Коринебактерии (Corynebacteria) как возбудители оппортунистических инфекций

Род коринебактерий (Corynebacteria) относится к группе коринеформных бактерий. [корю’нэ] на древнегреческом языке означает «булава». И действительно: палочковые клетки этих микроорганизмов часто содержат утолщения, или «зерна», на концах, что придает им сходство с грозным оружием античных времен.

Самостоятельный род Corynebacterium выделен К. В. Lehmann и R. О. Neumann в 1896 году. Безусловно патогенным для человека является только Corynebacterium diphtheriae, которому посвящен специальный раздел в Книге II настоящего Руководства. Некоторые виды рода коринебактерий входят в состав нормальной флоры кожи и слизистых оболочек открытых полостей человека, но у ослабленных лиц могут вызвать гнойно-септические заболевания. Описаны инфекции, вызванные коринебактериями-комменсалами, вплоть до менингитов у больных СПИД и лиц с различными иммунодефицитами.

Некоторые виды коринебактерий, патогенные для домашнего скота (С. ulcerans, С. pseudotuberculosis), также могут быть причиной воспалительных процессов у людей, преимущественно при нарушениях иммунитета.

Коринебактерии вызывают септические заболевания у лиц с поражениями и протезами клапанов сердца, с постоянными катетерами, у больных, находящихся на гемодиализе, а также у диабетиков, наркоманов и пр.

Природная устойчивость ряда коринебактерий-комменсалов к антибиотикам способствует их внутрибольничному распространению.

а) Биологические свойства. Коринебактерии — полиморфные неподвижные грамположительные палочки 0,5 мкм в диаметре и 2-5 мкм в длину, не образующие спор. Полиморфизм проявляется в неодинаковой длине клеток, в необязательном наличии включений, в не всегда типичном расположении бактерий. При окрашивании анилиновыми красителями «зерна» ведут себя метахроматично.

Зернистые включения (зерна волютина или Бабеша-Эрнста) представляют собой скопления полимеризованных метафосфатов — своего рода резервуаров клеточной энергии.

В состав клеточной стенки коринебактерий входят диаминопимелиновая и мико-ликовая кислоты, производное миколовой кислоты коринемиколат, а также нептидогликан муреин, придающий клеткам свойственную им форму.

Коринебактерии — аэробы или факультативные анаэробы. Для их культивирования необходимы питательные основы, богатые аминокислотами (триптические перевары белка) и содержащие витамины — биотин, парааминобензойную кислоту и тиамин, а также биодобавки — кровь или сыворотку. Рост липофильных коринебактерий усиливается при добавлении к среде олеиновой кислоты (в составе препарата Твин-80) и экстракта дрожжей.

Все коринебактерии обладают каталазой, многие — уреазой, ферментируют различные углеводы (без газообразования), иногда редуцируют нитраты. Коринебактерии не разлагают лактозу.

Один из наиболее эффективных методов идентификации и дифференциации коринебактерий — определение состава жирных кислот, профили которого варьируют от вида к виду в качественном и количественном отношении. Определение жирнокислотного состава пока что слишком сложно для практических лабораторий.

Оптимум температуры при культивировании — 35-36°С. Оптимальная реакция сред pH — 7,4.

б) Устойчивость. Коринебактерии достаточно устойчивы во внешней среде благодаря наличию в их составе воскоподобного вещества коринемиколата. При температуре 80°С погибают в течение нескольких минут, при кипячении — моментально. Они длительно переносят высыхание, низкие температуры, месяцами сохраняются в пыли помещений. Чувствительны к общепринятым дезинфектантам.

К антибиотикам разные виды коринебактерий относятся по-разному (см. ниже), но пока что все виды сохраняют чувствительность к ванкомицину.

