Кафедрамикробиологии, вирусологии и иммунологии
Уральской Государственной медицинскойакадемии
Пиогенныекокки
Екатеринбург, 1999
Составители:
профессор З.Н. Кондрашова
доцент В.Ф. Голиков
доцент А.П. Козлов
ассистент, к.б.н. К.И. Морозова
Рецензент –
профессор В.М.Борзунов
Стафилококки
Общая характеристика.
Стафилококки обычно встречаются в видескоплений, напоминающих виноградную гроздь. Отдельные кокки, приметно 1 мкм вдиаметре, имеют тенденцию объединяться в скопления, поскольку их делениепроисходит в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и дочерние клеткисохраняют своеобразное пространственное групповое взаиморасположение. Приспециальных условиях они могут располагаться поодиночке, попарно, или в видекоротких цепочек. Они грамположительны, неподвижны,не образуют спор и активно растут практически на всех искусственных средах,обычно образуя непрозрачные, гладкие, блестящие колонии.
Поскольку стафилококки продуцируют каталазу, перекись водорода, образующаяся как метаболит приаэробных условиях, для них не токсична, и, большей частью, они лучше растут вприсутствии кислорода. Однако, они легко переносят отсутствие кислорода, анекоторые из них даже являются строгими анаэробами. Они лучше растут притемпературе 25 – 35°С, но могут расти и при 8° и при температуре выше 48°С.
При культивировании на кровяном агаре в аэробных условиях образуют пигменты – отзолотистого до лимонно желтого и белого цвета. Золотистый пигмент дал названиеодному из видов стафилококка – Staphylococcus aureus. Однако, при этом, некоторые штаммызолотистого стафилококка могут продуцировать и белый пигмент.
Стафилококки устойчивее другихбактерий к действию жара, света, высушивания,экстремальных температур и химических агентов. Они выдерживают 60°С в течениечаса, а отдельные штаммы даже 80°С в течение 30 минут, хотя большинствовегетативных форм бактерий погибают при воздействии 60°С в течение 30 минут.
Благодаря своей устойчивости к высушиванию стафилококки могут переноситься с частицамипыли, могут недели и месяцы сохраняться в высохшем гное или мокроте. Другойособенностью стафилококков является их устойчивость в солевой среде (непогибают при концентрации NaClдо 15%). В связи с этим способны сохраняться в консервированных продуктах(пресервах). В продуктах питания, сохраняемых путем соления, стафилококки могутрасти и продуцировать энтеротоксин.
Эти микробы устойчивы к действиюфенола и большинству других дезинфектантов,чувствительны к основным красителям. Имеют тенденцию к формированию резистентности к сульфаниламидами антибиотикам. Около 80% штаммов Staphylococcus aureus резистентны кпенициллину.
Род Staphylococcusпредставлен тремя видами:
1.Staphylococcus aureus;
2.Staphylococcus epidermidis;
3.Staphylococcus saprophyticus.
Виды различаются преимущественно побиохимическим свойствам и вырабатываемым ферментам. Staphylococcus aureusферментирует манит в анаэробных условиях и продуцирует коагулазу,тогда как два других вида лишены этих свойств.
Staphylococcus saprophyticus – первично сапрофитический, очем свидетельствует его название. Он, по-видимому, является потенциальнопатогенным, обладает ограниченной инвазивностью.Способен вызывать инфекцию мочевого тракта.
Токсические продукты.
Стафилококк вырабатывает многопродуктов с выраженными токсическими свойствами. Вероятно, никакой другоймикроб не продуцирует их в таком количестве. Среди них экстрацеллюлярныетоксины, гемолизины (стафилолизины),ферменты. Все они, в той или иной степени, обусловливают болезнетворность ивирулентность микроба. Ни один штамм не способен вырабатывать все токсическиепродукты сразу.
