Синтез гистотоксина возбудителя дифтерии

Занятие 4

Тема 11. Коринебактерии. Дифтерийная палочка.

Понятие о патогенных и условно-патогенных коринебактериях

Возбудитель дифтерии относится к широко распространенной в природе группе так называемых коринеформных бактерий (бактерии неправильной формы или от греч. булава), к роду Corynebacterium.

род Corynebacterium включает в себя большое количество видов, которые делятся на 3 группы;

1. Коринебактерии – паразиты человека и животных

2. Коринебактерии - патогенные для растений

3. Коринебактерии – непатогенные, нормальные обитатели кожи, слизистых зева, носоглотки, глаз, дыхательных путей, уретры и половых органов.

2. Биологические признаки дифтерийных палочек.

Тинкториальные и морфологические свойс­тва.С. diphtheriae — тонкие, слегка изогну­тые или прямые грамположительные палочки размером от 1+6x0,3-8-0,8 мкм. Они утолщены на концах за счет наличия зерен волютина (зерен Бабеша—Эрнста) на одном или обоих полюсах клетки, что придает им вид булавы или булавки. Благодаря зернам волютина, со­стоящим из полифосфатов, для С. diphtheriae характерно неравномерное окрашивание кле­ток, так как зерна волютина воспринимают любой анилиновый краситель более интен­сивно, чем цитоплазма клетки, и вследствие присущей им метахромазии приобретают не­обычный цвет. Зерна волютина легко выявля­ются при окраске препаратов метиленовым синим по Леффлеру, а также при окраске по Нейссеру в виде гранул темно-синего или си­не-черного цвета соответственно. Они резко контрастируют с бледно-синим или светло-коричневым фоном микробной клетки. При окраске по Граму зерна волютина выявить не удается. При люминесцентной микроскопии окрашиваются корифосфином в оранжево-красный цвет, в то время как тела бактерий — в желто-зеленый цвет.

Дифтерийная палочка не обладает кислото-устойчивостью, неподвижна, спор и капсул не образует; имеет микрокапсулу с входящим в ее состав корд-фактором. Клеточная стенка у С. diphtheriae имеет сложное строение. Она со­стоит из биоматериала, уложенного в 9 слоев, и содержит вещества пептидополисахаридной природы, в состав которых входят галактоза, манноза, арабиноза. Как и микобактерии, со­держат в составе клеточной стенки большое количество липидов, в том числе некислотоустой­чивые коринеформные миколовые кислоты.

Полиморфизм С. diphtheriae, их взаиморас­положение, наличие зерен волютина по по­люсам имеют дифференциально-диагности­ческое значение при проведении идентифика­ции. Коринеформные бактерии, обитающие на коже и слизистых оболочках, располага­ются в микропрепаратах в виде равномерно­го частокола; зерен волютина не имеют или содержат их в большом количестве.

Культуральные и биохимические свойства.Возбудитель дифтерии относится к факультативным анаэробам, культивируется при 37 °С, оптимум рН — 7,4—8,0. Гетеротроф. В отличие от коринеформных бактерий, С. diphtheriae на простых питательных средах не растет, так как не продуцирует эндопротеазы, способные расщеплять нативные белки до аминокислот; аминокислоты усваиваются ими только из продуктов гидролиза белков — пептонов. Оптимальные среды для культиви­рования С. diphtheriae должны содержать ами­нокислоты, органические источники энергии, источники Mg ++ , Cu ++ , Ca ++ , витамины, кровь или сыворотку. Питательная ценность пос­ледних обусловлена наличием в них факторов роста (правовращающая молочная кислота, никотиновая и пимелиновая кислоты), а не нативных белков, которые данный микроб не расщепляет. К стимуляторам роста относится также олеиновая кислота.

В отличие от коринеформных бактерий, возбудитель дифтерии, относясь к факульта­тивным анаэробам, растет в глубине столбика с сахарного агара. Коринеформные бактерии образуют поверхностный налет, так как явля­ются облигатными аэробами.

Другим важным дифференциально-диагнос­тическим признаком является способность С. diphtheriae продуцировать фермент цистиназу, расщепляющую цистин или цистеин до сероводорода, который, реагируя с ук­суснокислым свинцом, вызывает почернение столбика сывороточного агара в результате образования в нем сернистого свинца (по­ложительная проба Пизу) или образование коричневых ореолов на цистин-теллурит-сы-вороточной среде Тинсдаля—Садыковой.

