Бактерии рода Bacillus

Предисловие

Методы частной бактериологии являются продолжением первой части, «Методы общей бактериологии», изданной кафедрой микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ветеринарно-санитарной экспертизы Ульяновской ГСХА в 1998 году. В отличие от первой части, методология данной нацелена на идентификацию конкретного рода или вида микроорганизмов, играющих роль в инфекционной патологии человека и животных, передающихся людям с пищевыми продуктами. В предлагаемой второй части учебного пособия используются методики, приведенные в первой части, но без конкретного описания. Изучавший курс микробиологии уже должен освоить эти методики, и в дальнейшей своей работе по идентификации бактерий, опираясь на них, проводить работу теми методами, что приведены в данной части учебного пособия.

Методический материал, излагаемый в данном учебном пособии, не является каноническим, инструктивным, нормативно-техническим, что позволило составителям продемонстрировать разнообразие схем исследования и методологических приемов, опирающихся на физиологические и биохимические свойства тех или иных микроорганизмов. К тому же нормативно-технические инструкции зачастую не отражают современную тенденцию лавинообразного появления новых таксонов, расширения тестов бактериологического исследования, позволяющих проводить идентификацию микроорганизмов, что обусловлено расширяющимся спектром бактериальных культур, причисляемых к патогенным или условно-патогенным видам, или появлением новых патогенных биовариантов и штаммов.

«…Также наставлю тебя в причинах и знаках болезней...

Бури, предвестницы зим, не чаще бросаются с моря,

Чем нападают на скот болезни: и не одиночек

Губит коварный недруг, но стадо целое сразу, –

Скот и надежду его и все со старшими племя…

Смерти весь род предала животных домашних и диких,

И отравила пруды, и заразой луга напитала…

Целые толпы зараз предает она смерти и в самых

Стойлах груды валит, гниющих в гнусном распаде

Тел, пока их землей не засыплют и в яму не скроют.

Даже нельзя было кож применять и внутренних вымыть

Чистой водою частей, иль пламенем справится с ними.

Также нельзя было стричь изъеденной грязью и хворью

Шерсти, касаться нельзя никому испорченной волны.

Если же кто надевать пытался лихие одежды,

То пупыри у него горячие, с мерзостным потом

Вдруг возникали на членах зловонных, и через немного

Времени хворую плоть священным огнем разъедало…»

ВЕРГИЛИЙ «Сельские поэмы»

(перевод С.Шервинского)

«…отчего происходят болезни, откуда

Может внезапно прийти и повеять поветрием смертным

Мора нежданного мощь, и людей и стада поражая,

Я объясню. Существует немало семян всевозможных,

Из которых одни животворны,

Но и немало таких, что приводят к болезни и смерти,…»

ТИТ ЛУКРЕЦИЙ КАР «О природе вещей»

(перевод Ф. Петровского).

Введение

Заселившие Землю примерно 4 миллиарда лет назад микроорганизмы и в настоящее время являются самой многочисленной группой живых существ, составляя третье царство, которое по предложению Геккеля (1866) имеет собирательное название –протисты. В свою очередь, протисты подразделяются на высшие и низшие. Высшие протисты, клетки, которых сходны с животными и растительными клетками, являются эукариотами. К низшим протистам относятся бактерии (включая и риккетсии) и сине-зеленые водоросли, сильно отличающиеся по строению своих клеток от всех других организмов и имеющие общее название –прокариоты.

По своему химическому составу все живые существа нашей планеты во многом сходны. Их важнейшими компонентами являются ДНК, РНК, белок. Основная физическая единица живого так же универсальна – это клетка. Однако строение клеток прокариот (бактерий и сине-зеленых водорослей), с одной стороны, и клеток животных и растений (в том числе микроскопически малых) – эукариот, с другой стороны, позволяют говорить о весьма существенных различиях между двумя этими группами.

Прокариотов можно рассматривать как реликтовые формы, сохранившиеся с давних времен, а появление эукариотических форм рассматривают как гигантский скачок в эволюции организмов. Однако микроорганизмы, и, в частности, прокариоты, испытывая непрерывное влияние окружающей среды, пожалуй, как ни одна другая форма жизни, постоянно эволюционируют. Заполняя на планете все сколько-нибудь пригодные для жизни экологические ниши, они проходят отбор на выживание, изменяя свои свойства – фенотипические признаки. В свою очередь, измененные прокариоты (в том числе и патогенные для животных и людей) влияют на эволюционные изменения этих животных и человека, являясь одним из факторов естественного отбора. Создание и развитие научно-техно­ло­ги­ческой цивилизации позволяет человеку в какой-то степени влиять на данный фактор эволюционного процесса, сдерживая, а в некоторых случаях и ликвидируя те или иные причины естественного, биологического отбора. Инфекционная микробиология, изучающая микроорганизмы патогенные или условно-патогенные для человека и животных, и является тем инструментом, что позволяет сдерживать или ликвидировать некоторые причины биологического отбора. Одной из задач инфекционной микробиологии является установление наиболее оптимальных схем и методов идентификации бактерий, изучение их биологических свойств, разработка способов быстрого типирования инфекционного агента. Для искомой типизации можно использовать различные способы: серологические (РА, РСК, РНГА, РДП и т.п.), иммуноаналитические (ИФА, РИА, ФИА и т.п.), генетические (ДНК-ДНК гибридизация, ПЦР и др.), но в любом случае первоначальные исследования по выявлению инфекционного агента и его идентификации будут чисто бактериологическими. Опираться эти исследования должны на фенотипические признаки, характерные для того или иного рода, вида, биотипа бактерий. В предлагаемом учебном пособии приводятся наиболее характерные из доступных для исследований бактериологические тесты, а также фенотипические признаки патогенных и условно-патогенных бактерий. Для описания более детальных исследовательских тестов, направленных на изучение таксономического положения бактерий в систематике, их номенклатуры, существует специальная литература.

