Правильная терапия муковисцидоза - основа качественной жизни ваших детей

Исследовательская работа “Экобиоморфологические особенности синегнойной палочки”

Синегнойная палочка

Научная классификация:
Царство: Бактерии
Тип: Протеобактерии
Класс: Gamma Proteobacteria
Порядок: Pseudomonadales
Семейство: Pseudomonadaceae
Род: Pseudomonas (насчитывает более 140 видов бактерий)
Вид: Pseudomonas aeruginosa
Латинское название : Pseudomonas aeruginosa.

hello_html_23be8657.jpg

Синегнойная палочка – основной возбудитель инфекционных поражений человека, вызываемых псевдомонадами. Первое описание раневой инфекции, вызванной синегнойной палочкой, принадлежит Люке (1862г.), отметившему характерное сине-зеленое окрашивание перевязочного материала. Чистая культура была выделена Жессаром (1882 г.), изучившем его культуральные свойства

Первая вспышка госпитальной инфекции, вызванной синегнойной палочкой, зарегистрирована в 1897 г., но уже в 1899 г. С.Н.Серковский указывал, что патогенные свойства бактерии чаще реализуются в организме лиц с ослабленным иммунитетом ( у детей, стариков и истощенных больных). Начиная с 70-х годов ХХ века P. aeruginosa – один из основных возбудителей локальных и системных гнойно-воспалительных процессов, особенно в условиях стационаров.

Синегнойная палочка широко распространена в природе: встречается в почве, в воде, на растениях, в желудочно-кишечном тракте человека и животных.

Может встречаться как в биопленке, прикрепленной к какой-либо поверхности или субстанции, так и в планктонной форме, то есть в виде отдельной бактерии, передвигающейся с помощью своего полярного жгутика.

Причем синегнойная палочка является одним из самых подвижных микроорганизмов, наблюдаемых в образцах воды из поверхностных водоемов. Способна не только длительное время сохраняться в окружающей среде (влажной атмосфере или воде), но и успешно размножаться.

Синегнойная палочка – одна из причин головной боли бассейнщиков, так как она способна колонизировать кафельную поверхность, забиваясь в швы и образуя защитную биопленку, в силу чего на нее плохо воздействуют стандартные дезинфицирующие растворы.

Морфология синегнойной палочки

hello_html_6aa85ebf.jpg

Синегнойная палочка прямая или слегка изогнутая, с закругленными концами, грам-отрицательная палочка, подвижна за счет жгутика. Иногда встречаются клетки с двумя и более полярно расположенными жгутиками. Размеры ее 1,5 – 3 мкм в длину и 0,5 – 0,8 мкм в ширину Хемиорганогетеротроф, облигатный аэроб (денитрификатор).

В мазке, приготовленном из чистой культуры, палочки могут располагаться одиночно, парами или образовывать короткие цепочки.

Характерный биологический признак P. aeruginosa – способность синтезировать водорастворимый феназиновый пигмент – пиоцианин, окрашивающий питательную среду в сине-зеленый цвет. Это значительно упрощает идентификацию 70 – 80% штаммов синегнойной палочки.

Они хорошо растут на искусственных средах, не ферментируют лактозу и образуют гладкие круглые колонии флуоресцирующего зеленоватого цвета со сладковатым запахом.

В мазке, приготовленном из чистой культуры, палочки могут располагаться одиночно, парами или образовывать короткие цепочки.

Образование слизи – характерная особенность синегнойной палочки; слизь придает характерную вязкость бульонным культурам и колониям мукоидных щтаммов.

На жидких питательных средах образует характерную серовато-серебристую пленку; по мере старения культур возникает помутнение среды сверху вниз.

На плотных питательных средах образует весьма разнообразные колонии. При росте на плотных средах у многих штаммов наблюдают феномен радужного лизиса, развивающийся спонтанно. Феномен характерен только для P. aeruginosa, его можно рассматривать как таксономический признак.

Более того, он индивидуально выражен у отдельных штаммов и его можно использовать для внутривидовой дифференциальной диагностики. При образовании пигмента происходит окрашивание некоторых сред (например, агара Мюллера-Хинтона) в зеленый цвет.

