Изучение химического состава и природы пигментов, синтезируемых микроорганизмами, получило в настоящее время широкое распространение. Это объясняется тем, что пигменты одновременно могут быть физиологически активными веществами (антибиотиками, ферментами, витаминами, фитонцидами, стимуляторами роста), и также тем, что пигментация микроорганизмов в сочетании с другими физиологическими признаками может быть важным дополнением при систематике микроорганизмов.
Пигментных форм микроорганизмов существует коррелятивная зависимость между качественным составом пигмента и другими физиологическими признаками. Это касается красно-оранжевой группы актиномицетов, проактиномицетов и микобактерий, а также зеленых, синих и желтых групп актиномицетов.
Культуры бактерий рода Pseudomonas иногда утрачивают способность синтезировать пигмент. Например, некоторые бактерии Ps. aeruginosa могут временно или совсем утратить пигментацию. Известны и беспигментные штаммы этого вида.
Цвет окрашенных соединений, синтезируемых псевдомонадами, различен. Он может быть синим, сине-зеленым, желто-зеленым, желтым, оранжевым, красным, фиолетовым, коричневым и черным. Среди этих соединений есть растворимые и нерастворимые в воде вещества. Их синтез может происходить внеклеточно, а также внутриклеточно с накоплением в клетке и с последующим выходом из нее.
Как правило, определенные виды псевдомонад одновременно образуют комплекс пигментов различных типов, качественный и количественный состав которых подвержен изменениям и зависит от компонентов среды, условий культивирования (аэрация, освещенность, рН и т. д.), индивидуальных особенностей бактериальных штаммов и источников выделения (экологии бактерий).
В настоящее время еще нет возможности классифицировать все пигменты, синтезируемые бактериями из рода Pseudomonas, согласно их принадлежности к веществам определенного химического состава.
К настоящему времени известно химическое строение только окрашенных веществ феназинового ряда, некоторых птеридиновых производных, пигментов пиррольного и каротиноидного типов. Эти вещества были выделены в кристаллически чистом виде, а затем было проведено подробное изучение их химических и физических свойств.
Pseudomonas aeruginosa
| Синегнойная палочка | ||||||||||||||
СЭМ компьютерная окраска.
| ||||||||||||||
| Научная классификация | ||||||||||||||
|
Pseudomonas aeruginosa - это грамотрицательная подвижная бактерия палочковидной формы, является облигаторным (строгим) аэробом. Имеет размеры 0,5-0,8 мкм в толщину и 1,5-3 мкм в длину. Относится к роду Pseudomonas (насчитывающему более 140 видов бактерий) семейства Pseudomonadaceae (Псевдомонады). Известна также под названием "синегнойная палочка".
Широко распространена в природе: встречается в почве, в воде, на растениях, в желудочно-кишечном тракте человека и животных. Может встречаться как в биопленке, прикрепленной к какой-либо поверхности или субстанции, так и в планктонной форме, т.е. в виде отдельной бактерии, передвигающейся с помощью своего полярного жгутика. Причем синегнойная палочка является одним из самых подвижных микроорганизмов, наблюдаемых в образцах воды из природных источников. Способна не только длительное время сохраняться в окружающей среде (влажной атмосфере или воде), но и успешно размножаться. Растет при 42 °C (оптимум — 37 °C), селективная среда — ЦПX-агар (питательный агар с цетилперидиниум-хлоридом). Образует протеазы. На твердых питательных средах диссоциирует на три формы- R-, S-. и M- форму. Продуцирует характерные пигменты: пиоцианин (феназиновый пигмент, окрашивает питательную среду в сине-зеленый цвет, экстрагируется хлороформом), пиовердин (желто-зелёный флюоресцирующий в ультрафиолетовых лучах пигмент) и пиорубин(бурого цвета). Некоторые штаммы осуществляют биодеструкцию углеводородов, в том числе формальдегида.
Флюоресценция пиовердина
Продукция сине-зелёного пигмента пиоцианина (слева) — важнейший диагностический признак. Чрезвычайно устойчива к большинству антибиотиков за счет барьера, создаваемого липосахаридами внешней мембраны, а также частого присутствия в толще биопленки, тоже выполняющей защитную роль. Существуют штаммы, на которые практически не действуют никакие из известных антибиотиков. Что касается дезинфицирующих средств, то синегнойная палочка чувствительна к 0,5% раствору хлорамина, 3% раствору перекиси водорода 2% раствору фенола (карболовой кислоты).