С. diphtheriae образует также каталазу, сукцинатдегидрогеназу, внеклеточную ДНКазу, нейраминидазу, гиалуронидазу и другие фер­менты.

Возбудитель дифтерии не однороден по культуральным и биохимическим свойс­твам. В соответствии с рекомендациями Европейского регионального бюро ВОЗ вид С. diphtheriae подразделяют на 4 биовара: gravis, mitis, intermediusw belfanti, что важно с эпи­демиологической точки зрения.

Обязательным и наиболее стабильным при­знаком является тест на крахмал. По этому показателю все возбудители дифтерии де­лятся на два биовара: gravis (грубый) и mitis (тонкий). Все штаммы, не ферментирующие крахмал, относятся к биовару mitis.

Антигенная структура.С. diphtheriae по ан­тигенной структуре также не однородны. Их серологическая неоднородность обусловлена поверхностными термолабильными серовароспецифическими К-антигенами (белками), а также видовыми и межвидовыми термоста­бильными липидными и полисахаридными фракциями О-антигенов, расположенных в глубине клеточной стенки. С помощью сы­вороток к К-антигену С. diphtheriae разделяют на серовары (около 58). Наиболее сложен в антигенном отношении биовар mitis, вклю­чающий 40 сероваров, в то время как био­вар gravis состоит из 14 сероваров. Единой Международной схемы серотипирования С. diphtheriae не существует. В отечественной практике для определения серовара приме­няют развернутую реакцию агглютинации с типовыми неадсорбироваными дифтерий­ными агглютинирующими сыворотками.

Антигенная изменчивость обуславливает вариабельность и слабую напряженность ан­тибактериального иммунитета.

Фаготипирование.Более четкую внутриви­довую идентификацию С. diphtheriae можно получить с помощью фаготипирования.

С. diphtheriae образуют также корицины, обладающие узким спектром действия. Их синтезируют как токсигенные, так и не токсигенные штаммы. Гены, кодирующие синтез корицинов, передаются плазмидами.

В настоящее время для идентификации применяют полимеразную цепную реакцию и рестрикционный анализ.

Факторы патогенности.Основными факто­рами патогенности возбудителей дифтерии яв­ляются поверхностные структуры липидной и белковой природы, к которым относится корд-фактор, вместе с К-антигенами и коринеформными некислотоустойчивыми миколовыми кислотами входящий в состав микрокап­сулы, ферменты и токсины. Поверхностные структуры способствуют адгезии микробов в месте входных ворот инфекции, препятствуют фагоцитозу бактерий, оказывают токсическое воздействие на клетки макроорганизма, разру­шают митохондрии.

Дифтерийный гистотоксинсинтезируется в ви­де единой полипептидной цепи (протоксина),А- и В-фрагменты которой в интактной моле­куле соединены дисульфидными мостиками. Протоксин активируется под действием протеолитических ферментов и тиоловых соедине­ний, что ведет к образованию бифункциональ­ной А—В-структуры токсина. Ограниченный протеолиз происходит под действием протеаз как самого микроба, так и сопутствующей мик­рофлоры либо под действием протеаз макроор­ганизма. Восстановление дисульфидных групп в сульфгидрильные ведет к завершению фраг-ментирования цепи, но расхождение образо­вавшихся фрагментов А и В происходит только после контакта с рецепторами чувствительной клетки. Таким образом, рецепторы связывают дифтерийный гистотоксин исключительно в интактном состоянии его молекулы. Фрагмент В отвечает за специфическое взаимодействие со специфическими ганглиозидными рецептора­ми клетки и участвует в образовании транспорт­ного канала для фрагмента А. Активированный фрагмент А отвечает за токсичность. Попав в цитозоль эукариотической клетки, он становит­ся недосягаемым для действия антитоксических антител, которые через мембрану клетки не проникают. Внутри пораженных клеток фраг­мент А обладает ферментативной активностью. Он относится к АДФ-рибозил-трансферазам, переносящим АДФ-рибозу, отщепляемую от НАД + с одновременным освобождением ни-котинамида, на акцепторные белки-мишени. Дифтерийный гистотоксин вызывает АДФ-ри-бозилирование фактора элонгации EF-2 (транс-феразы 2), необходимого для построения пеп­тидных цепей на рибосомах эукариотической клетки. Блокада функциональной активности фермента ведет к нарушению синтеза белка на стадии элонгации и гибели клеток в результате некроза. Прокариотические клетки нечувстви­тельны к действию дифтерийного гистотоксина, так как используют другой фактор элонга­ции (EF-6).

