Интересно и полезно

15.04.2019

Видовой состав микрофлоры

1. Микрофлора ЖКТ

1.1 Основные функции

1.2 Виды бактерий

1.3 Пептострептококки

1.4 Бациллы

1.5 Бактероиды

1.6 Лактобациллы 

1.7Бифидобактерии

1.8 Кишечная палочка

1.9 Коринебактерии

2Другие локализации микрофлоры

2.1Транзиторная микрофлора мочеполовых путей

2.2Микрофлора полости рта

1. Микрофлора ЖКТ

На сегодняшний день не осталось сомнений в важности той роли, которую играет нормальная микрофлора человека в его развитии, жизни и поддержании здоровья.

 Человеческий организм служит вместилищем более 1200 различных видов микроорганизмов, общее количество микробных клеток в сотни раз превышает количество клеток тканей хозяина и составляет примерно 5–8% от массы его тела.

• Наиболее представительной и значимой для человека является микрофлора (микробиота) желудочно–кишечного тракта.

• Это исторически сложившаяся совокупность микроскопических организмов (микроорганизмов), объединенных общей областью распространения - полостью желудочно-кишечного тракта.

• Видовой состав и количественные параметры микрофлоры варьируют в различных отделах ЖКТ от 10² до 10¹³ клеток на 1 мл содержимого.

• Максимальное количество бактерий обнаруживается в слепой и поперечно-ободочной кишке.

• Основными факторами, ограничивающими размножение бактерий в верхних отделах кишечной трубки, являются быстрое продвижение пищевых масс, кислая среда и воздействие протеолитических ферментов.

• В толстой кишке условия среды диаметрально противоположны, поэтому в этом отделе кишечника количество бактерий достигает 10¹³ КОЕ/мл содержимого.

Микробиоту полости желудочно-кишечного тракта можно условно разделить на две составляющие.

•Первая, или основная составляющая - это совокупность микроорганизмов, существующих в полости желудочно-кишечного тракта человека с наибольшей вероятностью на протяжении длительного периода жизни человека. Организмы -Резиденты

•Вторая, или дополнительная составляющая - это совокупность микроорганизмов, существующих в полости желудочно-кишечного тракта человека с наименьшей вероятностью на протяжении длительного периода жизни человека. Транзитные организмы

Как резиденты, так и транзитные микроорганизмы могут быть сапротрофами или паразитами

 

•Микробы-сапротрофы (греч.: гнилой, негодный  + питание) используют своего носителя, или хозяина в качестве среды обитания, питаются продуктами жизнедеятельности своего носителя, или хозяина, то есть являются гетеротрофными микроорганизмами, питающимися экзогенными органическими веществами, (греч.:  иной, другой  +  питание). •В данном случае сапротрофы питаются продуктами жизнедеятельности тканей  и органов полости желудочно-кишечного тракта. Вероятностные отношения взаимодействия сапротрофов и организма человека не являются антагонистическими и характеризуются устойчивым равновесием. Сапротрофы не патогенны, то есть не вызывают заболеваний. Сапротрофы выделяют вещества, оказывающие бактерицидное  и бактериостатическое действие на микроорганизмы не принадлежащие к данной микробиоте. Наоборот, за счет конкурентных отношений с микроорганизмами-паразитами сапротрофы обеспечивают устойчивость к заселению полости желудочно-кишечного тракта патогенными микроорганизмами-паразитами.

•Микробами-паразитами (греч.:  нахлебник, тунеядец, паразит) могут быть как резиденты, так и транзитные микроорганизмы. Вероятностные отношения взаимодействия микробов-паразитов и организма человека являются антагонистическими и характеризуются неустойчивым равновесием. •Паразиты используют своего носителя, или хозяина в качестве среды обитания и в качестве источника питания. Носитель, или хозяин является регулятором отношений паразита со средой. Микробы-паразиты могут вызывать заболевания человека, то есть быть могут быть патогенными. Организм человека может воспринимать микроорганизмов-паразитов как антигены, вызывающие реакции иммунитета.

 

Кишечная микрофлора состоит из двух взаимосвязанных популяций:

•  Полостной - 10-15%, которая очень изменчива, зависит от характера питания, внутренней среды, экологии и не отражает состояние кишки,
•  Пристеночной (мукозной) - 85-90%, наиболее точно отражающей состояние кишки и всего организма в целом.

По типу потребляемого субстрата кишечную микрофлору делят на протеолитическую (бактероиды, протей, клостридии, эшерихии) и сахаролитическую (бифидобактерии, лактобактерии, фекальные стрептококки).

Протеолитическая флора метаболизирует белки. Образующиеся при бактериальном гидролизе конечные продукты распада белков и аминокислот - индол, скатол, фенол активизируют кишечную перистальтику и стимулируют нормальное продвижение по кишечнику каловых масс.

Сахаролитическая флора поглощает углеводы, преимущественно пищевые волокна, в результате чего образуются короткоцепочечные жирные кислоты - КЦЖК (уксусная, пропионовая, масляная, молочная) - маркеры относительного благополучия в кишке. Это благополучие обеспечивается в основном стабильностью кишечной микрофлоры за счет поддержания оптимальных значений рН в просвете толстой кишки; нормализации гемодинамики; блокировки рецепторов эпителиоцитов; pегуляции моторики ЖКТ (стимуляция перистальтики тонкой и толстой кишки, опорожнения желудка, сокращение времени транзита пищи).

1.1. Функции микрофлоры

Систематизируя функции кишечной микробиоты, следует выделить основные:

• защитная
• пищеварительная
• метаболическая
• иммуномодулирующаяи
• генетическая

Защитная функция	Прежде всего, проявляется в формировании колонизационной резистентности по отношению к потенциально болезнетворным микроорганизмам за счет образования бактериостатических низкомолекулярных метаболитов (КЦЖК, оксид азота, глутамат, гистамин, серотонин, мурамил дипептид и др.), деградации бактериальных токсинов, деконъюгации желчных кислот, продукции широкого спектра антимикробных веществ семейства бактерицинов . Известно, что кишечная палочка, продуцируя колицин, микроцин, оказывает бактерицидное действие на ряд патогенных возбудителей, таких как шигеллы, сальмонеллы, холерный вибрион, бациллы сибирской язвы и др. Лактобактерии способны проявлять ингибиторный эффект в отношении бацилл, клостридий, стрептококков, энтеробактерий, псевдомонад, листерий, кандид, образуя лактоцины, лактобревин, лактострепцин, низин, диплоцин и гельветицин. Бифидобактерии активно подавляют размножение гнилостных и гноеродных бактерий, продуцируя бифидин и бифилонг. Одним из механизмов, регулирующих микробиоценоз, является блокада клеточных рецепторов - мест прикрепления патогенных микроорганизмов, а также достаточно жесткая конкуренция с условно-патогенными микроорганизмами за питательные субстраты.
Пищеварительная функция	Включает в себя синтез микроорганизмами ферментов дисахаридаз, полисахаридаз и гликозидаз, расщепляющих некрахмальные полисахариды и пищевые волокна на мономеры, которые подвергаются ферментации; липаз, завершающих гидролиз жиров. Ключевую роль в процессах деполимеризации таких субстратов играют бактерии, принадлежащие к семействам Bacteroides и Bifidobacterium.           Деконъюгация желчных кислот микроорганизмами определяет гипохолестеринемический эффект  микробиоты  . Дефицит бифидобактерий и активные гнилостные процессы в толстой кишке способствуют накоплению в организме холестерина. Бифидобактерии и в меньшей степени ацидофильные палочки выделяют ферменты деконъюгазы, которые переводят соли желчных кислот в труднорастворимые формы, акцептирующие в толстой кишке холестерин, который экскретируется с калом. При дефиците бифидобактерий и лактобактерий холестерин из толстой кишки всасывается в кровь, что сопровождается гиперхолестеринемией и гипертриглицеридемией, вследствие чего формируется гиперхолерез желчи и стеатоз печени.
Метаболическая функция	Метаболическая функция микрофлоры состоит в синтезе эссенциальных нутриентов: витаминов группы В (тиамин, рибофлавин, пиридоксин, цианкобаламин, фолиевой, пантотеновой, никотиновой кислот), биотина, витамина K, таких важных для организма аминокислот, как аргинин, глутамин; в метаболизации наркотиков, гормонов и канцерогенных веществ, включая дигоксин сульфасалазины и эстрогены. Детоксицирующая способность индигенной микрофлоры кишечника вполне сопоставима с детоксицирующей функцией печени. Естественная аутофлора кишечника тормозит процессы декарбоксилирования пищевого гистидина, уменьшая тем самым синтез гистамина, а следовательно, снижает риск пищевой аллергии у детей.
Иммуномодулирующая функция.	Как известно, слизистая оболочка кишечника обладает собственной лимфоидной тканью, известной как GALT (gut–associated lymphoid tissue), которая является одним из значимых компонентов иммунной системы макроорганизма. В слизистой оболочке кишечника локализовано около 80% иммунокомпетентных клеток, 25% слизистой оболочки кишечника состоит из иммунологически активной ткани. Таким образом, кишечник можно рассматривать как самый большой «иммунный орган» человека. Иммуномодулирующая функция осуществляется как по отношению к неспецифическим факторам защиты, так и собственно адаптивному иммунному ответу. За счет  микробиоты  происходит запуск и последующая активация синтеза неспецифических факторов защиты как гуморальных (лизоцим, пропердин, комплемент), так и клеточных (фагоцитоз). Воздействие на иммунитет включает в себя стимуляцию созревания лимфоидного аппарата кишечника, активацию синтеза IgA и стимуляцию продукции цитокинов и интерферонов колоноцитами.
Генетическая функция.	Микробиота является своего рода «генетическим банком», обмениваясь генетическим материалом с клетками человека путем фагоцитоза.  В результате этого микробиота приобретает рецепторы и другие антигены, присущие хозяину и делающие ее «своей» для иммунной системы. Эпителиальные ткани в результате такого обмена приобретают бактериальные антигены. Известно также, что микроорганизмы влияют на экспрессию генов макроорганизма. При инфекции Mycobacterium tuberculosis, например, изменяется экспрессия 463 человеческих генов.    Таким образом, индигенная флора кишечника играет важную роль в формировании иммунного ответа. Пробиотический эффект нормальной кишечной микрофлоры служит основой профилактики аллергической и атопической патологии, воспалительных заболеваний кишечника, аутоиммунных нарушений. По своей роли в поддержании гомеостаза кишечная микрофлора не уступает любому другому жизненно важному органу. Все это позволяет выделить ее как самостоятельный орган.

1.2 Видовой состав микрофлоры

В наше время уже не вызывает сомнений важнейшая роль нормальной микрофлоры в поддержании жизнедеятельности организма. Фактически, совокупность микроорганизмов,  населяющих слизистые оболочки и кожу, рассматривается как дополнительный  орган,  выполняющий свои собственные, незаменимые функции.

   При этом  весит данный «орган» около двух килограммов и насчитывает порядка 10¹⁴ клеток микроорганизмов. Это в десять-двадцать раз больше количества клеток организма самого человека.

    Совокупность  всех популяций микроорганизмов, находящихся в  отдельных органах и системах, поддерживающая биохимическое, метаболическое и иммунологическое равновесие, необходимое для сохранения здоровья человека, называют нормофлорой.

   Значительная часть (более 60%) микрофлоры заселяет различные отделы желудочно-кишечного тракта. Примерно 15-16% микроорганизмов приходится на ротоглотку. Влагалище - 9%,  урогенитальный тракт - 2%; остальное -  кожные покровы (12%).

   Желудочно-кишечный  тракт человека в норме населен огромным количеством микроорганизмов.

   Концентрация микробных клеток, их состав и соотношение меняется в зависимости от отдела кишечника.

    У здоровых людей в двенадцатиперстной кишке количество бактерий составляет не более 10⁴ -10⁵ КОЕ (колониеобразующих единиц – т.е. живых микроорганизмов) на мл содержимого. Видовой состав бактерий: лактобактерии, бифидобактерии, бактероиды, энтерококки, дрожжеподобные грибы и др. С приемом пищи количество бактерий может значительно увеличиваться, но в короткий срок их количество возвращается к исходному уровню. 
   В верхних отделах тонкой кишки микроорганизмы определяются в небольшом количестве, не более 10⁴ -10⁵   КОЕ/мл содержимого, в подвздошной кишке совокупное количество микроорганизмов составляет до 10⁸ КОЕ/мл химуса. 
   В толстой кишке у здорового человека количество микроорганизмов составляет 10¹¹-10¹² КОЕ/г фекалий. Преобладают анаэробные виды бактерий (90-95% всего состава): бифидобактерии, бактероиды, лактобактерии, вейлонеллы, пептострептококки, клостридии. Около 5-10% микрофлоры толстого кишечника представлена аэробами: кишечной палочкой, лактозонегативными энтеробактериями (протей, энтеробактер, цитробактер, серрации и др.), энтерококками (фекальные стрептококки), стафилококками, дрожжеподобными грибами. 

Вся микрофлора кишечника подразделяется на: 
- облигатную (главная микрофлора); 
- факультативную часть (условно-патогенная и сапрофитная микрофлора); 

Облигатная микрофлора.

   Бифидобактерии являются наиболее значимыми представителями облигатных бактерий в кишечнике детей и взрослых. Это анаэробы, они не образуют спор и морфологически представляют собой крупные грамположительные палочки ровной или слегка изогнутой формы. Концы палочек у большинства бифидобактерии раздвоены, но могут быть также утонченными или утолщенными в виде шаровидных вздутий.

   Большая часть популяции бифидобактерий располагается в толстой кишке, являясь ее основной пристеночной и просветной микрофлорой. Бифидобактерии присутствуют в кишечнике на протяжении всей жизни человека, у детей они составляют от 90 до 98% всех микроорганизмов кишечника в зависимости от возраста.
   Другим представителем облигатной микрофлоры гастроинтестинального тракта являются лактобактерии, представляющие собой грамположительные палочки с выраженным полиморфизмом, располагающиеся цепочками или поодиночке, неспорообразующие. 
   Лактофлора заселяет организм новорожденного ребенка в раннем постнатальном периоде. Средой обитания лактобацилл являются различные отделы желудочно-кишечного тракта, начиная с полости рта и кончая толстой кишкой, где они поддерживают рН на уровне 5,5-5,6. Лактофлору удается обнаружить в молоке человека и животных. Лактобактерии в процессе жизнедеятельности вступают в сложное взаимодействие с другими микроорганизмами, в результате чего подавляются гнилостные и гноеродные условно патогенные микроорганизмы, в первую очередь протеи, а также возбудители острых кишечных инфекций.

В процессе нормального метаболизма они способны образовывать молочную кислоту, перекись водорода, продуцировать лизоцим, другие вещества с антибиотической активностью: реутерин, плантарицин, лактоцидин, лактолин. В желудке и тонкой кишке лактобациллы в кооперации с организмом хозяина являются основным микробиологическим звеном формирования колонизационной резистентности. 
   Наряду с бифидо- и лактобактериями группу нормальных кислотообразователей, т.е. бактерий, вырабатывающих органические кислоты, составляют анаэробные пропионобактерии. Снижая рН окружающей среды, пропионобактерии проявляют антагонистические свойства в отношении патогенных и условно патогенных бактерий.
   К представителям облигатной микрофлоры кишечника также относятся эшерихии (кишечные палочки).

Экологическая ниша в здоровом организме - толстая кишка и дистальные отделы тонкой кишки. Выявлено, что эшерихии способствуют гидролизу лактозы; участвуют в продукции витаминов, в первую очередь витамина К, группы В; вырабатывают колицины - антибиотикоподобные вещества, тормозящие рост энтеропатогенных кишечных палочек; стимулируют антителообразование. 
   Бактероиды являются анаэробными неспорообразующими микроорганизмами. Роль бактероидов до конца не выяснена, но установлено, что они принимают участие в пищеварении, расщепляют желчные кислоты, участвуют в процессах липидного обмена.
   Пептострептококки представляют собой неферментирующие грамположительные анаэробные стрептококки. В процессе жизнедеятельности они образуют водород, который в кишечнике превращается в перекись водорода, что способствует поддержанию рН 5,5 и ниже, участвуют в протеолизе молочных белков, ферментации углеводов. Не обладают гемолитическими свойствами. Экониша - толстый кишечник. 
   Энтерококки в норме не должны превышать общее количество кишечных палочек. Энтерококки осуществляют метаболизм бродильного типа, сбраживают разнообразные углеводы с образованием в основном молочной кислоты, но не газа. В некоторых случаях восстанавливают нитрат, обычно сбраживают лактозу.
   Факультативная микрофлора кишечника представлена пептококками, стафилококками, стрептококками, бациллами, дрожжевыми и дрожжеподобными грибами. 
   Пептококки (анаэробные кокки) метаболизируют пептон и аминокислоты с образованием жирных кислот, вырабатывают сероводород, уксусную, молочную, лимонную, изовалериановую и другие кислоты. 
   Стафилококки - негемолитические (эпидермальные, сапрофитирующие)- входят в группу сапрофитной микрофлоры, попадающей в организм из объектов окружающей среды. Обычно восстанавливают нитрат до нитрита. 
   Стрептококки. Непатогенные кишечные стрептококки обладают антагонистической активностью по отношению к болезнетворным микроорганизмам. Стрептококки образуют в основном лактат, но не газ. 
   Бациллы в кишечнике могут быть представлены аэробными и анаэробными видами микроорганизмов. B.subtilis, B.pumilis, B.cereus - аэробные спорообразующие бактерии; C.perfringens, C.novyi, C.septicum, C.histolyticum, C.tetanus, C.difficile - анаэробные. Наибольший интерес представляют анаэробные спорообразующие бактерии C.difficile. Из углеводов или пептона они образуют смесь органических кислот и спиртов. 
     Неферментирующие грамотрицательные палочки чаще всего выявляются как транзиторная микрофлора, т.к. бактерии данной группы относятся к свободно живущим и легко попадают в кишечник из окружающей среды.
А в случае нарушения микрофлоры узнать об этом может помочь ГЖХ.

