Ферментативные свойства кишечных бактерий

Семейство кишечных бактерий (Enlerobacteriaceae) – энтеро-бактерии. Это короткие палочки от 1 до 5 мкм в длину, диаметром 0,4-0,8 мкм. Они не образуют спор, одни из них подвижны, другие не образуют жгутиков. Видимой при микроскопии капсулы они не имеют, но в организме некоторые из них окружены капсуловидным слизистым веществом. Грамотрицательны.

Хорошо растут на простых питательных средах. Факультативные анаэробы.

Среди энтеробактерий есть непатогенные, условно-патогенные, обитающие в кишечнике и патогенные, вызывающие, главным обра­зом, кишечные заболевания. Предполагают, что родоначальником энтеробактерий была кишечная палочка, от которой в процессе эволю­ционного развития произошли виды, приспособившиеся к паразити­ческому существованию.

Заболевания человека наиболее часто вызывают представители родов: Escherichia, Salmonella, Shigella, Klebsiella, Proteus, Yersinia.

Ферментативная активность лучше всего выражена у менее па­тогенных видов этого семейства (кишечная палочка) и снижается по мере возрастания патогенности (шигеллы, иерсинии). Определение са­харолитических и протеолитических свойств используется для иденти­фикации (установления вида) (табл. 5).

Энтеробактерии имеют О-антиген (соматический), К-антиген (капсульный), подвижные бактерии имеют Н-антиген (жгутиковый). Изучение антигенной структуры применяется для определения ви­дов и серологических вариантов энтеробактерий.

Таблица5 Ферментативные свойства кишечных бактерий

Условные,обозначения: “К” – кислота; “КГ” – кислота и газ; “+” – наличие, “-” – отсутствие, “±” – встречаются разные варианты

Эшерихии

Род Escherichia назван в честь немецкого ученого Т. Эшериха, который в 1885 г. выделил из фекалий человека и описал кишечную палочку – Escherichia coli. В этот род входят условно-патогенные кишечные палочки, являющиеся постоянными обитателями кишеч­ника человека и животных, а также патогенные для человека вари­анты, в том числе энтеропатогенные.

Морфология, культуральные, биохимические свойства.Эшерихии представляют собой короткие толстые палочки, в препаратах распо­лагаются беспорядочно. Спор не образуют, некоторые варианты об­разуют в организме микрокапсулу. Есть варианты подвижные (перит-рихи), есть неподвижные. Грамотрицательны (цветная вклейка рис. 29).

Факультативные анаэробы, растут на простых питательных сре­дах при рН 7,2-7,8, оптимум для роста 37°С. Штаммы Е. coli, выделенные от человека и теплокровных животных, развиваются и при 43-45°С, а кишечные палочки рыб и холоднокровных животных при такой тем­пературе не размножаются. Это различие используют для определения санитарного состояния воды, так как только обнаружение Е. coli теп­локровных свидетельствует о фекальном загрязнении.

На дифференциально-диагностических средах Эндо, Левина, Плос-кирева кишечные палочки образуют окрашенные колонии, так как разлагают лактозу. Они обладают выраженными сахаролитически-ми свойствами: ферментируют с образованием кислоты и газа лакто­зу, глюкозу и другие углеводы (табл. 5) и протеолитическими свойс­твами – разлагают белки до индола и сероводорода. Желатин не раз­жижают. Некоторые варианты разлагают сахарозу.

Антигены.Кишечные палочки имеют О-антиген, который является основным для установления серовара, в частности, при диагностике кишечных эшерихиозов. К-антиген – это общее обозначение всех по­верхностных антигенов, среди которых есть термолабильные и термо­стабильные. У возбудителей кишечных эшерихпозов это тер­молабильный В-антиген. Он расположен более поверхностно, чем О-антиген, поэтому для выявления О-антигена в лаборатории разрушают В-антиген путем кипячения исследуемой культуры. Н-антигены имеют­ся у подвижных вариантов кишечной палочки, при типировании не определяются. Антигенную структуру штаммов эшерихиий записывают в виде формулы, например, Е. coli О111:К58:Н12.

Устойчивость.В воде, в почве кишечные палочки месяцами ос­таются живыми. При 60°С погибают через 15 минут, при кипячении -немедленно. Чувствительны к дезинфицирующим веществам.

