PSEUDOMONAS AERUGINOSA
Таксономия
Семейство Pseudomonadaceae, род Pseudomonas, типовой вид – Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка), которая является возбудителем многих гнойно-воспалительных заболеваний, а также некоторые другие виды. Свое название бактерии получили за характерное сине-зеленое окрашивание гнойного отделяемого.
Морфология
Псевдомонады – грамотрицательные прямые палочки размером 1-3 мкм, расположенные одиночно, попарно или в виде коротких цепочек, подвижны за счет наличия одного, редко двух полярно расположенных жгутиков (монотрихи или амфитрихи). Спор не образуют, имеют пили IV типа (фимбрии). При определенных условиях могут продуцировать капсулоподобную внеклеточную слизь полисахаридной природы. Встречаются так называемые мукоидные штаммы, образующие повышенное количество слизи, они обуславливают хроническое течение заболевания. Такие бактерии выделяются чаще всего из мокроты больных муковисцидозом.
Культуральные свойства
Все псевдомонады – облигатные аэробы, которые хорошо растут на простых питательных средах. Оптимальная температура роста 37 °С, однако синегнойная палочка способна расти и при 42 °С, что позволяет отличать ее от других псевдомонад.
На жидкой питательной среде бактерии образуют характерную серовато-серебристую пленку на поверхности. На кровяном агаре вокруг колоний синегнойной палочки наблюдаются зоны гемолиза. Для выделения чистой культуры синегнойной палочки применяют среды с добавлением антисептиков – малахитового агара с добавлением бриллиантового зеленого или ЦПХ-агара с ацетамидом.
Колонии синегнойной палочки гладкие округлые суховатые или слизистые (у капсульных штаммов). На плотных питательных средах P. aeruginosa продуцирует триметиламин, придающий культурам своеобразный сладковатый запах жасмина, земляничного мыла или карамели.
Характерным признаком P. aeruginosa является также их способность синтезировать водорастворимые пигменты, окрашивающие в соответствующий цвет повязки больных или питательные среды при их культивировании: феназиновый пигмент – пиоцианин сине-зеленого цвета (чаще всего), а также зеленый флюоресцеин (пиовердин), красный (пиорубин), черный (пиомеланин) или желтый (α-оксифеназин) флюоресцирующие в УФ-лучах пигменты.
Биохимические свойства
Синегнойная палочка не ферментирует глюкозу и другие углеводы, однако для получения энергии способна их окислять. Для дифференциальной диагностики, позволяющей отличать псевдомонады от других грамотрицательных палочек, применяют OF-тест (тест окисления/ферментации глюкозы) на специальной среде. Для этого чистую культуру псевдомонад засевают в две пробирки, одну из которых затем инкубируют в аэробных условиях, а другую - в анаэробных. Псевдомонады способны только окислять глюкозу, поэтому цвет индикатора меняется только в пробирке, выдержанной в аэробных условиях.
P. aeruginosa восстанавливает нитраты в нитриты; обладает протеолитической активностью: разжижает желатин, гидролизует казеин; имеет каталазу и цитохромоксидазу.
Многие штаммы продуцируют бактериоцины, называемые пиоцинами, которые обладают бактерицидными свойствами. Пиоцинотипирование штаммов синегнойной палочки применяют для ее эпидемиологического маркирования и внутривидовой идентификации.
Антигенная структура
Синегнойная палочка имеет сложную антигенную структуру.
1. ЛПС клеточной стенки – типоспецифический термостабильный О-антиген, используется для серотипирования штаммов P. aeruginosa.
2. Термолабильный жгутиковый Н-антиген – протективный, на его основе получены вакцины.
3. Антигены пилей (фимбрий) на поверхности клеток синегнойной палочки.
4. Ряд внеклеточных продуктов, обладающих антигенными свойствами: экзотоксин А, протеазу, эластазу, внеклеточную слизь.
Резистентность
P. aeruginosa характеризуется довольно высокой устойчивостью к антибиотикам (вследствие врожденного дефекта поринов наружной мембраны и способности синтезировать пенициллиназу).
P. aeruginosa сохраняет жизнеспособность в условиях почти полного отсутствия источников питания: в пресной, морской и даже дистиллированной воде. Доказано также, что культуры синегнойной палочки могут сохраняться и даже размножаться в растворах дезинфицирующих средств (например, фурациллина), предназначенных для хранения катетеров и различных медицинских инструментов, промывания ран в ожоговых и хирургических стационарах.
Но P. aeruginosa чувствительна к высушиванию, действию хлорсодержащих дезинфицирующих препаратов и легко инактивируется при воздействии высоких температур (кипячении, автоклавировании).
