Медицинская микробиология, иммунология и вирусология - Сергей Бабичев

Некоторые особенности различных типов C. botulinum. Тип А и протеолитические штаммы типов B, C, D и F – прямые или слегка изогнутые палочки длиной 4,4 – 8,6 мкм, диаметром 0,8 – 1,3 мкм, подвижны (перитрихи). Споры овальные, субтерминальные. Обильно растут на питательном бульоне. На кровяном агаре с 0,5 – 1,0 % глюкозы образуют гладкие или шероховатые колонии диаметром 3 – 8 мм, окруженные зоной гемолиза. В начале роста колонии очень мелкие, блестящие, в виде капелек росы. Затем они увеличиваются, становятся сероватыми с ровными или неровными краями. В агаре столбиком колонии дискообразные или в виде «пушинок». Молоко пептонизируют. Температурный оптимум для роста 30 – 40 °C. Содержание Г + Ц в ДНК – 26 – 28 мол %.

Тип Е и непротеолитические штаммы типов В и F. Прямые палочки, диаметр 0,3 – 0,7 мкм, длина 3,4 – 7,5 мкм; грамположительны, но в старых культурах становятся грамотрицательными, подвижны (перитрихи). Споры овальные, субтерминальные. Обильный рост на среде Китта – Тароцци с газообразованием. Колонии на кровяном агаре 1 – 3 мм в диаметре, с неровными краями, матовой поверхностью, мозаичной структурой, с зоной гемолиза. Некоторые штаммы типа Е не гидролизуют желатин. Молоко свертывают, но не пептонизируют. Температурный оптимум для роста 25 – 37 °C. Содержание Г + Ц в ДНК составляет 26 – 28 мол %.

Непротеолитические штаммы типов C и D. Прямые палочки, диаметр 0,5 – 0,7 мкм, длина 3,4 – 7,9 мкм, подвижные (перитрихи), споры овальные, субтерминальные; желатин гидролизуют, молоко не свертывают и не пептонизируют; рост на среде Китта – Тароцци с умеренным газообразованием. На кровяном агаре колонии круглые, с неровными краями, слегка приподняты, гладкие, серовато-белого цвета, полупрозрачные, окружены зоной гемолиза. Температурный оптимум для роста 30 – 37 °C, содержание Г + Ц в ДНК – 26 – 28 мол %.

Тип G. Прямые палочки, диаметр 1,3 – 1,9 мкм, длина 1,6 – 9,4 мкм, подвижны (перитрихи), споры овальные, субтерминальные, грамположительны. На кровяном агаре колонии круглые, диаметром 0,5 – 1,5 мм, с ровными краями, приподнятые, полупрозрачные, серые, гладкие, с блестящей поверхностью; на среде Китта – Тароцци рост умеренный, без ферментации глюкозы; молоко пептонизируют медленно. Температурный оптимум для роста 30 – 37 °C. Обнаружен в почве. Случаи заболевания людей, вызванных этим типом, не известны.

Резистентность. Длительное сохранение C. botulinum в природе и в различных пищевых продуктах связано с их спорообразованием. Споры сохраняются в почве долгое время, а при благоприятных условиях в летнее время могут прорастать и размножаться. Они хорошо переносят низкие температуры (не погибают даже при –190 °C). В высушенном состоянии сохраняют жизнеспособность десятилетиями. Споры устойчивы и к нагреванию (особенно типа А). Споры типов А и В переносят кипячение в течение 5 ч, при температуре 105 °C погибают через 1 – 2 ч, при 120 °C – через 20 – 30 мин. Встречаются штаммы, споры которых переносят температуру 120 °C в течение нескольких часов. Споры C. botulinum устойчивы ко многим бактерицидным веществам: 20 % раствор формалина убивает их через 24 ч; этиловый спирт – через 2 мес.; 10 %-ная HCl убивает их лишь через 1 ч.

Токсины C. botulinum также весьма устойчивы к действию физических и химических факторов. Они не разрушаются протеолитическими ферментами кишечного тракта. В кислой среде (рН 3,5 – 6,8) они более устойчивы, чем в нейтральной или щелочной среде, разрушаются от действия 2 – 3 %-ной щелочи, но высокие концентрации NaCl в пищевых продуктах их не разрушают; в консервах токсины сохраняются длительное время. Токсины C. botulinum обладают и определенной термоустойчивостью: при 58 °C разрушаются через 3 ч; при 80 °C – через 30 мин; а при 100 °C – в течение нескольких минут. Наиболее устойчивы токсины типа С, менее устойчивы токсины типов D и E, а токсины типов А и В занимают промежуточное положение. Устойчивость токсинов к высокой температуре зависит от вида продукта, его рН и других условий. В частности, при наличии жиров, высокой концентрации сахарозы устойчивость токсинов к высокой температуре возрастает.