Но эта специфичность действия дифтерий­ного гистотоксина относительна, так как он может проникать в клетки не только через поровый канал, а также путем рецепторного эндоцитоза, но и путем пиноцитоза, активируясь внутри клетки. При высоких концент­рациях все три механизма его проникновения в клетку имеют место, поэтому он может по­ражать любые клетки.

С. diphtheriae не однородны по токсигенным свойствам и делятся на токсигенныеи нетоксигенные штаммы.Признак токсигенности для данного вида не является обязательным. Заболевание вызывают только токсигенные штаммы С. diphtheriae. При этом все биовары возбудителя образуют токсин, идентичный по своим антигенным свойствам и механиз­му действия. Способность к токсинообразованию проявляют лишь лизогенные штам­мы С. diphtheriae, содержащие умеренный конвертирующий профаг в своем геноме (бета-фаг), несущий tox-ген, ответственный за синтез токсина. Нетоксигенные штаммы не вызывают диф­терии, хотя способны длительно персистировать в респираторном тракте человека. Лизогенезация нетоксигенных штаммов конвертирующим фагом преврашает их в токсигенные бактерии. Коринефаги интегрируют в хромосому коринебактерий с помощью механизма сайт-специфической рекомбинации

Из лабораторных животных к дифтерийно­му гистотоксину чувствительны морские свин­ки, кролики, обезьяны, а также собаки, кош­ки, цыплята и голуби. Экспериментальных моделей, на которых можно воспроизвести не только токсикоз, но и дифтерийную ин­фекцию со всеми стадиями инфекционного процесса, не существует. Определение токсигенности С. diphtheriae проводят также на куриных эмбрионах и культурах клеток.

Устойчивость в окружающей среде.Благодаря наличию липидов, С. diphtheriae обладают значи­тельной устойчивостью к воздействию факторов окружающей среды. В капельках слюны, при­липших к стенкам стакана, на ручках дверей и детских игрушках они могут сохраняться до 15 дней. Выживаемость их на предметах окружа­ющей среды может достигать 5,5 месяцев и не сопровождаться утратой или снижением виру­лентности. Данные микроорганизмы размножа­ются в молоке. Это имеет эпидемиологическое значение. К числу неблагоприятных факторов, действующих на С. diphtheriae, относятся прямые солнечные лучи, высокая температура и хими­ческие агенты. При кипячении С. diphtheriae погибают в течение 1 мин, в 10% растворе пере­киси водорода — через 3 мин, в 5% карболовой кислоте и 50—60% алкоголе — через 1 мин.

Эпидемиология, патогенез и клинические про­явления заболевания.Дифтерия относится к антропонозным заболеваниям. В естествен­ных условиях ею болеет только человек, не обладающий устойчивостью к возбудителю и антитоксическим иммунитетом Заболевание имеет повсеместное распространение. Для заболеваемости дифтерией характерна сезонность. Наибольшее количес­тво больных наблюдается во второй полови­не сентября, в октябре и ноябре. Наиболее восприимчивы к данному заболеванию дети ясельного и школьного возраста. Среди взрос­лых к профессиональной группе повышенно­го риска относятся работники общественного питания и торговли, школ, детских дошколь­ных и медицинских учреждений.

Источником инфекциипри дифтерии явля­ются больные и носители токсигенных штам­мов С. diphtheriae. Больной эпидемиологичес­ки опасен в течение всего периода заболева­ния, так как даже в период выздоровления он может выделять токсигенные штаммы бак­терий в окружающую среду. Среди больных наибольшее эпидемическое значение имеют лица с локализацией процесса в верхних ды­хательных путях, поскольку они наиболее ин­тенсивно выделяют микробов в окружающую среду. Большая часть заболеваний возникает в результате заражения от носителей токси­генных штаммов.

Механизм заражения и пути передачи. аэрозольный ме­ханизм зараженияявляется основным. Ведущая роль принадлежит воздушно-капельному пути передачи инфекции. Благодаря устойчивости возбудителя в окружающей среде, определенное значение в передаче инфекции имеют воздушно-пылевой и контактно-бытовой пути передачи. Последний путь передачи определяет спорадическое воз­никновение редких форм дифтерии с экстра-фарингеальной локализацией, когда возбудитель передается инфицированными через предметы общего пользования (полотенца, игрушки, но­совые платки) руками. Попадание юзбудителя в молоко, где он активно размножается, обуслав­ливает алиментарный путь передачи инфекции.

