что такое вибрионы какие бактерии их вызывают
Вибрионы
Из Википедии — свободной энциклопедии
Вибрионы [1] (лат. Vibrio ) — род бактерий семейства Vibrionaceae, включает более 40 видов.
По Граму представители рода окрашиваются отрицательно, большинство видов оксидаза-положительно. Среди представителей рода наиболее распространены факультативные анаэробы. В медицинской литературе описано, что возникновению и распространению вибрионов на водных объектах способствует содержание азота более 1 мг на 1 л воды, а закисление вод обратимо ведёт к гибели микроорганизмов.
Некоторые представители рода, такие как Vibrio cholerae — галофильны, то есть могут развиваться в жидких питательных средах, содержащих до 25 % NaCl.
На данный момент фиксируют чувствительность данной группы микроорганизмов к так называемым «вибриостатикам» (англ. Vibriostatic agents ). К ним относят 2,4-диамино-6,7-диизопропилптеридин и его гомологи.
Наибольший медицинский интерес представляют (помимо V. cholerae):
V. vulnificus для человека наиболее фатальна. Зачастую развиваются такие осложнения, как септицемия [3] и острые уретриты, острые кардиоваскулиты и целлюлиты. Наиболее часто встречается в странах Африки. Был зафиксирован случай заражения при использовании в бытовых целях воды из водоёма, который гиппопотамы предпочитали для купания.
Vibrio cincinnatiensis выделяется в клинической картине ещё и менингитами и энцефалитами, сопровождаемыми галлюцинаторной симптоматикой.
При исследовании секционного материала, поражённого некоторыми штаммами вибрионов, может наблюдаться свечение тканей в темноте.
У рыб скрытый период болезни может быть до 14 суток, его продолжительность зависит от температуры воды. Очень часто вибриоз протекает остро, бессимптомно, но может протекать и в хронической форме. Во внутренних органах нет какой-либо характерной патологии.
У креветок темнеет спина, краснеют конечности, они становятся вялыми, больные особи отказываются от корма. В сердце очаги некроза. На жабрах коричневые, красные пятна, мышцы непрозрачные, гемолимфа свёртывается. При поражении креветок некоторыми штаммами вибрионов наблюдается свечение тканей креветок в темноте. В некоторых случаях при вибриозах креветок происходит эрозия панциря. Процесс начинается с появления коричневых пятен величиной до 2 мм, потом они чернеют и сливаются, образуя очаги некроза.
У поражённых вибриозом головоногих моллюсков на теле появляются тёмные участки, развивается острый или хронический дерматит. У осьминогов наблюдается поражение глаз и внезапная гибель. У каракатиц — поражение покровов спинной части мантии, с образованием гематом.
Вибрионы
СТАЙЛАБ предлагает тест-системы для выделения и очистки ДНК вибрионов, проведения ПЦР в реальном времени, а также тест-системы для микробиологического анализа вибрионов.
| ||||
| |||
Вибрионы – это палочковидные грамотрицательные бактерии, способные двигаться при помощи одного или нескольких жгутиков. Чаще всего они являются факультативными анаэробами, что означает, что эти бактерии способны существовать и размножаться как в присутствии кислорода, так и в бескислородной среде. Некоторые из вибрионов вызывают заболевания людей, другие опасны для животных, рыб, ракообразных или моллюсков.
Пожалуй, наиболее известным из вибрионов является Vibrio cholera – возбудитель холеры. Основным проявлением этой болезни является диарея, вызываемая токсином холерного вибриона. В тяжелых случаях она приводит к серьезному обезвоживанию организма, и, как следствие, к смерти. Легкие формы холеры сложно отличить от пищевых токсикоинфекций, отравлений и других подобных состояний без ряда анализов. Зачастую холерные вибрионы присутствуют в организме, ничем себя не проявляя. При этом бессимптомные носители способны распространять их. В редких случаях человек может стать хроническим носителем этих микроорганизмов.