Факторы патогенности. Главный фактор патогенности возбудителя ботулизма – экзотоксины. Хотя они отличаются по антигенным свойствам, их биологическая активность одинакова. Все они – варианты одного нейротоксина. Антигенная специфичность и летальная активность определяются различными детерминантами экзотоксина. Токсины всех типов продуцируются в виде токсических белковых комплексов (прогениторных токсинов). В зависимости от молекулярной массы и структуры эти комплексы делят соответственно константам седиментации на 3 группы: 12S– (300 кД), 16S– (500 кД) и 19S– (900 кД) токсины. Недавно у типов А и В обнаружены сверхтоксичные сверхкомплексы токсинов.

12S-токсины (М-токсины) состоят из молекулы нейротоксина, ассоциированной с молекулой нетоксического белка, который не обладает гемагглютинирующими свойствами. 16S-токсины (L-токсины) – структуры, состоящие из М-комплекса и нетоксического белка, который отличается от белка М-комплекса и обладает гемагглютинирующими свойствами. 19S-токсины (LL-токсины) – наиболее крупные структуры, включаюшие в себя нейротоксин и нетоксический белок со свойствами гемагглютинина.

Клостридии ботулизма типа А могут продуцировать токсические комплексы трех вариантов: M, L и LL, типов B, C и D – в виде L– и M-токсинов, а типов E и F – только в виде М-токсинов. Таким образом, одна и та же культура C. botulinum может продуцировать несколько типов токсических комплексов. Функции нетоксических негемагглютинирующих, как и гемагглютинирующих белков (их идентифицировано три типа: 15 кД, 35 кД и 70 кД), пока не установлены. Нейротоксические компоненты любого серотипа ботулинических токсинов и любого типа токсического комплекса имеют сходную структуру и биологические свойства. Они синтезируются в виде единой полипептидной цепи с м. м. 150 кД (7S-токсин), которая не обладает значительной токсической активностью. Эта полипептидная цепь превращается в активный нейротоксин только после ее разрезания бактериальной протеазой или протеазами кишечного тракта человека. В результате точечного гидролиза возникает структура, состоящая из двух связанных между собой дисульфидными связями цепей – тяжелой, с м. м. 100 кД (Н-цепь), и легкой, с м. м. 50 кД (L-цепь). Н-цепь ответственна за прикрепление нейротоксина к рецепторам мембраны клеток, а L-цепь осуществляет специфическое блокирующее действие нейротоксина на холинергическую передачу возбуждения в синапсах. Токсины типов С1 и С2 отличаются друг от друга не только серологически, но еще и тем, что токсина С2 вегетативные формы культур не образуют. Он образуется лишь в период спорообразования, а его активация обеспечивается микробной протеазой.

Способность возбудителя ботулизма продуцировать протеолитические ферменты играет важную роль в токсинообразовании. Протеолитические группы возбудителей обеспечивают активацию протоксинов своими эндогенными протеазами, а активация нейротоксинов, продуцируемых непротеолитическими вариантами серотипов C. botulinum, осуществляется экзогенным путем, т. е. с помощью протеаз желудочнокишечного тракта при заражении или in vitro – трипсином.

Помимо выраженной нейротоксической активности, различные типы C. botulinum обладают лейкотоксической, гемолитической и лецитиназной активностью. Особенность лейкотоксина заключается в том, что он подавляет фагоцитоз без разрушения лейкоцитов. Различные сроки накопления в культуральной среде лейкотоксинов, гемотоксинов и лецитиназы при инкубации C. botulinum указывают на то, что они имеют, по-видимому, разную химическую природу.

Локус генов токсических комплексов содержит гены нейротоксинов (bont), гены нетоксического негемагглютинирующего белка (ntnh), гены гемагглютининов (ha+ или ha—) и ген botR, продукт которого выполняет роль позитивного регулятора.

Особенности эпидемиологии. Естественной средой обитания C. botulinum является почва, откуда они попадают в воду, на пищевые продукты, фураж, в кишечник человека, млекопитающих, птиц и рыб, где размножаются. В ряде стран мира (США, Канада и др.) ботулизм существует в виде природных очагов: в местах, где почва, растения и вода содержат много C. botulinum, неоднократно наблюдалась массовая гибель диких водоплавающих птиц и иных животных (ондатры, лягушки и др.), играющих важную роль в эпидемиологии ботулизма. Установлено носительство C. botulinum в кишечнике у лошадей, рогатого скота, свиней, кур, грызунов. Загрязняя своими испражнениями продукты, фураж, почву, они способствуют широкому обсеменению клостридиями окружающей среды.

Заражение красной и частиковой рыбы возбудителем ботулизма может быть эндогенным – из их кишечника, и экзогенным – из внешней среды (при неправильных транспортировке и хранении).