Коринебактерии (Corynebacteria) как возбудители оппортунистических инфекций

в) Факторы патогенности изучались только у коринебактерий, патогенных для животных, но изредка поражающих также человека (см. ниже). У остальных оппортунистических комменсалов рода коринебактерий этот вопрос практически не изучен. Коринебактерии человека колонизируют только поверхности тела — кожу и слизистые оболочки, следовательно, должны обладать факторами колонизации. Действительно, у коринебактерий обнаружена способность к адгезии, хотя природа ее неизвестна. Проникновение коринебактерий в кровь и внутренние органы, скорее всего, связано с применением медицинских инвазивных вмешательств.

г) Виды коринебактерий, их характеристика и роль в патологии человека. Среди возможных патогенов человека все возрастающее внимание привлекают нетоксигенные (лишенные fox-гена) штаммы истинно дифтерийных бактерий — С. diphtheriae. Известно, что неспособные к продукции токсина штаммы не могут вызвать клинически манифестированное заболевание — дифтерию. Они существуют в организме своего единственного хозяина — человека в форме колонизации слизистых оболочек, то есть здорового бактерионосительства. Носители нетоксигенных штаммов не считаются эпидемически опасными, не санируются, не изолируются. Однако и в прежние годы в литературе появлялись сообщения о выделении нетоксигенных штаммов С. diphtheriae из крови при эндокардитах, обычно при уже имеющихся пороках клапанов сердца, при артрозах, остеомиелитах. В течение последних 30 лет число таких сообщений увеличилось, что связывают с использованием катетеров, искусственных клапанов и других постоянных протезов сосудов и органов человека. Недавно было показано, что на искусственных полимерных и стеклянных поверхностях нетоксигенные С. diphtheriae формируют биопленку. В организме на стенках протезов и катетеров к биопленке присоединяются отложения фибрина, образованные коринебактериями благодаря присущим им плазмокоагулирующим свойствам. Одновременно появились сообщения о выделении в стационарах нетоксигенных коринебактерий дифтерии, устойчивых к оксациллину и ципрофлоксацину. Эти факты приводят специалистов к мысли, что нетоксигенные коринебактерии дифтерии стали эмерджентным (вновь возникшим) внутрибольничным патогеном для ослабленных лиц, особенно при наличии постоянных искусственных устройств и частых парентеральных инвазивных вмешательствах.

С. pseudodiphthenticum (так называемая ложнодифтерийная палочка Гоффманна) представляет собой мелкие палочки, располагающиеся частоколом, с утолщениями на концах. Колонии на кровяном агаре — белые, влажные, сливающиеся по штриху посева, иногда — гемолизирующие. Экзотоксином не обладает. Биохимически почти неактивен — не расщепляет цистин и углеводы, но обладает уреазой и редуцирует нитрат. Чувствителен к β-лактамным антибиотикам, аминогликозидам, тетрацикли-нам, хинолонам, но устойчив к клиндамицину и линкомицину, иногда — к макролидам.

Считается представителем нормальной микрофлоры носоглотки, но имеются сообщения о выделении С. pseudodiphthenticum из глаза при конъюнктивитах, из мокроты при затяжных трахеобронхитах, из гноя легочных абсцессов и из крови при эндокардитах, особенно при искусственных клапанах сердца. Чаще поражает мужчин.

С. xerosis — нормальный обитатель конъюнктивы глаза и слизистой оболочки носовых ходов; встречается во влагалище. С. xerosis — короткие палочки, расположенные под углом друг к другу или беспорядочно, иногда с метахроматическими зернами. На кровяном агаре образует сухие желтоватые колонии 1,0 мм в диаметре. Отличается отсутствием цистиназы, но способностью ферментировать, кроме глюкозы и мальтозы, еще и сахарозу. Есть указания о выделении С. xerosis из гноя при конъюнктивитах, при воспалениях носовых пазух, из мокроты при пневмониях и из крови при артритах, эндокардитах, особенно при искусственных клапанах сердца. Пока чувствителен к обычно применяемым антибиотикам.