Патогенез и клинические проявления забо­левания.Входными воротами инфекции слу­жат слизистые оболочки ротоглотки (небные миндалины и окружающие их ткани), носа, гортани, трахеи, а также слизистые оболоч­ки глаз и половых органов, поврежденные кожные покровы, раневая или ожоговая по­верхность, опрелости, незажившая пупочная ранка. Наиболее часто встречается дифтерия ротоглотки (90—95 %), чему способствуют воздушно-капельный путь передачи, тропизм микробов к слизистой оболочке и барьерная функция лимфоидного глоточного кольца.

Инкубационный период при дифтерии — от 2 до 10 дней. Начало заболевания в легких случаях постепенное, в тяжелых — острое. Температура повышается до 38—40 °С. По па­тогенезу дифтерия относится к токсинемическим инфекциям.

Начальным этапом инфекционного процесса является адгезия микроба в месте входных ворот инфекции за счет поверхностных структур бак­териальной клетки (корд-фактор и коринеформные миколовые кислоты) и их колонизация. Размножаясь в месте входных ворот инфекции, С. diphtheriae образует дифтерийный гистотоксин, который оказывает местное воздействие на клетки тканей, а также поступает в кровь, что ве­дет к возникновению токсинемии. При наличии антитоксического иммунитета процесс может ограничиться легкой формой заболевания или формированием бактерионосительства.

В области входных ворот инфекции разви­вается воспалительная реакция, сопровождаю­щаяся некрозом эпителиальных клеток, оте­ком и выходом фибриногена из сосудистого русла в окружающие ткани и превращением его в фибрин под действием тромбокиназы, освободившейся при некрозе эпителиальных клеток. Это ведет к образованию налетов бе­лого цвета с сероватым или желтоватым оттен­ком, содержащих большое количество микробов, продуцирующих токсин. Фибринозная пленка — характерный признак дифтерии. Фибринозное воспаление при дифтерии может быть дифтерическимили крупозным.

Локализация процесса при дифтерии опреде­ляется входными воротами инфекции. Помимо поражения ротоглотки, возможно возникнове­ние дифтерии носа, гортани, трахеи, глаз, уха, половых органов у девочек, дифтерия кожи и ран. При одновременном поражении двух и более органов диагностируется комбиниро­ванная форма дифтерии.Клинические формы дифтерии также разнообразны — от локали­зованных до распространенных токсических форм, гипертоксических форм и дифтерий­ного крупа. Наиболее тяжело протекает гипер­токсическая форма дифтерии,которая может привести к смерти в течение первых суток. В благоприятных случаях заболевание заканчи­вается полным выздоровлением.

Особенности иммунитета.После перенесен­ного заболевания формируется длительный и напряженный гуморальный антитоксический иммунитет. Особое значение имеет образова­ние антител к фрагменту В. Они нейтрализу­ют дифтерийный гистотоксин, предупреждая прикрепление последнего к клетке. Наличие же антитоксического иммунитета не препятствует формированию носительства токсигенных штаммов С. diphtheriae.

Для оценки уровня противодифтерийного иммунитета ранее широко применялась про Шика.С этой целью детям внутрикожно вводилась доза токсина, при отсутствии антитоксического иммунитета через 24-48 ч на месте введения появлялась краснота и припухлость более 1 см.

Микробиологическая диагностика дифтерии.Основным является бактериологический метод диагностики. Цель данного метода заключает­ся в выделении чистой культуры. Бактериологическому обследованию в обязательном порядке подвер­гаются все больные ангинами, а также больные с подозрением на дифтерию. Материаломдля исследования служат слизь и пленки из очагов воспаления, а также секрет из очагов патоло­гического процесса. Сбор материала необхо­димо проводить в течение 3—4 ч (не позже 12 ч) с момента обращения больного. Для взятия материала используют сухие ватные тампоны, если посев будет проведен не позднее 2—Зч после сбора материала. При транспортировке материала на дальние расстояния можно ис­пользовать тампоны, предварительно смочен­ные 5% раствором глицерина. При исследова­нии на дифтерию во всех случаях, в том числе и при экстрафарингеальной локализации, ма­териал для исследования берут раздельными тампонами одновременно из зева и носа, а при необходимости — из других мест локализа­ции воспаления. Посев делают раздельно на поверхность одной из рекомендованных инс­трукцией сред. Бактериологическая лабора­тория через 48 ч выдает ответ об отсутствии в анализах С. diphtheriae или, в случае наличия положительных результатов исследования на токсигенность (не более 6 колоний) и про­бы на цистиназу, о выделении токсигенных штаммов С. diphtheriae.

