МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Волгоградського державного МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедри мікробіології, вірусології, ІМУНОЛОГІЇ З КУРСОМ КЛІНІЧНОЇ МІКРОБІОЛОГІЇ.
Реферат
на тему:
Сімейство Pseudomonadaceae
Волгоград 2010.
Pseudomonadaceae
Типовими представниками еубактеріі є грамнегативні неспороносні бактерії, що об'єднуються в сімейство Pseudomonadaceae. Назва сімейства походить від двох грецьких коренів: «псевдо» - подібний і «Монас» - назва групи найпростіших (тварин) з полярно розташованими джгутиками. Тому до псевдомонадами відносять як паличкоподібні бактерії з полярно розташованим джгутиком, так і слабоізогнутие палички, фізіологічно вкрай спеціалізовані автотрофні хемосинтезирующие бактерії (Hydrogenomonas, Nitrosomonas, Thiobacillus) та звичайні гетеротрофні бактерії (Pseudomonas), тобто змішуються представники харчування - автотрофного і гетеротрофного.
Отже, в сімейство Pseudomonadaceae входять грамнегативні палички, що ростуть в аеробних умовах або одержують енергію за рахунок анаеробного дихання або за рахунок зв'язаного кисню (денітрифікація), але не бродіння. Псевдомонади використовують широкий спектр органічних речовин, в тому числі циклічних сполук (гетероциклічних та ароматичних). Завдяки «всеїдності» псевдомонади поширені повсюдно: у воді, грунті, мулах, переносяться з потоком повітря. Багато хто з них утворюють водорозчинні і флюоресцирующим пігменти.
Патогенність у псевдомонад виражена слабо, але навіть такий звичайно добре знайомий мікробіологам сапрофіт, як Pseudomonas aeruginosa, часто є збудником вторинної інфекції довго не гояться ран та виразок у людини і тварин. Пігменти, що виділяються цим мікробом, надають гною синьо-зелене забарвлення. Спалахи ентериту у новонароджених викликаються цією бактерією. Вона ж викликає захворювання рослин (тютюн і салат) і смертельні захворювання домашньої птиці. Представники іншого роду (об'єднує 65 видів) - Xanthomonas - завдають великої шкоди сільському господарству, деревообробної та інших видів промисловості, де використовується рослинна сировина. Вони виробляють ферменти, які руйнують протопектину - речовини, що цементують клітини рослин. Цей процес призводить до ослизнення рослинної маси, а рослина - до загибелі.
Рід псевдомонас (Pseudomonas)
Бактерії роду Pseudomonas широко поширені в природі. Їх можна зустріти в повітрі, грунті, морських і прісних водоймах, стічних водах і мулі, нафти і на газових родовищах. Псевдомонади були виявлені на харчових продуктах, тілах тварин, рослини, а також в гнійних ранах і екскрементах хворих ссавців.
Клітини псевдомонад представляють собою дрібні поодинокі грамнегативні палички. Суперечка і виростів не утворюють, рухливі, мають полярно розташовані джгутики. Число джгутиків у різних видів коливається. Клітини в культурах часто об'єднуються в невеликі грудочки або зерна, оточені товстою слизовою оболонкою, іноді різко окресленою, - зооглеі.
Колонії бактерій дуже різноманітні: слизові і пастоподібні, опуклі і плоскі, великі й дрібні. У багатьох видів відзначається внутрішня структура колоній. Якщо їх розглядати в мікроскопі при малому збільшенні, то в одних випадках можна виявити дрібнозернисту колонію; в інших - комірчасту, що нагадує стільники, по-третє - колонії у вигляді дрібних грудочок або зерен.
Більшість видів має колонії без внутрішньої структури - під мікроскопом вони виглядають як однорідна гомогенна маса. Псевдомонади добре ростуть на звичайних живильних середовищах - складних органічних.
Культури різняться між собою здатністю розкладати білки, використовувати вуглевод, розщеплювати крохмаль, клітковину, вуглеводні, сполуки ароматичного ряду і інші складні по складу речовини.
Більшість бактерій роду Pseudomonas володіє гетеротрофних типом обміну речовин, тобто для побудови тіла їм потрібно готове органічну речовину. Біосинтетичні процеси при цьому здійснюються за рахунок обміну окисного типу, де кисень є кінцевим акцептором електронів, перенесення яких пов'язаний з системою цитохромів. Деякі представники цього роду можуть існувати за рахунок анаеробного нітратного дихання, інші використовують енергію окислення водню. Багато видів псевдомонад утворюють пігменти, різні за забарвленням і хімічної природи; деякі синтезують вітаміни, антибіотики, токсини.