На мясопептонном агаре образует крупные (3 – 5мм), круглые, плоские, сочные, слизистые колонии с феноменом радужного лизиса, спаянные со средой.

hello_html_174381d9.jpg

На средах Эндо, Плоскирева образует пять типов колоний:

  1. Плоские, неправильной формы;
  2. Как кишечная палочка в S – форме;
  3. Складчатые, как «цветок маргаритки»;
  4. Слизистые, редко дающие пигментацию при первичном выделении, образующие слизистый налет, со временем приобретающий зеленую окраску; 5.Карточечные, которые появляются только через 18 часов.

На 5% кровяном агаре вокруг колоний синегнойной палочки видна зона просветления – гемолиз.

hello_html_4dbde36a.jpg

Эта бактерия продуцирует бактериоцины – пиоцины, способность к синтезу и чувствительность к которым широко варьирует у различных штаммов псевдомонад. На этом основано пиоцинотипирование псевдомонад, применяемое для внутривидовой дифференциальной диагностики чистых культур этого микроорганизма.

Кроме продукции поицинов синегнойная палочка может образовывать пигменты – характерный и имеющий важное диагностическое значение признак. Среди пигментов наиболее часто встречают:

– Пиоцианин. Окрашивает питательную среду, отделяемое ран и перевязочный материал в сине-зеленый цвет.
– Флюоресцин (пиовездин), флюоресцирующий при УФ-облучении (длина волны – 254 нм).
– Пиорубин (красный).
– Пиомеланин (черный).
– L – оксифеназин (желтый).

Большинство штаммов продуцирует пигмент пиоцианан, который имеет синий цвет в нейтральной или щелочной среде и красный – в кислой среде. Продукция пигмента видна не на всех средах (среда Эндо). Для выявления пигмента колонии отсевают на питательный агар (чашки, скошенный агар). Если при росте на питательном агаре выявляется пиоцианин, никакие другие дальнейшие исследования не проводятся.

Для выявления пигмента пиоцианина проводят пробу с хлороформом. Используется одно- двухсуточная бульонная культура синегнойной палочки. 24 часа культура выдерживается при температуре 37 С, затем 24 часа при комнатной температуре на свету. Затем в пробирку наливается 1 мл хлороформа, капается 1 – 2 капли 40% щелочи. Пробирка встряхивается до получения однородной белой эмульсии. Пробирку поставить в штатив.

Хлороформ оседает на дно пробирки и окрашивается в голубой или синий цвет, так как хлороформ экстрагирует пиоцианин.

Пробу с хлороформом можно проводить и на плотной питательной среде. На поверхность скошенного агара или чашки с культурой синегнойной палочки наливаем хлороформ, капаем щелочь, и поверхность агара расковыриваем бактериологической петлей, чтобы увеличить площадь соприкосновения. Пастеровской пипеткой отсасываем хлороформ – он окрашен.

Исследовательская работа "Экобиоморфологические особенности синегнойной палочки"

Эти бактерии выраженные хемоорганотрофы, метаболизм дыхательный, строгие аэробы. В качестве источника энергии синегнойная палочка использует Н2 или СО. Универсальный акцептор электронов – молекулярный кислород.

Физические свойства

Синегнойная палочка растет в широком диапазоне температур (от 4 до 42 С), что указывает на способность длительно сохраняться в окружающей среде и противостоять защитному повышению температуры тела.

Для определения оптимальной температуры роста синегнойной палочки было проведено следующее исследование. Суточную чистую культуру синегнойной палочки посеяли на чашки с 5% кровяным агаром и поместили в термостаты с различным диапазоном температур: от +4 С до +50 С. Через 18 часов инкубирования учли первые результаты.

hello_html_m3df988d8.jpg

При температурах:

+4 С – нет роста культуры синегнойной палочки;
+10 С – нет роста;
+15 С – нет роста
+45 С – нет роста
+50 С – на чашках с посевами синегнойная палочка не выросла.

А вот при температурах:

+20 С – выявлен обильный рост культуры синегнойной палочки с образованием пигмента и ярко выраженным гемолизом эритроцитов вокруг колоний;
+ 25 С – обильный рост;
+30 С – обильный рост;
+ 35 С – обильный рост;
+40 С – обильный рост.

