Размер генома у микоплазм – самый маленький для прокариот, например у членов семейства Mycoplasmataceae он составляет 0,45 МД. В связи с этим микоплазмы имеют целый ряд особенностей: очень малые размеры (100 – 450 нм), благодаря чему многие микоплазмы могут проходить (фильтроваться) через бактериальные фильтры; наличие минимальных количеств органелл (цитоплазматическая мембрана, нуклеоид, рибосомы); отсутствие многих биосинтетических процессов, имеющихся у других бактерий; малые размеры колоний, образующихся на плотных средах (0,1 – 0,6 мм); нечувствительность к бета-лактамным антибиотикам и другим агентам, угнетающим синтез клеточной стенки (из-за ее отсутствия); плеоморфизм, высокая осмотическая чувствительность. Характерно для большинства микоплазм также сравнительно низкое суммарное содержание Г + Ц в ДНК (от 23 – 35 мол % – у некоторых видов, до 39 – 46 мол % – у других). Морфология их различна – шаровидные, вакуолизированные, нитевидные (нередко ветвящиеся), гранулярные (элементарные тельца) структуры. Обычно неподвижные, но некоторые виды обладают скользящей подвижностью. Размножаются путем бинарного поперечного деления шаровидных и нитевидных (фрагментация) клеток, почкования и высвобождения множества элементарных телец, образующихся в нитях. Большинство видов микоплазм для роста нуждаются в стеролах и включают их непосредственно в свою трехслойную мембрану, которая состоит главным образом из липидов и белков. Поэтому микоплазмы являются паразитами мембран эукариотных клеток и способны длительное время персистировать на мембранах различных клеток человека, млекопитающих, птиц, рыб, моллюсков, насекомых и растений.
Микоплазмы размножаются на бесклеточных питательных средах, но для своего роста большинство из них нуждается в холестерине, который является уникальным компонентом их мембраны (даже у микоплазм, не требующих для своего роста стеролов), в жирных кислотах и нативном белке. Для выделения культур могут быть использованы жидкие и плотные питательные среды. Рост в жидких средах сопровождается едва видимым помутнением, на плотных средах с дрожжевым экстрактом и лошадиной сывороткой формирование колоний происходит следующим образом (рис. 110). В связи с их малыми размерами и отсутствием ригидной клеточной стенки микоплазмы способны проникать с поверхности агара и размножаться внутри его – в промежутках между нитями агара. При нанесении капли материала, содержащего микоплазмы, она проникает через имеющуюся на поверхности агара водную пленку и адсорбируется агаром, образуя небольшое уплотнение между его нитями. В результате размножения микоплазм, приблизительно через 18 ч, внутри сплетенных нитей агара формируется маленькая сферическая колония под поверхностью агара; она растет и через 24 – 48 ч инкубации достигает поверхностной водной пленки, в результате чего образуются две зоны роста – мутный гранулярный центр, врастающий в среду, и плоская ажурная полупросвечивающая периферическая зона (вид глазуньи). Колонии мелкие, диаметром от 0,1 до 0,6 мм, но могут быть и меньшего (0,01 мм) и большего (4,0 мм) диаметра. На кровяном агаре очень часто вокруг колоний наблюдаются зоны гемолиза, обусловленного действием образующейся Н2О2. Колонии некоторых видов микоплазм способны адсорбировать на своей поверхности эритроциты, эпителиальные клетки различных животных, клетки культур тканей, сперматозоиды человека и некоторых животных. Адсорбция лучше происходит при 37 °C, менее интенсивно – при 22 °C и специфически угнетается антисыворотками. Температурный оптимум для роста микоплазм 36 – 37 °C (диапазон 22 – 41 °C), оптимальная рН 7,0 или слегка кислая, или слегка щелочная. Большинство видов – факультативные анаэробы, хотя лучше растут в аэробных условиях, некоторые виды – аэробы; немногие лучше растут в анаэробных условиях. Микоплазмы неподвижны, но отдельные виды обладают скользящей активностью; являются хемоорганотрофами, в качестве главного источника энергии используют либо глюкозу, либо аргинин, редко – оба вещества, иногда – ни то, ни другое. Они способны ферментировать галактозу, маннозу, гликоген, крахмал с образованием кислоты без газа; протеолитическими свойствами не обладают, лишь некоторые виды разжижают желатин и гидролизуют казеин. Антигенная специфичность микоплазм определяется антигенами цитоплазматической мембраны, в частности содержащимися в ней белками и гликопротеидами. Микоплазмы обладают родо-, видо– и типоспецифическими антигенами. Кроме того, они могут иметь антигены, общие с антигенами мембран клеток-хозяев или включают их в результате длительной персистенции на мембранах этих клеток, что может стать причиной антигенной мимикрии и привести к развитию аутоиммунной патологии.
