Ключевые признаки рода Clostridium: крупные палочки с закругленными концами, обычно подвижные, с перитрихиальными жгутиками, иногда неподвижные. Они образуют овоидные или круглые споры, которые расширяют клетку; грамположительны, по крайней мере, в течение ранней стадии роста; хемоорганотрофы, не восстанавливают сульфаты. Некоторые виды обладают сахаролитическими, другие – протеолитическими свойствами; некоторые виды – обоими, некоторые – ни теми, ни другими. Ферментируют глюкозу и другие углеводы с образованием кислоты и газа, некоторые штаммы не ферментируют глюкозу. Большинство штаммов является строгими анаэробами, хотя некоторые могут расти в присутствии воздуха. Некоторые виды фиксируют азот; каталазы обычно не образуют, а когда она есть, то в небольшом количестве. Содержание Г + Ц в ДНК варьирует в пределах 23 – 43 мол %.
Род Clostridium включает большое количество видов. Для удобства идентификации род поделен на четыре группы по локализации спор и способности разжижать желатин.
I. Споры располагаются субтерминально:
Виды, требующие специальных условий роста, выделены в группу V (виды 57 – 61).
По крайней мере еще 36 видов клостридий были выделены из клинического материала от людей и 24 вида – от больных животных. Однако лишь для немногих доказана патогенность для человека и животных. К их числу относятся следующие виды: C. tetani – споры располагаются терминально, гидролизуют желатин – группа IV; C. botulinum, C. perfringens, C. novyi, C. septicum, C. sordellii, C. histolyticum, C. difficile, C. sporogenes (расположение спор субтерминальное, желатин гидролизуют, относятся к группе II). Основные различия между этими видами представлены в табл. 47.
Таблица 47
Дифференциальная характеристика некоторых видов клостридий
Примечание. СТ – субтерминальное; «СТ» – субтерминальные споры редко; Т – терминальное; (+) – тест положительный; ( – ) – тест отрицательный; V – тест вариабельный; (+)( – ) – реакция проявляется у 11 – 25 % изученных штаммов.
Микробиология газовой гангрены
Газовая гангрена – тяжелая раневая инфекция, для которой характерны глубокая общая интоксикация и прогрессирующее омертвение тканей, сопровождающееся их отеком и газообразованием. В литературе известно несколько десятков названий этой болезни, общепризнанными являются «газовая гангрена» и «анаэробная инфекция». Заболевание известно с древних времен. Первое описание сделал в 1562 г. А. Паре под названием «госпитальная гангрена». Классическое описание симптомов газовой гангрены дал в 1864 г. Н. И. Пирогов. Он же отметил связь этой болезни с войной и произвел анализ условий, способствующих ее возникновению и распространению. Газовая гангрена является полимикробной инфекцией. К ее возбудителям относят: C. perfringens, C. novyi, C. septicum, C. histolyticum, C. sordellii, C. difficile и C. sporogenes. Первое место в этиологии газовой гангрены принадлежит C. perfringens, второе – C. novyi, однако нередко анаэробы – возбудители газовой гангрены – обнаруживаются в ранах в стойких ассоциациях не только друг с другом, но и с аэробными гноеродными кокками и гнилостными анаэробными бактериями. Различные сочетания возбудителей газовой гангрены с аэробными и анаэробными гноеродными и гнилостными бактериями могут значительно усугубить тяжесть течения анаэробной инфекции.
Основные свойства возбудителей газовой гангрены. Clostridium perfringens открыт в 1892 г. М. Уэлчем и Г. Натталом. Нормальный обитатель кишечника человека и животных, в почве в виде спор сохраняется годами и обнаруживается почти в 100 % ее образцов. Представляет собой толстую неподвижную грамположительную палочку со слегка закругленными концами, длиной 3,0 – 9,0 мкм и диаметром 0,9 – 1,3 мкм. Споры овальные, располагаются субтерминально или, чаще, центрально, образуются лучше в щелочной среде. В материале из ран и на среде с сывороткой образуют капсулу. Температурный оптимум для роста 45 °C, растет в диапазоне 20 – 50 °C. Содержание Г + Ц в ДНК – 24 – 27 мол %.
На жидких средах C. perfringens быстро растет, вызывая помутнение и энергичную ферментацию глюкозы с образованием кислоты и газа; ферментирует также лактозу, мальтозу и сахарозу, но не ферментирует маннит; молоко створаживает через 3 – 5 ч с образованием рыхлого сгустка и с отделением прозрачной сыворотки; разжижает желатин; на кровяном агаре образует колонии диаметром 2 – 5 мм с зоной гемолиза и приподнятым центром. В столбике агара образуются дисковидные колонии.