Гемолизины – это экзотоксины,действующие непосредственно на клеточную мембрану, вследствие чего происходитлизис эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов макрофагов и развивается поражениемногих тканей. Действием гемолизина, вероятно,объясняются фатальные исходы многих случаев стафилококковых инфекций.
При росте культуры стафилококка накровяном агаре гемолизпроявляется в виде зоны просветления (бета – гемолиз).В отличие от стрептококка, стафилококк не вызывает частичный гемолиз (альфа – гемолиз).Следует отметить, что греческие буквы используются для обозначенияиммунологически различающихся типов стафилококковых гемолизинов,в то время как у стрептококков эти буквы обозначают тип гемолиза– полный, или неполный. Например, гемолизин,обозначаемый как альфа – гемолизин (альфа – лизин,альфа – токсин) у стафилококков означает наличие светлой зоны вокруг колоний накровяном агаре.
Цитотоксин – один из наиболееважных факторов вирулентности стафилококков, вызывает аггрегациютромбоцитов и избирательно действует на гладкую мускулатуру мелких вен.
Лейкоцидин – негемолитический экзотоксин, разрушающий клетки белойкрови. Он вызывает дегрануляцию полиморфонуклеарныхнейтрофильных лейкоцитов и макрофагов.
Энтеротоксин – внеклеточныйтоксин, который вырабатывают около 50% коагулазоположительныхштаммов и который вызывает большинство случаев пищевого отравления. Токсиндействует непосредственно на рвотный центр центральной нервной системы.Продукция токсина обусловлена фаговой конверсией.Различают 5 типов токсина – А, В, С, D, E.Накопление энтеротоксина в зараженной пище приводит кпищевому отравлению с синдромом гастроэнтерита, который не является инфекцией вобычном понимании этого термина, это скорее токсемия. Присутствие токсина вподозреваемой пище можно установить иммунологически, например, в реакциипреципитации.
Эксфолиатин (эксфолиативныйтоксин) – это токсин, продукция которого обусловлена плазмидой.Избирательно повреждает некоторые клетки кожи таким образом, что обширныеучастки кожного покрова могут отслаиваться полностью. Особенно чувствительны кдействию токсина новорожденные и маленькие дети. Это поражение получилоназвание «синдром ошпаренной кожи».
Коагулаза, важный экстрацеллюлярный фермент, продуцируемый только некоторымистафилококками (коагулазоположительные), вызываетобразование сгустка плазмы крови. В лаборатории определение коагулазыиспользуется как единственное достоверное доказательство патогенностивыделенного штамма. У невирулентных штаммов попыткиобнаружить коагулазу обычно заканчиваются неудачей.Эти штаммы обозначают как коагулазоотрицательные. Приналичии данного фермента и проявлении его действия отдельные кокки оказываютсяпокрытыми слоем фибрина и, таким образом, они надежно защищены от атакифагоцитов.
Способность к продукции коагулазы коррелирует с наличиему этих штаммов и других токсических продуктов. Коагулазо+ стафилококки также могут иметь фактор склеивания – этосвязанная с клеткой, но антигенно отличающаяся форма коагулазы, вызывающая быстрое склеивание клеток, эмульгированных в капле плазмы.
Липазы стафилококка – этоферменты, которые разрушают липиды клеточных структури липопротеины крови. Стафилококки утилизируютметаболиты кожных структур и потому способны интенсивно колонизировать(заселять) поверхность кожи. Образование липазы дает этому микробу способностьк инвазии здоровой кожи и подкожной клетчатки с формированием локальныхабсцессов. Штаммы без липазы чаще связаны с генерализованнойинфекцией.
Гиалуронидаза (фактор распространения,инвазии), которую вырабатывают более 90% патогенных стафилококков, повышаетпроницаемость тканей для кокков и их токсических субстанций. Вызываетдеградацию гиалуроновой кислоты, которая соединяетклетки тканей.
