культуры могут наблюдаться два варианта колоний: S — гладкий и R — шероховатый. Гладкий вариант колоний имеет вид чечевичного зерна или диска, иногда колонии выглядят в виде сердца. В мазках из колоний S-форм обычно содержатся классические короткие палочки. R-формы колоний имеют вид пушинок с уплотненным центром; в мазках из этих колоний обнаруживаются нити или цепочки из коротких палочек.

На поверхности плотных сред также образуются два основных варианта колоний S и R, кроме того, бывает еще М-вариант (слизистый) колоний.

В начале роста гладкие колонии напоминают капли росы, а затем теряют прозрачность и приобретают сероватую или белую окраску. Колонии круглые сочные куполообразные с гладкой блестящей поверхностью и ровными краями. Шероховатые колонии имеют неправильную форму с изрезанным фестончатым краем, иногда с отростками в виде шипов и бугристой поверхностью. М-колопии отличаются от гладких более высоким куполом и слизистой консистенцией. Они состоят из клеток, имеющих капсулу, которые при росте на жидких средах могут образовывать густую слизь.

Колонии С. perfringens на поверхности кровяного агара обычно окружены одной или двумя зонами гемолиза, что обусловлено гемолитическим действием продуцируемых микробом альфа— и тета-токсинов. Сульфитредуцирующие свойства гангренозных клостридий проявляются при росте на железосульфитной среде Вильсона—Блэра. На этой среде в результате взаимодействия H2S с солями железа и свинца уже спустя 4-6 ч после посева С. perfringens образует колонии черного цвета с интенсивным почернением среды вокруг. Другие виды клостридий вызывают значительно меньшее почернение среды в связи с более медленным ростом микроорганизмов.

На желточно-молочно-лактозном агаре (среда Виллиса—Хоббс), липолитические свойства клостридий проявляются в виде белой опалесценции вокруг колоний, лецитиназные свойства — в виде перламутровой (жемчужной) опалесценции, а лактозоферментирующие свойства — в виде покраснения среды. Эта среда может быть использована для дифференциации возбудителей газовой гангрены на основе их биохимической активности.

Для С. perfringens особенно характерен рост на лакмусовом молоке (по Минкевичу), проявления которого могут рассматриваться как экспресс-диагностический тест на этот микроб. Уже через 1-3 ч после посева, особенно при инкубировании при 42-43°С, в результате бурной ферментации молока и разложения лакмуса в кислой среде наблюдается выраженное створаживание молока с просветлением сыворотки и образованием губкообразного содержащего пузырьки газа сгустка оранжево-красного цвета, который под воздействием газа может быть даже вытолкнут из пробирки. Другие виды клостридий медленно пептонизируют лакмусовое молоко или никак его не изменяют.

Наиболее высокой биохимической активностью обладает С. perfringens: все штаммы сбраживают с образованием кислоты и газа глюкозу, галактозу, мальтозу, лактозу, левулезу, сахарозу; не ферментируют маннит и дульцит; некоторые штаммы могут разлагать глицерин, инулин, крахмал, медленно расплавлять свернутую сыворотку и 7% желатин.

Наиболее высокой протеолитической активностью из этой группы клостридий обладает С. histolyticum, который активно разжижает желатин, пептонизирует кусочки мяса, свернутую сыворотку, яичный белок.

В таблице ниже представлены основные биохимические характеристики, имеющие значение при идентификации возбудителей раневых клостридиозов.

Микробиологическая диагностика возбудителя столбняка (C. tetani)

Споры возбудителей газовой гангрены устойчивы к кипячению в течение от 20 до 160 мин. В связи с этим наиболее надежным способом обезвреживания является автоклавирование при 130°С в течение 20 мин. В объектах внешней среды (почва, вода, фецес и др.) микроорганизмы в споровой форме могут длительно сохраняться, а при благоприятных температурных условиях и влажности — даже вегетировать в них.

Вегетативные формы микробов чувствительны к прогреванию в течение 20-30 мин при 80°С, а также инактивируются в 1% растворе хлорамина или в 6% растворе перекиси водорода с 0,5% моющего средства в течение 60 мин. Возбудители газовой гангрены, особенно С. perfringens, чувствительны к антибиотикам пенициллинового и метронидозолового рядов.

- Читать далее "Генетика и антигены возбудителя газовой гангрены (C. perfringens)"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 16.12.2019

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.