Различают 3 вида показаний к проведению бактериологических исследований на дифте­рию:

2) по эпидемическим показаниям обсле­дуют детей и взрослых, бывших в контакте с источником инфекции;

3) с профилактической целью обследуют лиц, вновь поступающих в детские дома, шко­лы-интернаты, специальные учреждения.

Ввиду полиморфизма возбудителя (от мел­ких до крупных, сегментированных и бочко­образных форм), бактериоскопический метод диагностики дифтерии как самостоятельный диагностический метод не применяется, но может быть проведен по просьбе врача.

Дифтерия — острая инфекционная болезнь, харак­теризующаяся фибринозным воспалением в зеве, гортани, реже в других органах и явлениями ин­токсикации. Возбудителем ее является Corynebacterium diphtheriae.

Таксономия. Corynebacterium относится к отделу Firmicutes, роду Corynebacterium.

Морфологические и тинкториальные свойства. Возбудитель дифтерии характеризуется полиморфизмом: тонкие, слегка изогнутые палочки (наиб. распространенные) встречаются кокковидные и вет­вящиеся формы. Бактерии нередко располагаются под углом друг к другу. Они не образуют спор, не имеют жгутиков, у многих штаммов выявляют микрокапсулу. Характерная особенность - наличие на концах палочки зерен волютина (обусловливает булавовидную форму). Возбудитель дифтерии по Граму окрашивается положи­тельно.

Культуральные свойства. Факульта­тивный анаэроб, оптим. темпе­ратура. Микроб растет на специальных питатель­ных средах, например на среде Клауберга (кровяно-теллуритовый агар), на которой дифтерийная палочка даёт колонии 3 типов: а) крупные, серые, с неровными краями, радиальной исчерченностью, напоминающие маргаритки; б) мелкие, чер­ные, выпуклые, с ровными краями; в) похожие на первые и вторые.

В зависимости от культуральных и ферментативных свойств различают 3 биологических варианта C.diphtheriae: gravis, mitis и промежуточный intermedius.

Ферментативная ак­тивность. Высокая. Ферментируют глк и мальтозу в образованием кислоты, не разлагают сахарозу, лактозу и маннит. Не продуцируют уреазу и не образуют индол. Продуцирует фермент цистиназу, рпсщепляющую цистеин до H₂S. Образует каталазу, сукцинатдегидрогеназу.

Антигенные свой­ства. О-антигены – термостабильные полисахаридные, расположены в глубине клеточной стенки. К-антигены – поверхностные, термолабильные, сероватоспецифические. С помошью сывороток к К-антигену С.diph. разделяют на серовары(58).

Факторы патогенности. Экзотоксин, нарушающий синтез белка и пора­жающий в связи с этим клетки миокарда, надпочечников, почек, нервных ганглиев. Способность вырабатывать экзотоксин обус­ловлена наличием в клетке профага, несущего tох-ген, ответ­ственный за образование токсина. Фер­менты агрессии — гиалуронидазу, нейраминидазу. К фак­торам патогенности относится также микрокапсула.

Резистентность. Устойчив к высушиванию, действию низких температур, поэто­му в течение нескольких дней может сохраняться на предметах, в воде.

Эпидемиология. Источник дифтерии — больные люди Заражение происходит чаще через дыхательные пути. Основной путь передачи воздушно-капельный, возможен и контактный путь — через белье, посуду.

Патогенез. Входные ворота инфекции — слизистые обо­лочки зева, носа, дыхательных путей, глаз, половых органов, раневая поверхность. На месте входных ворот наблюдается фибринозное воспаление, образуется характерная пленка, кото­рая с трудом отделяется от подлежащих тканей. Бактерии вы­деляют экзотоксин, попадающий в кровь, — развивается токсинемия. Токсин поражает миокард, почки, надпочечники, нервную систему.

Клиника. Существуют различные по локализации формы дифтерии: дифтерия зева, которая наблюдается в 85—90 % случаев, дифтерия носа, гортани, глаз, наружных половых ор­ганов, кожи, ран. Инкубационный период составляет от 2 до 10 дней. Заболевание начинается с повышения температуры тела, боли при глотании, появления пленки на миндалинах, увеличения лимфатических узлов. Отека гортани, разви­вается дифтерийный круп, который может привести к асфик­сии и смерти. Другими тяжелыми осложнениями, которые так­же могут явиться причиной смерти, являются токсический миокардит, паралич дыхательных мышц.