Холерный вибрион неустойчив к высыханию и воздействию кислот, в том числе, соляной кислоты, содержащейся в желудке. Возможно, это одна из причин, по которым заражение холерой при употреблении воды или пищи, содержащей патогенные вибрионы, происходит не всегда. Для процветания холерному вибриону необходима пресная или солоноватая вода (хотя он, в отличие от многих других микроорганизмов, выдерживает засоление до 25%), богатая органикой, особенно остатками белков. Такие условия присутствуют в дельтах рек Индии, и считается, что холерный вибрион длительное время обитал только на ее территории. Распространиться далеко за ее пределы он не мог: этому препятствовали засушливые области и горы. Чтобы пересечь их, вибрионам требовался носитель – человек или моллюск, в которых этот организм способен накапливаться, или же достаточно богатая органикой вода в емкости, изолированной от окружающей среды. Вероятно, такое происходило, и неоднократно: бессимптомное течение холеры и хроническое носительство оставляют человеку-носителю возможность перейти горы, пустыни или степи, не умерев от обезвоживания. Однако судя по тому, что до 1817 года эпидемии холеры не были зафиксированы вне Индии, вибрионов, успешно преодолевших все препятствия и попавших на подходящие территории, было слишком мало. Возможно, впрочем, что заболевание, вызываемое ими, просто не распознавали как холеру, принимая ее, например, за смертельное пищевое отравление или дизентерию.
В настоящее время в составе Всемирной Организации Здравоохранения существует Глобальная целевая группа ВОЗ по борьбе с холерой, оказывающая поддержку по борьбе и профилактике холеры на уровне стран.
Парагемолитический вибрион (Vibrio parahaemolyticus) не так широко известен, как возбудитель холеры. Этот патогенный микроорганизм распространен в азиатских странах, в том числе, в Японии, где в 1950 году и был выявлен впервые – как возбудитель кишечной инфекции с летальностью в 7,5%. Он также обнаружен в Черном и Каспийском морях, в Африке и Латинской Америке. Парагемолитический вибрион плохо переносит сильное нагревание, но сохраняется в замороженных продуктах и устойчив к воздействию соли: в слабосоленых и сушеных продуктах он способен даже размножаться. На средах без соли парагемолитический вибрион не растет.
Чаще всего им заражаются при употреблении в пищу блюд из моллюсков, крабов, креветок и рыбы, которые были недостаточно качественно приготовлены или хранились в ненадлежащих условиях. В некоторых случаях заражение происходит при употреблении пищи на которую попала морская вода. Энтеротоксин парагемолитического вибриона вызывает энтерит, сопровождающийся диареей. В некоторых случаях парагемолитический вибрион вызывает раневые инфекции.
Vibrio vulnificus нередко накапливается в двустворчатых моллюсках. При попадании этого вибриона в раны возникает гнойная инфекция, тяжелые формы которой схожи с газовой гангреной. Если этот вибрион с морской водой проникает в легкие, он может стать причиной пневмонии. Описаны случаи эндометритов, вызванных V. vulnificus. Употребление в пищу моллюсков, зараженных этим микроорганизмом также приводит к заболеваниям, которые проявляются в том числе в форме поражений кожи. Кроме того, этот вибрион вызывает у людей острые уретриты, кардиоваскулиты и воспаления подкожной жировой ткани. Зафиксированы смертельные случаи таких заболеваний.
В Российской Федерации содержание парагемолитического вибриона ограничено в продуктах из морской рыбы, ракообразных и моллюсков. Согласно Техническому Регламенту Таможенного Союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», содержание V. parahaemolyticus в охлажденной морской рыбе не должно превышать 100 КОЕ/г.
Методы определения вибрионов включают микробиологические и биохимические методы анализа. К микробиологическим методам относится культивирование бактерий на селективных средах. К биохимическим – анализ того, какие именно вещества способны ферментировать обнаруженные микроорганизмы. Сочетание этих методов позволяет с высокой точностью детектировать бактерии. Наиболее точным методом определения вибрионов является анализ ДНК с помощью метода ПЦР.
Что такое холера? Причины возникновения, диагностику и методы лечения разберем в статье доктора Александрова Павла Андреевича, инфекциониста со стажем в 13 лет.
Определение болезни. Причины заболевания
Этиология
Таксономия возбудителя холеры:
Разновидностей Vibrio cholerae множество, однако вызвать вспышки холеры способны только две серогруппы — О1 и О139. У каждой из них есть свои биотипы:
Бактерии подвижны, не образуют спор и капсул. При посеве материала их колонии голубоватого цвета напоминают стаю рыб. Они являются факультативными анаэробами, так как способны получать энергию и в условиях кислорода, и без него. Неплохо растут на щелочных питательных средах.