С. striatum входит в состав нормальной флоры носовых ходов, но есть сообщения о его выделении при гнойно-септических процессах, в том числе менингитах, иногда после черепных операций. Своим названием («полосатый») вид обязан ярко окрашенным включениям синью Лёффлера в клетках на фоне более светлой цитоплазмы. Клетки полиморфны — от кокковидных форм до длинных сегментированных палочек со вздутиями на концах. На кровяном агаре образуют сероватые, влажные колонии. Не обладает ни цистиназой, ни уреазой; не разлагает мальтозу, но активен в отношении глюкозы, сахарозы, крахмала и декстрина.

С. amycolatum — нормальный обитатель кожи и носоглотки, но также являющийся агентом гнойно-септических заболеваний у ослабленных лиц, чаще у женщин. Морфологически сходен с С. xerosis. На кровяном агаре образует сероватые, сухие, крошащиеся колонии 1,0-1,5 мм в диаметре. Некоторые штаммы С. amycolatum биохимически неотличимы от С. xerosis по общепринятым тестам. До 1988 года их принимали за один вид. Их дифференцируют по составу кислот, образующихся при брожении глюкозы, однако большинство штаммов С. amycolatum неспособно развиваться при температуре 20°С, чем отличается от С. xerosis. Существенным отличием С. amycolatum от С. xerosis является резистентность к обычно применяемым антибиотикам — пенициллинам, макролидам, аминогликозидам, что способствует его внутрибольничному распространению. С. amycolatum выделяют из крови при эндокардитах с уже имеющимися поражениями клапанов сердца, с искусственными клапанами и другими постоянными внутрисосудистыми устройствами.

К числу возбудителей оппортунистических инфекций относятся и липофильные коринебактерии — комменсалы кожи человека.

Сюда входит С. minutissumum — мелкие, иногда зернистые палочки, нередко располагающиеся под углом. На кровяном агаре образуют небольшие (до 1,0 мм), влажные, белые или кремовые блестящие колонии. Не обладает ни уреазой, ни цистиназой, не редуцирует нитраты, но ферментирует глюкозу, мальтозу, иногда — сахарозу. Его считают причастным к возникновению кожного заболевания — эритразмы, но описаны случаи выделения при гнойно-септических процессах.

C. jeikeium входит в состав нормальной флоры кожи паховой и подмышечной впадин, но считается возбудителем пневмоний, артритов, эндокардитов, менингитов, остеомиелитов у больных с иммунодефицитами и у лиц с постоянными катетерами. Морфологически это мелкая палочка, строгий аэроб, медленно растет (48-72 часа) на средах с добавлением сыворотки и крови, образуя мелкие «точечные» сероватые колонии; биохимически почти неактивен. Естественно устойчив к многим антибиотикам — пенициллинам, макролидам; встречаются штаммы, устойчивые к тетрациклинам и хинолонам.

С. urealyticum — представитель нормальной флоры кожи паховой области и слизистой оболочки носа, но признается одним из агентов воспаления мочевого пузыря и различных гнойно-септических процессов у лиц с нарушениями иммунитета. С. urealyticum представляет собой короткие палочки, располагающиеся «частоколом»; медленно растущий строгий аэроб. На кровяном агаре через 48 часов образует мелкие точечные («булавочные головки») гемолизирующие колонии. Через 72 часа колонии становятся зеленовато-коричневыми. Интенсивно расщепляет мочевину, чем способствует образованию камней при инфицировании мочевого пузыря.

В отношении цистина и углеводов инертен. Естественно устойчив к р-лактамным антибиотикам, аминогликозидам, многим хинолонам.

Рост липофильных коринебактерий усиливается при добавлении к средам препаратов, содержащих олеиновую кислоту (например, 0,5-1,0% Твина-80), но достаточно добавить сыворотку или кровь.

Естественная устойчивость к обычно употребляемым антибиотикам и сохраняемость во внешней среде делает два последних вида возбудителями внутрибольничной инфекции в отделениях, где содержатся тяжелые больные.