Нуклеаза, имеется у 90 – 96% S.aureus, расщепляет ДНК и РНК. НуклеазаS.aureusтермостабильна, нуклеаза коагулазоотрицательных стафилококков – термолабильна.
Стафилокиназа растворяет сгусткифибрина и, соответственно, способствует распространению местной, вначалеограниченной, инфекции.
Патогенность.
Некоторые стафилококки непатогенны, другие (S.aureus) вызывают тяжелые инфекции. S.epidermidis, хотя иногда и вызывает легкие, ограниченныепоражения, в общем, относится к непатогенным, за исключением некоторыхнеобычных медицинских ситуаций, например, при введении в тело с лечебной цельютехнических устройств, чужеродных для тканей организма. Обычно S.epidermidis является частой причиной эндокардита,развивающегося при протезировании сердечных клапанов и инфекций, осложняющихортопедическое протезирование или нейрохирургическое шунтирование.
Хорошо известны стафилококковыеинфекции кожи и поверхностных тканей тела, такие как пиодермии, фурункулы,абсцессы, карбункулы, паронихии, импетиго(impetigo contagiosa)и инфекционные осложнения хирургических ран. Клиника инфекции кожных покрововзависит от возраста больного. Например, «синдром ошпаренной кожи»наблюдается у маленьких детей.
Стафилококки также способны вызыватьзаболевания целых систем и поражаться могут практически все органы и ткани. Онимогут быть одной из причин пневмонии, гнойного плеврита, эндокардита,менингита, абсцесса мозга, послеродовой лихорадки, флебита, цистита и пиелонефрита. Стафилококковая пневмония является фатальнымосложнением эпидемического гриппа. Стафилококки являются наиболеераспространенной причиной остеомиелита. Стафилококковые заболевания частовозникают в больницах, особенно у пациентов, уже серьезно больных. Например,стафилококковая пневмония – это суперинфекция, угрожающая больным, принимавшимбольшие дозы антибиотиков.
Стафилококковая септицемия наблюдаетсяв двух формах. Первая – это молниеносная глубокая токсемия, через несколькодней приводящая к смерти. Другая, более частая форма, длится дольше,сопровождается развитием метастазирующих абсцессов вразных частях тела, но не является необратимой.
Стафилококковая септицемия может бытьпервичной, но чаще это результат вторичного проникновения в кровотокмикроорганизмов из местного очага инфекции. Часто процесс начинается кактривиальное воспаление волосяного фолликула. Микроб может поступать в кровоток из инфицированной раны, из очага пневмонии, или изинфицированного внутривенного катетера. Катетер внутри вены не долженоставаться дольше 3-4 дней из-за риска возникновения серьезной инфекции.Поверхностные гнойники, фурункулы вокруг носа и губ легко осложняютсясептицемией, поэтому лучше избегать их травмирования.
Так называемый «опасныйтреугольник» – это треугольный участок лица от углов рта, верхней губы идо верхней части носа. Из этой области возможно распространение инфекциинепосредственно в полость черепа, что может быть опасным для жизни. Такоеосложнение связано с особенностями анатомического строения этой части тела:отсутствие надежных механических барьеров, вены, не имеющие клапанов, которыебы затрудняли обратный ток крови, наличие мускулатуры, постоянно находящейся вдвижении.
Даже при таких манипуляциях какпрокалывание ушей (в косметических целях), проводимых без соблюдениянеобходимой стерильности, есть опасность развития вторичной стафилококковойинфекции, которая из открытой ранки может проникать в кровотоки иногда приводить к развитию сепсиса.
Стафилококки могут быть причинойэнтерита и энтероколита, осложняющего антибиотикотерапию.Они являются наиболее частой причиной пищевого отравления, так как в пище можетнакапливаться в большом количестве токсин.
Стафилококки могут вызывать иногдагнойно-воспалительные процессы у коров и лошадей. В случае развития маститамикроб может попасть в молоко. Могут возникнуть гнойничковые поражения кожи рукдоярок. Возможно заражение других животных в стаде.