Холерные вибрионы имеют видоспецифический антиген А и типоспецифический антиген О. Они содержат в себе генетическую информацию бактерий и вызывают иммунный ответ организма.
К факторам патогенности холерных вибрионов относят:
Возбудитель холеры выделяет два вида токсинов :
Эпидемиология
Источник инфекции — только человек (больной и носитель). В первую неделю болезни он является наиболее заразным.
Механизм передачи — фекально-оральный (водный, пищевой и контактно-бытовой путь). Основной способ передачи — водный. Вторым по значимости является пищевой путь: через мясо, морепродукты, молоко, овощи и фрукты, не подвергшиеся адекватной термической обработке.
Человек, находясь в одном помещении с другими людьми, напрямую не может их заразить. Опасны только выделения больного (кал и рвотные массы), если они попадают в рот здорового человека.
К группе повышенного риска развития болезни относятся люди с первой группой крови, хроническими заболеваниями ЖКТ и других органов, отсутствием или сниженным количеством соляной кислоты в желудке (ахлоргидрией или гипохлоргидрией).
Холера распространяется намного легче, чем другие острые кишечные инфекции: она раньше приводит к массивному выделению возбудителя холеры с испражнениями и рвотными массами, которые при этом не имеют неприятного запаха и окраски.
Попадая в водоёмы (в т. ч. в прибрежные воды морей), вибрионы холеры могут длительно сохраняться и даже размножаться. Этому способствует тёплая, стоячая, немного солоноватая вода. Также размножение и концентрация возбудителя возможна в зоопланктоне. В целом холера является проблемой регионов, где отсутствует адекватное обеззараживание и очистка питьевой воды и не соблюдаются правила гигиены.
Восприимчивость к болезни высокая. Сезонность чаще летне-осенняя. В городах заболеваемость выше, чем в селе. Чаще болеют мужчины.
Симптомы холеры
Инкубационный период холеры длится от нескольких часов до пяти суток. В среднем он составляет 1-3 дня.
Начинается болезнь всегда остро, внезапно. Основное, на что обязательно нужно обращать внимание — это нормальная температура тела и отсутствие болей в животе : вначале возникает только диарея (как правило, ночью или утром), рвота присоединяется позднее.
По своему виду рвота напоминает мутновато-белую воду, запах отсутствует. Частота рвоты и объём рвотных масс увеличиваются. Сами позывы не сопровождаются напряжением и тошнотой.
Стул вначале заболевания калового характера, затем приобретает типичный вид «рисовой воды». Он становится полупрозрачным, мутновато-белым с плавающими сероватыми хлопьями. Запах отсутствует. Интервалы между актами дефекации уменьшаются, а объём отделяемого, наоборот, увеличивается, вплоть до литра за один раз.
По мере развития болезни черты лица больного заостряются, глаза западают, вокруг них появляются тёмные круги, взгляд становится немигающим, кожа приобретает пепельный оттенок, губы, уши и нос синеют. При прощупывании (пальпации) живота слышен плеск и переливание жидкости. Сам живот при этом втянут. Пульс нитевидный, артериальное давление снижено.
Холера у беременных
Болезнь, как правило, протекает в тяжёлой форме, может приводить к самопроизвольному прерыванию беременности, особенно в третьем триместре.
Холера у маленьких детей
Дети младше 3 лет очень плохо переносят обезвоживание, поэтому при холере у них быстро развиваются грубые поражения нервной системы — генерализованные судороги, резкая заторможенность и кома. На этом фоне температура тела часто повышается до 37,1-38,0 °С или становится ещё выше. Такой симптом может затруднить постановку правильного диагноза.
Патогенез холеры
Входные ворота инфекции — пищеварительный тракт. При попадании в желудок холерные вибрионы частично гибнут. У человека с высокой кислотностью желудочного сока могут погибнуть все бактерии, благодаря чему он не заболевает. При нормальной иммунной системе заражающая доза составляет не менее 10 млн микробных тел.