Серед представників бактерій роду Pseudomonas є форми, токсичні для тварин організмів (патогенні бактерії). Є також чимало фітопатогенних видів, що вражають рослини.
Характеристика окремих видів і груп бактерій роду Pseudomonas
У «Визначнику бактерій і актиноміцетів» (1949) Н.А. Красильникова описано понад 200 видів бактерій роду Pseudomonas. Це найбільш повне і поки єдине систематичний опис, де представлені характеристики майже всіх відомих псевдомонад, які розподілені між собою в залежності від характеру своїх ознак.
Для розділення цих бактерій на види використаний легко спостережуваний ознака пігментації, а також морфологічні, культуральні і деякі фізіологічні властивості. Особливо відзначено ознака токсичності бактерій по відношенню до тварин і рослинним організмам.
Ps. aeruginosa - класичний представник роду Pseudomonas. Різні штами цих бактерій можна виявити всюди: в грунті, воді, повітрі, гнійних ранах і стічних водах. У порівнянні з іншими видами псевдомонад ці форми найбільш інтенсивно досліджуються бактеріології, що вивчають патогенну групу, і фітопатології. Бактерії Ps. aeruginosa володіють особливим розмаїттям властивостей, але в той же час у них відзначаються характерні загальновидовому морфологічні і фізіологічні ознаки. Культури утворюють синій флуоресціюючий пігмент, до складу якого входять піоціанін. Бактерії желатин розріджують, молоко не згортають, не пептонізіруют, нітрати відновлюють до нітритів, використовують вуглеводи з утворенням кислоти; аероби. Окислюють глюконат, утворюючи слиз. Є сильними окислювачами вуглеводів (цукрів, органічних кислот, вуглеводнів). Серед цих бактерій зустрічаються рухливі і нерухомі форми. Багато культур синтезують забарвлені сполуки різних типів, добре проникають в субстрат. До складу пігментів входять з'єднання феназинового і птсрідінового ряду, а також флуоресціюючі синьо-зелені і жовто-зелені речовини.
До цього виду близько прилягають бактерії Ps. schuilkilliensis, які синтезують синьо-зелений флуоресціюючий пігмент, дифундує в субстрат; температурний оптимум розвитку близько 37 ° С. Желатин розріджують повільно.
Культури Ps. syncyanea утворюють синьо-зелений флуоресціюючий пігмент. Желатин не розріджують, нітрати не відновлюють; аероби. Температурний оптимум розвитку близько 25 ° С.
Ps. scissa. Клітини дрібні (1,0 × 0,3 мкм), рухливі. Бактерії утворюють жовто-зелений флуоресціюючий пігмент. Желатин не розріджують, молоко не змінюють, нітрати відновлюють до нітритів; аероби. Оптимум температури росту близько 27 ° С. Ці псевдомонади були виділені з води і грунту. До виду відносяться 6 різних штамів бактерій, що володіють подібними властивостями.
Ps. atlantica. Клітини дрібні, рухомі, з полярним джгутиком; колонії гладкі, блискучі. Культура енергійно розріджує агар-агар та желатин, молоко пептонізірует, крохмаль розкладає, нітрати не відновлює. Бактерії належать до аеробів. Оптимальна температура росту близько 25 ° С. Ці псевдомонади були виділені з морської води (Атлантичний океан).
Ps. fluorescens. Дрібні палички (1-2 × 6 мкм), рухливі, мають 2-4 полярних джгутика. Бактерії грамнегативні. Культури бактерій утворюють зеленувато-жовтий флуоресціюючий пігмент, який проникає в субстрат. Представники цього виду не синтезують піоціанін; добре розвиваються на органічних і синтетичних середовищах. Колонії безбарвні або білі, опуклі, гладкі, блискучі. Характерною особливістю цього виду є зовнішня мікроструктура колоній: при малому збільшенні мікроскопа поверхню колоній має характерне сітчасте або пористу будову. У бульйоні бактерії утворюють каламуть і плівку. Желатин розріджують, молоко не згортають, нітрати відновлюють до нітритів, утворюють кислоту на глюкозі і сахарозі; аероби. Оптимальна температура росту близько 25 ° С. Бактерії часто зустрічаються у воді, грунті, на різних рослинних і тваринних субстратах; не патогенні для тварин.
