Изучение рода Vibrio

вибрион vibrio cholerae

Изучение рода Vibrio, в частности типового вида Vibriocholerae, является необходимым для частной и медицинской микробиологии. Ведь данный представитель вызывает острое инфекционные заболевание – холера, которая характеризуется поражением тонкой кишки, нарушением водно-солевого обмена и интоксикацией.

Дорогой ценой оплатило человечество за коварный характер этих вибрионов. Во многих странах Европы можно увидеть много обелисков, посвященных избавлению от холерных эпидемий — естественному затуханию эпидемий, свирепствовавших в течение нескольких лет подряд. Миллионы человеческих жизней были унесены этой мелкой неспорообразующей бактерией. Неописуем ужас людей средневековья перед надвигавшейся на них неизбежной смертью. В настоящее время холера практически побеждена, а в случае заболеваний успешно лечится, в чем большую роль играет убитая вакцина из штаммов Огава и Инаба, холероген-анатоксин для подкожного введения и бивалентная вакцина из анатоксина и О-Аг Огава и Инаба. (1)

Для человека опасен не только вид V.cholerae, но и V.parahaemolyticus, V.vulnificus. Патогенные заболевания возникают также у рыб, возбудителями которых являются V.ordali, V.anguillarum, V.tubiashi; у ракообразных – V.harveyi, V.splendidus; у головоногих моллюсков: – V.alginolyticus, V. carchariae. (6)

1. История изучения

Европейская медицина столкнулась с возбудителем холеры - Vibriocholerae - лишь в первой половине XIX века; до этого времени холера вызывала эпидемии в ограниченном регионе полуострова Индостан. Основными воротами для прорыва возбудителя в Европу были некоторые регионы Ближнего Востока, Египет и порты Средиземноморья. На поиски возбудителя в Египет были направлены французская экспедиция под руководством Э. Ру и немецкая под руководством Р. Коха. Затем немецкие бактериологи перенесли работу в Индию, где в 1883 г. была открыта знаменитая «запятая Коха». (1)

Позднее были обнаружены многочисленные вибрионы, не имеющие никакого отношения к холере и отличавшиеся от её возбудителя способностью лизировать эритроциты. В соответствии с этим гемолитические виды стали считать непатогенными. Критерий считали вполне обоснованным до выделения в 1906 г супругами Ф. и У. Готшлих гемолитических вибрионов из трупов мусульман-паломников, погибших от холероподобной инфекции на карантинной станции Эль-Тор в Египте. Поскольку в то время эпидемии не было, то и роль вибриона Эль-Тор осталась неясной. Но в 1939 г. возбудитель вызвал эпидемическую вспышку на острове Сулавеси в Индонезии, а позднее был признан этиологическим агентом седьмой пандемии холеры. В начале 1993 г, появились сообщения о вспышках холеры в юго-восточной Азии, вызванных вибрионами ранее неизвестной серогруппы, обозначенных как серовар 0139 (Бенгал). (1)

Хронология изучения представителей рода Vibrio. (1)

Вид «Vibriophychroerythrus» описан в 1972 г.

V.(Listonella) damsela, V.mimicus и V.ordalli ― в 1981 г.

V. diazotrophicus и V. hollisae ― в 1982 г.

V.aestuarianus,V. furnissii и V.orientalis ― в 1983 г.

Виды V. tubiashi и V. carchariae описаны в 1984 г, согласно данным гибридизации ДНК — младший субъективный синоним V. carchariae ― V. harveyi.

V. cincinnatiensis,V. mediterranei и V. salmonicida― в 1986 г.

V.(Colwellia) hadaliensis и V.(Colwellia) psychoroerythrus ― в 1988 г.

Ранее к роду Vibrio относились видыListonella (Vibrio) anguillarum, Listonella (Vibrio) damsela и Listonella (V. pelagius) pelagia, описанные в 1985 г.

Систематика.