Иммунитет. После заболевания - стойкий, напряженный антитоксичный иммунитет. Особое значение – образование АТ к фрагменту В. Они нейтрализуют дифтерийный гистотоксин, предупреждая прикрепление последнего к клетке. Антибактериальный иммунитет – ненажняженный, сероватоспецифичен

Микробиологическая диагностика. С помощью тампона у больного берут пленку и слизь из зева и носа. Для постановки предварительного диагноза возможно применение бактериоскопического метода. Основной метод диагностики — бактериологический: посев на среду Клаубера II (кровяно-теллуритовый агар), на плотную сывороточную среду для выявления продукции цистиназы, на среды Гисса, на среду для определения токсигенности возбудителя. Внутривидовая идентификация заключается в определении био- и серовара. Для ускоренного обнаружения дифтерийного токсина применяют: РНГА (реакция непрямой геммаглютинации) с антительным эритроцитарным диагностикумом, реакцию нейтрализации антител (о наличии токсина судят по эффекту предотвращения гемаггютинации); РИА (радиоиммунный) и ИФА(имунноферментный анализ).

Лечение. Основной метод терапии — немедленное введение специфической антитоксической противодифтерийной лошадиной жидкой сыворотки. Иммуноглобулин человека противодифтерийный для в/в введения.

Ассоциированные вакцины: АКДС (абсорбированная коклюшно – столбнячная вакцина), АДС (абсорбированный дифтерийно - столбнячный анатоксин).

Дифтерийная палочка – возбудители дифтерии.

Дифтерия – острое инфекционное заболевание, характеризующееся токсическим поражением сердечно-сосудистой и нервной систем, а также специфическим фибринозным (дифтеритическим) воспалением в месте входных ворот.

Возбудитель был открыт в 1883 г. Клебсом, в 1884 г. Ф. Леффлер выделил его в чистой культуре. В 1888 г. Ру и Йерсен получили дифтерийный токсин, а в 1895 г. Беринг и Ру независимо друг от друга получили противодифтерийную сыворотку. В 1923 г. Рамон разработали технологию получения дифтерийного анатоксина, а позднее получил противодифтерийную сыворотку. Н.Г. Габричевский применил противодифтерийную сыворотку с лечебной целью и организовал ее производство в России.

Таксономия.

Вид – С. diphtheriae

В род Corynebacterium входят около 60 видов. Согласно Международной классификации Берджи этот род разделен на 3 секции:

1) патогенные для человека и животных;

2) патогенные для растений;

Морфология.

Прямые или слегка изогнутые палочки размером 0,3 - 0,6 х 4 - 8 мкм, спор не образуют, имеют микрокапсулу, неподвижны.

Особенностями дифтерийной палочки является наличие булавовидных утолщениях на концах; палочки отличаются также полиморфизмом; характерно взаимного расположения бактерий в мазках – в виде цифр V,X, L (не полное расхождение при делении);

Грамположительные микроорганизмы. При окраске по методу Нейссера тело клетки окрашивается в синий цвет, а зерна волютина - в желтый. Метод Леффлера окрашивает цитоплазму в голубой цвет, а зерна волютина – в темно-синий.

Культуральные свойства.

Возбудители дифтерии - факультативные анаэробы, отимальная температура их культивирования 37 о С, рН 7,3-8,0. Требовательны к питательной среде, для роста необходимо наличие цистина, гистидина, фенилаланина, метионина и т.д. Факторами роста являются Са 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Zn 2+ , Mn 2+ , Cu 2+ . Для культивирования применяют сывороточные (среда Леффлера), среды с добавлением крови, хинозальную среду Бучина. Дифференциально-диагностические среды: теллуритовая среда (Конради, Трох, 1913г.), глицериновокровяная среда с теллуритом (среда Клауберг ΙΙ), сывороточно-теллуритовый агар с цистином (Тиндаль), теллурит-шоколадный агар Маклеода.

На теллуритовых средах возбудитель образует серовато-черные колонии, что обусловлено восстановлением теллурита до металлического теллура, имеющего черный цвет и аккумулирующегося бактериями.

Биохимическая активность.

Дифтерийные палочки малоактивны, сбраживают с образованием кислоты глюкозу, мальтозу, галактозу, декстрин, не разлагают сахарозу, лактозу, маннит, восстанавливают нитраты в нитриты. Не гидролизуют мочевину (проба Закса отрицательная), не образуют индол. Разлагают цистеин (проба Пизу положительная).

По культуральным, биохимическим, патогенетическим и некоторым другим свойствам дифтерийные палочки разделяются на 3 биовара.