Значение Е. coli для человека.1) Кишечная палочка – представитель нормальной микрофлоры толстой кишки, приносит пользу как анта­гонист патогенных бактерий и грибов, принимает участие в синтезе витаминов. 2) Е. coli является санитарно-показательным микроорга­низмом для определения фекального загрязнения воды, пищевых продуктов, оборудования пищеблоков, рук и спецодежды медицинского первсонала и т д Е coh при этом расценивается не как возбудитель заболевания, а как показатель загрязнения выделениями человека, ко­торые могут содержать возбудителей кишечных заболеваний 3) Ки­шечные палочки как условно-патогенные микроорганизмы у людей с ослабленным иммунитетом могут вызвать гнойно-воспалительные про­цессы за пределами желудочно-кишечного гракта пиелиты, циститы, холециститы У пациентов с выраженным иммунодефицитом может развиться коли-сепснс Гнойное воспаление ран, постинъекционные абсцессы могут возникнуть в результате заражения извне Кишечные палочки вызывают пищевые гоксикоинфекции при накоплении в боль­шом количестве в пищевом продукте 4) Энтеропатогенные кишечные палочки вызывают инфекционные острые кишечные заболевания -эшерихиозы Они возникают как экзогенные инфекции Источником являются больные люди или бактерионосители, механизм заражения -фекально-оральный Болеют чаще дети, главным образом в возрасте до 2 лет

Среди возбудителей эшерихиозов различают энтеропатогенные ки­шечные палочки (ЭПКП), энтероинвазивные кишечные палочки (ЭИК11), энтеротоксигенные кишечные палочки (ЭТКП), энтерогемолитические кишечные палочки (ЭГКП) (табл 6) Они различаются по антигенной структуре, по возрасту больных и по характеру заболе вания

Энтерогемолйт ические кишечные палочки (ЭГКП), обнаруженные в последнее время, вызывают геморрагический колит и гемолитическую уремию Эти возбуди! ел и вырабатывают Шига-подобный токсин, который адсорбируется энтеральными клетками и вызывает токсине-мию Описаны вспышки тяжелопротекающих пищевых токсикоинфек-ций, вызванных Е coh 0157, среди детей Кроме того, еще выделена провизорная группа энтероадгерентных Е coh РАКП)

Иммунтет.Устойчивость к эшсрихиозам у детей раннею возраста создается бифидум-флорои кишечника и антителами грудного мате­ринского молока После перенесенного заболевания иммунитет слабо выражен, возможны повторные случаи

Лабораторная диагностикаоснована на выделении чистой куль­туры возбудителя и определения вида и серовара При гнойно-вос­палительных заболеваниях исследуемым материалом служат моча, желчь, гной из ран и из полости абсцесса, при сепсисе – кровь, при пищевых токсикоинфекциях – рвотные Массы, промывные воды желудка, пищевые продукты

Выделенные чистые культуры идентифицируют по биохимическим и антигенным свойствам

При острых кишечных инфекциях исследуют испражнения По­севы производят на дифференциально-диагностические среды, обыч­но на среду Эндо Из выросших изолированных колоний кишечной палочки отбирают те, которые агглютинируются диагностическими ОВ-сыворотками. Пересевают их на скошенный агар, выделяют чи­стую культуру и затем определяют серовар в развернутой реакции агглютинации с живой культурой (В-агглютинация) и прогретой ки­пячением культурой (О-агглютинация).

Профилактика и лечение.Профилактика эшерихиозов – это, в пер­вую очередь, соблюдение правил личной гигиены. Это выполнение санитарно-гигиенических правил в родильных домах, молочных кух­нях, в детских садах, в стационарах, на предприятиях пищевой про­мышленности и общественного питания, постоянный надзор за ка­чеством пищевых продуктов и воды.

Для лечения эшерихиозов применяют препараты из микробов-антагонистов: бифидумбактерин, лактобактерин. Кишечные палочки чувствительны к антибиотикам (левомицетин, тетрациклин, полимик-син), к нитрофурановым препаратам. Но эффективность лечения сни­жается из-за распространения лекарственноустойчивых эшерихий, приобретающих устойчивость путем передачи R-плазмид.

Сальмонеллы

Род Salmonella получил свое название в честь американского ученого Д. Салмона, описавшего в 1885 г. первого из представите­лей этого рода.

К роду сальмонелл относятся: 1) возбудители брюшного тифа, паратифов А и В; 2) сальмонеллы – возбудители гастроэнтеритов (сальмонеллезов).

Для определения сахаролитических свойств из углеводов обычно используют лактозу, глюкозу, мальтозу, сахарозу, маннит. Результат реакции определяется при помощи добавляемых в питательную среду различных индикаторов, дающих цветные реакции. Поэтому метод посева на дифференциально-диагностические среды получил название посева на пестрый ряд. Иногда, в так называемый длинный пестрый ряд, добавляют арабинозу, ксилозу, галактозу, инулин, крахмал и др.

При разложении углеводов происходит образование органических кислот (молочной, уксусной, муравьиной) и газа (СО2 и Н2). Кислоты вызывают изменение рН среды, что приводит к из­менению ее цвета в результате реакции индикатора. Образую­щийся газ вытесняет жидкость в верхней части поплавка (при ис­пользовании жидкого пестрого ряда) или вызывает разрыв агара (при применении полужидких сахаров).