Холерный вибрион относится к домену Bacteria → филум Proteobacteria → класс Gammaproteobacteria → порядок Vibrionales→ семейство Vibrionaceae → род Vibrio → типовой вид Vibriocholerae. Внутри вида Vibrio cholerae различают 2 основных биовара: biovar cholerae classic (выделенный Р. Кохом) и biovar eltor (открытый Ф. и Е. Готшлихами).

2. Морфология родаVibrio

Свое название эти микробы получили за их способность к быстрым колебательным движениям (от лат. «vibrare» — колебаться). (3)

Род Vibrio образуют короткие, прямые или изогнутые в виде запятой палочки размером 0,5—0,8 х 1,4—2,6 мкм. После деления они часто остаются сцепленными концами, образуя спирали. Являются неспорообразующими грамотрицательными бактериями с одним или несколькими жгутиками, расположенными полярно (монотрихи или лофотрихи), заключенных в чехол — продолжение наружной мембраны клеточной стенки. Подвижны, могут передвигаться очень быстро - 12 мм/мин. (3)

Клетки Vibriocholerae размером 1,5-4,0 x 0,2-0,4 мкм имеют один полярный жгутик, снабжённый чехликом и продольным выростом, напоминающим ундулирующую мембрану. Подвижность бактерий весьма выражена, и её наличие — важный диагностический признак, выявляют методом висячей или раздавленной капли. Не образует спор и капсул. Для бактерий характерен полиморфизм — типичные формы наблюдают в клиническом материале, в мазках из колоний доминируют палочковидные формы (Рис.1). Под действием пенициллина холерные вибрионы способны образовывать L-формы. Вибрионы хорошо окрашиваются анилиновыми красителями; обычно используют водный фуксин Пфайффера и карболовый фуксин Циля. (3)

3. Особенности физиологии

Среди представителей рода наиболее распространены факультативные анаэробы, но некоторые из них — строгие анаэробы или облигатные аэробы. Хемоорганотрофы, обладающие дыхательным и бродильным типами метоболизма. Катаболизируют D-глюкозу и другие углеводы с образованием кислоты, но не газа (исключение составляют V.furnissii, V. gazogenes и некоторые штаммы V. (Listonella) damsela). Оксидазоположительные (за исключением V. gazogenesи V. metschnikovii). Восстанавливают нитрат (за исключением V. gazogenes, V. metschnikovii и V. ordalii). Углеводы сбраживают большинство видов, включая мальтозу, D-маннозу и трегалозу. По способности разлагать ферментацией маннозу, сахарозу и арабинозу (расщепление «триады Хёйберга» имеет диагностическое значение) все вибрионы разделяют на 6 групп. Большинство видов чувствительны к вибриостатическому агенту 0/129 (2,4-диамино-6,7-диизопропилптеридин). Ионы Na⁺ стимулируют рост всех видов, а для большинства видов абсолютно необходимы. Не способны расщеплять клетчатку. Многие используют фенолы, некоторые – циклические соединения. (5)

V.cholerae сбраживает с образованием кислоты многие углеводы (глюкозу, сахарозу, мальтозу, маннит, лактозу, гликоген, крахмал и др.). Холерные вибрионы разлагают только маннозу и сахарозу и принадлежат к 1-й группе Хёйберга (манноза+, арабиноза–, сахароза+). Бактерии этой группы обладают плазмокоагулирующим (свёртывают плазму кролика) и фибринолитическим (разжижают свёрнутую сыворотку по Лёффлеру) свойствами. Они свёртывают молоко и разлагают другие белки до аммиака и индола; H₂S не образуют, восстанавливают нитраты и образуют индол (эту способность учитывают в нитрозоиндоловой реакции, известной как «холера-рот реакция»). На основании биохимических и биологических различий (табл.1) холерные вибрионы разделяют на два биовара — классический (V.choleraeбиоварasiaticae) и Эль-Тор (V.choleraeбиоварeltor). Бактерии серовара Бенгал устойчивы к полимиксину и не проявляют гемолитической активности. (5)

Таблица 1. Дифференциальные признаки возбудителей холеры по биохимическим свойствам.