Факторы патогенности
P. aeruginosa обладает разнообразными факторами патогенности, которые вовлечены в развитие синегнойной инфекции.
1. Факторы адгезии и колонизации – пили IV типа (фимбрии) и внеклеточная (экстрацеллюлярная слизь). Гликолипопротеид, который входит в состав внеклеточной слизи, защищает клетку от фагоцитоза.
2. Токсины:
1) ЛПС наружной мембраны клеточной стенки обладает свойствами эндотоксина и участвует в развитии лихорадки, олигурии, лейкопении у больных.
2) Экзотоксин А синегнойной палочки является цитотоксином, который вызывает глубокие нарушения клеточного метаболизма в результате подавления синтеза белка в клетках и тканях. Подобно дифтерийному токсину, он является АДФ-рибозилтрансферазой, которая ингибирует фактор элонгации EF-2 и поэтому вызывает нарушение синтеза белка. Также доказано, что экзотоксин А наряду с протеазой подавляет синтез иммуноглобулинов и вызывает нейтропению. Экзотоксин А обладает протективными свойствами, т.е. антитела к нему защищают клетки хозяина от его повреждающего действия, а также препятствуют развитию бактериемии и синегнойного сепсиса.
3) Экзотоксин S (экзоэнзим S) обнаруживается только у высоковирулентных штаммов синегнойной палочки. Инфекции, обусловленные экзоэнзим-S-продуцирующими штаммами синегнойной палочки, нередко заканчиваются летально. Экзотоксины А и S нарушают также активность фагоцитов.
4) Лейкоцидин также является цитотоксином с выраженным токсическим воздействием на гранулоциты крови человека.
5) Энтеротоксин и факторы проницаемости играют определенную роль в развитии местных тканевых поражений при кишечных формах синегнойной инфекции, вызывая нарушения водно-солевого обмена.
3. Ферменты агрессии:
1) Продуцирует гемолизины двух типов: термолабильную фосфолипазу С и термостабильный гликолипид. Фосфолипаза С разрушает фосфолипиды в составе сурфактантов на альвеолярной поверхности легких, вызывая развитие ателектазов (бронхоэктазов) при патологии респираторного тракта.
2) Нейраминидаза также играет важную роль в патогенезе бронхолегочных заболеваний синегнойной этиологии и муковисцидоза, так как участвует в колонизации муцина респираторного тракта.
3) Эластаза расщепляет эластин, фибрин и гемоглобин. Протеазы разрушают сывороточные иммуноглобулины. Эластаза, а также другие протеолитические ферменты синегнойной палочки и экзотоксин А вызывают кровоизлияния (геморрагии), деструкцию тканей и некроз в очагах поражения при инфекциях глаз, пневмонии, септицемии синегнойной этиологии.
Эпидемиология
Около 5-10% здоровых людей являются носителями различных штаммов P. aeruginosa (они в норме колонизируют кишечник) и около 70% пациентов, находящихся в стационаре. Заболевание синегнойной этиологии может развиться в результате аутоинфицирования (эндогенно) или экзогенно. Источники инфекции: люди (больные или бактерионосители) и природные резервуары (почва и различные пресные и соленые водоемы). Механизмы и пути заражения: контактный, респираторный, кровяной, фекально-оральный, артифициальный.
Псевдомонады встречаются повсеместно (в водопроводных и вентиляционных системах, на фруктах и овощах, комнатных растениях, на поверхности мыла, щетках для мытья рук, полотенцах, в дыхательных аппаратах и т.д). Поэтому синегнойная инфекция – сапроантропоноз.
Синегнойная инфекция может возникнуть как у иммунодефицитных лиц с тяжелой сопутствующей патологией (диабет, ожоговая болезнь, лейкоз, муковисцидоз, иммуносупрессия при онкологических заболеваниях и трансплантации органов), так и на фоне нормальной иммунологической реактивности организма.
Известно, что адгезивная активность P. aeruginosa усиливается при повышении температуры окружающей среды, поэтому посещение бассейна, бани, принятие лечебных ванн также могут спровоцировать синегнойную инфекцию.
Синегнойная палочка является возбудителем внутрибольничных (госпитальных) инфекций. Заражение синегнойной инфекцией в клинике может быть связано с медицинскими манипуляциями (катетеризация мочевого пузыря, эндоскопическое исследование, промывание ран, перевязка, обработка антисептиками ожоговой поверхности, применение аппарата для искусственной вентиляции легких и др.), когда инфицирование происходит через грязные руки персонала, инструменты, на поверхности которых микроб образует биопленку, или с использованием контаминированных растворов.