1) биовар митис, характеризуется свойствами:

• ферментирует глюкозу, крахмал, мальтозу, не сбраживает сахарозу, гликоген, декстрин;
• обладает цистиназной активностью;
• восстанавливает нитраты;
• уреазная проба отрицательная;
• на средах с теллуритом образует мелкие гладкие блестящие черные колонии с ровным краем;
• на жидкой среде дает равномерное помутнение и порошкообразный осадок;
• дает зоны гемолиза на кровяных средах;
• малотоксичен;
• возбудители вызывают легкую спорадическую заболеваемость.

2) биовар гравис, характеризуется свойствами:

• ферментирует глюкозу, крахмал,декстрин, мальтозу,
• обладает цистиназной активностью;
• восстанавливает нитраты;
• уреазная проба отрицательная;
• на средах с теллуритом формирует крупные, сухие, матовые, плоские, серо-черные колонии, приподнятые в центре, с радиальной исчерченностью и неровным краем (напоминают маргаритку);
• на жидкой среде образуется пленка, помутнение, крошковидный или крупнозернистый осадок;
• дает гемолиз на кровяных средах;

· обладает выраженными токсигенными свойствами;

· выделяется от больных с тяжелой формой дифтерии, вызывает групповые вспышки.

3) биовар интермедиус, характеризуется свойствами:

· на средах с теллуритом образует мелкие сухие матовые серо-черные колонии с прозрачной периферией и неровным краем;

· на жидкой среде дает помутнение с последующим просветлением и образованием мелкозернистого осадка;

· гемолиз на кровяных средах отсутствует.

Антигенная структура.

Дифтерийная палочка имеет 2 антигена

1. О – антиген (групповой), полисахарид клеточной стенки, термостабильный, дает перекрестные реакции с микобактериями и нокардиями;

2. К – антиген (типовой), капсульный, термолабильный, иммуногенный, видоспецифичный.

На практике серотипирование не применяется, однако выпускаются диагностические сыворотки для РА, РПГА.

Для идентификации используют фаготипирование (22 фага) и бактериоцинотипирование (25 бактериоцинов).

Факторы патогенности.

Токсины. Палочка выделяет токсин – дифтерийный экзотоксин. По силе он занимает 3-е место после ботулинического и столбнячного. Термолабильный, высокотоксичный, иммуногенный, протективный, обладает анестезирующим действием. Гистотоксин обладает дермонекротическими, гемолитическими свойствами. Синтезируется в виде неактивного предшественника - единой полипептидной цепи с молекулярной массой 61 кД. Активируется под действием собственной протеазы, которая разрезает полипептид на 2 связанные между собой дисульфидными связями пептида: А (21 кД) и В (39 кД). Пептид В выполняет акцепторную функцию – распознает рецептор, связывается с ним, формирует внутримембранный канал, через который проникает в клетку пептид А. Пептид А – это фермент, который обеспечивает перенос аденозиндифосфатрибозы из НАД на один из аминокислотных остатков (гистидина) белкового фактора элонгации EF-2. В результате модификации EF-2 утрачивает свою активность, что приводит к подавлению синтеза белка рибосомами на стадии транслокации. Токсин синтезируют только С. diphtheriae, лизогенные умеренным конвертирующим tox-профагом, интегрирующимся с помощью сайт-специфической рекомбинации. Оперон, кодирующий синтез токсина имеет промотор tox Р и 3 участка: tox S, tox А, tox В. Тox S – обеспечивает выход токсина через мембрану в периплазматическое пространство бактериальной клетки. Утрата клеткой профага или мутации в tox-опероне делают клетку малотоксичной.

Ферменты патогенности: гиалуронидаза, нейраминидаза, фибринолизин, каталаза – факторы инвазии, лейкоцидин – обеспечивает устойчивость к фагоцитозу;

Структурные и химические компоненты клетки – пили (способствуют адгезии на чувствительных клетках), микрокапсула (обеспечивает устойчивость к фагоцитозу), корд-фактор (6-6-дифосфоэфир трегалозы, коринемиколовая и коринемиколиновая кислоты, обладающие нарушает фосфорилирование в митохондриях), бактериоцины (корицины) кодирование синтеза которых передается плазмидами.

Резистентность.

При нагревании до 60 о С палочки погибают за 10 мин, при 100 о С наступает мгновенная гибель. 5% раствор карболовой кислоты обеспечивает инактивацию через – 1 мин. Под действием прямого солнечного света палочка выживает несколько часов, в высохших пленках и кале – 3-4 мес., на предметах обихода и одежде сохраняется до 15 дней, на мягких игрушках – 3 мес., в воде и молоке – до 20 дней, в пыли – до 5 мес. Дифтерийные палочки чувствительны к пенициллину, тетрациклину, эритромицину.