Чашки с посевами были оставлены для дальнейшего культивирования.

Через 24 часа инкубирования выявлен слабый рост культуры синегнойной палочки без образования пигмента и со слабо выраженным гемолизом эритроцитов вокруг колоний при температурах +15 С и при +45 С.

При температурах:

+4 С – нет роста культуры;
+10 С – нет роста культуры;
+50 С – нет роста культуры.

Эти чашки были оставлены еще на 24 часа. Через 48 часов культивирования выявлено следующее.

При температуре +10 С заметен очень слабый рост культуры синегнойной палочки без образования пигмента и без гемолиза. При температурах

+4 С – нет роста культуры;
+50 С – нет роста культуры.

Таким образом выявлено, что синегнойная палочка растет в диапазоне температур от +10 С до +45 С, но наиболее оптимальными температурами является диапазон от +20 С до +40 С.

При этом в диапазоне от +30 С до +35 С рост синегнойной палочки выявлен уже через 16-18 часов с ярко выраженным гемолизом эритроцитов и пигментообразованием.

Синегнойная палочка не выдерживает кипячение, высушивание, при температуре +60 С погибает в течение часа. Для подтверждения этого был проведен следующий опыт.

Суточную бульонную культуру синегнойной палочки нагревали на водяной бане в течение 1 часа при температурах +40 С; +50 С; +60 С; +70 С+80 С; +90 С и при +100 С в течение 1, 5, и 10 минут. Затем эту культуру высевали на чашки с 5% кровяным агаром и инкубировали в термостате при температуре +37 С.

Через 24 часа инкубирования учли результат.

Не выявлено роста синегнойной палочки при кипячении в течении 1, 5 и 10 минут, а также при нагревании +80 С и +90 С.

При нагревании до +70 С выявлен слабый рост культуры с незначительным пигментообразованием и слабым гемолизом эритроцитов.

А вот при нагревании до +40 С; +50 С и +60 С через 24 часа инкубирования выявлен обильный рост культуры с ярко выраженным гемолизом эритроцитов и образованием сине-зеленого пигмента.

hello_html_6e85328e.jpg

Синегнойная палочка не выдерживает 10% борную кислоту, щавелевую кислоту. Но эти кислоты дороги и портят оборудование, поэтому в практике не используются. Для дезинфекции чаще всего используют перекись водорода с моющим средством. Чтобы определить наиболее оптимальный процент раствора перекиси водорода проделали следующее.

Приготовили растворы перекиси водорода следующих концентраций: 1%; 2%; 3%; 4%; 5%; 6%; 7%; 8%; 9% и 10%.

Этими растворами пропитали полоски фильтровальной бумаги размером 2 на 10 см и наложили на чашки с 5% кровяным агаром, на который засеяли суточную культуру синегнойной палочки.

Перекись водорода проникает в питательную среду (в нашем случае это 5% кровяной агар) и вызывает прекращение роста микроорганизма.

Чашки с посевами поместили в термостат при температуре +37 С. Через 24 часа инкубирования учли результат.

На чашках с полосками перекиси водорода концентраций 1% и 2% выявлен сплошной рост культуры синегнойной палочки без зон просветления вдоль полосок.

Начиная с концентрации 3% перекиси водорода выявлены различные зоны просветления вдоль полосок.

Зона просветления – это зона подавления роста синегнойной палочки, т.е. синегнойная палочка чувствительна к данной концентрации перекиси водорода.

Выявлены следующие зоны просветления:

3% раствор Н2О2 – 2 – 3 мм
4% – 5мм
5% – 10мм
6% – 12мм
7% – 14мм
8% – 14мм
9% – 15мм
10% – 15 – 20мм.

hello_html_mfe2e37a.jpg

Для дезинфекции в лечебно-профилактических учреждениях чаще всего используют 6% раствор перекиси водорода, а для обработки ран и остановки носовых кровотечений – 3% раствор.