д) Из патогенов животных у человека встречаются изредка С. ulcerans и С. pseudotuberculosis.

С. ulcerans вызывает маститы у коров и через молочные продукты передается человеку. Однако заражение не возникает, так как С. ulcerans обычно неспособен колонизовать слизистые оболочки человека. Но известны случаи, когда С. ulcerans выделяют из зева у здоровых лиц, больных ангинами и даже у людей с дифтериеподобными поражениями зева. Похожее на дифтерию заболевание вызывают штаммы С. ulcerans, выделяющие экзотоксин, сходный с токсином С. diphtheriae.

С. ulcerans обладает нейраминидазой и повреждающей ткани фосфолипазой D. Некоторые зарубежные авторы предлагают считать С. ulcerans вариантом С. diphtheriae. Однако экологический признак — неспособность С. ulcerans в норме колонизовать человека — не позволяет объединить оба вида. Недавно появились сообщения о выделении С. ulcerans со слизистой оболочки носа кошек, которые могут быть дополнительным источником инфицирования человека.

Морфологически С. ulcerans представляет собой беспорядочно расположенные овоидные клетки. Колонии на агаре — суховатые, иногда радикально исчерченные. Биохимически С. ulcerans активен — разлагает цистин и углеводы, как С. diphtheriae биотипа gravis (глюкозу, мальтозу, крахмал, декстрин) и вдобавок обладает уреазой, но не редуцирует нитраты.

С. pseudotuberculosis (ранее называвшийся С. ovis) вызывает септические лимфадениты у овец и коз. У людей встречается крайне редко, в основном — у соприкасающихся с мелким рогатым скотом. У человека эта коринебактерия может вызвать лимфаденит с казеозным распадом. Факторами патогенности являются фермент фосфолипаза D, сходный с таковым у С. ulcerans, и нейраминидаза, а иногда и токсин, идентичный дифтерийному.

Морфологически С. pseudotuberculosis сходен с С. diphtheriae — это тонкие палочки с метахроматическими зернами; образует мелкие колонии на кровяном агаре, иногда гемолизирующие. Так же, как и С. ulcerans, обладает и цистиназой, и уреазой; разлагает глюкозу и мальтозу.

е) Микробиологическая диагностика. Коринебактерии могут оказаться в любом материале, взятом для диагностического исследования при гнойно-септической инфекции — гное, мокроте, моче, отделяемом конъюнктивы, носоглотки, пазух, пунктатах костного мозга, лимфоузлов, а также в крови и спинномозговой жидкости (СМЖ).

Первый день. Образцы, присланные для исследования (кроме крови, которую засевают непосредственно у постели больного в специальные среды) микроскопируют (пробы мочи — после центрифугирования). Из материала готовят препараты-мазки, окрашенные простым способом и по Граму. Независимо от результатов микроскопии, материал засевают в чашку Петри с универсальной средой для выделения аэробных возбудителей гнойно-септических заболеваний — 5 %-ным кровяным агаром и помещают в термостат при 36-37°С.

Гемокультуру после инкубации в специальной среде также высевают на 5%-ный кровяной агар.

Второй день. Просматривают (желательно через лупу) выросшие на кровяном агаре колонии. Отбирают суховатые, возможно с кремовым оттенком, не сливающиеся друг с другом. Впрочем, С. pseudodiphtheriticum и С. striatum образуют сероватые влажные колонии. Колонии липофильных коринебактерий (С. minutissimum, С. urealyticum и C.jeikeium) могут не появиться через 24 часа. Чтобы их не упустить (особенно в случаях обнаружения грамположительных палочек в нативных мазках, при исследовании проб мочи от больных с хронической урологической инфекцией, пунктатов гноя, костного мозга и т. д.), чашки сохраняют в термостате еще двое суток. Указанные виды коринебактерий образуют мелкие точечные, медленно растущие колонии.