Особливе місце займає вид Ps. aurantiaca. Опис морфологічних, культуральних і деяких фізіологічних властивостей бактерій цього виду зустрічається в основному в роботах радянських дослідників. Клітини бактерій цього виду паличкоподібні, 2-3 × 0,6 мкм, рухливі, мають на кінці 2-5 джгутиків. Колонії на поживних середовищах забарвлені в оранжевий або червоно-жовтий колір, гладкі, блискучі, плоскі або опуклі. Пігмент дифундує в субстрат. Культури добре ростуть на звичайних живильних середовищах; желатин розріджують, молоко пептонізіруют. Кислоту утворюють при зростанні на глюкозі, сахарозі, манніте, гліцерині. Нітрати не відновлюють, крохмаль не розкладають, аероби. Оптимальна температура росту близько 25 ° С. До складу жовтогарячого пігменту входить кілька речовин різної хімічної природи.
Морфологічні, культуральні та фізіолого-біохімічні ознаки псевдомонад
В останнє десятиліття з'явилися фундаментальні дослідження, що стосуються таксономічної характеристики окремих груп і видів бактерій роду Pseudomonas. У цих роботах докладно описуються різні морфологічні, культуральні та фізіолого-біохімічні ознаки деяких груп, видів або окремих представників бактерій цього роду. Японські дослідники Ііцука і Комагата (1963) у своїй монографії представили таксономічну характеристику 202 штамів, що відносяться до 28 видів псевдомонад. Ці бактерії були розділені на три групи на підставі характеристики утворених ними пігментів.
Флуоресціюючі бактерії
Ця група об'єднує представників 12 видів бактерій. Всі вони синтезують водорозчинні флуоресціюючі пігменти від жовто-зеленого до помаранчевого відтінку. Деякі з них утворюють синій пігмент, нерозчинний у воді. Бактерії цієї групи активно розкладають вуглеводи. При зростанні на середовищах з гексоз утворюють кислоти; на середовищах з лактозою і крохмалем не розвиваються. Споживають органічні кислоти, ростуть на середовищах з ароматичними сполуками; аероби. Відновлюють нітрати до нітритів. Сірководень і індол не утворюють. Поширені у воді, грунті, стічних водах.
Ахромогенние бактерії
У цю групу входять бактерії, які не синтезують пігментів. Використовують цукру, органічні кислоти. Відновлюють нітрати до нітритів. Сірководень і індол не утворюють. Виділено з харчових продуктів (пива, м'яса).
Хромогенні бактерії
Ця група об'єднує бактерії 6 видів. Фітопатогенних форм серед них немає. Всі бактерії утворюють жовтий пігмент, нерозчинний у воді; аероби. Відновлюють і споживають нітрати. Гідролізують крохмаль. Утворюють сірководень і індол. Виділено з грунту.
Бактерій роду Pseudomonas на три групи: флуоресціюючу, кіслотоіспользующую і щелочеобразующую.
До групи флуоресціюючих бактерій включені бактерії, що відносяться в основному до трьох видів (Ps. aeruginosa, Ps. Fluorescens, Ps. Putida), і кілька представників інших видів. Всі вони синтезують водорозчинний жовто-зелений флуоресціюючий пігмент, використовують нітрати або солі амонію як джерела азоту, не утворюють полі-β-масляну кислоту в якості резервного матеріалу в клітинах.
Ця група бактерій ділиться на сім різних біотипів залежно від деяких специфічних ознак: здатності синтезувати пігменти феназинового типу, утворювати леван з сахарози, а також за наявності сильних денитрифицирующих властивостей.
Кіслотоіспользующіе бактерії не синтезують пігментів; вони аероби, лофотрихи. Всі утворюють в клітинах полі-β-оксимасляної кислоту в якості резервного матеріалу. Крім цих ознак, описані деякі інші властивості, характерні для певних штамів, а не для груп бактерій.
У щелочеобразующую групу входить усього 7 представників. Всі ці бактерії безбарвні, аероби, з монотріхіальним жгутікованіем. Вони краще всього ростуть при температурі 41 ° С. Такі бактерії мають здатність до денітрифікації.
Бактерії роду Pseudomonas інтенсивно вивчаються і їх характеристика безперервно оновлюється і доповнюється.
Узагальнюючи деякі відомості, накопичені до цього часу по таксономічної характеристиці бактерій роду Pseudomonas, можна відзначити, що багато дослідників, намагаючись об'єднати свої дані по характеристиці бактерій і викласти їх у певному таксономічному порядку, не завжди приходять до єдиної думки. Це пояснюється насамперед тим, що до теперішнього часу накопичено ще мало єдиних, науково обгрунтованих даних по оцінці тих або інших властивостей бактерій роду Pseudomonas.