1.3. Пептострептококки

Пептострептококки  (лат. Peptostreptococcus) — род грамположительных анаэробных споронеобразующих бактерий сферической или овальной формы. В процессе жизнедеятельности пептострептококки выделяют водород, который в кишечнике превращается в перекись водорода, что способствует поддержанию кислотности на уровне 5,5 рН и ниже. Пептострептококки участвуют в протеолизе молочных белков, ферментации углеводов. Не обладают гемолитическими свойствами.

Пептострептококки — нормальная микрофлора человека

Пептострептококки относятся к нормальной микрофлоре человека, обитая в ротовой полости, в кишечнике(в основном, в толстой кишке) и влагалище, дыхательных путях здоровых людей, составляя от 13 до 18 % всех встречающихся у человека грамположительных анаэробных кокков. 

Пептострептококки обнаруживаются в фекалиях 55,0±5,0 % здоровых лиц в количестве 10⁶–10⁷ КОЕ/г. Бондаренко В.М. и Мацулевич Т.В. (2006) приводят другие цифры: в кале здоровых людей обнаруживается следующее количество пептострептококков:

• у детей первого года — 10⁶–10⁷ КОЕ/г

• у детей старше года и взрослых, включая пожилых — 10⁹–10¹⁰ КОЕ/г.

По данным этих же авторов количество пептострептококков в тощей кишке в норме находится в пределах от 0 до 10³ КОЕ/г, а в подвздошной — от 10² до 10⁵ КОЕ/г.
У пациентов со злокачественными опухолями ободочной и прямой кишки количество Peptostreptococcus spp. повышено.

Пептострептококки — возбудители заболеваний человека

Пептострептококки (Peptostreptococcus anaerobius) выделены из абсцессов мозга, челюсти, органов таза, брюшной полости, плевральной полости, крови, суставной жидкости, одонтогенном сепсисе, инфекциях мочевыводящих путей постимплатационном эндокардите (Зубков М.Н.). При определенных условиях пептострептококки могут вызвать аппендицит. Обычно являются возбудителями смешанных инфекций, проявляясь в ассоциациях с другими микроорганизмами.

Peptostreptococcus spp. высеваются при микробиологических исследованиях у больных хроническим синуситом, острым гнойным гайморитом.

Антибиотики, активные в отношении пептострептококков

Антибактериальные средства (из имеющих описание в данном справочнике), активные в отношении пептострептококков: метронидазол, тинидазол, рифаксимин, джозамицин, азитромицин, клиндамицин, моксифлоксацин.

Пептострептококки в систематике бактерий

Род Peptostreptococcus входит в семейство Peptostreptococcaceae, порядок Clostridiales, класс Clostridia, тип Firmicutes, <группе без ранга> Terrabacteria group, царство Бактерии. 
К роду Peptostreptococcus относятся следующие виды: P. anaerobius, P. canis, P. genosp. 4, P. glycinophilus, P. russellii, P. stomatis и другие. 

Включаемые ранее в род Peptostreptococcus виды перенесены:

в род Peptoniphilius: P. asaccharolyticus, P. harei, P indolicus, P. ivorii, , P. lacrimalis, переименованные в Peptoniphilius asaccharolyticus, Peptoniphilus harei, Peptoniphilus indolicus, Peptoniphilus ivorii, Peptoniphilus lacrimalis соответственно

в род Anaerococcus: P. lactolyticus, P. octavius, P. prevotii, P. tetradius, P. vaginalis, переименованные в Anaerococcus lactolyticus, Anaerococcus octavius, Anaerococcus prevotii, Anaerococcus tetradius, Anaerococcus vaginalis

в род Finegoldia: P. magnus, переименованный в Finegoldia magnus

в род Micromonas: P. micros, переименованный в Micromonas micros

1.4 Бациллы

Введение

Бактерии рода Bacillus вызывают большой интерес микробиологов по причине повсеместного распространения представителей этого рода, цикла развития, необычной устойчивости их спор к химическим и физическим агентам и патогенности.

Несомненно, споры с момента обнаружения были признаны самой выносливой среди известных форм жизни на Земле. В состоянии покоя у спор метаболизма нет, и они показывают высокую степень устойчивости к инактивации различными физическими факторами, включая влажный пар, высушивание, ультрафиолетовое и гамма-излучение, вакуум и окисляющие агенты. Несмотря на инактивацию метаболизма, споры остаются способными к непрерывному контролю пищевого состояния их среды и быстро реагируют на поступление подходящих питательных веществ, прорастая и возобновляя вегетативный рост (Nicholson et al, 2000). Покоящиеся споры показывают невероятную долговечность и могут быть обнаружены фактически в любом типе среды обитания на Земле.

Род Bacillus - это одна из наиболее разнообразных и коммерчески полезных групп микроорганизмов. Способность некоторых штаммов выдерживать высокие или низкие температуры и высокие или низкие значения рН сделала их важными источниками получения коммерческих препаратов ферментов.

По изученности генетики и физиологии В. subtilis занимает второе место после Е. coli и, несомненно, будет вторым живым организмом, для которого удастся полностью определить нуклеотидную последовательность.

В настоящее время штаммы Bacillus используются для получения продуктов четырех типов: 1) ферментов, 2) антибиотиков, 3) высокоочищенных биопрепаратов, включая усилители запаха и пищевые добавки, и 4) инсектицидов.

Изучение Bacillus ведется в разных отраслях, начиная от пищевой промышленности и заканчивая биотехнологией и генной инженерией. Но бактерии рода Bacillus представляют интерес и в экологических исследованиях, так как населяют различные места обитания. Очевидно, что антропогенный пресс, который испытывает современная окружающая среда, так же может влиять на изменчивость этих микроорганизмов.

Были проведены исследования, в ходе которых установлено что бактерии рода Bacillus являются одной из доминирующих групп в культивируемом гетеротрофном микробном сообществе оз. Байкал. Так же было установлено, что бактерии исследуемого рода распределены в Байкале неравномерно. Пространственное распределение бактерии рода Bacillus зависит от экологических факторов.

Изолированные из воды и донных осадков оз. Байкал бактерии рода Bacillus, показали высокую биохимическую активность таких экзоферментов, как протеаза, амилаза, фосфатаза, фосфолипаза.

В ходе исследования было показано, что культивируемые бактерии рода Bacillus, выделенные из донных осадков озера Байкал, способны использовать полициклические ароматические углеводороды в качестве единственного источника углевода и энергии. Так же бактерии рода Bacillus, способны растворять соединения кремния (Суслова, 2007).

Но в настоящее время нет данных в литературе, которые бы показали, как изменяются свойства бацилл в зависимости от характера загрязнения морской среды, что и представляет большой интерес для исследования.

Цель и задачи исследования:

Цель – на основании данных литературы показать распространение, видовой состав и физиолого-биохимическую активность бактерий рода Bacillus в различных экосистемах.

Задачи:

• Дать таксономическую и биологическую характеристику бактерий рода Bacillus;

• Показать особенности местообитания бактерий рода Bacillus;

• Охарактеризовать взаимодействие бактерий рода Bacillus с животными, человеком, растениями и с др. микроорганизмами;

• Описать биологически активные вещества бактерий рода Bacillus;

• Показать воздействие факторов среды на биологические свойства бактерий рода Bacillus;

• Дать анализ влияния антропогенного фактора среды на биологические свойства бактерий рода Bacillus.

Глава 1 Описание рода Bacillus

Классификация аэробных спорообразующих бактерий

По современным представлениям, аэробные спорообразующие бактерии, или бациллы, объединяются в отдельный род Bacillus семейства Bacillacea (Харвуд, 1992). Особенностями бактерий рода Bacillus, по которым его отличают от других представителей семейства Bacillacea, являются: аэробная природа, которая может быть строгая или факультативная, палочковидная форма и продукция каталазы. Родовое название Bacillus было впервые введено в 1872 г. Фердинандом Коном для палочковидных бактерий, растущих в виде нитей. В 1876 г. Кон (Cohn, 1876) и Кох (Koch, 1876) независимо друг от друга показали, что два из трех известных видов этого рода, В. subtilis и В. anthracis, образуют особые структуры - бактериальные эндоспоры, т.е. высокоустойчивые к нагреванию споры, которые не гибнут при кипячении. Было также продемонстрировано образование из клетки устойчивой к нагреванию споры и из споры - вегетативной клетки.

В 1884 г. де Бари (De Вагу, 1884) впервые предложил рассматривать необычную способность образовывать споры в качестве одного из признаков в ключах для классификации бактерий. В ключе, предложенном де Бари, род Bacillus впервые был ограничен бактериями, образующими эндоспоры (Харвуд, 1992). Но так же можно отметить, что по этому признаку можно было группировать вместе многие бактерии, обладающие различными физиологическими признаками и обитающие в разнообразных экологических условиях. Эта гетерогенность по физиологическим, экологическим и генетическим характеристикам затрудняло классификацию бактерий рода Bacillus.

В настоящее время в род Bacillus объединены бактерии, характеризующиеся следующими признаками: прямые или почти прямые палочковидные бактерии, размеры которых 0,3 - 2,2 × 1,2 - 7,0 мкм.

Большинство подвижно. Жгутики расположены перитрихиально. Образуют термоустойчивые эндоспоры, но не более одной в клетке-спорангии. Спорообразование не подавляется экспозицией на воздухе. Окраска по Граму строго положительна или положительна только при окрашивании молодой культуры. Большинство видов Bacillus - типичные хемоорганотрофы. Они не нуждаются в факторах роста и способны ассимилировать минеральные формы азота в качестве единственного его источника. Метаболизм строго дыхательный, строго бродильный или дыхательный и бродильный одновременно при использовании различных субстратов. Конечным акцептором электронов в дыхательном метаболизме служит молекулярный кислород, который для некоторых видов может быть заменен нитратами. Большинство видов образует каталазу. Они являются облигатными аэробами. Содержание ГЦ пар в ДНК исследованных штаммов варьирует от 32 до 62 мол.%. Типовой вид: Bacillus subtilis (Краткий определитель бактерий Берджи, 1980).

Следует отметить, что, несмотря на применение таких современных методов исследования как молекулярная идентификация микроорганизмов, многие штаммы рода Bacillus окончательно не определены до вида и авторы описывают их физиолого-биохимические характеристики.

Строение клеточной стенки

Основным полимером в составе клеточных стенок большинства бактерий является пептидогликан. Он представляет собой гетерополимер, состоящий из цепей гликана, соединенных короткими пептидами. Цепи гликана состоят из N- ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, представляющей собой эфир N-ацетилглюкозамина и молочной кислоты. К карбоксильной группе молочной кислоты может присоединяться пептидная цепь. Соседние пептидные цепи в пептидогликане могут соединяться между собой поперечными сшивками, образованными пептидными связями. Пептидные цепи всегда состоят из чередующихся L- и D-аминокислот, причем наиболее часто встречается последовательность L-аланин/D-глутаминовая кислота/L- диаминокислота (обычно м-диаминопимелиновая кислота или L-лизин). Если у грамотрицательных бактерий химический состав и структура пептидогликана достаточно однообразны, и, следовательно, имеют небольшую ценность для целей классификации, то у грамположительных бактерий обнаруживается большое разнообразие состава и структуры пептидных цепей, которые могут соединяться поперечными сшивками непосредственно или через межпептидные мостики. Было описано около 100 различных типов пептидогликанов. Поскольку структура и состав пептидогликанов, образуемых различными бактериями, обычно стабильны и не зависят от условий культивирования, то состав клеточной стенки у многих грамположительных бактерий часто служит важным хемотаксономическим признаком.

У большинства видов Bacillus муреин представлен вариантом с пептидами, непосредственно соединенными через мезодиаминопимелиновую кислоту (mDpm или mА2pm) (Харвуд, 1992).

Строение спор

Поверхность наружной оболочки спор разнообразна у аэробных бактерий: либо гладкая, либо с выростами, выступами и почками. Оболочка составляет значительную часть споры. Основными ее компонентами являются белки (60-90%) и липиды. Состав аминокислот в белках оболочки неодинаков у бактериальных спор разных видов, однако большая часть цистина, содержащегося в значительном количестве в спорах, обнаруживается именно в оболочке.

Рис 1. Схематическое строение споры: 1 -экзоспориум; 2 -слои споровой оболочки; 3 - внешняя мембрана споры; 4 - кора; 5 - внутренняя мембрана споры; 6 — сердцевина.

Под оболочкой располагается кора споры, состоящая в основном из муреина, который является нерастворимым структурным материалом коры.

В течение многих лет покоящаяся спора рассматривалась как почти инертное тело, обладающее несколькими ферментами или вовсе лишенное их. Некоторых ферментных систем, имеющихся в вегетативной клетке, например цитохромов и ферментов цикла трикарбоновых кислот, ничтожно мало в споре. Это указывает на то, что в спорах аэробный энергетический метаболизм осуществляется иным путем, чем в клетках. Аналогичные ферменты спор и вегетативных клеток в спорах более термоустойчивы.

Споры аэробных бактерий обладают различной термоустойчивостью, что обусловлено как видовыми особенностями, так и условиями их образования. Установлено, что споры, образующиеся при высокой температуре, а также полученные на средах с высоким содержанием кальция, парааминобензойной кислоты и некоторых жирных кислот, более жароустойчивы.

Споры более устойчивы, чем вегетативные клетки, от которых они образовались, к воздействию проникающей радиации, ультразвука, гидростатического давления, замораживания, разрежения и др. Устойчивость спор к кислотам и щелочам во многом зависит от их принадлежности к различным видам бактерий. Споры некоторых культур бактерий остаются жизнеспособными даже при кипячении в концентрированной соляной кислоте в течение 20 мин. При этом резистентность спор во много раз повышается при их обезвоживании.

К спиртам и другим органическим растворителям устойчивость спор намного выше, чем у вегетативных клеток. Споры менее устойчивы к действию алкилирующих агентов. При воздействии комплекса определенных ферментов удается достигнуть растворения спор.

Механизм устойчивости спор к действию высокой температуры, проникающей радиации и других физико-химических факторов полностью еще не выяснен. Термоустойчивость спор объясняется наличием кальция, дипиколиновой кислоты и в некоторой степени диаминопимелиновой кислоты. Эти вещества определяют в значительной мере и резистентность спор к действию радиации. Полагают, что споры содержат комплекс особых веществ, подобных хелатным соединениям, которые предохраняют жизненно важные структурные элементы от губительного воздействия физико-химических факторов.

Важным фактором, приводящим к образованию спор, является отсутствие для данного вида аэробных бактерий благоприятных условий для роста и развития. Способствует спорообразованию обеднение питательной среды.

У аэробных бактерий анаэробные условия выращивания подавляют как спорообразование, так и рост. Спорообразование аэробных бактерий протекает лишь в условиях доступа кислорода. Интенсивность споруляции подавляется в разной степени при выращивании бактерий в неблагоприятных условиях - при температуре выше оптимальной или реакции среды менее подходящей для обильного развития. Неблагоприятные условия роста, ускоряющие споруляцию бактерий, как правило, не обусловливают обильного «урожая» спор (Жизнь растений. Энциклопедия в шести томах. Том 1. Введение. Бактерии и актиномицеты / Под ред. чл. - кор. АН СССР, проф. Н. А. Красильникова и проф. А. А. Уранова, 1974).

Разные виды аэробных бактерий отличаются расположением и формой спор. Эти признаки имеют важное систематическое значение. У некоторых видов расположение спор строго определенное - центральное, околоконцевое и концевое. У других видов не наблюдается строгой локализации.

Высокое содержание в питательной среде источников азотного и углеродного питания, обеспечивающих максимальный рост бактерий, может подавлять индукцию спорообразования. Так, потребность в глюкозе - основном энергетическом источнике вегетативного роста аэробных бактерий - является несущественной для спорообразования некоторых видов, а в отдельных случаях она угнетает процесс споруляции. Культуры определенных видов бактерий более интенсивно спорулируют при уменьшении в среде аланина, валина, лейцина и изолейцина. У других бактерий отсутствие в среде лейцина и серосодержащих аминокислот угнетает спорообразование.

Интенсивность процесса образования спор в значительной мере обусловлена наличием в среде минеральных солей, содержащих ионы кальция, магния, калия, марганца, железа, цинка, меди и некоторых редких металлов (кобальта, лития, кадмия, никеля). Оптимальная концентрация минеральных солей и металлов различна в зависимости от вида выращиваемой культуры бактерий, условий ее роста. Роль минеральных солей и отдельных ионов металлов настолько велика, что в их отсутствии спороношение может вовсе не наблюдаться. Изменения концентраций их в питательной среде могут оказать иногда резко различное действие.

Спорообразование отдельных культур бактерий настолько зависит от наличия минимальных концентраций некоторых металлов, что эта особенность используется в аналитических целях.

Роль минеральных солей различных металлов в образовании бактериальных спор установлена недавно, и многие вопросы механизма их действия пока не выяснены. Полагают, что их специфическое действие связано с активированием различных ферментативных систем. Значение таких элементов, как кальций, заключается также и в том, что они способствуют образованию разнообразных низкомолекулярных веществ в спорах, обеспечивающих их термостабильность.

Сравнительно слабо изучено влияние на образование спор различных витаминов и других ростовых веществ. Некоторое усиление этих процессов отмечено под влиянием парааминобензойной и фолиевой кислот.

В результате всестороннего изучения биохимии спорообразования показано, что при споруляции не образуются новые ферментные системы. Аналогичные ферменты, обнаруживаемые в вегетативной клетке и споре, имеют одинаковые молекулярный вес, аминокислотный состав и другие физико-химические свойства. Теплоустойчивость ферментов спор вызвана присутствием в них ионов кальция, марганца и других металлов.