Госпитальная стафилококковая инфекция.
Человек тесно связан с повсеместнораспространенными стафилококками (убиквитарныймикроорганизм), и поэтому стафилококковая инфекция представляет угрозу в любомместе и в любое время. Пример тому – госпитальная инфекция, уже на протяжениимногих лет являющаяся серьезной проблемой для больниц во всем мире.
С этой проблемой связан ряд вопросов,требующих обсуждения. Прежде всего, стафилококковая госпитальная инфекция – этоосложнение широкого применения антибиотиков. Эти важнейшие антимикробныеагенты очень широко и свободно назначаются, но их действие преимущественнобактериостатическое, а не бактерицидное. Стафилококки наделены хорошейприспособляемостью и среди них возникают устойчивые к антибиотикам штаммы.Во-вторых, особенности медицинского страхования и медицинской службыспособствуют раннему выявлению болезни и ранней госпитализации большего числабольных. В-третьих, расширение объема и числа хирургических вмешательств.Сложная хирургическая техника позволяет оставлять ткани открытыми дольше.В-четвертых, отдельные виды терапии могут вызывать угнетение иммунной системы (иммунодепрессию). Например, трансплантация тканей и органовна фоне назначения средств, подавляющих отторжение. В этих случаях подавляется резистентность к инфекции.
С наибольшей частотой при госпитальнойстафилококковой инфекции наблюдаются следующие поражения:
1. Пиодермия– термин, обозначающий гнойные поражения кожи и подкожных тканей. Чаще у новорожденных.Возможны опасные осложнения в виде пневмонии, септицемии. От новорожденногоможет заразиться мать, у которой развивается абсцесс грудной железы – мастит.
2. Раневаяинфекция, особенно хирургической раны.
3. Вторичнаястафилококковая инфекция престарелых и лиц, не способных к соблюдениюгигиенических норм.
4. Гастроэнтериту лиц с угнетенной (например антибиотиками) кишечной микрофлорой.
Патологическая анатомия.
Наиболее заметное проявлениестафилококковой инфекции – абсцесс, основной тип повреждения. В основеобразования абсцесса лежит гноеродная активность стафилококка и его довольноограниченная способность к распространению.
Поскольку микроб постоянно обитает накоже, она чаще всего и поражается. Фурункул – это кожный абсцесс. Формированиеабсцесса обусловлено локализацией и уровнем распространения. Стафилококковаяпневмония – это множественные абсцессы в легких. Пиелонефрит– это множественные абсцессы экскреторной системыпочек. Стафилококковая септицемия – образование множественных абсцессов повсему телу. В этом случае более подходит термин пиемия, буквальноозначающий «гной в крови».
Когда стафилококки инфицируют рану,они вызывают образование в ней гноя. Стафилококки являются важнейшей причинойраневой инфекции. В целом, они вызывают до 80% всех гнойных процессов учеловека.
Эпидемиология.
Стафилококки в норме обитают на кожечеловека, а также на слизистой ротовой полости, глотки и носа. Они могутнаходиться здесь постоянно, пока однажды не преодолеют кожный или слизистый барьери не вызовут развитие болезни. В другом случае они проникают черезнеповрежденную кожу в волосяные фолликулы и протоки сальных желез.
В норме способность стафилококка кинвазии и резистентность хозяина хорошосбалансированы поэтому инфекция не развивается, пока не создастся ситуация,когда встречаются высоковирулентный микроб или макроорганизмсо сниженной резистентностью.
Как правило, развивается локальныйпроцесс – абсцесс или фурункул, без распространения инфекции. Но в частислучаев микроб выходит за пределы локальной инфекции, попадает в кровоток и поражает разные ткани и органы тела.
Механизм передачи инфекциипреимущественно контактный. Например, через руки персонала в больнице. Персоналподвергается риску стать носителями, в этом случае стафилококк может длительнонаходиться у них на слизистой носа. Носители могут стать источниками инфекции.