Рис. 110. Формирование колонии микоплазмы на плотной среде (Прокариоты. 1981, т. II):
А. Вертикальный срез агара перед посевом (а – пленка воды, б – нити агара).
Б. Капля, содержащая жизнеспособные микоплазмы, нанесена на поверхность агара.
В. Через 15 мин после посева капля адсорбирована агаром.
Г. Приблизительно через 3–6 ч после посева. Жизнеспособная частица проникла в агар.
Д. Приблизительно через 18 ч после посева. Маленькая сферическая колония сформировалась ниже поверхности агара.
Е. Приблизительно через 24 ч после посева. Колония достигла поверхности агара.
Ж. Приблизительно через 24–48 ч после посева. Колония достигла свободной водной пленки, образуя периферическую зону (г – центральная зона, в – периферическая зона колонии)
Резистентность. Из-за отсутствия клеточной стенки микоплазмы более чувствительны, чем другие бактерии, к воздействию механических, физических и химических факторов (УФ-облучению, действию прямых солнечных лучей, рентгеновскому облучению, изменению рН среды, к действию высокой температуры, высушиванию). При нагревании до 50 °C погибают в течение 10 – 15 мин, очень чувствительны к обычным химическим дезинфектантам.
Семейство микоплазм насчитывает более 100 видов. Человек является естественным носителем не менее 13 видов микоплазм, которые вегетируют на слизистых оболочках глаза, дыхательных, пищеварительных и мочеполовых путей. В патологии человека наибольшую роль играют несколько видов Mycoplasma: M. pneumoniae, M. hominis, M. arthritidis, M. fermentans и, возможно, M. genitalium, и единственный вид рода Ureaplasma – U. urealyticum. Основное биохимическое отличие последнего от видов Mycoplasma заключается в том, что U. urealyticum обладает уреазной активностью, которой лишены все члены рода Mycoplasma (табл. 52).
Таблица 52
Дифференциальные признаки некоторых патогенных для человека микоплазм
Примечание. (к) – образование кислоты; ВР – высокорезистентны; ВЧ – высокочувствительны; (+) – признак положительный; ( – ) – признак отрицательный.
Патогенные для человека микоплазмы вызывают у него заболевания (микоплазмозы) дыхательных, мочеполовых путей и суставов с разнообразными клиническими проявлениями.
Респираторный микоплазмоз
Респираторный микоплазмоз имеет глобальное распространение. По данным ВОЗ (1985), ежегодно болеет 8 – 15 млн человек. Очень часто протекает в виде острой пневмонии (сегментарной, очаговой или интерстициальной). Основной возбудитель – M. pneumoniae, значительно реже – M. hominis, и очень редко заболевание дыхательных путей у детей в возрасте до 1 года вызывает U. urealyticum.
M. pneumoniae. Основные биологические и морфологические свойства типичны для рода Mycoplasma, однако имеется ряд отличительных признаков. По форме это короткие нити длиной 2 – 5 мкм, клетки обладают скользящей подвижностью. Размножаются путем бинарного деления и высвобождения элементарных телец из нитей. Свежеизолированные колонии часто лишены полупрозрачной периферической зоны, а имеют вид приподнятой кольцевидной гранулярной структуры диаметром 30 – 100 мкм. Растут медленнее, чем другие микоплазмы. Колонии появляются через 5 – 10 дней инкубации, иногда позднее. Требуется несколько последовательных пересевов, чтобы колонии приобрели вид «глазуньи». Колонии на плотной среде адсорбируют эритроциты, трахеальные эпителиальные клетки обезьян, крыс, морских свинок, кур, клетки некоторых культур (HeLa, куриных эмбриональных тканей и др.), а также сперматозоиды человека и быков. Рецепторы эритроцитов и эпителиальных клеток для M. pneumoniae разрушаются нейраминидазой; адсорбция клеток предотвращается, если микоплазмы обработать предварительно нейраминовой кислотой. M. pneumoniae вызывает гемагглютинацию эритроцитов человека и животных, обладает гемолитической активностью, обусловленной продукцией Н2О2; митогенным действием в отношении Т– и В-лимфоцитов и цитотоксическим действием; высокочувствительна к эритромицину. В антигенном отношении вид M. pneumoniae представляет собой однородную группу, типоспецифических антигенов не обнаружено.