Данные исследований свидетельствуют о том, что природа и функция ферментативного аппарата, осуществляющего синтез белков в споре и материнской вегетативной клетке, одинаковы. Основной системой транспорта электронов в спорах является растворимая флавопротеиноксидаза. При споруляции выявлена высокая активность ряда ферментов, например аргиназы, некоторых нуклеаз. Основная масса белков споры синтезируется заново в период споруляции. Одновременно отмечается процесс распада белков, причем многими авторами обнаружена тесная взаимосвязь протеолитической активности с функцией спорообразования у бактерий. Из вновь синтезированных белков лишь незначительная часть используется для создания структурных элементов споры. В целом споруляцию можно охарактеризовать как процесс интенсивного распада белков и всех основных типов РНК материнской клетки с одновременным образованием новых белковых компонентов.

Различия в составе белков споры и вегетативной клетки выявляются серологическими методами. По антигенной структуре спорулирующая и аспорогенная формы культур одного и того же вида различны. Не установлено существование какого-либо антигена, общего для спор бактерий разных видов. Наоборот, по антигенной структуре имеется достаточно отчетливая дифференциация между спорами разных видов.

В способе прорастания споры и продолжительности процесса также отмечается определенное постоянство, характерное для различных видов бактерий.

Старые споры прорастают в течение более длительного периода, чем молодые. Время прорастания молодых спор является довольно постоянным у различных бактерий и может служить видовым признаком. Если перенести только что сформировавшиеся споры в благоприятную питательную среду, то прорастание их начинается не сразу, а по истечении 2-3 ч.

Установлено, что на начальной стадии прорастания спор происходит выделение в среду так называемого экссудата прорастания, характеризующегося специфическим поглощением ультрафиолетовых лучей. Вещество это было выделено и идентифицировано как кальциевая соль дипиколиновой кислоты (пиридин - 2,6-дикарбоксиловая кислота). Дипиколинат кальция составляет приблизительно половину сухой массы экссудата прорастания, что соответствует 15% от общей сухой массы покоящихся спор. Остальная часть экссудата прорастания представлена свободными аминокислотами, высокомолекулярными и низкомолекулярными белковыми веществами. Обнаружено особенно большое количество не диализируемого гексозаминсодержащего пептида с молекулярным весом порядка 10 000, в состав которого входят диаминопимелиновая кислота, аланин, глютаминовая кислота и гексозамины. Условно это соединение названо ДАП-гексозаминпептид. Это соединение входит в состав оболочки спор, в отличие от дипиколиновой кислоты, обнаруживаемой внутри спор.

Среди факторов, способствующих процессу прорастания спор, большое внимание уделяется тепловой активации, действие которой более выражено при наличии в среде некоторых химических соединений. Тепловая активация достигается предварительным кипячением суспензии спор при 97-100° C в течение 10-15 мин или при 65° C в течение 2 ч. Иногда этот эффект достигается при обычной пастеризации. Тепловая активация прорастания спор носит общий характер для разных видов спороносных бактерий, хотя она более специфична для аэробов, чем анаэробных видов. Обычно тепловое воздействие усиливает и ускоряет прорастание спор в течение короткого промежутка времени. Действие подобной обработки спор, как правило, преходяще, хотя при этом отмечается и некоторое изменение условий, необходимых для течения процесса прорастания спор. Так, для лучшего прорастания спор сенного бацилла без предварительной тепловой обработки необходимо присутствие в среде L-аланина, аденозина, глюкозы и тирозина, тогда как после тепловой обработки оптимальные условия прорастания спор обеспечивают наличие лишь глюкозы  и аденозина. Установлено также, что сохранение в течение длительного времени спор при 37° C после их тепловой активации ведет к деактивации. Тепловая обработка этих спор после длительного хранения вновь ведет к реактивации прорастания. Имеются данные о некотором активирующем влиянии на прорастание спор умеренного воздействия ультразвука.

Исследования последних лет показали, что интенсивность прорастания спор специфически повышается в присутствии некоторых веществ, в первую очередь L-аланина, пуриновых нуклеозидов и глюкозы. Иногда необходимо наличие, помимо L-аланина, ряда других аминокислот. Из рибозидов наиболее эффективным оказался аденозин.

Аланин является наиболее специфическим активатором процесса прорастания спор из всех известных соединений, обладающих подобным действием.

Оптимальные условия для прорастания спор анаэробных бактерий несколько более сложны, хотя факторы, активирующие процессы прорастания спор аэробных видов, и в этом случае оказывают активирующее действие.

Наряду с активаторами выявлен ряд веществ, угнетающих процесс прорастания спор. Прорастание спор у аэробных видов угнетается в присутствии оксина, некоторых мышьяковистых соединений, углекислого натрия, высоких концентраций ряда аминокислот - глицина, метионина, цистеина и валина. Характерно угнетающее действие D - аланина в отличие от L-аланина.

Механизм активирующего и угнетающего действия ряда факторов на прорастание спор остается неясным. Одни авторы приписывают активаторам определенную роль в процессах деполимеризации различных составных элементов в спорах, высвобождении и активации ряда ферментных систем, обусловливающих начало прорастания спор. Другие считают их энергетически активными соединениями, стимулирующими биохимические процессы в момент прорастания спор.

Обычно не все споры, вносимые в благоприятную среду, прорастают сразу. Некоторое их количество остается не проросшими в течение различного времени, не теряя, однако, своей жизнеспособности. Установлено, что при длительном хранении процент прорастающих спор постепенно снижается. Причина этого явления и природа подобных «дремлющих» спор остаются неясными.

В покоящейся споре имеются ферментные системы, выявляемые лишь после их активации под влиянием определенных факторов и химических соединений, которые, однако, исключают прорастание спор. К таким системам относятся прежде всего окислительные ферменты. Активация их достигается обработкой спор незначительными количествами L-аланина, аденозина и некоторыми другими веществами, а также кипячением или пастеризацией суспензий спор. Перевод неактивной ферментной системы в активную без признаков прорастания спор считается первым этапом биохимических изменений в спорах, ведущих в дальнейшем к началу процесса их прорастания. Полагают, что под действием активаторов дипиколиновая кислота, связывающая окислительные и другие ферменты, подвергается деполимеризации с освобождением ферментных систем.

С помощью высокочувствительного микрореспирометра у бактериальных спор установлена дыхательная активность.

При изучении химического состава клеточной стенки спор различных видов аэробных бактерий обнаружены характерные различия в содержании ДАП- гексозаминпептида и других веществ - полисахаридов, липидов. ДАП- гексозаминпептид высвобождается из стенки спор под действием литического агента, уподобляемого по своим свойствам лизоциму.

Стадии споруляции. Бактерии достаточно сложно принять решение о начале споруляции, поскольку этот процесс, будучи запущенным, уже необратим. А поскольку это решение коренным образом меняет метаболизм клетки, ошибка может иметь для нее печальные последствия. Поэтому для принятия этого решения бактерия должна проанализировать множество сигналов от внешней среды от внутриклеточных метаболических систем, от клеточного цикла. Сигналы могут происходить от нехватки питательных веществ, плотности популяции, синтеза ДНК, повреждений ДНК, цикла Кребса (Hoch,1978).

Споруляция разделяется на семь стадий, различия между которыми основаны на цитологических изменениях, происходящих в процессе образования споры. Стадия 0, являющаяся подготовительной стадией споруляции, наблюдается в конце логарифмической фазы роста, или в период То (Т1, Т2, Т3 и т. д. соответствуют времени, в часах, по отношению к концу логарифмической фазы). В лабораторных условиях процесс споруляции обычно занимает около 6-8 ч, и, таким образом, порядковый номер стадии развития и время, выраженное в часах, почти совпадают: например, стадия IV наблюдается в периоде Т4.

Рис 2.Стадии споруляции у В. sublilis. Последовательность событий приведена в направлении по часовой стрелке от начальной стадии 0 в конце логарифмической фазы роста.

На стадии 0 никаких морфологически различимых споруляционных структур нет, и клетки имеют вид, характерный для вегетативной стадии. В настоящее время на стадии I не идентифицированы какие-либо морфологические изменения, характерные для процесса споруляции; таким образом, можно считать, что развивающиеся клетки переходят от стадии 0 к стадии II.

Стадия II - это первая стадия споруляции, распознаваемая морфологически. Она характеризуется появлением проспоровой перегородки, которая асимметрично делит клетку на маленькую проспору и большую материнскую клетку. Это критический шаг, так как образование асимметрично расположенной мембраны является ключевым этапом споруляции.

В течение стадии III материнская клетка поглощает проспору. Проспора, которая теперь находится в цитоплазме материнской клетки, имеет на периферии двойную мембранную структуру, и молекулы, перемещающиеся из цитоплазмы материнской клетки в цитоплазму проспоры, должны пройти через эту двойную мембрану по следующему пути: Цитоплазма материнской клетки→ Внешняя мембрана проспоры (изнутри-наружу)→пространство между мембранами

Внутренняя мембрана проспоры (снаружи внутрь) → цитоплазма проспоры

Внешняя мембрана проспоры имеет ориентацию, противоположную ориентации внутренней мембраны проспоры. Ориентация внешней мембраны проспоры «изнутри - наружу» была продемонстрирована с помощью изолированных проспор, которые могут легко окислять NADH и гидролизовать ATP, если эти субстраты добавляются в среду.

После поглощения проспоры процесс споруляции становится необратимым, и обогащение среды уже не способно его остановить (Freese et al, 1970).

На стадии IV начинается образование кортекса между внутренней и внешней мембранами проспоры. В это время спора начинает сильно преломлять свет, что хорошо заметно при микроскопировании. Такую спору называют рефрактильной. Развитие кортекса, вероятно, продолжается и на следующей стадии. За стадией IV, в течение стадии V, происходит конденсация белков внутренней споровой оболочки на поверхности внешней мембраны проспоры. Внутренняя оболочка споры представляет собой сложно организованную многослойную структуру.

Внешняя оболочка споры конденсируется на поверхности внутренней оболочки в течение стадии VI. Итак, споровая оболочка - это сложная структура, состоящая из белкового внешнего слоя (внешняя оболочка споры) и пластинчатого внутреннего слоя (внутренняя оболочка споры). По мере развития споровой оболочки спора становится все более устойчивой к химическим реагентам и нагреванию. Созревание споры происходит на стадии VI, и за ним, на стадии VII, следует освобождение зрелой споры от материнской клетки.

Были выделены мутанты, у которых блокировалось наступление различных морфологических стадий. Эти мутанты обозначены как spoO, spol, spoIII, spoIV, spoV и spoVI в зависимости от номера последней морфологической стадии развития, которая у них имеет место.

Точное время начала споруляции в лабораторных условиях зависит от штамма Bacillus и используемой среды. Для штамма В. subtilis Marburg на модифицированной среде Шеффера (Leighton et al, 1971). Споруляция инициируется в период То и к периоду Т5 в материнской клетке можно видеть рефрактильные споры. Аналогичная картина споруляции наблюдается, когда клетки переносят с богатой ростовой среды на минимальную среду более определенного состава. Споруляция происходит наиболее синхронно и эффективно, если клетки до инициации споруляции выращивали в богатой среде минимум шесть или семь генераций.

С определенными стадиями споруляции связано появление конкретных ферментов и функций; в настоящее время ясно, что некоторые из этих ферментов не вовлечены непосредственно в споруляционный процесс. Для того чтобы убедиться в этом, были получены делеционные мутанты по генам, кодирующим такие ферменты, и у этих мутантов изучена способность к споруляции. В случае субтилизина и нейтральной протеазы споруляция не нарушается при полном отсутствии этих ферментов (Kawamura et al, 1984). Возможно, что не все внеклеточные ферменты, которые синтезируются в процессе споруляции, требуются для этого процесса, хотя их синтез может частично быть под тем же контролем, что и синтез истинных споруляционных продуктов. Все же полезно использовать эти ферменты и их функции как легко идентифицируемые маркеры споруляционного процесса.

Глава 2 Места обитания бактерий рода Bacillus

Почва

Главной средой обитания бактерий, принадлежащих к видам Bacillus, является почва - штаммы этих бактерий были выделены даже из образцов почвы, взятых в местообитаниях с экстремальными условиями - в пустыне и в Антарктике. Обычно разнообразие бактерий в почвах с низким содержанием органических веществ достаточно ограничено. В них доминируют В. subtilis, В. licheniformis и В. cereus. Однако по мере повышения плодородия почвы разнообразие видов увеличивается.

Особенно успешным для изучения почвенных бактерий в различных почвах было применение метода нумерической таксономии (Goodfellow et al, 1985). Отбирая образцы почвы, следует помнить, что термофильные бактерии, например, не обязательно обитают только в термальных источниках, а алкалофильные бактерии - в почвах с высокими значениями рН. Из обычной почвы можно выделить разнообразные штаммы бацилл, способных расти при значениях рН, превышающих 10 (Aunstrup et al, 1972), а клетки В. stearothermophilus могут быть выделены из почв районов с умеренной температурой. В то же время экстремальные термофилы, а также ацидофильные штаммы В. acidocaldarius встречаются исключительно в термальных источниках и окружающих их почвах (Логинова и др., 1978). Некоторые галоалкалофильные бациллы обитают, скорее всего, исключительно в щелочных соленых озерах. Поэтому бактерии с экстремальными свойствами, такими как устойчивость к высокой температуре или рН, лучше искать в образцах, взятых в экзотических условиях. Тем не менее, если использовать соответствующие условия обогащения и выделения, то и из обычной почвы также можно выделить большое количество различных таксонов. Об этом говорит и частота выделения новых видов из обычных почв (цитир. Харвуд, 1992).

Вода

Морская вода

Клетки бацилл могут составлять до 20% общей численности гетеротрофной микрофлоры морской воды. Хотя имеются сообщения о еще более высоких цифрах, но в среднем численность бацилл составляет около 9%. Более высокая численность бацилл характерна для прибрежных вод, причем она возрастает с увеличением температуры и глубины и уменьшается с удалением от берега. Это, по-видимому, отражает «вымывание» почвенных бактерий в море. Береговое происхождение этих бактерий подтверждается выделением термоактиномицетов из морских течений, эстуариев, прибрежных участков морей и районов открытого моря (Cross, 1981; Attwell, Colwell, 1984). В морской воде преобладают, по-видимому, клетки В. licheniformis, вторыми по численности идут клетки В. subtilis и, в незагрязненных образцах, В. pumilus. К другим видам, встречающимся более редко и в основном в незагрязненных районах, относятся В. brevis, В. firmus и В. sphaericus. В морских осадочных отложениях обычно наблюдается большее разнообразие бацилл по сравнению с водной толщей, и процентное содержание их там составляет от 14 до 80% суммарного количества гетеротрофных бактерий. В этом случае частота встречаемости зависит также от расстояния до берега и от уровня загрязненности: В. subtilis и В. pumilus преобладают в загрязненных прибрежных водах, а в незагрязненных районах встречается еще В. cereus. В океанических осадках обнаружено большое, разнообразие бацилл; кроме перечисленных видов из них были выделены В. firmus и В. licheniformis (Bonde et al, 1981). Количественные исследования осадков из Северного моря, проведенные Буайе и Хертцом, показали, что в них преобладают штаммы В. subtilis, В. licheniformis и В. firmus.

Большинство морских штаммов Bacillus, судя по всему, соответствуют стандартным видам и не имеют каких-либо особых признаков. Однако некоторые виды характерны только для этой среды, таковы, в частности, организмы, близкородственные В. firmus и классифицированные Бонде как штаммы «М» (Bonde, 1981). Другие морские бактерии, такие как «В. epiphytus», «В. filicolonicus» и «В. cirroflagellosus», не имеют определенного таксономического положения (Zobell et al, 1944).

Со штаммами, выделенными из соленых маршей и ила эстуариев, возникает в настоящее время таксономическая проблема. Колонии этих бактерий часто окрашены в оранжевый, желтый или розовый цвет, вероятно, они являются вариантами В. firmus и В. lentis. Хотя они были описаны как «спектр» штаммов, однако недавние исследования методом нумерической таксономии позволили предположить, что они относятся к нескольким отдельным таксонам, родственным В. firmus (Logan, Berkeley, 1981; Priest et al, 1988).

Пресная вода

Бациллы, обнаруживаемые в пресной воде, в основном имеют, вероятно, почвенное происхождение. Бактерии рода Bacillus встречаются чаще всего в осадках и представляют собой типичные почвенные организмы, такие как В. megaterium, В. cereus, В. firmus и В. pumilus (Allen et al, 1983).

Особый интерес представляют термофильные бациллы, выделенные из горячих источников и других термальных пресных вод. К ним относятся В. acidocaldarius и чаще встречающиеся В. stearothermophilus, «В. thermodenitrificans», В. coagulans и «В. thermocatenulatus» (Головачева и др., 1975; Wolf, Sharp, 1981).

Животные и человек

За исключением сибиреязвенной бациллы, бациллы не обладают большой патогенностью для млекопитающих. Bacillus cereus вызывает ряд оппортунистических инфекций (осложняющих другие заболевания) - чаще всего мастит у коров, образование абцессов, септицемию, эндокардиты, а также инфекции уха, глаз и ран (Gilbert et al, 1981). Самое распространенное заболевание, вызываемое В. cereus - отравление, связанное с потреблением пищи, большей частью риса, в котором размножились клетки токсикогенных штаммов В. cereus. Штаммы В. cereus выделяют два токсина - рвотный и диарейный, вызывающие симптомы отравления.

Диарейный тип интоксикации связан, по-видимому, с употреблением такой зараженной пищи, как мясо, овощи, пудинги и соусы, а рвотный тип обычно связан с употреблением риса. Используя систему API, можно отличить патогенные штаммы В. cereus от других штаммов (Logan et al, 1979). Bacillus subtilis и В. licheniformis также рассматривали как причину пищевых отравлений, и клетки этих бактерий выделяли в большом количестве из фекалий пациентов, однако патогенность редко подтверждалась (Gilbert et al, 1981).