Химические свойства

Синегнойная палочка может утилизировать фенолы, карболовую кислоту, нитрофурановые препараты (может расти в фурацилине). На синегнойную палочку не действуют хлорамин, хлорная известь. Ультрафиолетовое облучение также не эффективно. При проведении исследования на эффективность ультрафиолетового облучения на синегнойную палочку было определено, что только при очень длительном облучении – в течении 3 и более часов – наступает гибель этого микроорганизма.

hello_html_66a7d51.jpg

Как и большинство патогенных гноеродных микроорганизмов, эти бактерии каталазоположительны. Подобно прочим аэробам, синтезируют цитохромоксидазу, а оксидазный тест – один из ведущих при идентификации этих микроорганизмов. Синтезирует триметиламин, придающий культурам запах жасмина, винограда или карамели.

Синегнойная палочка не нуждается в факторах роста, способна расти на протяжении нескольких пассажей в чисто минеральной среде при добавлении подходящего источника углерода. Ассимилирует ацетат, пируват, сукцинат. Может утилизировать глюкозу, L-аланин при их содержании в среде не менее 0,5%.

Синегнойная палочка ферментирует с образованием кислоты глюкозу, галактозу, арабинозу, ксилозу. Углеводы утилизирует с накоплением кислых продуктов. В результате рН нейтральная и цвет не меняется, поэтому для идентификации можно использовать пестрый ряд Хью-Лейфсона, содержащий 1% одного из исследуемых углеводов или спиртов.

Исследуемую культуру засевают уколом, выдерживают в термостате при температуре 37 С в течение 3 – 4 дней. Сначала идет защелачивание, затем среда начинает менять цвет – желтеть.

Индола не образует, слабо продуцирует сероводород, разжижает желатину и свернутую сыворотку с накоплением щелочных продуктов.

Синегнойная палочка хорошо растет в нейтральной среде. Это было подтверждено при проведении следующего исследования.

Приготовили 5% кровяной агар с рН от 2 до 12. На эти чашки посеяли суточную культуру синегнойной палочки. Чашки инкубировали при температуре +37 С в течение 24 часов.

Через 24 часа культивирования учли результаты.

При рН 2,0 – роста культуры синегнойной палочки не выявлено;
рН 3,0 – нет роста;
рН 11 – нет роста;
рН 12 – нет роста.
При рН 4,0 и 10,0 выявлен слабый рост культуры с незначительным гемолизом эритроцитов и пигментообразованием.
А вот при рН 4,5 – выявлен обильный рост синегнойной палочки с ярковыраженным гемолизом эритроцитов и образованием сине-зеленого пигмента;
рН 5,0 – обильный рост;
рН 6,0 – обильный рост;
рН 6,5 – обильный рост;
рН 7,0 – обильный рост;
рН 7,5 – обильный рост;
рН 8,0 – обильный рост;
рН 8,5 – обильный рост;
рН 9,0 – выявлен обильный рост синегнойной палочки с ярко выраженным гемолизом эритроцитов и образованием сине-зеленого пигмента.

hello_html_cc5f641.jpg

Синегнойная палочка обладает нитратредуктазой, аргининдигидролазой, но не имеет лизиндекарбоксилазы.

Отличительная способность – ограниченная потребность в питательных веществах, обеспечивающая сохранение жизнеспособности в условиях почти полного отсутствия источников питания.

Факторы патогенности и вирулентности

Патогенное действие Pseudomonas aeruginosae обусловлено образованием веществ, проявляющих свойства экзотоксинов и высвобождением эндотоксинов при гибели и распаде бактериальной клетки.

Экзотоксины бактерии представлены продуктами жизнедеятельности с широким спектром биологической активности. Среди них основное значение имеют:

  1. Экзотоксин А – белок с молекулярной массой 66 000 – 72 000 Д. Молекула токсина состоит из одной полипептидной цепи с 4 дисульфидными мостиками, свободных сульфгидридных групп не содержит. Токсин термолабилен, расщепляется трипсином, панкреатической эластазой, проназой, а также распадается под действием собственных протеолитических ферментов. Механизм действия связан с модификацией белков через АТФ-рибозилирование. Его мишень – фактор элангации 2 (ФЭ – 2); следствие – нарушение организации матрицы белкового синтеза (аналогичным свойством обладает дифтерийный токсин). Действие проявляется ( в экспериментах на подопытных животных) в токсическом действии общего характера: отеках, некрозах, гипертензии с последующим коллапсом, метаболическом ацидозе, дыхательной недостаточности, параличе внутриклеточного синтеза белков и т.д. На экзотоксин А вырабатываются антитела. 80 – 90% штаммов синегнойной палочки выделяют этот токсин.
  2. Экзоэнзим S – белок с АДФ-трансферазной активностью: термостабилен, не нейтрализуется антителами к экзотоксину А, то есть является высокоспецифическим. Выделяют его 80 – 90% штаммов синегнойной палочки. Инактивируется под действием денатурирующих и восстанавливающих агентов, ионов Cu2+ и Fe2+. Образуется в двух формах: первая – ферментативно активный белок с молекулярной массой 49 000 Д; вторая – неактивный белок – предшественник с молекулярной массой 53 000 Д. Этот экзоэнзим в очищенном виде нетоксичен для животных. In vivo вызывает глубокие патологические процессы в легких.
  3. Цитотоксин – кислый белок. Оказыавет выраженное цитотоксическое действие на полиморфно-ядерные нейтрофилы; способствует развитию нейтропении. Вызывает ультраструктурные изменения в клетках, нарушение физиологических градиентов К+, Na+? Ca2+ и глюкозы через повышение проницаемости клеточных мембран; последнее обусловливает набухание клеток и потерю ими крупных (например, белковых) молекул.
  4. Гемолизины. Синегнойная палочка образует две гемолитические субстанции – термолабильный гемолизин с лецитиназной активностью (фосфолипаза С) и термостабильный гемолизин (фосфолипаза). И первый, и второй гемолизины вызывают солюбилизацию и гидролиз фосфолипидов с образованием фосфорилхолинов. In vitro гемолизины приводят к развитию некротических поражений, особенно в печени и легких.
  5. Среди эндотоксинов, образуемых синегнойной палочкой, выделяют:

а/ энтеротоксический фактор. Несмотря на то, что он невыделен в чистом виде, в настоящее время подтверждены его белковая природа, термолабильность и чувствительность к действию трипсина. Взрослые здоровые люди к нему нечувствительны. У новорожденных детей может вызвать энтерит. На слизистой оболочке кишечника вызывает образование гнойных налетов, вплоть до образования язв. Может развиться перитонит.

б/ фактор проницаемости, также лабильный к нагреванию и действию трипсина. Подтверждена его роль в развитии патологических процессов в тканях. Он отвечает за адгезию микроорганизма, вызывает местное поражение тканей.

в/ нейраминидаза. Она нарушает процессы метаболизма веществ, содержащих нейраминовые кислоты, например, в соединительноьканных элементах. Этот фермент способен в 2 – 3 раза усиливать действие других токсинов синегонойной палочки.

  1. Протеолитические ферменты. Чем больше образуется ферментов, тем синегнойная палочка вирулентнее. Эти ферменты обеспечивают расплавление тканей и проникновение возбудителя в макроорганизм. Отвечают за местную реакцию, за питание микроорганизмов.
  2. Экстрацеллюлярная слизь. Подобие капсулы, но более рыхлая, непрочно связана с клеточной стенкой. Это видовой признак. Она обеспечивает антифагоцитарную активность, защищает синегнойную палочку от дезинфектантов.
  3. Клеточная стенка, несет на себе функцию эндотоксина. Термостабильна, выполняет роль О – антигена. Липополисахарид эндотоксина типо- и группоспецифичен. По О – антигену ведут серологическое типирование. Антиген жгутиков может быть использован для приготовления вакцин.

Адгезивные свойства синегнойной палочки связаны с фимбриями. Но, если фимбрии и пили теряются, то адгезивные свойства Pseudomonas aeruginosaeсохраняются.

Синегнойная палочка обладает выраженной антилизоцимной активностью от 5g и выше.

Несмотря на наличие большого набора факторов вирулентности, синегнойную палочку все же следует рассматривать как оппортунистический патоген, так как синегнойная инфекция редко наблюдается у иммунокомпетентных лиц с неповрежденными анатомическими барьерами.