После преодоления желудочного барьера бактерии достигают тонкой кишки. С помощью фимбрий (ворсинок) они прикрепляются к эпителию кишечника, не проникая в него, начинают активно размножаться и выделять экзотоксин. Данный токсин вызывает массивное выделение воды и электролитов (натрия, калия, хлора) внутрь кишечника, сравнимое с потопом. Толстый кишечник не успевает всасывать всю жидкость обратно, в результате его тонус нарушается — начинается обильный понос водой с электролитами и рвота.
Классификация и стадии развития холеры
По типу клинической картины :
По степени тяжести (степени обезвоживания):
Тяжесть холеры определяется по трём критериям:
По Международной классификации болезни (МКБ-10) :
Осложнения холеры
Диагностика холеры
Для диагностики холеры необходимы:
Дифференциальная диагностика
Холеру следует дифференцировать со следующими заболеваниями:
Лечение холеры
Лечение холеры осуществляется в инфекционном отделении больницы или отделении реанимации и интенсивной терапии для инфекционных больных. Режим постельный, пациент должен находиться в боксе.
Основные задачи терапии :
Восстановление утраченной жидкости
На первом этапе обязательна первичная регидратация — восполнение утраченной воды и солей. Далее проводится компенсаторная регидратация — коррекция продолжающейся потери воды и электролитов. Жидкость необходимо восполнять после каждого эпизода дефекации. Общий объём поступающей жидкости должен в 1,5 раза превышать объём теряющейся.
Антибактериальные препараты
На фоне продолжающейся регидратационной терапии показано этиотропное лечение — приём антибиотиков тетрациклиновой или фторхинолоновой группы совместно с замещающими препаратами (например энтеролом ).
При холере противопоказаны с ердечные гликозиды и прессорные амины, недопустимо введение заменителей крови, коллоидных растворов и отдельное введение глюкозы и 0,9 % хлорида натрия. Коллоидные растворы только усугубят дефицит жидкости в сосудах и вызовут коллапс, а глюкоза и хлорид натрия, введённые без солевых растворов, не восполнят потерю электролитов, без которых простое вливание воды бессмысленно.
Диета при холере
Для максимального химического и физического щажения кишечника, а также для предупреждения бродильных процессов больному показана диета № 4 по Певзнеру : вся пища должна быть протёртой или приготовленной на пару, исключается употребление сладкого, мучного, грубой клетчатки, острого, копчёного, жирного и специй. Приём пищи осуществляется 5-6 раз в день, порции должны быть небольшими.
В фазе выздоровления нелишними будут средства, которые нормализуют кишечную микрофлору (пре- и пробиотики).
Выписка больных происходит после нормализации общего состояния, исчезновения признаков обезвоживания, трёхкратного отрицательного результата бактериального посева через двое суток после окончания антибиотикотерапии и однократного отрицательного результата посева желчи. У людей, чья работа связана с пищевыми продук тами и питьевой водой (пищевиков, работников водоканализационного хозяйства), для выписки должно быть не менее 5-ти отрицательных результатов посева.
Прогноз. Профилактика
Профилактика холеры
Мероприятия по профилактике возникновения и распространения холеры включают:
Тот случай, когда встречают и провожают по одежке
Разнообразие форм клеток прокариот не является (по крайней мере не всегда) случайным феноменом эволюции этих организмов. Исследования показали, что форма бактерий может быть обусловлена физическими законами среды обитания: в вязкой среде эффективнее перемещаются микрообитатели спиральные формы, а следовать направлению лучше могут изогнутые вибрионы и т.д. Согласно расчетам наиболее удобна для микроскопических одноклеточных прокариот форма палочек, которые благодаря своей форме могут противостоять броуновскому движению в жидкостях, имеют эффективное соотношение поверхности к объему клетки и могут закрепляться на субстрате…Авторы статьи проанализировали исследования эволюции и связи с экологией формы клеток бактерий.
Форма и размер бактериальных клеток, как и свойства их клеточной стенки (что отразилось на широко известном делении бактерий на грамположительных и грамотрицательных) – одни из самых первых признаков, использованных для классификации этих организмов. Разнообразие форм клеток и в то же время постоянство формы клеток на видовом уровне (за некоторым обсуждаемом ниже исключением) позволили довольно подробно и точно определять таксономическую принадлежность бактерий. Однако причины возникновения разнообразия формы и ее стабильность внутри разного уровня таксонов прокариот долго оставались загадкой. Новые методы исследований – электронная микроскопия, методы молекулярной биологии и биохимии, а также исследования физических закономерностей и математическое моделирование помогли установить ряд факторов, определяющих внешнее строение бактерий. В обсуждаемой статье авторы представили анализ исследований связи формы клеток бактерий с их экологией и эволюцией.