Из фекалий здоровых людей и животных были выделены различные бациллы, однако эти микроорганизмы являются временными обитателями кишечного тракта, попавшими туда с пищей. В пищеварительном тракте животных встречаются различные крупные бактерии, образующие эндоспоры. Многие из них имеют две или более спор на клетку, некоторые растут в виде септированных нитей, другие образуют спирали. Таксономия этих бактерий неясна, неизвестно также, образуют ли они типичные эндоспоры, содержащие дипиколиновую кислоту (Gibson, Gordon, 1974).

Бациллы являются, вероятно, важными компонентами экосистемы рубца жвачных животных. Штаммы, выделенные из рубца коровы, овцы и козла, идентифицированные как В. ticheniformis, В. circulans, В. coagulans, В. laterosporus, а также не идентифицированные факультативные анаэробы, напоминающие В. pumilus, способны гидролизовать гемицеллюлозу и, возможно, играют важную роль в питании их хозяев (Williams, Withers, 1981, 1983). Кроме того, клетки В. macerans участвуют в фиксации азота в рубце (Jones, Thomas, 1974).

Бациллы сибирской язвы, как правило, заболевание травоядных животных (млекопитающих), но также вызывают заболевание у человека.

Инфекция у людей встречается реже, чем инфекции у животных. Заболевание возникает у людей, при контакте с животными или продуктами животного происхождения. Раньше это было профессиональным заболеванием, обычно болели ветеринары, люди, которые разводили скот, и люди, которые изготавливали изделия из шерсти, кожи и волос животных. Продукция из стран, где сибирская язва у животных распространена по - прежнему является проблемой.

У человека есть три возможные формы заболевания сибирской язвой. Исторически сложилось, что наиболее распространенной формой была кожная форма сибирской язвы, при которой в организм сибирская язва поступает через повреждения на коже. Кожная форма начинается с папулы в начале, которая прогрессирует в течение нескольких дней, а затем после истечении определенного периода, развиваются характерные черные струпы. У пациента может быть лихорадка, недомогание и головная боль (Friedlander, 1999).

Более серьезная форма - легочная форма сибирской язвы. При этой форме развивается тяжелое заболевание дыхательных путей. Системная инфекция в результате вдыхания бациллы сибирской язвы имеет смертность 100%. Первоначальными симптомами являются симптомы как при гриппе, прогрессирующих к артериальной гипотензии, шока и массивной бактериемии и токсикоз. Раннее лечение антибиотиками является абсолютной необходимостью и должно быть начато в течение инкубационного периода, если человек подвергся заражению. После того, как острые симптомы появились, антибиотики могут убить микроорганизмы, но не уничтожить мощные токсины, которые уже попали в организм, и человек обычно умирает через 2-3 дня от дыхательной недостаточности, сепсиса и шока (Dixon et al, 1999).

Третья форма, кишечные язвы, от употребления зараженного мяса. В странах, где голод является серьезной проблемой, употребление зараженного мяса приводит к серьезным последствиям. Заболевание сибирской язвы начинается с тяжелой ангины или язвы в полости ротоглотки, шеи, сопровождается отеком и лихорадкой. Желудочно-кишечная язва начинается анорексией, тошнотой, рвотой и болями в животе. Кишечная язва может стать системной и привести к смерти (Human ingestion of Bacillus anthracis - contaminated meat Minnesota, August 2000. CDC and Prevention / Morb. Mortal. Weekly Rep., 2000).

Насекомые

Несколько видов бацилл патогенны для насекомых. Бактерии вида Bacillus popilliae и близкородственные бактерии В. lentimorbus облигатно патогенны для различных представителей семейства Scarabaeidae (Coleoptera). Поскольку эти бактерии спорулируют в гемолимфоживых скарабеев, их обычно выделяют из зараженных личинок или из почвы инфицированных районов (Bulla et al, 1978; Milner, 1981).

Клетки Bacillus tkuringiensis образуют в процессе споруляции кристаллы белка, токсичного для личинок разных насекомых. Различные штаммы имеют разные спектры действия: некоторые (например, varisraelensis) патогенны для личинок комаров и москитов, другие (vartenebrionsis и varSanDiego) - для некоторых жесткокрылых, включая колорадского жука и хлопкового долгоносика (Hernstadt et al, 1986). Эти бактерии широко распространены в почве; выделяют их и из зараженных насекомых.

Было показано, что для личинок москитов и комаров патогенны некоторые штаммы В. sphaericus, B. larvae вызывает американский гнилец у медоносной пчелы и может быть выделен из зараженных насекомых и мест их обитания. Существуют и другие штаммы Bacillus, связанные с пчелами, но они не патогенны. К ним относятся В. alvei, «В. apiarius», В. laterosporus и В. pulvifaciens (Bucher, 1981). Из некоторых насекомых были выделены бактерии Bacillus circulans. Однако для большинства бацилл, в особенности для аэробных видов, таких как В. megaterium, В. subtilis и ряда других, такая среда обитания, как насекомые, не характерна (Bucher, 1981; Breznak, 1982).

Растения

Бактрии рода Bacillus рассматриваются как перспективные агенты биологического контроля болезней растений в силу их широко распространенного природного антагонизма ко многим фитопатогенным грибам. В последнее десятилетие во многих ведущих агропромышленных странах были созданы и испытаны некоторые препараты на основе бацилл- антагонистов. Однако зачастую, применение таких биопрепаратов оказывалась мало - или абсолютно неэффективным. Причина неудач в этих случаях кроется в недостаточной изученности жизнедеятельности почвенных бацилл при их взаимодействии с растениями и фитопатогенной микрофлорой. Бактерии рода Bacillus не относятся к типично ризосферным. Вместе с тем, при искусственной инокуляции посевного материала они способны длительное время развиваться и доминировать в прикорневой зоне растений, выдерживая конкуренцию со стороны аборигенной и фитопатогенной микрофлоры. На способность бактерий приживаться в ризосфере и осуществлять жизнедеятельность оказывают влияние как биогенные факторы так и условия внешней среды. Продукты жизнедеятельности бацилл могут оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на растения. Состав, как продуцируемых метаболитов, так и секретируемых ферментов, определяющих взаимоотношения интродуцированных бацилл с растениями и патогенной микрофлорой исследован недостаточно.

Не достаточно исследованы воздействия антибиотических веществ, продуцируемых бациллами различной видовой принадлежности на характер воздействия на фитопатогенные грибы. Не установлена роль миколитических ферментов в проявлении антагонизма бацилл к мицелиальным грибам. Решение этих проблем позволит ускорить внедрение в практику биологических методов защиты растений от болезней и создание высокоэффективных биопрепаратов на основе бацилл-антагонистов (Меленьтев, 2000).

Краткая характеристика некоторых значимых видов рода Bacillus Bacillus amarus – грамположительные спорообразующие бактерии (0,7-1,3 х 3,6-5,6 мкм). Обитают в морской воде на глубине 750 м. Участвуют в круговороте азота.

Bacillus angulans – грамположительные подвижные палочковидные бактерии (1,8 х 4,7 мкм). Образуют центральную спору. Клетки располагаются цепочкой. Аэробы. Обитают в морской воде на глубине 1500 м. Участвуют в круговороте азота.

Bacillus anthracoides – грамположительные подвижные палочки (0,7-1,3 х 5,3-12,9 мкм). Образуют центральную спору. Клетки располагаются цепочкой. Аэробы. Обитают в почве, в воде пресных водоемов, в морской воде на глубине 100-1000 м. Участвуют в круговороте азота (аммонификатор).

Bacillus anthracis – грамположительные крупные палочки с обрубленными концами (0,5-2,5 х 1,2-10 мкм). Клетки располагаются цепочкой. Неподвижные. Аэробы. При неблагоприятных условиях образуют центральную спору, по диаметру не превышающую диаметр клетки. В макроорганизме клетки окружены капсулой, в одной капсуле находятся 2-4 особи (зооглея). Температурный оптимум 37оС. Вызывают у человека и животных острое инфекционное заболевание - сибирскую язву (антракс). К сибиреязвенным бациллам чувствительны все травоядные животные, в том числе, крупный и мелкий рогатый скот, лошади, олени. Сибирской язвой болеют свиньи, собаки, волки, лисы, дикие и домашние птицы. Заражение человека и животных осуществляется алиментарно, аэрогенно, контактно через поврежденную кожу или слизистую. Источник заражения - больные животные, трупы погибших. Факторами передачи возбудителя могут быть контаминированные корма, вода, воздух, мясные полуфабрикаты и другие пищевые продукты, щетина, шерсть, обсемененные спорами пастбища. У человека различают кожно-бубонную, кишечную, легочную, септическую форму, у животных – карбункулезную и септическую. Летальность до 100%.

Bacillus bombycus – грамположительные спорообразующие аэробы. Клетки палочковидной формы. Обитают в почве, на листьях тутового дерева. Вырабатывают токсин, вызывающий повреждение куколки тутового шелкопряда.

Bacillus bombycepticus – грамположительные палочки, образующие споры. Факультативные анаэробы. Обитают в почве, на листьях тутового дерева. У тутового шелкопряда вызывают болезнь известную под названием «фляшерия» (дизентерия) со смертельным исходом. Заражение происходит при поедании шелкопрядом листьев, зараженных этими микробами.

Bacillus brevis – грамположительные спорообразующие палочки.

Обитают в почве, в зоне ризосферы растений. Ингибируют рост растений.

Bacillus buccalis – грамположительные спорообразующие палочковидные клетки. Аэробы. Выделены из ротовой полости при абсцессе зуба.

Bacillus cellulosaehydrogtnicus – грамположительные спорообразующие клетки. Анаэробы. Сбраживают клетчатку (целлюлозу) до масляной и уксусной кислот и до водорода. Используются при биологической очистке нечистот.

Bacillus cellulosaemethanicus – грамположительные спорообразующие клетки. Анаэробы. Разлагают клетчатку (целлюлозу) до масляной и уксусной кислот, метана и других газообразных продуктов.

Bacills cereus – грамположительные спорообразующие палочки (0,5-2,5 х 1,2-10 мкм). Подвижные, перитрихи. Располагаются цепочкой. Аэробы или факультативные анаэробы. Обитают в почве. Являются условно – патогенными микроорганизмами. У человека вызывают пищевую токсикоинфекцию, кератит, эндокардит, менингит, остеомиелит, пневмонию.

Bacillus crasus – крупные грамположительные палочки. Похожи на вагинальную палочку B. doderleini. Могут явиться причиной возникновения острой язвы вульвы.

Bacillus danicus – грамположительные неподвижные палочки (0,6-1,0 х 2,9-6,0 мкм). Спорообразующие. Выделены из морского грунта. Восстанавливают нитраты в нитриты.

Bacillus dentalis – грамположительные спорообразующие палочковидные бактерии. Выделены из ротовой полости, вызывают кариес зубов.

Bacillus fusiformis – вызывают язвенный стоматит, язвенную ангину, кариес зубов, язвенные поражения половых путей, конъюнктивит, некротические поражения глубоких тканей рта и лица, бронхит, пневмонию, абсцесс легких, гангрену легких, раневые инфекции, язвы кожи, сепсис. Нередко выделяются в ассоциации со спирохетой Spirochaeta vincenti.

Bacillus gangraenae – вызывает гангрену пульпы.

Bacillus gingivae – вызывают стоматит.

Bacillus glutinosa и B. idosus – обитают в ризосфере.

Bacillus larvae – грамположительные спорообразующие палочки. Вызывают инфекционную болезнь пчелиного расплода, известную под названием «американский гнилец». Больные личинки погибают в запечатанных сотах, превращаясь в тягучую гнилостную массу.

Bacillus macerans – в аэробных условиях разлагают пектиновые вещества, которые склеивают клетки древесных растений. Их деятельность проявляется при замачивании стеблей льна, конопли и других подобных растительных культур.

Bacillus megathеrium – грамположительные спорообразующие палочковидные клетки, располагающиеся цепочкой (стрептобациллы). Аэробы. Обитают в почве. Нормальные обитатели кишечника человека и теплокровных животных. Обнаруживаются в почвах, загрязненных фекалиями и навозом. Вызывают гниль капусты. Восстанавливают железо. Являются амонификаторами, участвуют в процессах круговорота азота.

Bacillus megatheriumvar.bombycus – попадая и развиваясь в кишечнике шелкопряда, вызывает гибель шелковичного червя.

Bacillus mеgatheriumvar.phosphaticus – разлагают органические соединения, содержащие фосфор, с образованием фосфорной кислоты и углекислого газа. Как обитатели ризосферы, продуцируя фосфобактерин, способствуют повышению урожайности свеклы, капусты, картофеля, кукурузы, пшеницы.

Bacillus mesentericus – грамположительные прямые палочки с закругленными концами (0,5-0,9 х 2,0-3,0 мкм). Подвижные, перитрихи. Образуют центральную спору. Факультативные анаэробы. Хемоорганотрофы. Температурный оптимум 28-30^оС. Входят в состав нормальной микрофлоры человека и животных. Обнаруживается в почве, на поверхности листьев, в воде (пресной и морской). Является аммонификатором. Участвует в процессах аммонификации на более поздних этапах разложения органических соединений в почве, загрязненной фекалиями или навозом. Преобладая в окультуренных почвах, является индикатором азотного режима почв. Способствует превращению нерастворимых фосфатов в минеральные фосфорнокислые, восстановлению железа, ацетоноэтиловому брожению. Активирует депелирование кожевенного сырья. Может быть продуцентом мочевины (как продукта метаболизма) при избыточном азотистом питании и отсутствии углеводов. Как обитатель ризосферы, может ингибировать рост растений. Участвует в гнилостных процессах. Является одним из возбудителей картофельной гнили. При попадании на хлеб, вызывает изменения крахмала и белковых веществ, в результате чего хлеб портится. Это проявляется в том, что появляются желто-бурые пятна, тонкие блестящие нити, хлеб тянется. Вызывает ферментацию молочного белка, в результате чего образуются вещества с горьким вкусом и продукт теряет свои вкусовые качества. При снижении иммунной защиты у человека и животных могут вызвать гнойно-воспалительные процессы эндогенного и экзогенного характера. Выделяются при обследовании больных с кишечной инфекцией, остеомиелитом, пародонтозом, флегмонами, при заболеваниях легких, инфицированных ожогах и конъюнктивитах, при гнойно-септических осложнениях после хирургических и иных манипуляций, при урологических и травматолого-ортопедических поражениях и при других заболеваниях.

Bacillus methanicus – осуществляют окисление метана, входящего в состав рудничного или болотного газа, до углекислоты и воды. Температурный оптимум 30-37^оС.

Bacillus murisepticus – грамположительные прямые или слегка изогнутые неподвижные палочки (0,2-0,3 х 0,5-1,5 мкм). Температурный оптимум 36-37^оС. Является возбудителем септицемии мышей.

Bacillus mucilaginosus – грамотрицательные палочки (1,2-1,4 х 4,0-6,0 мкм). Образуют центральную спору, имеют капсулу. Температурный оптимум 25-30^оС. Обитают на скальных породах. Участвуют в процессах разложения силикатов.

Bacillus mycoides – грамположительные палочки (2,0-2,5 х 3,4-5,2 мкм). Располагаются цепочкой, образуют овальную центральную спору. Входят в состав нормальной микрофлоры кишечника человека и теплокровных животных. Обнаруживаются в морской воде, в грунте дна, в почве (особенно загрязненной фекалиями и навозом), на листьях. Являются обитателями ризосферы. В аэробных условиях обуславливают процессы гниения белковых субстратов. Восстанавливают железо, продуцируют биологически активные вещества – ауксины. Патогенны для гусениц тутового шелкопряда – вызывают кишечный токсикоз. У человека выделяются из раневого экссудата, могут способствовать возникновению и развитию остеомиелита.

Bacillus oligonitrophilus – обитатель ризосферы.

Bacillus paraalvei – возбудитель инфекционной болезни пчел. Инфекционная болезнь – парагнилец поражает открытый и запечатанный расплод, пчел, а также и куколок пчел. Погибшие личинки открытого расплода мягкие, запечатанного – тестообразные, иногда тягучие, издающие запах гнили.

Bacillus pasteurii – грамположительные спорообразующие аэробные палочки. Перитрихи. Относятся к уробактериям, разлагают мочевину до аммиака и углекислого газа.

Bacillus (Clostridium) perfringens – грамположительные крупные палочки. Неподвижные, образуют центральную спору. Анаэробы. Постоянные обитатели кишечника человека и животных (жвачных). Внутри макроорганизма клетки окружены капсулой. Участвуют в процессах круговорота азота и гниении белковых субстратов. Продуктами гнилостного распада являются аммиак, сероводород, триметиламин, меркаптан, индол, скатол, креатинин, триптофан.

Bacillus phytophtorus – вызывает у картофеля заболевание известное под названием «черная ножка картофеля». У больных растений чернеет и загнивает корневая ножка. Клубни или не образуются или бывают мелкие. Ткань внутри клубня загнивает. У людей и животных возбудитель вызывает пищевое отравление.

Bacillus polymixa – в аэробных условиях разлагает пектиновые вещества, которые склеивают клетки деревенеющих растений. Деятельность этих микробных клеток проявляется при замачивании льна, конопли и других подобных растительных культур. Бациллы участвуют в процессах восстановления марганца, являются азотфиксаторами.

Bacillus probatus – грамположительные образующие споры палочковидные аэробы. Являются аммонификаторами, как уробактерии разлагают мочу до аммиака и углекислого газа.

Bacillus putrificus – возбудитель анаэробного гниения белкового субстрата до азотистых и безазотистых соединений. Участвует в процессах круговорота азота. Способствует быстрому разложению трупа, сопровождающемуся зловонным запахом. Является обитателем кишечника человека и животных, в окружающуюся среду выделяется с испражнениями.