C. perfringens обладает высокой инвазивностью и сильной токсигенностью. Первая связана со способностью возбудителя вырабатывать гиалуронидазу и другие ферменты, которые оказывают также и разрушающее действие на клетки соединительной ткани и мышцы. Главным фактором патогенности C. perfringens является вырабатываемый им сложного состава экзотоксин. Гемотоксическое, некротоксическое, нейротоксическое, лейкотоксическое и летальное действия связаны с различными компонентами экзотоксина. Отдельные штаммы C. perfringens синтезируют экзотоксины разного состава и разной антигенной специфичности, в соответствии с которой различают 6 серологических типов этого возбудителя: A, B, C, D, E, F.
Серотип А – один из главных возбудителей газовой гангрены у людей. Его токсин содержит не менее 6 компонентов: альфа, эта, тэта, каппа, мю, ню (α, η, θ, χ, μ, ν), главным из которых является альфа-лецитиназа С. Способность других серотипов C. perfringens вызывать газовую гангрену зависит также во многом от продукции ими различных компонентов экзотоксина, в том числе альфа-, бета-, тэта-, эпсилон– и др.
При заражении животных C. perfringens наблюдается обширное отслоение кожных покровов, распад мышечной ткани, кровянистый экссудат, пузырьки газа в подкожной клетчатке; мышцы дряблые, серого цвета, имеют вид вареного мяса. Некоторые серотипы C. perfringens (A, C, D, F) являются виновниками пищевых токсикоинфекций и тяжелых энтеритов, в патогенезе которых установлена ведущая роль некротоксинов и энтеротоксинов. Они продуцируются наиболее активно во время споруляции клостридий. C. perfringens типа D вырабатывает энтеротоксин в виде неактивного протоксина, активацию которого осуществляет протеаза.
Clostridium novyi открыт в 1894 г. Ф. Нови. Грамположительная полиморфная толстая палочка с закругленными концами, диаметром 0,8 – 1,4 мкм и длиной 1,6 – 2,5 мкм, нередко располагается в виде цепочек из 2 – 5 клеток. Капсулы не образует, подвижный перитрих (серотип С неподвижен). Споры овальные или круглые, располагаются субтерминально, редко – центрально. Наиболее строгий анаэроб, на жидких средах растет в виде легкого помутнения, дает большой осадок, наблюдается умеренная ферментация глюкозы с образованием газа. Молоко свертывает медленно, желатин разжижает. На кровяном агаре она образует серые бугристые колонии с приподнятым центром, отходящими отростками и зоной гемолиза;
в столбике с агаром дает хлопьевидные колонии; ферментирует глюкозу, мальтозу, не ферментирует лактозу. Патогенность C. novyi обусловлена его способностью продуцировать очень сильный экзотоксин сложного состава, вызывающий при заражении животных характерный бесцветный или розового цвета отек желеобразной консистенции. Токсин обладает также гемолитическим и летальным свойствами. Различают 3 основных типа C. novyi – A, B и C. Тип А продуцирует альфа-, гамма-, дельта-, эпсилон-экзотоксины, с которыми связана его способность вызывать заболевание у людей. Оптимальная температура для роста 40 – 45 °C. Содержание Г + Ц в ДНК – 23 мол %. Тип В продуцирует альфа-, бета-, дзэта– и эта-токсины. Оптимальная температура для роста C. novyi 37 °C, растет в диапазоне 25 – 45 °C. Он вызывает газовую гангрену у людей и заболевания животных. Тип С продуцирует небольшое количество гамма-токсина. Температурный оптимум для роста 45 °C. Выделен при остеомиелите у буйволов.
Clostridium septicum выделен в 1877 г. Л. Пастером и Ж. Жубером из трупа коровы. Вызванные возбудителем изменения Л. Пастер рассматривал как септицемию, в связи с чем он и был назван вначале Vibrio septique. C. septicum – тонкая длинная полиморфная палочка диаметром 1,1 – 1,6 мкм, длиной 3,1 – 14,1 мкм, нередко образует нити длиной до 50 мкм, грамположительна, перитрих, капсулы не образует. Споры овальные, располагаются субтерминально или центрально, образуются быстро, уже через 24 ч. На жидкой среде вызывает помутнение, молоко свертывает медленно, гидролизует желатин, ферментирует глюкозу, лактозу, мальтозу с образованием кислоты и газа, не ферментирует маннит и сахарозу. На кровяном агаре колонии окружены зоной гемолиза и имеют тонкие многочисленные отростки; в столбике агара колонии имеют вид пушинок с уплотненным центром.