Несмотря на то, что основными являются три типа клеток бактерий (заглавная иллюстрация) – сферическая, палочковидная и спиральная – специалисты выделяют довольно большое разнообразие других форм (рис. 1). Известно, что бактерии по строению клеточной стенки можно разделить на два типа (рис. 1, 2). Строение оболочки (клеточной стенки бактерий) в значительной степени связано с ее формой. Среди определяющих форму бактерий факторов на данным момент выделяют несколько основных:
— наличие/отсутствие внешней мембраны (у грамотрицательных бактерий);
— относительная толщина пептидогликанового слоя;
— особенности строения продольных пептидных сшивок между гликановыми нитями, ориентированными перпендикулярно длинной оси клетки: у грамотрицательных образуются напрямую, а у грамположительных через дополнительный мостик.
Ряд авторов отмечают, что морфологическое разнообразие грамотрицательных бактерий выше, чем таковое грамположительных (см. рис. 1). Среди грамположительных бактерий преобладают палочки, часто встречаются кокки и нитевидные формы, а вот изогнутые и спиральные формы очень редки. Палочки также преобладают и среди грамотрицательных бактерий, но второе и третье места по распространенности делят изогнутые и спиральные формы. А вот кокки и одноклеточные нитчатые формы среди грамотрицательных бактерий редки, хотя некоторые палочки и спиральные бактерии в определенных условиях могут приобретать округлую форму, например, в стационарной фазе культивирования и при неблагоприятных условиях.
На настоящий момент превалирует представление, что белки цитоскелета, такие как MreB (Murein cluster B) и FtsZ (Filamenting temperature-sensitive mutant Z) гомологи актина и тубулина эукариот, не являются собственно архитектурными элементами формы клеток, а представляют собой нечто похожее на разметку для активации процессов синтеза/разборки клеточной стенки, являясь сайтами прикрепления соответствующих ферментов и регуляторных белков. Экспериментально было показано, что присутствие белка MreB отвечает за палочкообразную форму клетки, а белок FtsZ отвечает за формирование перегородки и других структур во время деления клетки (так называемое Z-кольцо). Представляется, что белок MreB это основной фактор формирования палочковидной формы: он организует в определенных местах клеточной стенки (там, где будут «стенки палочки») синтез пептидогликана (клеточной стенки) после разделения клетки на дочерние и, таким образом, обеспечивает удлинение клеток. У кокков (сферическая форма) этого белка нет, а наращивание клеточной стенки происходит в кольцевой зоне при делении клетки за счет белка FtsZ и других белков, участвующих в делении клетки. Для объяснения формы клеток прокариот еще одним важным белком считается кресцетин CreS. Его наличие в определенной области затормаживает образование клеточной стенки, что приводит к искривлению клетки в результате неравномерного роста. Так могут получаться изогнутые формы. Есть и другие белки-кандидаты (например, бактофилины), претендующие на роль в процессе формообразования у прокариот, однако их функции пока изучены недостаточно.
Кокки. Можно выделить два типа прокариот, имеющих сферическую форму. Одни кокки («собственно» кокки) в течение всего жизненного цикла остаются сферическими. Другие («производные» кокки) – палочки, вибрионы, и др.- приобретают сферическую форму только в неблагоприятных условиях. Как уже говорилось, у подавляющего большинства «собственно» кокков не обнаружен белок MreB (ответственный за палочковидную форму) и сферическая форма приобретается в ходе процессов роста дочерних клеток в зоне деления материнской клетки. «Производные» кокки получают свою сферическую форму другим путем: за счет, так называемого, «редуктивного» деления, когда многократные деления клеток не перемежаются синтезом клеточной стенки в районе стенок (т.е. удлинением). Очевидно, напрашивается вывод, что кокки произошли от палочковидных бактерий в результате потери основного белка MreB, обеспечивающего удлинение стенок.