Bacillus sporogenes (Cl.sporogenes) – облигатные анаэробные грамположительные палочки. Нормальные обитатели кишечника человека и животных. Обитают в почве загрязненной фекалиями и навозом. Участвуют в круговороте азота. Разлагают белковый субстрат в анаэробных условиях, способствуют быстрому зловонному разложению трупа. Восстанавливают железо. При снижении иммунной защиты организма вызывают гнойно- воспалительные процессы эндогенного или экзогенного характера. Как обитатели ризосферы могут ингибировать рост растений.

Bacillus subtilis (сенная палочка) – грамположительные крупные палочки с закругленными концами (1,0-1,3 х 4,6-5,5 мкм). Подвижные (перитрихи), образуют центральную овальную спору. Хемоорганотрофы. Факультативные анаэробы. Являются нормальными обитателями кишечника человека и животных. Широко распространены в природе. Обнаруживаются в пресной и морской воде, в почве (особенно в загрязненной фекалиями и навозом). Участвуют в процессах аммонификации (разложении белков и нуклеиновых кислот), минерализуют органические соединения азота, обеспечивают пополнение запасов минерального азота в почве. Являясь обитателями ризосферы, могут ингибировать рост растений. Являются продуцентами биологически активных веществ - ауксинов. Используются при биологической переработке и обеззараживании фекальных нечистот и сточных вод на полях ассенизации, орошения. Восстанавливают железо. Патогенны для гусениц тутового шелкопряда - вызывают кишечный токсикоз. При снижении иммунной защиты у человека и животных вызывают гнойно-воспалительные процессы. Способствуют ферментации молочного белка, в результате которой образуются вещества с горьким вкусом и продукт теряет свои вкусовые качества.

Bacillus thurigiensis – грамположительные палочки. Вызывают бациллярный кишечный токсикоз и гибель гусениц тутового шелкопряда.

Bacillus vigratus – грамположительные спорообразующие палочки (0,5- 0,8 х 2,0-4,0 мкм). Обнаруживаются в морской воде на глубине 1-250 м. Восстанавливают нитраты в нитриты, усваивают минеральный азот.

Выводы

1.       Бактерии рода Bacillus являются убиквистами, то есть распространены повсеместно.

2.       Классификация Bacillus еще до конца не изучена и требует дальнейшего исследования.

3.       Благодаря способности к спорообразованию, бактерии рода Bacillus могут выживать в экстремальных условиях среды обитания, а также проявлять устойчивость к различным химическим веществам, различным физическим факторам, включая влажный пар, высушивание, ультрафиолетовое и гамма- излучение, вакуум и окисляющие агенты.

4.       Главной средой обитания бактерий, принадлежащих к видам Bacillus, является почва. Так же клетки бацилл могут составлять до 20% общей численности гетеротрофной микрофлоры морской воды.

5.       За исключением сибиреязвенной бациллы, бациллы не обладают большой патогенностью для млекопитающих. Эндоспоры могут сохранятся в почве в течение многих лет. Это делает их опасными для млекопитающих, в частности для человека.

6.       Бактрии рода Bacillus рассматриваются как перспективные агенты биологического контроля болезней растений в силу их широко распространенного природного антагонизма ко многим фитопатогенным грибам.

7.       Спорообразующие бактерии обладают биологической активностью таких ферментов как протеаза, амилаза, липаза и др.

8.       Установлено, что бактерии рода Bacillus способны разрушать сложные высокомолекулярные органические вещества. Бактерии рода Bacillus активно развиваются в районе нефтепроявлений и активно участвуют в ее биодеградации.

9.       По данным литературных источников, исследование бактерий рода Bacillus в морской среде, их способность изменять свойства в зависимости от характера загрязнения, еще не проводилось. Что, несомненно, вызывает интерес для дальнейшего изучения данного объекта в морской среде.

1.5 Бактероиды

Бактероиды (лат. Bacteroides) — род грамотрицательных анаэробных бактерий. Бактероиды — наиболее типичные нормальные обитатели кишечника человека, составляющие около половины всей его микрофлоры. Бактероиды полиморфны, часто имеют форму палочки с закругленными концами размером 1–3 на 0,5–0,8 мкм. Бактероиды не образуют спор, но могут образовывать капсулы.

В связи с трудностью анаэробного культивирования и, следовательно, с высокой стоимостью исследования бактероиды при анализах во многих лабораториях не определяются (Ардатская М.Д., Минушкин О.Н.). Бактероиды — антагонисты шигелл, сальмонелл, некоторых видов эшерихий (Лобзин Ю.В. и др.).

Основными продуктами брожения являются уксусная кислота, изовалериановая кислота, янтарная кислота.

Бактероиды — нормальная микрофлора человека

Различные штаммы бактероидов появляются у человека спустя 10 дней после рождения (Хавкин А.И. и др.). Основное место обитания бактероидов в человеческом организме — толстая кишка. В кале здоровых людей обнаруживается следующее количество бактероидов:

у детей первого года — 10⁷–10⁸ КОЕ/г

у детей старше года и взрослых — 10⁹–10¹⁰ КОЕ/г

у пожилых — 10¹⁰–10¹¹ КОЕ/г

В 1 грамме высушенных фекалий здоровых людей обнаруживается 10¹⁰–10¹² клеток бактероидов. В тонкой кишке бактероидов заметно меньше: в 1 мл жидкостного содержимого тощей кишки обнаруживается от 0 до 100 микробных клеток бактероидов, в подвздошной кишке — от 10³ до 10⁷. Бактероиды также входят в состав нормальной микрофлоры женских половых органов, верхних дыхательных путей, полости рта и гортани. В норме у взрослого человека в полости рта в титре содержится не более 10³ КОЕ/г бактероидов. Бактероиды часто находятся в полостных органах человека, связанных с внешней средой, но они отсутствуют у здоровых людей в стерильных внутренних органах и брюшной полости. 

Наиболее часто и в заметном количестве в кишечнике здорового человека обнаруживают следующие виды бактероидов: Bacteroides vulgatus, Bacteroides dorei, Bacteroides uniformis и Bacteroides ovatus. Эти виды некоторые исследователи включают в так называемое филогенетическое ядро микрофлоры толстой кишки человека (см. рисунок выше; данное исследование относится к английской популяции, но и в других популяциях наблюдается близкая картина).

Учёными американской Human Microbiome Project (HMP) и европейской Metagenomics of human intestinal tract (MetaHIT) был введен термин «энтеротипы» – это устойчивые кластеры на основе микробного состава в образцах из кишечника человека, которые определяются преобладанием тех или иных ключевых родов бактерий и не являются популяционно- и континент-специфичными. Их исследования установили, что у взрослых в 1-м энтеротипе доминируют представители рода Bacteroides, во 2-м — Prevotella, в 3-м — Ruminococcus. Однако чёткие критерии определения энтеротипов отсутствуют; кроме того, результаты ряда исследований указывают на незначительное преобладание в биотопах организма ключевых бактериальных родов (Кожевников А.А. и др.).

Бактероиды — возбудители заболеваний

Присутствуя в организме человека бактероиды могут вызывать различные гнойно-воспалительные заболевания после травм, оперативных вмешательств, инструментальных исследований, при онкопатологиях или иммунодефиците, такие как перитонит, абсцессы, эндокардит, сепсис, тонзиллит, пародонтоз, анальная трещина и другие. Бактероиды являются причиной более чем половины всех внутрибрюшинных анаэробных инфекций.

Наиболее изучены патогенные свойства бактероидов вида Bacteroides fragilis. Этот вид может вызывать как внутрибрюшинные инфекции, такие как перитонит, хронический язвенный колит, но и синовиит, сальпингит, болезнь Рейтера, хронический тонзиллит. Бактероиды часто вызывают поражение женских внутренних половых органов: цервициты, эндометриты, аднекситы, инфекции в малом тазу. Обнаруживают бактероиды и при простатитах, хронически протекающих осложнённых уретритах у мужчин, у пациентов с упорным течением заболевания и частыми рецидивами. 

Ассоциация бактероидов с Gardnerella vaginalis, Mobiluncus характерна для бактериального вагиноза. 

Бактероидные инфекции лечатся метронидазолом, тинидазолом, левомицетином, эритромицином, рифаксимином.

Профессиональные медицинские статьи, затрагивающие роль бактероидов в заболеваниях человека

• Ардатская М. Д., Минушкин О. Н. Современные принципы диагностики и фармакологической коррекции // Гастроэнтерология, приложение к журналу Consilium Medicum. – 2006. - Т. 8. – №2.
• Добровольский О.В., Сереброва С.Ю. Терапия язвенной болезни и проблемы сохранения микроэкологии желудочно-кишечного тракта // Русский Медицинский Журнал. – 2007. – Т. 15. – № 16. – с. 1193–1198.
• Косинец В.А. Оптимизация комплексного лечения распространенного гнойного перитонита. Автореферат дисс. д.м.н., 14.01.17 – хирургия. ПГМУ им. И.М. Сеченова, Москва, 2013.
• Апенченко Ю.С., Червинец В.М., Иванова И.И., Басалаева Н.В., Беляева Е.А. Микробиоценоз верхних отделов пищеварительного тракта у детей с ГЭРБ и хроническим гастродуоденитом // Клиническая лабораторная диагностика. 2013. № 4. С. 40–43.
• Малева Е.А. Микроэкологический статус хронической анальной трещины и его влияние на выбор метода лечения. Автореферат дисс. к.м.н., 14.01.17 – хирургия, 03.02.03 – микробиология. ЮУГМУ, Челябинск, 2014.

Чувствительность бактероидов к антимикробным препаратам

Бактероиды устойчивы к аминогликозидам (стрептомицину, гентамицину, канамицину, мономицину). Большинство штаммов бактероидов устойчивы к тетрациклину. Доксициклин активен в отношении некоторых штаммов бактероидов, но большинство штаммов Bacteroides fragilis к нему устойчивы. В отношении бактероидов активен линкомицин. 

Антимикробные препараты, к которым Bacteroides, по данным Дворецкого Л.И.:

чувствительны: пенициллин G, амоксициллин + клавулановая кислота, мезлоциллин, пиперациллин, импенем, цефтриаксон, эритромицин, клиндамицин, хлораменикол, фузидин, офлоксацин, метронидазол

слабочувствительны: карбенициллин, цефотаксим, цефтазидим, доксициклин, новобицин

не чувствительны: оксациллин, клоксациллин, диклоксациллин, ампициллин, амоксициллин, цефазолин, цефалотин, цефамандол, цефоперазон, цефалексин, цефаклор, гентамицин, амикацин, тобрамицин, канамицин, эритромицин, азитромицин, ванкомицин, полимиксин В, рифампицин, ципрофлоксацин, пефлоксацин, триметроприм, котримоксазол, амфотерицин В, кетоконазол, флуцитозин.

Чувствительность Bacteroides spp. к антибактериальным препаратам (Косинец В.А.)

Бактероиды в систематике бактерий

По современной систематике род бактероиды входит в семейство Bacteroidaceae, порядок Bacteroidales, класс Bacteroidia, тип Bacteroidetes, <группу без ранга> Bacteroidetes/Chlorobi group, <группу без ранга> Fibrobactere-Chlorobi-Bacteroidetes superphylum, царство Бактерии.

В состав рода бактероиды входят виды: B. acidifaciens, B. barnesiae, B. caccae, B. caecicola, B. caecigallinarum, B. cellulosilyticus, B. caecimuris, B. clarus, B. coprocola, B. coprophilus, B. coprosuis, B. denticanum, B. dorei, B. eggerthii, B. faecichinchillae, B. faecis, B. finegoldii, B. fluxus, B. fragilis, B. galacturonicus, B. gallinaceum, B. gallinarum, B. graminisolvens, B. helcogenes, B. heparinolyticus, B. intestinalis, B. luti, B. massiliensis, B. mediterraneensis, B. neonati, B. nordii, B. oleiciplenus, B. ovatus, B. paurosaccharolyticus, B. plebeius, B. propionicifaciens, B. pyogenes, B. reticulotermitis, B. rodentium, B. salanitronis, B. salyersiae, B. sartorii, B. stercorirosoris, B. stercoris, B. thetaiotaomicron, B. timonensis, B. uniformis, B. vulgatus, B. xylanisolvens, B. xylanolyticus, B. zoogleoformans.

Ранее к роду бактероиды относился целый ряд видов, впоследствии реклассифицированые в виды рода Prevotella. В частности, Bacteroides melaninogenicus и Bacteroides intermedius были реклассифицированы в Prevotella melaninogenica и Prevotella intermedia. Вид Bacteroides urealyticus перенесён в род Campylobacter и назван Campylobacter ureolyticus, виды Bacillus necrogenes, Bacteroides freundii и Bacteroides russiiперенесены в род Fusobacterium и названы Fusobacterium necrogenes, Fusobacterium mortiferum и Fusobacterium russii, виды Bacteroides distasonis, Bacteroides goldsteinii и Bacteroides merdae реклассифицированы в виды Parabacteroides distasonis, Parabacteroides goldsteinii и Parabacteroides merdae рода парабактероидов, соответственно. Вид Bacteroides termitidis — в Sebaldella termitidis, Bacteroides corrodens — в Eikenella corrodens, Bacteroides hypermegas — в Megamonas hypermegale и т.д. 

1.6 Лактобациллы

Кто такие лактобактерии и какие они бывают?

Лактобактерии, они же лактобациллы, являются, по сути, первыми микроорганизмами, с которыми сталкивается человек в своей жизни. Продвигаясь по родовым путям, ребенок получает от своей мамы этих микробов, которые, к счастью, не являются опасными для новорожденного. Более того, они весьма полезны, но об этом – позже.

Что же представляют собой лактобактерии? Внешне (под микроскопом) – это преимущественно палочки продолговатой формы, хотя могут встречаться и сферические (кокки). Лактобациллы обычно либо расположены поодиночке, либо объединены в короткие цепочки (стрептобациллы) в результате того, что бактерии после деления не отделились от «материнского» организма. Бактериальных органов движения (жгутиков) у большинства лактобактерий нет, поэтому они неподвижны.

Кто открыл лактобактерию – до сих пор не вполне ясно. Одни исследователи склоняются к тому, что честь первооткрывателя принадлежит Луи Пастеру в 1857, другие – что обнаружил этот интересный вид бактерий в 1905 г. Стамен Григоров, изучая айран – разновидность болгарского кефира. Гинекологи исторически называют  лактобациллу палочкой Додерляйна (Додерлейна) в честь их немецкого коллеги, который обнаружил ее в 1895 году у человека. Но ведь это, в принципе, неважно — кто открыл. Тем более что для науки характерно присваивать (увековечивать) имена пионеров-первопроходцев в названиях открытий. Поэтому нередко бывает так, что одно и то же явление, микроорганизм или закон могут иметь несколько названий.

На данный момент известно более 100 видов Lactobacillus (лактобактерий). Наиболее распространенными являются сырная палочка (Lactobacillus casei), ацидофильная лактобактерия (Lactobacillus acidophilus), дельбрюковская палочка (Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii), болгарская лактобацилла (Lactobacillus bulgaricus) и молочнокислая палочка (Lactobacillus plantarum). Кроме отдельных видов, существует еще множество штаммов (генетических подвидов), которые обозначаются, согласно международной классификации, идущими после видового названия заглавными буквами и набором цифр. К примеру, штамм Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus ATCC 11842 содержит 2217 генов, а Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus штамма ATCC BAA-365 включает 2040 генов. Как видите, само название вышеприведенных лактобактерий состоит из названия рода (Lactobacillus), вида (delbrueckii), подвида (bulgaricus) и названия штамма (ATCC…).

Ученые продолжают работать с геномом лактобактерий, стремясь усилить и улучшить их полезные свойства, поэтому новые штаммы появляются ежегодно в огромных количествах.

Где обитает лактобактерия?

В природе основным местом обитания Lactobacillus является почва (верхние ее слои). Причем, чем больше органики, тем большее количество лактобацилл можно обнаружить в грунте. Особенно богата бактериями рода Lactobacillus почва вокруг корней. Чаще всего здесь можно обнаружить Lactobacillus plantarum, L. brevis, L. fermentum.

Но больше всего человека интересуют те микроорганизмы, которые могут принести ему пользу или вред, находясь в продуктах или живя в человеческом организме. Само родовое название бактерии (Lactobacillus) переводится с латыни как «бактерия, обитающая в молоке«). На самом деле, молоко само по себе стерильно, а разнообразные сыры, кефиры, йогурты, простокваши и другие молочнокислые продукты получаются за счет добавления в молоко различных видов и штаммов лактобактерий. Лактобактерии могут обитать и на растениях. Так, например, дельбрюковская палочка обитает на поверхности злаков, овощей. Она, кстати, принимает главное участие в процессе заквашивания капусты, помидоров, огурцов.

А что же сам человек? В человеческом организме лактобактерии заселяют весь пищеварительный тракт от ротовой полости до прямой кишки. Количество микроорганизмов в бактериологии принято выражать в колониеобразующих единицах (КОЕ) в грамме или миллилитре. Одна колония – это (в идеале) потомство одной клетки. Следовательно, число КОЕ – это количество микробов данного вида в 1мл, 1 см³ или в 1г. Так вот, наименьшее число лактобактерий у человека найдено в желудке (всего от 10 до 100 КОЕ/мл). В пристеночном слое клеток тонкого кишечника – от 1000 до 10 000 КОЕ/мл. В толстом же кишечнике – наибольшая концентрация Lactobacillus – от 1000 000 (10⁶) до 10 000 000 (10⁷) КОЕ/мл. Как видите, даже в столь агрессивной для других микроорганизмов среде, как желудочный сок, лактобациллы способны выживать. Замечательно чувствуют себя лактобактерии и во влагалище. Причем в этой части организма их количество не должно быть меньше 10⁶.

Что же такого замечательного в лактобактериях?