Среды для определения сахаролитических свойств

Среды Гисса состоят из пептонной воды, 1% углевода и ин­дикатора Андреде (кислый фуксин, обесцвеченный щелочью). В среду опускается поплавок, который при стерилизации запол­няется средой. При сбраживании сахара бактериями, цвет среды меняется на красный, а газ скапливается в поплавке.

Полужидкие сахара состоят из 0,7% мясопептонного агара, 1% сахара и индикатора рН (водно-голубая краска и розоловая кислота). Посев производится уколом. При ферментации сахара цвет среды становится голубым, при наличии газообразования по ходу посева видны пузырьки газа, сам агар разрывается. В ла­бораторной практике широко применяются и другие дифферен­циально-диагностические среды, в состав которых входят сахара.

Протеолитические свойства бактерий (расщепление белков) определяются обнаружениемконечных продуктов ферментации белков (индола, сероводорода, аммиака) и по способности раз­жижать желатину (мясопептонный бульон с 10-15% желатин).

Разжижать желатину способны микробы, выделяющие фер­мент типаколлагеназы. Процесс разжижения идет сверху, при­чем различные виды микробов дают характерную для них фор­му, потому это свойство также используется в целях идентифи­кации бактерий.

Определение ферментации белков по конечным продуктам распада проводится при посеве на мясопептонный бульон или пептонную воду.

Таким образом, завершая работу по выделению чистой культуры, мы имеем данные о морфологических, тинкториальных, культуральных и биохимических свойствах выделенных культур бактерий. Это дает основание приступить к видовой идентификации – основной задаче последнего этапа бактерио­логического исследования. Для этого используют определитель Берги. Это справочное издание, каталог бактерий. В нем все микроорганизмы сгруппированы по основным биологическим свойствам. Сопо­ставляя свойства выделенных культур с приведенными в опреде­лителе, устанавливают их принадлежность к группе, семейству, ро­ду и, наконец, виду.

По морфологии, типу дыхания, тинкториальным свойствам, способности к спорообразованию находят таксономическую группу для идентифицируемой культуры. По полным морфологическим, тинкториальным свойствам, типу дыхания, спорообразованию, культуральным свойствам и неко­торым биохимическим признакам находят семейство, по методо­логическим особенностям (наличие капсул, жгутиков и т.д.), культуральным и биохимическим признакам определяют род, а внут­ри рода по биохимическим и антигенным свойствам устанавли­вают вид.

Cамостоятельная работа студента

На практическом занятии

Контрольные вопросы

1. Питание бактерий: аутотрофы и гетеротрофы.

2. Классификация питательных сред.

3. Условия культивирования микробов.

4. Требования, предъявляемые к питательным средам.

5. Химический состав микробов.

6. Понятие о чистой культуре и колониях.

7. Методы выделения чистых культур аэробных микробов.

8. Этапы выделения чистой культуры аэробных бактерий.

9. Культуральные свойства бактерий.

10. Биологическое окисление у аэробных и анаэробных бактерий.

11. Методы культивирования анаэробов.

12. Методы выделения чистых культур анаэробов.

13. Значение ферментов в идентификации бактерий.

Тема:«Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы. Действие физических и химических факторов. Стерилизация и дезинфекция»

Цель:

– научиться методам стерилизации лабораторной по­суды и

питательных сред.

Задачи:

– уметь правильно подобрать соответствующий метод стерилизации

различных объектов (среда, посуда, инструменты и т.д.);

– освоить основные группы дезинфицирующих ве­ществ и механизм

их действия на бактерии.

Во внешней среде на микробы действуют физические, хими­ческие и биологические факторы, которые или угнетают, или стимулирует их жизнедеятельность.

К физическим факторам относятся: высокая и низкая темпе­ратура, высушивание, лучистая энергия, ультразвук, высокое давление.

Температура. Физиологическая деятельность любого микроорганизма приспособлена к определенному температурному оптимуму. По отношению к температуре все микроорганизмы делятся на психрофилы (от 0 до +10°С), мезофилы (от +20°С до +40°С) и термофилы (+50°С – +70°С). Большинство патогенных микроорганизмов относится к мезофилам.

Большинство микроорганизмов устойчивы к низким температурам (исключение составляют гонококки и менингококки). Высокая температура (+50°С – +60°С) губительно действует на вегетативные формы бактерий. Споры выдерживают кипячение до 2 часов. Губительное действие высокой температуры и лежит в основе методов стерилизации.

Основные противоэпидемические мероприятия

В лаборатории

Стерилизация

Стерилизация – удаление или уничтожение всех живых микроорганизмов (вегетативных и споровых форм) внутри или на поверхности предметов.

Стерилизация проводится различными методами: физическими, химическими,механическими.