4. Культуральные свойства

V.cholerae предпочитает аэробные условия и быстро погибает в анаэробных. Температурный оптимум 37 ⁰С. Вибрион хорошо растёт на простых питательных средах с высоким рН (7,6-8,0) ― 1 % щелочная лептонная вода, щелочной МПА, элективные и дифференциально-диагностические среды (например TCBS-arap). (3)

На твёрдых средах возбудитель образует небольшие круглые дисковидные прозрачные S-колонии с ровными краями, голубоватые в проходящем свете, что сразу их отличает от более грубых и мутно-белых колоний энтеробактерий. Старые культуры несколько грубеют и приобретают желтовато-коричневый оттенок. На TCBS-агаре, которая в своем составе содержит тиосульфат, цитрат, соли жёлчных кислот и сахарозу, V.cholerae ферментирует сахарозу и образует жёлтые колонии. (3)

При посеве уколом в желатину через 48-72 ч микроорганизм дает воронкообразное разжижение, верхняя часть которого при просматривании сбоку представляется пузырьком воздуха. Позднее разжижение увеличивается, полость заполняется белёсой массой вибрионов. Холерный вибрион также образует неровные мутные R-колонии; бактерии из которых не чувствительны к бактериофагам, антибиотикам и не агглютинируются О-антисыворотками. (3)

В жидких средах вибрион вызывает помутнение и образование нежной голубоватой плёнки на поверхности, её края приподняты вдоль стенок пробирки; при встряхивании она легко разрушается и оседает на дно. На 1 % пептонной воде (рН 8,8-9,0) холерный вибрион растёт, опережая бактерии кишечной группы, и образует нежную голубоватую плёнку и муть. Пептонная вода с добавлением 0,5-1% NaCl — наилучшая среда накопления для возбудителя холеры. (3)

5. Антигенные особенности

V.cholerae имеет соматический термостабильный О-антиген и жгутиковый термолабильный H-антиген. (2)

О-Аг. По структуре О-Аг выделяют 139 серогрупп. Возбудитель холеры относится к серогруппам 01 и 0139 (его обозначение V.cholerae 01 или V.cholerae 0139), другие представители вида V.cholerae не являются возбудителями холеры, но могут вызывать острые кишечные болезни (например, гастроэнтериты). Принадлежность к ней отличает их от холероподобных и парахолерных вибрионов. Поэтому, несмотря на возможные биохимические различия, при исследовании на холеру обязательно проводят типирование О1 антисывороткой. О-Аг 01 группы холерных вибрионов неоднороден и включает А, В и С компоненты, разные сочетания которых присущи сероварам Огава (АВ), Инаба (АС) и Хикоджима (ABC). Эти свойства используют в качестве эпидемиологического маркёра для дифференцировании очагов по возбудителям, хотя иногда от одного больного можно выделить бактерии разных сероваров. R-формы, а также слизистые М-формы (с изменённой структурой О-Аг) не агглютинируются О-антисыворотками, для идентификации OR- и R-диссоциатов используют OR-антисыворотки. Бактерии серовара 0139 не агглютинируются видоспецифической О1- и типоспецифическими Огава-, Инаба- и RO-сыворотками. Поскольку холероподобные вибрионы также не агглютинируются 01-антисывороткой, их обозначают как неагглютинирующиеся (НАГ) вибрионы. (2)

Н-Аг — общие Аг для большой группы бактерий, поэтому их разделяют на А и В группы. В группу А входят холерные вибрионы; в группу В — вибрионы, биохимически отличные от холерных. Вибрионы группы В имеют неоднородную структуру О-Аг, их разделяют на 6 серологических подгрупп, состав которых совпадает с разделением на 6 биохимических групп схемы Хайберга. (2)

6. Межродовая, внунтривидовая и межвидовая идентификация

Признаки, отличающие Vibrio от других родов, приведены в таблице 2. Хотя число легкоопределяемых диагностических различий между этими родами ограничено, их дифференциация не представляет существенных трудностей благодаря четкому определению отдельных видов. (4)

Таблица 2.Дифференциация родов семейства Vibrionaceae.