Лактобациллы способны сбраживать молоко – это все знают еще со школы. Благодаря этому получаются такие вкусные продукты, как сыры, ряженки, кефиры и так далее. Но, главное в лактобактериях — это не только (и не столько) улучшение вкуса молочнокислых продуктов, сколько бактерицидные свойства. Лактобациллы в процессе жизнедеятельности создают такую кислую среду (за счет выделяемых продуктов обмена веществ), что выжить рядом с ними может только очень приспособленный к тяжелым условиям микроб, как, например, кишечная палочка. Продукция молочной кислоты, уксусной кислоты и других продуктов, повышающих кислотность среды обитания лактобациллы – не единственный способ, благодаря которому подавляется рост патогенных микроорганизмов, то есть развитие вредной для человека микрофлоры.

Слово «антибиотик» — в последнее время стало пугать людей. Все дело в том, что с момента открытия пенициллина, медицина весьма безрассудно и бесконтрольно использовала найденные антибиотики против вредных микробов, вызывая у них привыкание к препаратам. Кроме того, многие антибиотики имели и имеют весьма широкий круг противопоказаний, и способны оказывать очень серьезные побочные действия. Но мало кто из обычных людей знает, что сам организм человека производит (продуцирует) антибиотики. Так, например, в слюне, грудном молоке и слезах содержится лизоцим, который подавляет рост грамположительных микроорганизмов. Так вот, лактобактерии тоже выделяют антибиотики!  Lactobacillus acidophilus – ацидофилин и лактоцидин, Lactobacillus plantarum – лактолин, Lactobacillus brevis – бревин и так далее. Более того, лактобациллы обладают способностью стимулировать выделение лизоцима; активизируют фагоцитоз (поглощение клетками крови, фагоцитами, патогенных микроорганизмов); стимулируют выделение секретов пищеварительных органов  (слюны, желудочного сока). Такие микроорганизмы, как хеликобактер пилори, клебсиелла, протей, энтеробактер, цитробактер, синегнойная палочка, грибки рода Кандида не могут противостоять действию лактобактерий. Даже патогенные энтеробактерии – шигеллы, вызывающие дизентериеподобные заболевания, оказываются неустойчивыми к влиянию Lactobacillus. Кроме того, уже в ротовой полости молочнокислые палочки подавляют рост и размножение стрептококков, которые вызывают ангины и другие воспалительные заболевания верхних дыхательных путей.

Одной из важнейших функций лактобактерий является участие в процессах формирования системной и местной иммунной резистентности (сопротивляемости) организма-хозяина. Это происходит благодаря универсальным иммуномодулирующим свойствам лактобацилл. Лактобактерии образуют ассоциации со слизистой оболочкой кишечника и взаимодействуют с эпителиальными и иммунокомпетентными клетками, а также с М-клетками пейеровых бляшек, которые являются скоплениями лимфоидной ткани. Активируя механизмы гуморального и клеточно-опосредованного иммунного ответов, лактобациллы стимулируют иммунную систему, функции ретикуло-эндотелиальной системы кишечного тракта и продукцию ряда цитокинов (клеток-регуляторов процесса формирования иммунитета). Лактобактерии активизируют пролиферацию (размножение) и дифференцировку (умение выполнять определенную роль) иммунокомпетентных клеток; приводят к индукции выработки иммуноглобулинов на местном и системном уровнях.

Представители проявляют весьма выраженные антиканцерогенные свойства, усиливая цитотоксические функции Т-лимфоцитов, макрофагов и естественных киллеров (ЕК). То есть лактобациллы не только сами убивают патогенные клетки, но и активизируют собственные противораковые силы организма человека.

Последние исследования доказывают, что представители рода Lactobacillus участвуют в формировании феномена «оральной толерантности» к пищевым антигенам, то есть помогают организму в борьбе с аллергиями, вызываемыми пищевыми продуктами. Также лактобактерии стимулируют сократительные функции кишечника, способствуя пищеварению и выведению «отходов». Кислый вкус «включает» безусловные пищевые рефлексы, такие как активизация секреторной функции.

Так что вывод напрашивается сам собой – переоценить роль лактобактерий в организме очень трудно.

Садунова А.В.

1.7 Бифидобактерии

Г.И. Новик
Институт микробиологии НАН Беларуси, Минск

Обзор посвящен развитию современных представлений о функциях нормальной микрофлоры, биологической активности пробиотических микроорганизмов, в том числе бифидобактерий, способах профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний. Автором рассматриваются механизмы влияния пробиотических микроорганизмов на восстановление микрофлоры человека, современные методы диагностики дисбактериозов, а также проблемы научной кооперации по вопросам оздоровления населения с использованием продуктов функционального питания.
Ключевые слова: пробиотики, бифидобактерии, биологическая активность

BIFIDOBACTERIA: SCIENTIFIC BASES OF PRACTICAL USE
G.I. Novik
Institute of Microbiology, Belarus Academy of Sciences, Minsk, Belarus

The review is devoted to development of modern representations about functions of normal microflora, biological activity probiotic microorganisms, including bifidobacteria, ways of pre- ventive maintenance and treatment of gastro-enteric diseases. The author considers mechanisms of influence probiotic microorganisms on restoration of microflora of the person, modern meth- ods of diagnostics, and also problems of scientific cooperation concerning improvement of the population with use of products of a functional feed.
Key words: probiotics, bifidobacteria, biological activity.

Введение

Бифидобактерии являются обитателями желудочно-кишечного тракта человека, животных и птиц, обнаружены у некоторых насекомых. Бифидобактерии, как представители микробиоценоза кишечника, играют важную роль в механизме резистентности макроорганизма к инфекционным заболеваниям, являются продуцентами биологически активных веществ, обладающих иммунокоррегирующим и противоопухолевым действием. Экспериментальные исследования показали, что применение препаратов на основе бифидобактерий приводит к снижению риска заболевания раком. Наблюдается торможение роста опухолей и опухолевых клеток, что обусловлено инактивацией канцерогенных веществ в желудочно-кишечном тракте, стимуляцией иммунной системы организма, ингибированием активности ряда бактериальных энзимов — β-глюкуронидазы, азоредуктазы, нитроредуктазы, активирующих канцерогены. Носителями биологической активности бифидобактерий являются компоненты клеточных стенок — пептидогликан, внеклеточные полисахариды, гликопротеины, фосфо- и гликолипиды, комплексы липотейхоевых кислот и белков. С этих позиций представляют интерес исследования, направленные на выяснение механизма пробиотического действия бифидобактерий и создание на их основе лечебно-профилактических препаратов [6, 7, 12, 19].

Целью настоящей публикации является обзор и систематизация данных литературы и результатов собственных исследований, посвященных развитию современных представлений о функциях нормальной микрофлоры, биологической активности пробиотических микроорганизмов, способах профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний.
Известно, что основными функциями нормальной микрофлоры человека являются:
• поддержание стабильности микробиоценоза и предотвращение колонизации кишечника патогенными и условно-патогенными микроорганизмами;
• участие в процессах утилизации белков, липидов, высокомолекулярных углеводов, нуклеиновых кислот, клетчатки, синтезе витаминов группы В;
• участие в электролитном обмене, регуляции метаболизма желчных кислот, холестерина;
• участие в детоксикации экзогенных и эндогенных субстратов — нормофлора выступает в роли «естественного сорбента» путем микробной трансформации токсических веществ;
• синтез веществ с антибактериальной активностью;
• стимуляция перистальтики кишечника;
• улучшение усвоения солей кальция и витамина Д;
• повышение резистентности и иммунной реактивности организма: стимуляция лимфоидного аппарата, синтеза иммуноглобулинов, повышение активности лизоцима и снижение проницаемости сосудистых тканевых барьеров для токсических продуктов патогенных микроорганизмов;
• антиканцерогенное действие — уничтожение атипичных клеток организма в результате активации иммунных процессов [7, 12, 17–19]. При дисбалансе микробиоценоза нарушается эффективность позитивного действия представителей нормальной микрофлоры [6, 7].
Одним из способов профилактики желудочно-кишечных заболеваний является нормализация микробиоценоза путем применения препаратов на основе микроорганизмов — симбионтов желудочно-кишечного тракта. В настоящее время установлена клиническая эффективность бифидумсодержащих препаратов при длительных дисфункциях кишечника, сочетанных (анаэробных и аэробных) дисбактериозах, хронических воспалительных заболеваниях толстой и тонкой кишки. Бифидумпрепараты успешно используются при долечивании больных кишечными инфекциями — дизентерией, сальмонеллезом, коли-инфекцией, стафилококковым энтероколитом, при реинфицировании ОРВИ и отсутствии нормального биоценоза кишечника. Положительный эффект от применения бифидумпрепаратов у данного контингента больных отмечен в 76,7–87% случаев. Показано также, что применение бифидумпрепаратов в комплексном лечении сепсиса предотвращает развитие перфоративного язвенно-некротического энтероколита и, тем самым, способствует снижению летальности в 2,5 раза. На фоне применения препаратов сокращается продолжительность интоксикации, снижается частота возникновения осложнений, особенно при пневмонии, сокращается число пациентов с рахитом, анемией и аллергическими реакциями. Бифидумпрепараты применяются у больных острыми лейкозами с целью профилактики эндогенного инфицирования.
Для восстановления нарушенного микробиоценоза кишечника используются различные приемы: назначение лечебно-профилактических препаратов, таких как бифидумбактерин, лактобактерин, бификол; веществ, способствующих размножению анаэробных представителей нормальной микрофлоры (олигосахариды, лактулоза, пантотенатсодержащие соединения, галактоза); введение в пищу различных метаболитов анаэробной кишечной микрофлоры, например, летучих жирных кислот, ингибирующих рост аэробных потенциально-патогенных микроорганизмов; назначение иммуномодуляторов, например, мурамилдипептидов, повышающих выработку секреторных иммуноглобулинов; введение антиадгезивных антител или лектинов, блокирующих способность патогенных бактерий к адгезии, а также назначение средств, специфически подавляющих рост несвойственных данному биотипу микроорганизмов. В современной трактовке пробиотики — биопрепараты, представляющие собой стабилизированные культуры симбионтных микроорганизмов или (и) продуктов их жизнедеятельности. Существует также альтернативный способ стимуляции размножения бифидо- и молочнокислых бактерий в пищеварительном тракте — использование пребиотиков. Пребиотики — неперевариваемые диетические компоненты, которые, проходя через пищеварительный тракт, селективно стимулируют пролиферацию и биологическую активность микроорганизмов-симбионтов. Благодаря синергизму про- и пребиотиков, продукты, сочетающие эти функции, обозначают как синбиотики. К пребиотикам относят неперевариваемые углеводы, такие как лактулоза, инулин и ряд олигосахаридов. За последние 30–40 лет в развитых странах разработаны технологии препаратов, предназначенных для лечения различных заболеваний и состояний, обусловленных нарушением функций нормальной микрофлоры. В США, Великобритании, Франции, Швейцарии, Канаде, Германии, Австрии, Японии, странах СНГ ведут научно- технические разработки в этой области и занимаются производством пробиотиков. Среди зарубежных фирм активны компании Snow Brand Milk Products, Morinaga Milk Industry, Jakult Honsha Co, Ltd., Meji Milk Products Co, Ltd. (Япония), Nestle S.A. (Швейцария). В Московском НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского созданы эубиотики нового поколения — бифилонг, ацилакт, кипацид и другие, включающие в себя представителей нескольких видов или штаммов лакто- и бифидобактерий, а также их комплексов с иммуноглобулинами и другими соединениями и субстанциями. Клинические испытания этих эубиотиков показали их высокую эффективность при лечении широкого спектра заболеваний и состояний [7, 10]. Разработка технологий поликомпонентных бифидумпрепаратов, содержащих физиологически активные клетки бифидобактерий с высоким коэффициентом адгезии к слизистой кишечника и продуцируемые ими биологически активные вещества — ферменты, полисахариды, гликопротеины, органические кислоты и др., направлена на расширение ассортимента лечебно-профилактических средств [7, 18, 20].
На протяжении ряда лет в Институте микробиологии НАН Беларуси изучаются структурно-функциональная организация бифидобактерий, физиология их роста на различных питательных средах, потребности в факторах роста, в т.ч. составах микроэлементов, жизнеспособность клеток при различных условиях криоконсервации и лиофилизации, антагонистическая активность, устойчивость к антибиотикам, продукция биологически активных веществ — полисахаридов, гликопротеинов, гликолипидов, фосфолипидов, органических кислот и др. Совместно с Институтом радиобиологии НАН Беларуси показано иммунокорригирующее действие нативных клеток бифидобактерий и продуктов их жизнедеятельности. Выполненные фундаментальные исследования явились основой создания лечебно-профилактических препаратов «Энтеробифидин», «Бактрил», «Бифидобактер», «Бифилак» и диетического кисломолочного продукта «Бифибак», обладающего иммунокорригирующим действием. В Институте создана коллекция штаммов бифидобактерий, перспективных в производстве пробиотиков нового поколения [1–5, 9–13]. Научные исследования направлены на разработку новых комплексных бифидосодержащих препаратов с широким лечебно-профилактическим пролонгированным действием. Необходимость разработки и внедрения отечественных комплексных бифидосодержащих препаратов продиктована расширением производства пробиотиков нового поколения в развитых странах. Новизна современных технологий заключается в использовании бактериальных штаммов — продуцентов биологически активных веществ и в оригинальности предлагаемых технологических решений, обеспечивающих безотходность и рентабельность микробиологического производства. Разработка технологий поликомпонентных бифидумпрепаратов, содержащих как физиологически активные клетки бифидобактерий с высоким коэффициентом адгезии к слизистой кишечника, так и продуцируемые ими биологически активные вещества, позволяет снизить потребление дорогостоящих импортных аналогов. Производство таких препаратов основано, как правило, на технологиях, предусматривающих глубинное культивирование бифидобактерий, с последующей лиофилизацией биомассы. Эффективность действия отечественных препаратов не уступает зарубежным аналогам [7, 10].
Механизмы влияния микроорганизмов-пробиотиков на восстановление микрофлоры человека.
В связи с необходимостью разработки препаратов для лечения и профилактики дисбиотических состояний кишечника актуальны исследования, направленные на детальное изучение механизмов влияния микроорганизмов-пробиотиков на восстановление микрофлоры человека. Бифидо- и молочнокислые бактерии являются активными модуляторами иммунного ответа при парентеральном и оральном путях введения. Препараты широко используются в качестве иммуномодулирующих средств для стимуляции местного и системного иммунитета пациентов [9, 18]. В литературе приводятся данные о противоопухолевом и иммуномодулирующем действии биологически активных веществ, продуцируемых бифидобактериями, в частности, внеклеточных полисахаридов [9, 16]. Экспериментально доказано, что препараты клеточных компонентов бифидобактерий, в которых количественно преобладают полисахариды, достоверно снижают риск возникновения рака, ингибируют рост опухолей и опухолевых клеток. Полисахариды, изолированные из клеток бифидобактерий — нейтральные полимеры, содержащие гексозы и/или диоксигексозы [16, 20]. В ранее опубликованных работах в соавторстве с сотрудниками Института иммунологии и экспериментальной терапии Академии наук Польши приведены результаты исследований, направленных на выделение и идентификацию экзополисахаридов бифидобактерий. Очищенные фракции полисахаридов, ассоциированных с поверхностью клеточной стенки B. adolescentis 94-БИМ, по компонентному составу, преимущественно глюкоза и галактоза, структуре и иммунохимическим свойствам отличались от полисахаридов, выделенных ранее у штаммов B. adolescentis YIT 4011 и B. adolescentis M 101-4 [17]. Установлено, что изолированные с поверхности клеточных стенок B. adolescentis 94-БИМ комплексы полисахаридов и гликопротеинов обладали ростстимулирующими и адаптогенными свойствами [3, 4, 9, 18]. Полученные биологически активные субстанции могут быть использованы в качестве основы лечебно-профилактических препаратов нового поколения для лечения дисбактериозов и оздоровления населения. В соавторстве с сотрудниками Института радиобиологии НАН Беларуси, нами показано иммунокорригирующее действие продукта Бифибак и культуры Bifidobacterium adolescentis 94-БИМ при радиационном воздействии. Установлено, что продукт и культура бифидобактерий не обладают выраженной цитотоксичностью в культуре клеток лимфоцитов и проявляют митогенный эффект в интервале доз 10-6-10-7. Исследование продукции цитокинов показало, что продукт Бифибак и культура B. adolescentis 94-БИМ способствовали восстановлению синтеза важнейших модуляторов иммунного ответа и воспаления интерлейкина-1 (ИЛ-1) и фактора некроза опухолей (ФНО-α). Продукт Бифибак содержит физиологически активные клетки бифидобактерий, потенциально способные к репродукции в желудочно-кишечном тракте, характеризуется высоким титром бифидобактерий, оптимальной кислотностью, хорошими органолептическими показателями. Бифидобактерии, входящие в состав продукта, обладают антагонистической активностью к энтеропатогенным серотипам E. coli, Staph. aureus, Pr. vulgaris, множественной устойчивостью к широкому спектру антибиотиков и сульфаниламидных препаратов [6, 7]. В механизме пробиотического действия микроорганизмов рода Bifidobacterium ведущее значение отводится биологически активным гликоконьюгатам — компонентам клетки, представленным полисахаридами, гликопротеинами, гликолипидами и фосфогликолипидами, комплексами липотейхоевых кислот и белков. Гликоконьюгаты обладают противоопухолевой активностью и иммуностимулирующим эффектом — вызывают ряд иммунологических реакций при введении бифидобактерий в организм [9, 12]. Гликоконьюгаты бифидобактерий оказывают положительное модулирующее влияние на состояние иммунной системы. При введении препаратов гликоконьюгатов в организм наблюдается коррекция численности субпопуляций лимфоцитов периферической крови и фагоцитарной активности нейтрофилов. Гликоконъюгаты обладают свойствами интерфероногенов и регуляторов продукции лимфокинов, детоксикационным и антипирогенным действием. Известно, что одним из первичных охранных механизмов при нарушениях состояния нормальной микрофлоры является конститутивный, неспецифический ответ организма, обусловленный продукцией эндогенных цитокин. Специфическая устойчивость — клеточная и гуморальная — развивается позже. В организме человека конститутивная устойчивость обусловлена наличием альфа- (ИФН-α) и гамма- (ИФН-γ) интерферонов, а также фактора некроза опухолей (ФНО-α). ФНО- α является важнейшим медиатором иммунного ответа макроорганизма, активирует макрофаги, увеличивая продукцию окисей азота, что способствует уничтожению бактерий внутри макрофагов. Эволюционно закрепленное состояние иммунологической толерантности к антигенам симбионтной микрофлоры играет одну из ключевых ролей в нормальном функционировании макроорганизма. Нарушение иммунологической толерантности, одним из проявлений которого является наличие в крови высоких титров антител против бифидобактерий, приводит к длительной дестабилизации микробиоценоза кишечника. Средний уровень естественных антител к антигенам бифидобактерий значительно ниже по сравнению с таковым к другим представителям микробиоценоза, например, энтерококкам и энтеробактериям [12, 15]. В то же время известны данные о существенной стимуляции продукции интерферона и ФНО-α при введении в организм бактериальных клеток. Например, введение бифидобактерий в организм способствует коррекции количественных и функциональных характеристик В- и Т- клеточных систем иммунитета, индуцирует продукцию альфа- и гамма-интерферонов, что обеспечивает резистентность организма к инфекциям за счет уничтожения вирусов и бактерий и опосредованного действия через медиаторы иммунной системы. Аналогичные данные получены для представителей актиномицетной линии [12]. Стимуляция клеток, продуцирующих интерфероны и ФНО-α, с помощью субстанций, обладающих иммуномодулирующими свойствами, приводит к увеличению продукции цитокин пропорционально концентрации индуктора. В настоящее время изолированы и очищены гликолипиды актиномицетов, обладающие иммуногенностью и используемые в серодиагностике — димиколат трегалозы, фенольные гликолипиды, липоарабиноманнан и полярные липоолигосахариды [12, 15]. Выполненные нами исследования показали, что гликолипиды и фосфолипиды B. adolescentis 94 БИМ обладают высоким уровнем иммунореактивности и серологической специфичности. Выраженная реакция полярных липидов с гомологичной поливалентной сывороткой анти-B.adolescentis 94 БИМ наблюдалась при концентрации антигенов ~ 100 нг. Экспериментальные данные указывают на наличие в сыворотке крови субпопуляций специфических антител анти-гликолипиды и анти-фосфолипиды. Главные полярные липиды B.adolescentis 94 БИМ являются специфическими серодиагностическими маркерами, что может явиться основой для использования полярных липидов бифидобактерий для целей серодиагностики. Определение специфических антител к гликолипидам и фосфолипидам бифидобактерий с помощью иммунологических тестов dot-EIA и ELISA может иметь широкий спектр применения, например, в случае необходимости серологической экспресс-диагностики смешанных инфекций, вызванных условно-патогенной микрофлорой, для экстренной идентификации возбудителя у пациентов повышенной степени риска, в т.ч. с септическими признаками, мониторинге дисбактериозов [11–13]. Исследование участия соединений липидной природы в реализации пробиотического действия бифидобактерий на уровне макроорганизма предполагает поиск зависимости между химическим составом, структурой и функцией полярных липидов бифидобактерий. Получение новых биологически активных веществ бифидобактерий — полисахаридов, глико- и фосфолипидов, разработка на их основе современных технологий высокоэффективных лечебно-профилактических препаратов является самостоятельным научным направлением [9, 11–13].
Новые подходы в диагностике нарушений микробиоценоза человека:

• Диагностика дисбактериозов с использованием хемотаксономических маркеров. Проблема практического использования экспресс-идентификации штаммов микрорганизмов-пробиотиков, основанная на детекции хемотаксономических маркеров, приобретает достаточно большое значение в диагностике дисбактериозов. Использование хемотаксономических маркеров наряду с молекулярно-биологическими методами анализа ДНК — анализ полиморфизма длины рестрикционных фрагментов, пульс-электрофорез, риботипирование, полимеразная цепная реакция (ПЦР фингер-принта) — может применяться для идентификации микрорганизмов, выступить гарантом правильной диагностики и оценки степени повреждения микробиоценоза. Данные методы имеют определенные преимущества в сравнении с традиционно используемой системой морфологических, культуральных, физиологических и биохимических признаков — быстрота выполнения, хорошая разрешающая способность, наглядность и повторяемость результатов, невысокая стоимость анализов [11–13]. В качестве хемотаксономических маркеров могут быть использованы гликолипиды и фосфолипиды бактерий. Данные методы, как правило, рекомендуются для качественного и количественного анализа микробных сообществ желудочно-кишечного тракта, в диагностике дисбактериозов, синдрома раздраженного кишечника и др. заболеваний. В настоящее время в определении степени бактериальной колонизации слизистой кишечника используется методы газовой хроматографии и масс-спектрометрии с целью детекции состава жирных кислот, гликолипидов и фосфолипидов [11–14, 18].
• Диагностика дисбактериозов с использованием иммунологических тестов. Серологические исследования указывают на гетерогенность биологически активных веществ микроорганизмов-пробиотиков и их возможное использование для целей медицинской диагностики. В настоящее время специалисты акцентируют внимание на анализе химической структуры антигенов бактерий. Гетерогенность химической структуры антигенов определяет характер их взаимодействия с антителами поликлональных сывороток крови [11–13]. Иммуноэнзиматические тесты дополняют набор альтернативных, качественно новых методов диагностики заболеваний – хемотаксономических, основанных на определении родоспецифических маркеров миколовых кислот, главных гликолипидов и фосфолипидов, генотаксономических, с использованием микробиологических зондов, методов ДНК-ДНК-гибридизации, полимеразной цепной реакции [11–13, 15]. Гликоконьюгаты микроорганизмов-пробиотиков являются антигенами, выполняют функцию охраны клеток от фагоцитоза и различных антимикробных факторов. Показано, что сыворотка крови пациентов, имеющих антитела направленные против антигенов микроорганизмов-пробиотиков, значительно — на 50–70% — ингибирует in vitro цитоадгезию бактерий, что свидетельствует о возможном участии естественных антител организма в регуляции численности индигенной микрофлоры кишечника. Следовательно, возможна направленная диагностика уровня антител при дисбактериозах, а также формирование заданного уровня антител при различных способах и дозах введения антигенов [6, 7, 11–13].

Научная кооперация по вопросам оздоровления населения
Отрицательными последствиями техногенного загрязнения окружающей среды являются развитие дисбактериозов, злокачественных опухолей, иммунодепрессий. В связи с этим интересны данные о способах получения средств на основе микроорганизмов — представителей различных систематических групп для коррекции иммунитета и восстановления нормальной микрофлоры. Получение новых биологически активных веществ микроорганизмов-пробиотиков — полисахаридов и ферментов, глико- и фосфолипидов, разработка на их основе современных технологий высокоэффективных лечебно-профилактических препаратов является самостоятельным научным направлением [7, 10]. Введение бифидобактерий с диетическим питанием — соки, кисломолочные продукты и др. позволяет эффективно решать проблему профилактики дисбактериозов у детей и взрослых. В этой связи профилактика дисбактериозов представляет одну из насущных задач здравоохранения, направленных на оздоровление населения. Решение данной задачи связано с улучшением экологии, питания, рациональным применением антибактериальных и других препаратов, вызывающих дисбактериозы. Принципиально новое решение проблемы борьбы с дисбактериозами, направленное на профилактику многих болезней и увеличение продолжительности жизни населения, взаимосвязано с развитием теории функционального питания. Представляется целесообразным применение в практике здравоохранения и популяризация среди населения бактериальных препаратов и функциональных продуктов питания для профилактики и лечения дисбактериозов. Актуальным является осуществление межрегиональной научной кооперации по вопросам оздоровления населения посредством современной функциональной терапии. Проблема улучшения физического и социального благополучия граждан России, Беларуси, Украины, проживающих на загрязненных территориях, может быть решена путем использования современных средств бактериотерапии. Это позволит добиться снижения уровня смертности и увеличения общей продолжительности жизни населения, а также уменьшить степень проявления возрастных дегенеративных изменений, включая слабоумие, артрит, остеопороз, рак, расстройства кровообращения, и других нарушений трудоспособности и хронических заболеваний [7]. Важным представляется написание статей, посвященных конкретным мерам по улучшению функционального питания населения, публикация серии кратких монографий, предназначенных для работников промышленности, здравоохранения и социальной сферы.
Заключение
Анализ литературных данных и результатов собственных исследований свидетельствует о перспективности поиска штаммов бифидо- и молочнокислых бактерий — продуцентов биологически активных веществ, изоляции БАВ, исследование их компонентного состава и химической структуры, а также создания на их основе высокоэффективных пробиотиков нового поколения и функциональных продуктов питания, обладающих иммуномодулирующим и противоопухолевым действием. В диагностике дисбактериозов большое значение приобретает система экспресс-идентификации штаммов микрорганизмов, основанная на детекции хемотаксономических маркеров. Данные исследования представляют интерес в плане оценки воздействия бактерий на организм и перспектив использования бактериальных препаратов как иммунокорректоров, усиливающих местную и общую защиту организма, а также в качестве средств, способствующих селективному размножению симбионтной микрофлоры и восстановлению нарушений микробиоценоза кишечника.

1.8 Кишечная палочка

Кишечная палочка - самое изученное существо на свете. Сначала определили последовательность генома стандартного лабораторного штамма. Известно было, что лабораторные штаммы или линии, которые были выделены в разное время, немножко отличаются друг от друга. Одни умеют питаться каким-то сахаром, другие не умеют. Одни могут синтезировать какое-то необходимое вещество, другие получают его только из внешней среды. Так их и различали по биохимическим особенностям. Потом определили последовательности геномов: сначала первый, потом второй и третий, и оказалось, что геном кишечных палочек может отличаться друг от друга на треть.

1

В тех участках, которые для этого генома являются общими, последовательности совпадают практически тождественно на 99%. Совершенно очевидно, что это один геном. При этом есть куски, которые у одних есть, а у других их просто нет. Если вы посмотрите на десятки новых кишечных палочек, то окажется, что доля генов, которая общая для всех, и есть во всех кишечных палочках, довольно мала, меньше четверти. С другой стороны, каждый новый геном, который вы добавляете, приносит несколько десятков новых генов, которых в предыдущих штаммах не было.

2

Возникает вопрос, что в этой сердцевине и что на этой периферии. В сердцевине у них сидят обязательные гены, участвующие в базовых клеточных процессах. Они есть у всех: гены базового метаболизма и то, что определяет индивидуальность кишечной палочки, отличает ее от других бактерий.

На периферии очень много генов, которые, на самом деле, встречаются у очень маленького количества штаммов или практически уникальны. Обычно эти гены не очень интересные, это фаги, которые встроились в геном, и ясно, что очень скоро оттуда вылетят. В основном эти гены происходят из мобильных элементов. С точки зрения метаболизма, они не очень интересны, но зато они часто бывают задействованы в патогенезе.

3

Интересны метаболические функции, которые присутствуют только у части штаммов. Скажем, некоторые умеют синтезировать цианокобаламин, витамин В12, некоторые – нет. Или же некоторые умеют питаться жирными кислотами, а другие - нет. С точки зрения человека, очень интересны гены, которые определяют патогены. Одна кишечная палочка в кишечнике живет, и слава богу, ее там мало, и она никому не мешает. А другая кишечная палочка попадает в кишечник и начинается дизентерия. Она умеет продуцировать токсин, который раздражает клетки эпителия, и происходит локальное воспаление. Или она умеет делать белок, благодаря которому она плотно цепляется к эпителию, и опять-таки производит токсин.

4

Как правило, эти гены не универсальные, иначе кишечная палочка была бы универсальным патогеном. Они разные в разных штаммах, причем они определяют клинические проявления. Есть уропатогенные генетические палочки, которые в урогенитальном тракте плохо себя ведут. Есть энтерогемморагические кишечные палочки, которые вызывают кровотечение из кишечника. Более того, то, что стало ясно после определения геномной последовательности, что бактерии, которые относили даже к другому роду – Shigella – возбудители дизентерии, на самом деле просто кишечные палочки, которые приобрели систему токсичности, которая приводит к клиническим проявлениям дизентерии. Shigella – это просто клон внутри кишечных палочек.

5

Очень много историй появляется, когда бывают какие-то инфекционные вспышки. Была история про несчастных японских детей, которые отравились салатом с кишечной палочкой. Была история в Германии, когда какое-то количество народу отравилось кишечной палочкой. Это просто означает, что в пищевую цепочку человека, в пищевые продукты попадает штамм с носителем какого-то нового токсина, с которым человек раньше не встречался, поэтому не имеет иммунитета, или он пробивает иммунитет. Соответственно, случается вспышка кишечной инфекции. Она обычно бывает быстро локализована при хорошей эпидемиологической работе. Но довольно часто определить источник так и не удается.

У человека в животе живет довольно плотное бактериальное сообщество, в которое просто так не вторгнешься. Соответственно, если у человека слабый иммунитет, какие-то неполадки с собственной микрофлорой – он заболевает, даже получив небольшую дозу патогена, а если все в порядке, то он с ней справляется.

6

Возможность бактерий приобретать патогенные свойства у разных видов разная и по-видимому у подавляющего большинства бактерий, которые живут с человеком, таких шансов нету. А среди красивых примеров, когда такое появлялось – кишечные палочки, которые время от времени становятся патогенами, или чумная палочка Yersinia pestis, она как Shigella, является молодым клоном, группой родственных штаммов, которые выделились из совершенно другой Yersinia, их предка Yersinia pseudotuberculosis, возбудителя более мягкого заболевания. И, по-видимому, самый яркий пример – это сибирская язва, Bacillus anthracis, потому что это тоже клон совершенно безобидной почвенной бактерии Bacillus cereus. У нее есть два отпрыска – возбудитель сибирской язвы у человека и млекопитающих, а еще есть возбудитель очень страшной болезни насекомых, который убивает, в частности, колорадских жуков – есть пестициды, созданные на основе токсина из этой бактерии: он для насекомых смертелен, а на человека не действует.

7

На самом деле, вопросы динамики взаимоотношений между разными штаммами, то как они обмениваются генами, за счет чего поддерживается связность – это очень интересная проблема для изучения. При всех условностях, мы может говорить про кишечную палочку как про вид. И что, например, Shigella sonnei является представителем того же вида, чего мы раньше не осознавали. За счет чего поддерживается базовая функциональная однородности, описано довольно плохо. Раньше невозможно было этим заниматься, потому что не было материала. Если для некоторых видов появляется десятки геномов, то мы уже можем динамику исследовать более содержательно. Есть, например, чудесный проект в Норвегии, где будут определять последовательность 200 штаммов стафилококков, смотреть как распространяется устойчивость к метициллину. А это практически антибиотик последней линии защиты. Устойчивость к нему – это вещь страшно опасная.

Материал с сайта: https://postnauka.ru/faq/16229

1.9 Коринебактерии

К роду Corynebacterium относятся возбудитель дифтерии и другие родственные микроорганизмы 67 видов (и двух таксонных групп). Наибольшей клинической значимостью обладают Corynebacterium diphtheriae, у которых преимущественное значение имеет такой фактор патогенности, как токсигенность. Показано, что токсин синтезируют только те штаммы, которые несут в своей хромосоме гены умеренного фага. Утрата его клеткой или мутации в tox-опероне делают клетку атоксигенной. Напротив, лизогенизация умеренным коринефагом, содержащим ген tox+, превращает их в токсигенные бактерии. Этот же феномен наблюдается у C. ulcerans и C. pseudotuberculosis.

Поэтому при выделении штамма C.diphtheriae необходимо изучить его токсигенность. В настоящее время используют генетический метод детекции токсина (полимеразная цепная реакция – ПЦР) и фенотипические методы (иммуноферментный анализ – ИФА, иммунохроматографический тест – ICS, реакция непрямой гемагглютинации – РНГА, а также экспресс-диагностику дифтерийного токсина на основе микротехнологий).

Другие коринебактерии (Corynebacterium non diphtheriae) часто встречаются во внешней среде и обычно колонизируют кожу и слизистые оболочки человека, являясь представителями микроценозов. Некоторые виды непатогенных коринебактерий могут обитать в толстой кишке человека. Роль этих микроорганизмов в развитии заболеваний человека и животных установлена недавно. В зависимости от биологических особенностей, разные виды коринебактерий способны поражать кожу и внутренние органы, особенно у пожилых людей, пациентов с иммуносупрессией или мультиорганной патологией. В связи с этим в клинической практике необходима точная идентификация бактерий данной группы, что позволит правильно и своевременно выбрать этиотропную терапию.

В настоящее время род Corynebacterium насчитывает 40 медицински значимых видов (и две таксонные группы). Традиционно основой их идентификации и дифференциации является метаболический профиль. Выявление фенотипических особенностей коринебактерий проводится на основе определения наличия или отсутствия сахаролитических энзимов и других ферментных систем. Однако, вследствие морфологических и биохимических особенностей коринебактерий, их идентификация нередко затруднена. Для получения достоверных сведений о характеристике вида становится необходимым использование наиболее информативных биохимических тестов и качественных питательных сред, а также следование в работе следующим рекомендациям: соблюдать все правила отбора, доставки и посева исследуемого клинического материала, идентифицировать до вида выделенный микроорганизм, считать этиологически значимым для нестерильных полостей организма количество микроорганизмов 1*10⁴ если они выделяются в монокультуре, и 1*10⁵, если микророрганизмов несколько видов, и другие микроорганизмы обладают более низкой патогенностью, чем выделенные коринебактерии, если отмечается лейкоцитарная реакция организма. Клинические проявления заболеваний, вызванных недифтерийными коринебактериями, отличаются большим разнообразием. Приводим сведения о роли отдельных видов в патологии человека.