Основные требования, предъявляемые к процессу стерилизации, отражены в отраслевом стандарте 42-21-2-82 «Стерилизация и дезинфекция изделий медицинского назначения. Методы, средства, режимы».

Физические методы

Самым распространенным методом стерилизации является воздействие высокой температуры. При температуре, приближающейся к 100 °С, происходит гибель большинства патогенных бактерий и вирусов. Споры почвенных бактерий-термофилов погибают при кипячении в течение 8,5 часов. Микроорганизмы, попавшие в глубинные слои земли, или покрытые свернувшейся кровью, оказываются защищенными от воздействия высокой температуры и сохраняют свою жизнеспособность.

При стерилизации физическими методами применяют действие высоких температур, давления, ультрафиолетового облучения и др.

Наиболее простой, но надежный вид стерилизации – прокаливание. Его применяют при поверхностной стерилизации негорючих и теплоустойчивых предметов непосредственно перед их использованием.

Другим простым и легко доступным методом стерилизации считается кипячение. Этот процесс проводят в стерилизаторе — металлической коробке прямоугольной формы с двумя ручками и плотно закрывающейся крышкой. Внутри расположена вынимающаяся металлическая сетка с ручками по бокам, на которую кладут стерилизуемый инструмент. Основной недостаток метода заключается в том, что он не уничтожает споры, а только вегетативные формы.

При паровой стерилизации необходимо выполнение определенных условий, которые гарантируют ее эффективность и сохранение стерильности изделий в течение определенного срока. Прежде всего, стерилизация инструментов, операционного белья, перевязочного материала должна проводиться в упаковке. С этой целью используют: стерилизационные коробки (биксы), двойную мягкую упаковку из бязи, пергамент, влагопрочную бумагу (крафт-бумага), полиэтилен высокой плотности.

Обязательное требование к упаковке – герметичность. Сроки сохранения стерильности зависят от вида упаковки и составляют трое суток для изделий простерилизованных в коробках без фильтров, в двойной мягкой упаковке из бязи, бумаги мешочной влагопрочной. В стерилизационных коробках с фильтрами стерильность изделий сохраняется в течение года.

Стерилизация сухим жаром

Процесс стерилизации сухим жаром проводят в сухожаровом шкафу (в печи Пастера и др.) – металлическом шкафу с двойными стенками. В корпусе шкафа расположены рабочая камера, в которой имеются полки для размещения предметов для обработки, и нагревательные элементы, которые служат дляравномерного нагрева воздуха в рабочей камере.

Режимы стерилизации:

температура 150 °С – 2 часа;

температура 160 °С – 170 °С – 45 минут – 1час;

температура 180 °С – 30 минут;

температура 200 °С – 10-15 минут.

Необходимо помнить, что при температуре 160 °С бумага и вата желтеют при более высокой температуре — сгорают (обугливаются). Началом стерилизации является тот момент, когда температура в печи достигает нужной величины. После окончания стерилизации печь выключается, прибор остывает до 50 °С, после чего из него вынимают простерилизованные предметы.

Изделия в воздушном стерилизаторе можно стерилизовать без упаковки, но только в тех случаях, если они используются сразу же после стерилизации. В качестве упаковки может быть использована бумага мешочная, изготовленная по ГОСТ 2228-81, в ней изделия хранятся не менее 3-х суток.

Режим воздушной стерилизации представлен двумя значениями температуры – 160 °С в течение 2,5 часов, либо 180 °С – в течение 1 часа.

Стерилизация текучим паром

Этот вид стерилизации производится в аппарате Коха или в автоклаве при незавинченной крышке и открытом выпускном кране. Аппарат Кохапредставляет собой металлический полый цилиндр с двойным дном. Стерилизуемый материал загружают в камеру аппарата не плотно, для того,чтобы обеспечить возможность наибольшего контакта его с паром. Начальный подогрев воды в приборе происходит в течение 10-15 минут.

Текучим паром стерилизуют материалы, которые разлагаются или портятся при температуре выше 100 °С – питательные среды с углеводами, витаминами, растворы углеводов и т. п.

Стерилизацию текучим паром проводят дробным методом – при температуре не выше 100 оС по 20-30 минут в течение 3-х дней. При этомвегетативные формы бактерий погибают, а споры сохраняют жизнеспособность и прорастают в течение суток при комнатной температуре. Последующее прогревание обеспечивает гибель этих вегетативных клеток, появляющихся из спор в промежутках между этапами стерилизации.

Тиндализация – метод дробной стерилизации, при котором прогревание стерилизуемого материала проводится при температуре 56-58 оС в течение часа 5-6 дней подряд.

Пастеризация – однократное нагревание материала до 50-65 °С (в течение 15-30 минут), 70-80 °С (в течение 5-10 минут). Используется для уничтожения бесспоровых форм микробов в пищевых продуктах (молоко, соки, вино, пиво).