Бактериологическая диагностика.
Бактериологический диагнозстафилококковой инфекции не представляет особых сложностей, если исследуюткровь и другие жидкости организма, в норме стерильные. Выделенную культурустафилококка необходимо идентифицировать как патогенную, в отличие от обычногомикроба, обитающего на коже. Для этого используют ряд тестов. Свежевыделенныекультуры стафилококка характеризуются как патогенные по таким признакам какпродукция желтого пигмента, гемолизина, ферментация маннита, продукция ДНК-азы и коагулазы.
Фаготипирование. Бактериофаги –вирусы, поражающие бактерий и, в некоторых случаях, вызывающие их лизис.Действие фагов специфично. Только отдельный фаг или группа фагов поражаютконкретный штамм бактерий, что позволяет использовать фаги для типирования бактерий (фаготипирование).С этой целью взвесь известного фага вносится в чашку со свежей культуроймикроба, подлежащего типированию. Если этот микробчувствителен к действию данного фага, он лизируется ироста на среде не дает. На чашке появляются прозрачные зоны, так называемые«бляшки» или «негативные колонии».
Фаготипирование стафилококковзаслуживает специального упоминания. Было установлено, что специфическиебактериофаги (стафилофаги, табл.1) реагируют с 60% коагулазо+ стафилококков. Коагулазо‑стафилококки не так чувствитекльны. Поскольку этотпроцесс специфический, он используется для определения фаговароввыделенных стафилококков. Для удобства бактериофагам присвоены определенныеномера, и штаммы стафилококка, лизирующиесяопределенным фагом имеют номер этого фага и обозначаются как соответствующий фаговар. Это касается только штаммов S.aureus. Большинство других стафилококков относятсяк нетипирующимся.
По решению международного подкомитетапо фаготипированию стафилококков, предложенамеждународная классификация фаговаров S.aureus (табл.1)
Таблица 1
Международнаяклассификация фаговаров S.aureus
Группы
Отдельные фаги
Общие фаговары S.aureus
I
29, 52, 52А, 79, 80
29, 52/52А; 52/52А/80/81; 80
II
3А, 3В, 3С, 55, 71
3А/3В/3С; 3С/55
III
6, 7, 42Е, 47, 53, 54, 75
6/7/47/53/54/75/77
IV
42D
Смешанная
81, 187
Фаготипирование используется вэпидемиологических целях для выявления источника инфекции, так как фаготипирование высокоспецифичный процесс. В случаях,например, внутрибольничных инфекций, метод может точно указать на носителяпатогенного штамма (один и тот же фаговар).
Иммунитет.
У людей имеется значительныйестественный иммунитет к стафилококкам. Специфические антитела обнаруживаются всыворотке крови большинства людей. Появление их связано с перенесенными, такназываемыми, «малыми» стафилококковыми инфекциями кожи и слизистых.Приобретенный иммунитет может выполнять определенную защитную функцию, нопрактически не может служить серьезной защитой против стафилококковой инфекции.Особую группу риска составляют лица со сниженными защитными реакциями, напримервследствие диабета или вирусных инфекций.
Профилактика и контроль застафилококковой инфекцией.
Основу контроля за стафилококковойинфекцией в больницах (и в любом другом месте) является тщательное соблюдениегигиенических стандартов и неукоснительное соблюдение правил асептики.Циркулирующие патогенные штаммы стафилококка так же чувствительны кдезинфицирующим средствам, как и обычные непатогенные штаммы.
Важное мероприятие – выявлениеносителей патогенного стафилококка (на слизистой носа) среди персонала,особенно в отделениях новорожденных.
Фаготипирование коагулазо+стафилококков помогает выявить источник в случае внутрибольничных инфекций.
©"МЕдицинский Вестник" № 1`99 (77)