Эпидемиология.

Источник инфекции – больной человек, носитель или реконвалесцент.

Механизмы передачи инфекции:

– аэрогенный (пути - воздушно-капельный и воздушно-пылевой);

– контактный (путь - непрямой контактный).

Больной опасен (в смысле заражения) с последних дней инкубационного периода.

Входные ворота – слизистые оболочки носа, зева, гортани, трахеи, бронхов, конъюнктивы глаз, наружных половых органов; раневая поверхность, пупочная рана.

Инкубационный период – 2-14-20 дней.

Патогенез.

Возбудители адсорбируются на чувствительных клетках, колонизируют эпителий. Секретируют гистотоксин, который инициирует развитие местного фибринозного воспаления, некроз эпителия, паретическое расширение сосудов с нарушением их проницаемости, отек тканей и выход фибриногена из сосудов. Фибриноген под влиянием тканевого тромбопластина, некротизированных тканей и атмосферным кислородом свертывается. На поверхности образуется фибринозная пленка. На многослойном плоском эпителии - плотная, спаянная с прилежащими тканями; на однослойном – тонкая, легко снимается. Разрастание пленок в воздухоносных путях может привести к асфиксии (истинный круп). Процесс сопровождают регионарные лимфадениты. Системное действие токсина приводит к гемодинамическим нарушениям. Развивается токсический миокардит и ранний паралич сердца. Возможно поражение канальцевого аппарата почек, некроз коркового слоя. В нервной системе – цитолиз нервных клеток с развитием поздних параличей мягкого неба, диафрагмы, сердца, блуждающего нерва. Смерть при дифтерии может наступить от раннего или позднего паралича сердца и диафрагмы, а также в результате истинного крупа (закупорки дыхательных путей оторвавшимися пленками).

У детей грудного возраста чаще развивается дифтерия зева (насмокр, слабая выраженность общих проявлений). Необходимо осматривать пупочную ранку для исключения местного процесса.

Иммунитет.

После перенесенного заболевания развивается стойкий напряженный антитоксический и мало выраженный антимикробный иммунитет. Возможно развитие носительства (10%) и повторное заражение (6-8%). Уровень иммунитета можно установить в РПГА. Диагностические – титры - 1:200 и выше. С той же целью применяется реакция Шика – внутрикожное введение микродоз дифтерийного токсина (1/40 Dlm 0,2 мл) внутрикожно. Через 48 ч появляется покраснение и инфильтрат, что свидетельствует об отсутствии антитоксических антител; при их наличии реакция не возникает. Из-за опасности сенсибилизации организма эту пробу проводят редко.

Микробиологическая диагностика.

Исследуемый материал – слизь из зева, носа, пленки с миндалин, раневое отделяемое, кровь

1. Бактериоскопический метод – микроскопия мазков из исследуемого материала (окраска по Граму, Нейссеру, Леффлеру).

2. Бактериологический метод – выделение чистой культуры возбудителя и ее идентификация. Необходимо не только выделить из исследуемого материала дифтерийную палочку, но и определить ее токсигенность.

Определение токсигенности С. dphtheriae:

а) биологическая проба на животных – внутрикожное заражение морских свинок фильтратом культуры дифтерийных бактерий – вызывает некроз в месте введения. Минимальная смертельная доза (20-30 нг) убивает морскую свинку на 4-5 день;

б) заражение куриных эмбрионов (наблюдается гибель под действием токсина);

в) внесение в культуру клеток ( выявление ЦПД);

г) метод твердофазного ИФА с меченными пероксидазой антителами;

д) использование ДНК-зонда для обнаружения tox-оперона в геноме;

е) тест Илека и Оухтерлони (1948 г.) – основу составляет способность токсина и антитоксина диффундировать в агар и образовывать преципитаты (усы, стрелы) по ходу диффузии – метод двойной преципитации в геле, предварительный ответ может быть выдан через 48 часов, через 72 часа – заключение о наличии токсигенных коринебактерий, через 96 часов – окончательный ответ.

3. Серодиагностика – РПГА, ИФА, РИА, реакция ко-агглютинации, реакция Шика.

4. Экспресс – диагностика – РИФ, ИФА, РПГА, реакция ко-агглютинации.

5. Биохимический и молекулярно-биологический метод – ПЦР (обнаружение tox-гена).