Синегнойная палочка - одна из причин головной боли бассейнщиков, так как она способна колонизировать кафельную поверхность, забиваясь в швы и образуя защитную биопленку, в силу чего на нее плохо воздействуют стандартные дезинфицирующие средства.
Вызываемое заболевание.
Синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) известна микробиологам как патоген растений, однако способна вызывать заболевания и у людей. Строго говоря, P. Aeruginosa является для человека условно-патогенным организмом. Она никогда не поражает здоровые неповрежденные ткани. С другой стороны, в организме нет таких тканей, которые в случае повреждения или другого снижения защитных функций не могли бы подвергнуться атаке синегнойной палочки. Поэтому, инфекции, вызванные Pseudomonas aeruginosa, являются довольно распространенными госпитальными инфекциями.
Локальная инфекция наиболее часто возникает на месте порезов (в том числе операционных швов) и ожогов. Pseudomonas aeruginosa может вызвать инфекцию мочевыводящих путей (заносится, например, при введении катетеров), инфекцию глаз (как результат травмы или оперативного вмешательства), инфекцию кожи и мягких тканей (раневые инфекции, дерматит, пиодермия). Часто Pseudomonas aeruginosa обнаруживают при обследовании детей, страдающих отитом - воспалением среднего уха. К другим серьезным инфекциям, вызываемым синегнойной палочкой можно отнести пневмонию, эндокардит (заражение клапанов сердца), инфекции центральной нервной системы (менингит и абсцесс мозга), костно-мышечного аппарата (в т.ч. суставов) и желудочно-кишечного тракта. К сожалению, локальная инфекция очень часто перерастает в подчас фатальную бактериемию (общее заражение организма, связанное с проникновением бактерий в кровь).
Заражение синегнойной палочкой происходит в три этапа:
1) прикрепление бактерии и колонизация (размножение);
2) местное проникновение бактерий в ткани, возникновение локальной инфекции;
3) общая инфекция (распространение заражения по всему организму - бактериемия).
Механизм патогенного воздействия синегнойной палочки Pseudomonas aeruginosa заключается в сочетании двух факторов: инвазивного (проникновение в поврежденные ткани) и токсигенного (выделение биологически активных продуктов - токсинов).
Носители и распространение.
Как уже упоминалось, микроорганизмы семейства псевдомонад (Pseudomonadaceae), включая и синегнойную палочку (Pseudomonas aeruginosa), распространены в почве, в воде, на поверхности растений. Они могут также присутствовать на коже, в носоглотке и в кишечнике здорового человека (обнаруживаются примерно у 3-5%), не вызывая заболевания.
Наибольшее распространение инфекции, вызываемые синегнойной палочкой, получили в условиях стационарных лечебных заведений (отсюда и их название - госпитальные инфекции), в силу высокой скученности людей с ослабленным иммунитетом. В больницах Pseudomonas aeruginosa часто переносятся с зараженной пищей или водой, а также через санузлы, раковины, ручки кранов для воды, предметы, особенно влажные (например, полотенца), которыми могут совместно пользоваться больные, при непосредственном контакте с бактерионосителем или опосредованно, через руки медицинского персонала и т.п.
Лабораторная диагностика.
Культуральная диагностика с последующей бактериоскопией не представляет трудностей, поскольку синегнойной палочки хорошо растёт на различных питательных средах. С помощью серологической диагностики в относительно короткие сроки можно правильно поставить диагноз путём выявления как антигенов возбудителя инфекции, так и антител, вырабатываемые в ответ на антигенную стимуляцию иммунной системы.
Опасность для человека.
По данным CDC (The Centers for Disease Control and Prevention) - Агентства по Контролю и Предотвращению Заболеваний - инфекции, вызванные Pseudomonas aeruginosa, составляют 10.1% всех госпитальных инфекции в США. Частота случаев возникновения таких инфекций составляет 0.4% (т.е. 4 случая из 1000). Наиболее опасны эти инфекции для больных раком, СПИДом и для людей, получивших большие ожоги, особенно в случае развития бактериемии (в настоящее время, по американским данным, до 15% всех случаев грам-отрицательной бактериемии вызваны именно палочкой P.aeruginosa). Смертность в этом случае может достигать 50%.
Литература
«Определители бактерий и актиномицетов» (1949) Н.А. Красильникова.
«Микробиология и иммунология» (1999) под редакцией А.А. Воробьева
Интернет (Википедия).