Этиопатогенез и Клинические проявления
Синегнойные палочки обычно проникают в организм человека через поврежденные ткани. Прикрепляясь, они заселяют раневую или ожоговую поверхность, слизистые оболочки или кожу человека и размножаются. При отсутствии у человека иммунных механизмов против синегнойной инфекции локальный процесс (инфекция мочевыводящих путей, кожи, респираторного тракта) может стать генерализованным: бактериемия приводит к распространению возбудителя и развитию сепсиса, часто вызывающего формирование вторичных гнойных очагов инфекции, при воздействии факторов патогенности происходит нарушение функционирования органов и систем и могут развиться тяжелые осложнения - синдром диссеминированного внутрисосудистого свертывания, шок, а также респираторный дистресс-синдром.
Синегнойная палочка вызывает гнойновоспалительные заболевания различной локализации: раневые инфекции, ожоговую болезнь, менингиты, инфекции мочевыводящих путей, кожи, заболевания глаз, некротическую пневмонию, сепсис и др. Летальность от синегнойного сепсиса достигает 50%.
Иммунитет
В сыворотке крови здоровых людей, а также переболевших инфекциями синегнойной этиологии обнаруживают антитоксические и антибактериальные антитела, однако их роль в защите от повторных заболеваний мало изучена.
Лечение
Для лечения синегнойной инфекции применяют антибиотики, причем рекомендуется комбинирование препаратов из разных групп. В экстренных случаях антибиотики применяют эмпирически, без определения антибиотикограммы.
Для лечения тяжелых форм синегнойной инфекции используют также гипериммунную плазму, полученную из крови добровольцев, иммунизированных поливалентной корпускулярной синегнойной вакциной.
При местном лечении инфекций кожи (трофических язв, эктиме, ожоговых ран), вызванных P. aeruginosa, применяют антисинегнойный гетерологичный иммуноглобулин, получаемый из сыворотки крови баранов, гипериммунизированных взвесью культур синегнойных палочек 7 различных иммунотипов, убитых формалином.
Для лечения гнойных инфекций кожи, абсцессов, термических ожогов, осложненных синегнойной инфекцией, циститов, маститов и других заболеваний синегнойной этиологии (кроме сепсиса) можно применять синегнойный бактериофаг (бактериофаг пиоцианеус) или поливалентный жидкий пиобактериофаг.
Профилактика
Неспецифическая профилактика. Эффективная стерилизация, дезинфекция и антисептика, а также соблюдение правил асептики и правил личной гигиены, контроль за обсемененностью внешней среды – основные меры неспецифической профилактики синегнойной инфекции в стационаре.
С целью неспецифической профилактики пациентам с ослабленным антиинфекционным иммунитетом рекомендуется назначать иммуномодуляторы.
Для создания активного иммунитета применяют вакцины. Разработаны вакцины из ЛПС синегнойной палочки, полисахаридные субкорпускулярные (химические) вакцины, рибосомные вакцины, препараты из жгутиковых антигенов P. aeruginosa и компонентов внеклеточной слизи, а также анатоксины из внеклеточных протеаз и экзотоксина А. В России применяются поливалентная корпускулярная инактивированная живая синегнойная вакцина и стафило-протейно-синегнойная адсорбированная жидкая вакцина, а также анатоксин синегнойной палочки. Активная иммунизация против инфекций, вызываемых P. aeruginosa, показана больным из групп риска (больным с муковисцидозом, диабетом, а также иммунодефицитным лицам). Но т.к. иммунный ответ на вакцинные препараты у людей с иммунодефицитами бывает поздним и не всегда полноценным, большое значение придается комбинированию методов активной и пассивной иммунизации.
Диагностика
Бактериоскопия мазков из исследуемого материала малоинформативна. Основной метод – бактериологический. Материал для исследования: кровь (при септицемии), спинномозговая жидкость (при менингите), гной и раневое отделяемое (при инфицированных ранах и ожоговых поражениях), моча (при инфекциях мочевыводящих путей), мокрота (при инфекциях респираторного тракта) и др. При идентификации P. aeruginosa учитывают характер их роста на ЦПХ-агаре, пигментообразование, наличие специфического запаха культуры, положительный цитохромоксидазный тест, выявление термофильности (рост при 42 °С), способность окислять глюкозу в OF-тесте. Для внутривидовой идентификации бактерий проводят серотипирование, пиоцинотипирование, фаготипирование.
Серологический метод исследования направлен на обнаружение специфических антител к антигенам синегнойной палочки (обычно экзотоксину А и ЛПС) с помощью РСК, РПГА, опсонофагоцитарной реакции и некоторых других тестов.