Пігментація бактерій роду Pseudomonas
Вивчення хімічного складу і природи пігментів, синтезованих мікроорганізмами, отримало в даний час широке поширення. Це пояснюється тим, що пігменти одночасно можуть бути фізіологічно активними речовинами (антибіотиками, ферментами, вітамінами, фітонцидами, стимуляторами росту), і також тим, що пігментація мікроорганізмів в поєднанні з іншими фізіологічними ознаками може бути важливим доповненням при систематиці мікроорганізмів.
Пігментних форм мікроорганізмів існує корелятивну залежність між якісним складом пігменту та іншими фізіологічними ознаками. Це стосується червоно-помаранчевої групи актиноміцетів, проактіноміцети і мікобактерій, а також зелених, синіх і жовтих груп актиноміцетів.
Культури бактерій роду Pseudomonas іноді втрачають здатність синтезувати пігмент. Наприклад, деякі бактерії Ps. aeruginosa можуть тимчасово або зовсім втратити пігментацію. Відомі й безпігментні штами цього виду.
Колір забарвлених сполук, синтезованих псевдомонадами, різний. Він може бути синім, синьо-зеленим, жовто-зеленим, жовтим, помаранчевим, червоним, фіолетовим, коричневим і чорним. Серед цих сполук є розчинні і нерозчинні у воді речовини. Їх синтез може відбуватися внеклеточно, а також внутрішньоклітинно з накопиченням у клітині і з подальшим виходом з неї.
Як правило, певні види псевдомонад одночасно утворюють комплекс пігментів різних типів, якісний і кількісний склад яких схильний до змін і залежить від компонентів середовища, умов культивування (аерація, освітленість, рН і т. д.), індивідуальних особливостей бактеріальних штамів і джерел виділення (екології бактерій).
В даний час ще немає можливості класифікувати всі пігменти, синтезовані бактеріями з роду Pseudomonas, згідно їх приналежності до речовин певного хімічного складу.
До теперішнього часу відомо хімічну будову тільки забарвлених речовин феназинового ряду, деяких птерідінових похідних, пігментів пиррольного і каротиноїдний типів. Ці речовини були виділені в кристаллически чистому вигляді, а потім було проведено докладне вивчення їх хімічних і фізичних властивостей.
Pseudomonas aeruginosa
Синьогнійна паличка |
СЕМ комп'ютерна забарвлення. |
Наукова класифікація |
Царство: Бактерії Тип: Протеобактерії Клас: Gamma Proteobacteria Порядок: Pseudomonadales Сімейство: Pseudomonadaceae Рід: Pseudomonas Вид: Pseudomonas aeruginosa |
Широко поширена в природі: зустрічається в грунті, у воді, на рослинах, в шлунково-кишковому тракті людини і тварин. Може зустрічатися як у біоплівці, прикріпленою до якої-небудь поверхні або субстанції, так і в планктонної формі, тобто у вигляді окремої бактерії, що пересувається за допомогою свого полярного джгутика. Причому синьогнійна паличка є одним з найбільш рухливих мікроорганізмів, які спостерігаються в зразках води з природних джерел. Здатна не тільки тривалий час зберігатися в навколишньому середовищі (вологою атмосфері або воді), але й успішно розмножуватися. Зростає при 42 ° C (оптимум - 37 ° C), селективна середовище - ЦПX-агар (живильний агар з цетілперідініум-хлоридом). Утворює протеази. На твердих живильних середовищах дисоціює на три форми-R-, S-. і M-форму. Продукує характерні пігменти: піоціанін (феназинового пігмент, забарвлює живильне середовище в синьо-зелений колір, екстрагується хлороформом), піовердін (жовто-зелений флюоресцентний в ультрафіолетових променях пігмент) і піорубін (бурого кольору). Деякі штами здійснюють біодеструкції вуглеводнів, у тому числі формальдегіду.
Флюоресценція піовердіна
Продукція синьо-зеленого пігменту пиоцианина (ліворуч) - найважливіший діагностична ознака. Надзвичайно стійка до більшості антибіотиків за рахунок бар'єру, створюваного ліпосахарідамі зовнішньої мембрани, а також частого присутності в товщі біоплівки, теж виконує захисну роль. Існують штами, на які практично не діють ніякі з відомих антибіотиків. Що стосується дезінфікуючих засобів, то синьогнійна паличка чутлива до 0,5% розчину хлораміну, 3% розчину перекису водню 2% розчину фенолу (карболової кислоти).