Большинство штаммов Pseudomonas aeruginosae обладает поверхностными микроворсинками, обеспечивающими адгезию микроорганизма к эпителию.

Взаимодействие с клетками реализуется через рецепторы, включающие N-ацетилнейраминовые кислоты; определенную роль играет и вырабатываемая бактериями слизь. Прикрепление к субстратам стимулирует дефицит фибронектина, наблюдаемый при многих заболеваниях, особенно при муковисцидозе и других хронических заболеваниях легких.

Псевдомонады – типичные внеклеточные микроорганизмы, и их размножение напрямую обусловлено способностью противостоять действию факторов колонизационной резистентности микроорганизма. В частности, слизь и секретируемые цитотоксины затрудняют элиминацию бактерий фагоцитами и иммунокомпетентными клетками, что особенно выражено у пациентов с иммунодефицитом.

Синегнойные палочки могут принимать общие решения для приспособления к особенностям окружающей среды, а также собственной защиты с помощью так называемых сигнальных молекул, формируя своего рода социальное поведение. Это делает их особо устойчивыми даже к большим дозам антибиотиков.

Формируемая, например, таким способом биопленка защищает целую колонию от попадания в нее вредных веществ, в том числе и антибиотиков, тем сильно затрудняя лечение.

Устойчивость к антибиотикам кодируется плазмидой, причем кодируется полирезистентность – до 20 антибиотиков.

Доказано, что некоторые вещества, например, чеснок, оказывают ингибиторное воздействие на социальное поведение Pseudomonas aeruginosae, тем самым делая лечение более эффективным, помогая антибиотикам проникнуть через хуже либо совсем не формируемую биопленку к клеткам бактерий.

Заключение

Синегнойная палочка встречается в почве, в воде, в желудочно-кишечном тракте человека и животных. Она является одним из самых подвижных микроорганизмов и способна не только сохраняться в окружающей среде, но и успешно размножаться. Оптимальная температура для развития 37 °С.

Синегнойную палочку можно обнаружить и в носоглотке. Она устойчива к большинству антибиотиков и чувствительна лишь к 5%-ному раствору хлорамина, 3%-ному раствору перекиси водорода и 2%-ному раствору фенола (карболовой кислоты).

Синегнойная палочка способна вызывать различные заболевания. Но она никогда не поражает здоровые ткани, проникает только в поврежденные. Поражает в основном людей с ослабленным иммунитетом с сопутствующими заболеваниями, пожилых людей и детей.

Чаще всего синегнойной палочкой человек заражается в стационарных лечебных заведениях из-за высокой скученности людей с ослабленным иммунитетом. В больницах синегнойные палочки переносятся с зараженной пищей или водой, а также через санузлы, раковины, ручки кранов для воды, предметы, особенно влажные, общие полотенца, а также через руки медицинского персонала. Реже инфекция распространяется через инструменты, приборы и аппаратуру, которые плохо дезинфицируются.

Синегнойная палочка может вызвать инфекцию мочевыводящих путей (заносится при введении катетеров), инфекцию глаз (как результат травмы или оперативного вмешательства), инфекцию кожи и мягких тканей (раневые инфекции, дерматит, пиодермия).

Часто ее обнаруживают у страдающих отитом – воспалением среднего уха. Более серьезные болезни, вызываемые палочкой: пневмония, эндокардит (заражение клапанов сердца), менингит и абсцесс мозга. Инфекция может поражать суставы и желудочно-кишечный тракт. Инфекция, обнаруженная в каком-то одном органе, часто перерастает в общее заражение организма, если бактерии попадают в кровь.

Заражение синегнойной палочкой происходит в три этапа: прикрепление бактерии и размножение на этом участке, проникновение бактерии глубже в ткани, возникновение локальной инфекции, общая инфекция – заражение синегнойной палочкой всего организма. Эта болезнь называется бактериемия.

Источник. https://infourok.ru/

0

Автор публикации

не в сети 1 месяц

Юстас

Аватар 15
Комментарии: 7Публикации: 330Регистрация: 01-07-2019

Добавить комментарий

Авторизация
*
*
Регистрация
*
*
*
Генерация пароля