Чем же выгодно быть сферическим? У сферической формы наименьшее соотношение площади поверхности к объему, это объясняет их малые размеры, потому кокки являются доминирующей группой в микропорах различных типов почв. Это же свойство выгодно при переживании неблагоприятных условий в случае с «производными» кокками. Поскольку шарообразная форма наименее удобна для управляемого движения, кокки, как правило, лишены «органов движения», например, жгутиков. Показано, что сферическая форма позволяет бактериям быстрее распространяться пассивно с током воды, чем бактериям других форм. Эта закономерность объясняет «любовь» кокков образовывать скопления (диплококки – две клетки, стрептококки – нити клеток, стафилококки – гроздья клеток), которые затормаживают пассивное передвижение, а при необходимости агрегация распадается под действием специальных ферментов, разделяющих склеенные между собой клетки (рис. 3).
Палочки. По-видимому, самая удобная (универсальная) для бактерий форма клеток. Большинство исследователей считает палочки исходной в эволюционном плане формой. Подсчитано, что клетки с соотношением длины к диаметру (l/d) около 3.7 испытывают наименьшее сопротивление среды при активном передвижении в жидких средах, более того выгоднее быть длиннее, чем короче, данного соотношения: чтобы испытывать такое же сопротивление среды, как кокки, палочки должны стать в 130 раз длиннее своего диаметра. При соотношении l/d от 3 до 6 наблюдается наибольшая эффективность поглощения питательных веществ из окружающей среды и их внутриклеточного транспорта. Именно таким формам удобно закрепляться на субстрате. Замечено, что очень успешно палочки «собираются» в (печально известные) биопленки.
Многочисленные нитевидные формы это производные палочек, длина стенок которых во много раз превышает диаметр клетки. Нитевидная форма одна из стратегий избегания хищничества со стороны простейших. Длинные, разветвленные формы получают возможность функционально дифференцировать клетку, что способствует более эффективному питанию в случае дефицита определенных элементов питания.
Извитые (спиральные) формы. Бактерии могут становится извитыми разными способами в разных эволюционных линиях прокариот. Например, Helicobacter pylori, вызывающий язву желудка, особыми ферментами (группы Csd) контролируемо разрезает сшивки между нитями в пептидогликановом слое, благодаря чему правильно организованный цилиндр клеточной стенки скручивается в спираль (рис. 4). Интересно, что грамположительные бактерии не имеют ферментов этой группы, к тому же их сшивки между нитями содержат дополнительные (пентаглициновые) мостики, а не сшиты напрямую, как у грамотрицательных бактерий. Эти обстоятельства в некоторой степени объясняют редкость спиральных форм среди грамположительных бактерий.
По-видимому, другой способ скручиваться изобрели Spirochaetae. Сначала было подозрение, что имеющиеся у спирохет жгутики, расположенные в внутреннем пространстве между мембранами (см. рис. 2, межмембранное пространство), ответственны за скручивание клеток. Действительно, было показано, что извитые формы спирохет в виде плоской волны «используют гены» внутренних жгутиков для образования стяжек в нужных местах для придания волнообразной формы клетке. Однако полученные правильно скрученные спиральные мутантные формы без внутренних жгутиков показали, что спиральные спирохеты используют еще какой-то механизм для скручивания. Представляется, что спиральные формы более эффективны при движении в вязкой среде, чем другие формы бактерий.
Изогнутые формы– вибрионы – можно рассматривать как короткие спиральные формы. Но у вибрионов есть покрайней мере еще один способ изогнуться: при помощи «тормозящего» белка кресцетина CreS (см. выше). Ряд исследований показал, что изогнутая форма вибриона способствует активному движению в жидкости и активному поиску лучшего места (хемотаксису).
Помимо общей формы клетки бактерии также могут иметь дополнительные внешние морфологические элементы – жгутики, мембраны, выросты, ножки – отражающие способности прокариот специфически приспосабливаться к определенным условиям жизни, моделируя для себя субнишевые (в экологическом смысле) пространства (рис. 5). Понятно, что целый ряд факторов, таких как свойства среды, способ питания, хищничество со стороны простейших, взаимодействие с субстратом и др. определяют эволюцию формы клеток бактерий. Интересно, что один и тот же тип клеток, как и дополнительных внешних морфологических приспособлений, может обеспечиваться разными структурными элементами оболочки и молекулярными механизмами в ходе эволюции разных таксонов.