Синьогнійна паличка - одна з причин головного болю басейник, так як вона здатна колонізувати кахельну поверхню, забиваючись у шви і утворюючи захисну біоплівку, в силу чого на неї погано впливають стандартні дезінфікуючі засоби.
Викликається захворювання.
Синьогнійна паличка (Pseudomonas aeruginosa) відома мікробіологам як патоген рослин, проте здатна викликати захворювання і в людей. Строго кажучи, P. Aeruginosa є для людини умовно-патогенних організмом. Вона ніколи не вражає здорові неушкоджені тканини. З іншого боку, в організмі немає таких тканин, які в разі пошкодження або іншого зниження захисних функцій не могли б піддатися атаці синьогнійної палички. Тому, інфекції, викликані Pseudomonas aeruginosa, є досить поширеними госпітальними інфекціями.
Локальна інфекція найчастіше виникає на місці порізів (у тому числі операційних швів) та опіків. Pseudomonas aeruginosa може викликати інфекцію сечовивідних шляхів (заноситься, наприклад, при введенні катетерів), інфекцію очей (як результат травми або оперативного втручання), інфекцію шкіри і м'яких тканин (ранові інфекції, дерматит, піодермія). Часто Pseudomonas aeruginosa виявляють при обстеженні дітей, які страждають отитом - запаленням середнього вуха. До інших серйозних інфекцій, що викликаються синьогнійної паличкою можна віднести пневмонію, ендокардит (зараження клапанів серця), інфекції центральної нервової системи (менінгіт і абсцес мозку), кістково-м'язового апарату (в т.ч. суглобів) і шлунково-кишкового тракту. На жаль, локальна інфекція дуже часто переростає в часом фатальну бактериемию (загальне зараження організму, пов'язане з проникненням бактерій в кров).
Зараження синьогнійної паличкою відбувається у три етапи:
прикріплення бактерії і колонізація (розмноження);
місцеве проникнення бактерій у тканини, виникнення локальної інфекції;
загальна інфекція (поширення зараження по всьому організму - бактеріємія).
Механізм патогенного впливу синьогнійної палички Pseudomonas aeruginosa полягає в поєднанні двох факторів: інвазивного (проникнення в пошкоджені тканини) і токсигенні (виділення біологічно активних продуктів - токсинів).
Носії та поширення.
Як вже згадувалося, мікроорганізми сімейства псевдомонад (Pseudomonadaceae), включаючи і синьогнійну паличку (Pseudomonas aeruginosa), поширені у грунті, у воді, на поверхні рослин. Вони можуть також бути присутніми на шкірі, в носоглотці і в кишечнику здорової людини (виявляються приблизно у 3-5%), не викликаючи захворювання.
Найбільшого поширення інфекції, що викликаються синьогнійної палички, отримали в умовах стаціонарних лікувальних закладів (звідси і їх назва - госпітальні інфекції), у силу високої скупченості людей з ослабленим імунітетом. У лікарнях Pseudomonas aeruginosa часто переносяться із зараженою їжею або водою, а також через санвузли, раковини, ручки кранів для води, предмети, особливо вологі (наприклад, рушники), якими можуть спільно користуватися хворі, при безпосередньому контакті з бактеріоносіїв або опосередковано, через руки медичного персоналу і т.п.
Лабораторна діагностика.
Культуральна діагностика з подальшою бактеріоскопії не представляє труднощів, оскільки синьогнійної палички добре росте на різних поживних середовищах. За допомогою серологічної діагностики у відносно короткий термін можна правильно поставити діагноз шляхом викриття антигенів збудника інфекції, так і антитіл, що виробляються у відповідь на антигенну стимуляцію імунної системи.
Небезпека для людини.
За даними CDC (The Centers for Disease Control and Prevention) - Агентства з контролю і запобігання захворюванням - інфекції, викликані Pseudomonas aeruginosa, складають 10.1% всіх госпітальних інфекції в США. Частота випадків виникнення таких інфекцій становить 0.4% (тобто 4 випадки з 1000). Найбільш небезпечні ці інфекції для хворих на рак, СНІД і для людей, що отримали великі опіки, особливо у разі розвитку бактеріємії (в даний час, за американськими даними, до 15% всіх випадків грам-негативною бактеріємії викликані саме паличкою P.aeruginosa). Смертність в цьому випадку може досягати 50%.
Література
«Визначники бактерій і актиноміцетів» (1949) Н.А. Красильникова.
«Мікробіологія та імунологія» (1999) під редакцією А.А. Воробйова
Інтернет (Вікіпедія).
Посилання (links):