Из «подозрительных» колоний готовят препараты-мазки, окрашенные по Граму и щелочной синью Лёффлера для выявления метахроматических зерен.

В случае обнаружения грамположительных бактерий, морфологически сходных с коринебактериями, делают отсевы на скошенный агар, кровяной или с 10% нормальной сыворотки; при подозрении на липофильные коринебактерии желательно сделать отсев на питательный агар, содержащий 0,5-1,0% препарата Твин-80 и 1,5% коммерческого препарата «Экстракт кормовых дрожжей».

Третий день. Снова микроскопируют выделенные чистые культуры в мазках, окрашенных по Граму и щелочной метиленовой синью. При обнаружении чистой культуры грамположительных, иногда зернистых, палочек, ставят реакцию на каталазу. Каталазо-положительные культуры подвергают дальнейшей идентификации. На этом этапе надо не упустить возможный возбудитель дифтерии, особенно в случаях исследования материала из поражений зева, носа, глаза, уха, кожи. Наряду с дифтерией, вызываемой только токсигенными штаммами, местные воспалительные процессы (а также эндокардиты) могут быть вызваны нетоксигенными штаммами С. diphtheriae. Необходимые для идентификации коринебактерий биохимические тесты представлены в таблице выше.

Делают посевы на среду с цистином (проба Пизу) и на среды для определения ферментации углеводов. С культурой ставят пробы на уреазу по методу Заксе и на редукцию нитратов. При необходимости дифференциации с Listeria monocytogenes ставят пробу на подвижность при температуре 22°С — коринебактерии будут неподвижны.

При подозрении на С. diphtheriae (в вышеуказанном патологическом материале и при клинических показаниях) выделенную культуру на этом этапе уже можно посеять на среду для определения токсигенности.

Четвертый день. Изучают результаты посевов на средах с цистином и углеводами.

У липофильных коринебактерий сахаролитические свойства учитывают через 2-3 суток инкубации. Сопоставляют результаты определения биохимических свойств и, руководствуясь таблицей выше, устанавливают вид выделенной коринебактерии. В случае обнаружения коринебактерий дифтерии посев на среду для определения токсигенности обязателен. Ставят пробы на чувствительность к антибиотикам.

ж) Чувствительность к антибиотикам у разных видов коринебактерий неодинакова. Ее определяют диско-диффузионным методом на среде АГВ или агаре Мюллера-Хинтона с добавлением 5% крови. При определении чувствительности липофильных видов к среде добавляют 0,5-1,0% препарата Твин-80 и результаты учитывают через 48-72 часа.

з) Отождествление выделенной коринебактерии-комменсала с возможным этиологическим фактором заболевания требует большой осторожности, если учесть, что эти микроорганизмы являются постоянными обитателями верхних дыхательных путей и кожи человека. Для исключения возможной контаминации ими посевов при взятии материала и последующего размножения в питательных средах, руководствуются следующими критериями.

В пользу этиологической значимости выделенного микроорганизма-комменсала тела человека говорит:
• выделение из материала, в норме стерильного (кровь, синовиальная жидкость, СМЖ, пунктаты и т.д.);
• преобладание данного микроорганизма в мазках и посевах (не ниже 104 КОЕ/мл) в смешанной микрофлоре открытого воспалительного очага (гнойная рана, мокрота, отделяемое носоглотки, глаза, уха и т.д.);
• повторное выделение данного микроорганизма при многократных исследованиях.

Учитывая присутствие коринебактерий не только на слизистых оболочках, но и на коже, к первому критерию (высев из материалов, в норме стерильных) надо подходить с особой осторожностью, повторяя исследования при наличии клинических показаний (например, при отсутствии улучшения, несмотря на лечение).

Окончательное решение об этиологии гнойно-септического заболевания необходимо принимать с учетом клинических данных и преморбидного фона больного.

- Читать далее "Условно-патогенные микобактерии (Mycobacterium)"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 29.3.2020

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.