Бактерии рода Bacillus

Прямые палочки до 10 мкм, с закругленными или обрубленными концами, часто в парах или цепочках. Подвижные (кроме В. anthracis) за счет перитрихиальных жгутиков. Образуют эндоспоры, характеризующиеся повышенным коэффициентом светопреломления, устойчивостью к повреждающим агентам и высоким содержанием дипиколиновой кислоты (5-20% сухой массы). Клетка-спорангий образует одну эндоспору. Род включает 48 видов; некоторые виды — строгие аэробы, другие — факультативные анаэробы. Возможно изменение окрашивания по Граму, но на ранних стадиях роста бактерии грамположительны. Хемогетеротрофы, метаболизм строго дыхательный или дыхательный и бродильный одновременно (редко строго бродильный); большинство видов образуют каталазу. Род Bacillus содержит несколько патогенных для человека видов (табл. 1); типовой вид — Bacillus subtilis.

Таблица 1. Поражения, вызываемые различными видами рода Bacillus

* — один образец для выделения и один для микроскопии.

** — включают язвы роговицы, эндофтальмиты, кератиты, иридоциклиты, панофтальмиты и абсцессы глазницы.

*** — следует определить количественные соотношения с прочими бактериями.

Bacillus anthracis

Возбудитель сибирской язвы у человека и животных. Заболевание известно с глубокой древности, со времен Гиппократа и Гомера, Галена, Цельса и Вергилия болезнь фигурирует под названием «священный огонь» (ignis sacer) или «персидский огонь» (ignis persicus). Русские врачи Колывано-Воскресенских заводов на Алтае А. Эшке (1758) и Н. Ножевщиков (1762) представили в медицинскую коллегию подробные сведения о данном заболевании, включая клинику, эпидемиологию и связь с аналогичной болезнью у животных. В 1766 году Моран доложил о данной болезни в Академии наук в Париже, что является первой научной работой по сибирской язве за рубежом. В 1769 г. Фурнье выделил сибирскую язву в отдельную нозологическую единицу. С.С. Андриевский, изучавший заболевание во время эпидемии на Урале (1786-1788), дал ему название «сибирская язва», а в 1788 г. путем самозаражения доказал единство этиологии сибирской язвы у людей и животных. Возбудитель впервые описали Поллендер, Брауэлл (1849) и Давэн (1850). Чистую культуру возбудителя описал профессор Дерптского русского ветеринарного училища Ф. Брауэль (1857-1858). В своих опытах ему удалось заразить различных животных. Кох (1876) предложил питательные среды для размножения данных микроорганизмов, а в 1881г. Пастер предложил живую вакцину для иммунопрофилактики заболевания. В связи с монополизацией ее производства Пастеровским обществом, Л.С. Ценковский независимо создал отечественную живую вакцину. В 1902 г. Асколи разработал диагностическую реакцию преципитации, широко используемую на практике.

Распространение

Сибирская язва — типичный зооантропоноз; среди животных наиболее восприимчивы травоядные, но отмечены случаи заболевания среди зайцев, кошек и собак; у человека носит выраженный профессиональный характер (сельскохозяйственные рабочие, работники боен, шерстобиты и щеточники). Наиболее интенсивные очаги заболевания находятся в Азии (Турция, Иран, Китай, Монголия, Индия), Южной Африке, Южной Аме­рике (Аргентина) и Австралии; спорадические случаи регистрируют в Европе, России и США. Ежегодно сибирской язвой заболевает около 1 млн. животных и регистрируется около 40 тыс. случаев заболевания у людей.

Животные заражаются при заглатывании спор во время выпаса или при поедании загряз­ненных кормов. У животных преобладают ангинозная, карбункулезная, кишечная и септическая формы заболевания, т.е. возбудитель проникает через микротравмы ротовой полости или стенку кишечника. Больные животные выделяют сибиреязвенные палочки с мочой и испражнениями. Бо­лезнь быстро прогрессирует в течение 2-3 суток, а при молниеносных формах – в течение нескольких часов; летальность достигает 80%. Клинические признаки болезни (судороги, диарея с кровью) проявляются непосредственно перед гибелью животного.

Человек заражается при контакте с инфицированным материалом (уход за больными животными, переработка шерсти, шкур, щетины, кож и костей), либо при употреблении в пищу мяса больных животных. Пути заражения — ингаляция, заглатывание или проник­новение через порезы и ссадины кожи спор Bacillus anthracis. Различают профессиональ­ные (сельскохозяйственные, промышленные) и непрофессиональные (бытовые, случай­ные) группы заболевания. Ежегодно в мире регистрируют 25-100 тыс. случаев заражения.

Значительную эпидемическую опасность представляют скотомогильники, особенно если трупы животных, павших от сибирской язвы, были зарыты без надлежащих предо­сторожностей.

В сельских районах заболеваемость носит сезонный характер, пик заболеваемости прихо­дится на летние месяцы.