С.accolens. 

Эти коринебактерии выделяются из глаз, ушей, верхних дыхательных путей у больных с патологией указанных органов. Описаны случаи, при которых C. accolens вызывали эндокардиты аортального и ми- ртрального клапанов. Маленькие палочки, образующие при росте на агаре с кровью гладкие выпуклые колонии диаметром менее 0,5 мм.

C.afermentans subsp. Afermentans. 
Эти микроорганизмы составляют часть нормальной микрофлоры человека, однако они выделяются в ряде случаев из отделяемого ушей и из крови больных. При росте на среде с кровью образуют беловатые негемолитические колонии 1-2 мм в диаметре.

C. afermentans subsp. Lipophilum. 

Впервые они были выделены из крови больных с инфекцией центрально- го венозного катетера, эндокардитом искусственного клапана с периклапанным абсцессом. Позднее выделялись от людей с раневой инфекцией. Колонии выпуклые гладкие диаметром менее 0,5 мм на среде с кровью.

C. amycolatum.

 В основном, это представители нормальной флоры кожи и дыхательных путей человека. В настоящее время известны случаи эндокардитов как госпитальных, связанных с внутрисосудистыми катетерами, так и у больных с заболеваниями сердца и у больных с иммунной депрессией, вызванных штаммами C. amycolatum,  устойчивыми  ко  многим антибиотикам.

При росте на среде с кровью образуют серые плотные колонии с неровным краем диаметром 1-2 мм.

C.appendicis.

 Этот микроорганизм был выделен от больного с аппендицитом, осложненным абсцессом. Этот вид отличается от представителей CDC coryneform groups F-1 позитивной алкалин-фосфатазной активностью и негативними реакциями нитрат-редуктазы и ферментации сахарозы.

C. argentoratense.

 Есть сообщения о выделении этих бактерий из глотки и носа у больных с заболеваниями верхних дыхательных путей, а также из крови. Колонии микроорганизмов кремового цвета, без гемолиза, шершавые, диаметром 2 мм через 48 часов роста.

C.atypicum.

Хотя этот вид и принадлежит к роду Corynebacterium, он не содержит коринемиколовых кислот. На среде с кровью образует очень мелкие колонии через 48 часов инкубации.

C.aurimucosum.

Микроорганизмы в основном выде- ляются из урогенитального тракта женщин при воспа- лительных процессах. На среде с кровью образуют жел- тые липкие колонии. Иногда могут давать темно-серый пигмент.

C. auris.

 В большинстве случав C.auris вызывают за- болевания верхних дыхательных путей, ушей. Образуют негемолитические, сухие и слегка прилипшие, но не пенетрирующие в агар колонии, которые со временем желтеют.

C. bovis. Обычно обнаруживаются в коровьем молоке, комменсалы вымени коров. Распространяются человеком при доении. Морфологически   C. bovis – неправильной формы палочки и коккобациллы.

Липофильные. 

Единственные в группе коринебактерий положительные по оксидазе. Могут расти на средах, содержащих 9% NaCl. Колонии кремоватые, серые или белые, непрозрачные, сухие, крошащиеся, мелкие, около 1 мм в диаметре. Через 24 ч инкубации рост отсутствует или скудный, в 48 ч культурах хорошо заметен. Гемолитической активностью не обладают.

C.confusum.

 Впервые микроорганизмы были выделены от больного с инфекционным процессом на ступ- не, затем их выделяли из крови, различных абсцессов. Колонии микроорганизмов светлые ровные блестящие диаметром до 1,5 мм через 48 часов инкубации. Обладают замедленной ферментативной активностью, поэтому биохимические тесты лучше учитывать через 48 часов инкубации.

C.coyleae. 

Микроорганизмы выделяются из крови и других стерильных жидкостей организма человека, а также из урогенитального тракта. Колонии гладкие блестящие с небольшой адгезией к поверхности кровяного агара. Диаметр колоний около 1 мм.

CDC Group F-1 and G Bacteria.

Это относительно недавно выделенная (в 1981 г.) группа слабоферментирующих коринебактерий. Представители этой группы выделяются из клинического материала от больных с тяжелыми эндокардитами, септическими артритами, красной системной волчанкой, из урогенитального тракта и глаз.

C.durum.

 Впервые эти бактерии были выделены из респираторного тракта человека. В настоящее время C.durum выделяют из ротовой полости, крови, содержимого абсцессов. В то же время их выделяют и от здоровых лиц. Пока патогенетический потенциал C.durum до конца не выяснен. Они относятся к группе медленнорастущих коринебактерий с образованием мелких колоний (0,5-1 мм в диаметре) через 48-72 часа инкубации.

C.falsenii. 
Эти микроорганизмы до сих пор выделяли только из стерильных жидкостей организма человека. Колонии гладкие, блестящие слегка адгезированные к поверхности агара с кровью. Диаметр колоний 1-2 мм. Через 72 часа инкубации появляется желтый пигмент, который становится наиболее выраженным через 120 часов.

C. freneyi. 

Впервые эти микроорганизмы были выделены с поверхности кожи некоторых больных. Позднее их стали выделять также из урогенитального тракта. Колонии светлые сухие и шершавые, диаметр составляет 0,5-1 мм после 48 часов инкубации. C. freneyi похожи на C.xerosis, но в отличие от них ферментируют глюкозу при 420С и растут при температуре 200С.

C. glucuronolyticum. 

Были выделены от людей с заболеваниями мочеполовой системы. Могут вызывать простатиты и уретриты. В то же время выделяются от здоровых людей (в основном мужчин). Колонии беловато- желтоватые, негемолитические, выпуклые, размером 1-1,5 мм в диаметре после 24 часов инкубации на агаре с кровью.

C.imitans. 

Микроорганизмы впервые выделены из назофарингеального секрета ребенка с локализованной формой дифтерии. У контактировавших с этим ребенком взрослых также были выделены C.imitans, что позволило говорить о передаче от человека к человеку даже недифтерийных микроорганизмов. Внутрибольничное заражение в этом случае было исключено. Колонии микроорганизмов гладкие, бело-серые диаметром 1-2 мм на среде с кровью, на кровяно-теллуритовом агаре – темно-серые.

C. jeikeium. 

Плеоморфные, грамположительные палочки с характерным расположением, некислотоустойчивые, имеют метахроматические гранулы. Хорошо растут при 300-420С. На среде с Твин-80 колонии круглые, гладкие, от белого до кремового оттенка, на других средах – серые, негемолитические. Входят в состав нормальной микрофлоры кожных покровов человека. Имеются сообщения о выделении их у 1-2% здоровых лиц, у 10-15% неонкологических и у 35-50% онкологических больных. Могут обнаруживаться в крови и в других биотопах, особенно у больных, получающих иммунодепрессанты при пересадке костного мозга. Сепсис обычно развивается на фоне основного заболевания при наличии катетеров, шунтов и трубок из биоматериалов. Вызывают кожные поражения, пневмонии, эндокардиты, перитониты, инфицируют ожоговые раны, часто являются причиной септического тромбофлебита. Большинство случаев заражения носят госпитальный характер, особенно у лиц с нарушениями иммунитета и у получавших антибиотики широкого спектра действия.

C.kroppenstedtii. 

Впервые выделены от больных с легочными заболеваниями. В настоящее время их выделяют из легких, бронхо-легочных смывов, из различных абсцессов. Колонии серого цвета, сухие, блестящие, очень маленькие – менее 1 мм в диаметре.

C.lipophiloflavum.

 Единственный штамм этого вида выделен из вагинального содержимого у больной с бактериальным вагинозом. Эти микроорганизмы похожи на C.urealyticum, но в отличие от них не обладают мультирезистентностью к антибиотикам.

C.macginleyi. 

Эти микроорганизмы являлись причиной заболеваний глаз таких, как гематогенный эндофтальмит. В то же время их выделяли из конъюнктивы здоровых людей. На среде с Твином-80 колонии C.macginleyi дают розовый пигмент.

C. matruchotii. 

Обнаруживаются в ротовой полости и зубном налете у человека и приматов. Морфологические особенности – палочки кнутовидной формы. В настоящее время выделяются также из урогенитального тракта человека. Колонии микроорганизмов мелкие, около 0,5 мм в диаметре, блестящие, выпуклые.

C.minutissimum. 
Возбудитель эритразмы – инфекционного поражения кожных покровов в виде красновато-коричневой сыпи, локализующейся преимущественно в паховой и подмышечной областях.Они являются частью нормофлоры кожи человека, но способны вызывать абсцессы легких, эндокардиты и фатальные септикопиемии. Высеваются у больных простатитом, обсуждается их роль в патогенезе мужского бесплодия. На плотных питательных средах через 24 ч роста формирует гладкие блестящие колонии размером 1 мм. Если колонии выросли на сывороточном агаре, то под лампой Вуда (λ=365 нм) светятся розовым светом. В мазках – палочки (0,3-0,6 х 1-2 мкм) с перешейком на одном из сужающихся концов с метахроматическими гранулами.

C.mucifaciens.

 Эти микроорганизмы чаще высевали из крови и других стерильных жидкостей организма человека, однако их также выделяют из абсцессов пораженных участков кожи. Колонии маленькие 1-1,5 мм в диаметре, мукоидные. Биохимическая активность микроорганизмов низкая.

C. propinquum. 

Бактерии выделяют из отделяемого верхних дыхательных путей от больных с респираторными заболеваниями, а также от больного с врож- денным клапанным эндокардитом. Их биологической нишей являются верхние дыхательные пути человека. Колонии светлые блестящие, иногда сухие, диаметром 1-2 мм через 24 часа инкубации.

C.pseudodiphtheriticum (C.Hofmanii). 

Представители C.pseudodiphtheriticum являются частью нормальной флоры верхних дыхательных путей. Однако могут вызывать заболевания в местах своего обитания: описаны случаи бронхопневмоний на фоне иммунодепрессивной терапии, проводимойпо поводу хронических системных заболеваний. У ослабленных людей могут вызвать эндокардит, лимфадениты, кожные поражения, инфекцию мочевыводящих путей. Короткие прямые палочки, метахроматические зерна отсутствуют или их мало, в мазках часто располагаются параллельно. Факультативные анаэробы. Хорошо растут на простых питательных средах при 370С. На кровяном агаре образуют белые, с кремовым оттенком S-колонии, на теллуритовых средах колонии сухие, мелкие, серые, с коричневым центром, на среде Бучина – голубоватые.

C.pseudotuberculosis (C.ovis).

Вызывают грануломатозный язвенный лимфаденит у овец и лошадей, иногда у других животных. Описаны случаи казеозных лимфаденитов. Возбудитель может поражать людей, контактирующих с больными животными, составляющих группу риска. Являются причиной септических проявлений у человека, грануломатозного лимфаденита. При микроскопии – палочки, окрашиваются неравномерно, наблюдаются булавовидные формы, напоминающие C.diphtheriae, хотя в меньшей степени плеоморфные. Колонии мелкие, желтые, с неровным краем. На кровяном агаре образуют узкую зону гемолиза. В бульоне дают зернистый осадок. На средах с теллуритом калия колонии более однородно черные, чем колонии дифтерийной палочки. Образуют токсин, имеющий активность фосфолипазы D, сфингомиелиназы и проникающего фактора. Имеют аналогичное C.diphtheriae строение липидов клеточной стенки, их ДНК подобны на 40%.

C.resistens.

 Выделение этих микроорганизмов наблюдалось при ряде бактериемий. Колонии светло-серые, отмечается фенотипическая схожесть C.resistens и C.jeikeium, даже в том, что оба микроорганизма медленно растут в анаэробных условиях.

C.reigelii.

Первоначально эти микроорганизмы были выделены от женщин с инфекционными процессами урогенитального тракта, позднее – из крови, в том числе из полости сердца. Колонии светло-серые гладкие, блестящие, диаметром 1,5 мм после инкубации в течение 24 часов. Отличительной особенностью этих микроорганизмов является их высокая уреазная активность, проявляющаяся в тесте на уреазу уже через 5 минут после инокуляции в среду культуры, даже при комнатной температуре. Кроме того, среди всех коринебактерий очень замедленная ферментация мальтозы, но не глюкозы, присуща только C.reigelii.

C.simulans.

Микроорганизмы этого вида выделяют из абсцессов, лимфатических узлов, фурункулов, крови. Отделенные в свое время от C.striatum, они имеют большое сходство с ними, отличаясь лишь некоторыми биохимическими свойствами и неспособностью расти при 200С.

C.singulare.

 Бактерии, выделенные в отдельный вид, остаются фенотипически очень похожими на C.minutissimum и C.striatum. Колонии гладкие, блестящие, кремообразные.

C. striatum. 

Представители этого вида выделяются из носоглотки человека, часто являются нормальными обитателями кожи. Обнаруживаются при маститах коров. Они колонизируют вставные протезы, катетерные наконечники, дыхательные трубки, питательные зонды. Выделены также из урогенитального материала от женщин с преждевременным разрывом околоплодного пузыря, от больных с эндокардитами и бактериемией. На кровяном агаре через 48 часов формирует мелкие блестящие круглые колонии со слабой зоной гемолиза в глубине. Некоторые штаммы продуцируют зеленовато- желтый пигмент, диффундирующий в среду. В микроскопических препаратах – палочки кокковидной формы (0,25-0,5 х 2-3 мкм) с небольшим количеством волютина.

Тесты	Corynebacterium diphtheriae				Corynebacterium
	gravis	mitis	inter- medius	belfanti	ulcerans	pseudotuber-  culosis	xerosis	pseudodiph-  theriticum
Ферментация:
глюкозы	+	+	+	+	+	+	+	-
мальтозы	+	+	+	+	+	+	+	-
сахарозы	-	-	-	-	-	-	+	--
крахмала	+	-	-	-	+( - 5%)	-	-
Активность ферментов:
уреазы	-	-	-	-	+	+	-	+
цистиназы	+	+	+	+	+	+	-	-
нитратредуктазы	+	+	+	-	-	-(+1%)	+	+
пиразинамидазы	-	-	-	-		-	+	+

C.sundsvallense. 

Впервые эти микроорганизмы выделены из крови больного, затем их выделяли из влагалища, из промывных вод при дренаже синуса. Колонии светло-желтые, адгезированные к поверхности питательной среды, липкой консистенции. При микроскопии палочки имеют на концах выступы и закругления, отличающие их от всех других коринебактерий.

C.thomssenii. 

Эти бактерии были выделены из плеврального выпота у больного с экссудативным плевритом. Они выделяются также из окружающей среды. Колонии появляются на чашках через 48 часов и составляют менее 0,5 мм в диаметре. Через 96 часов колонии становятся липкими и адгезируются к поверхности питательной среды.

Виды Corynebac- terium

Фермен- тация/ окис- ление

Липо- филь- ность

Нитрат- редук- таза

Уреаза

Гидро- лизэс- кулина

Пира- зина- ми- даза

Алка- лин- фосфа- таза

Продукция кислоты из

САМР тест

Другие характеристики

глю- козы

маль- тозы

саха- розы

мани- тола

кси- ло- зы

C.accolens

Ф

+

+

-

-

V

-

+

-

V

V

-

-

C.afermentans subsp. afermentans

О

-

-

-

-

+

+

-

-

-

-

-

V

C.afermentans subsp. lipophilum

О

+

-

-

-

+

+

-

-

-

-

-

V

C.amycolatum

Ф

-

V

V

-

+

+

+

V

V

-

-

-

C.appendicis

Ф

+

-

+

-

+

+

+

+

-

-

-

НД

C.argentora- tense

Ф

-

-

-

-

+

V

+

-

-

-

-

-

C.atypicum

Ф

-

-

-

-

-

-

+

+

+

-

-

НД

Точечн. колонии, β- глюкуронидаза+

C.aurimucosum

Ф

-

-

-

V

+

+

+

+

+

-

-

НД

Многие штаммы продуцир. серо- черн. пигмент

C.auris

О

-

-

-

-

+

+

-

-

-

-

-

+

C.bovis

Ф

+

-

-

-

-

+

+

-

-

-

-

-

Фруктоза +

C.confusum

Ф

-

+

-

-

+

+

(+)

-

-

-

-

-

Тирозин -

C.coyleae

Ф

-

-

-

-

+

+

(+)

-

-

-

-

+

CDC group F-1

Ф

+

V

+

-

+

-

+

+

+

-

-

-

CDC group G

Ф

+

V

-

-

+

+

+

V

V

-

-

-

Фруктоза +, анаэробный рост+

C.diphtheriae biotipe gravis

Ф

-

+

-

-

-

-

+

+

-

-

-

-

Крахмал +

C.diphtheriae biotipe intermedius

Ф

+

+

-

-

-

-

+

+

-

-

-

-

Крахмал -

C.diphtheriae biotipe mitis and belfanti

Ф

-

+/-

-

-

-

-

+

+

-

-

-

-

Крахмал -

C.durum

Ф

-

+

(V)

(V)

+

-

+

+

+

V

-

-

Прилипание к агару

C.falsenii

Ф

-

-

(+)

-

(+)

+

(+)

V

-

-

-

-

Желтый пигмент

C.freneyi

Ф

-

V

-

-

+

+

+

+

+

-

-

НД

α-глюкозидаза+, рост от 20 до 42оС

C.glucurono- lyticum

Ф

-

V

V

V

+

V

+

V

+

-

V

+

β-глюкуронидаза+

C.imitans

Ф

-

-

-

-

(+)

+

+

+

(+)

-

-

+

Тирозин -

C.jeikeium

О

+

-

-

-

+

+

+

V

-

-

-

-

Фруктоза -, анаэробный рост -

C.kroppens- tedtii

Ф

+

-

-

+

+

-

+

V

+

-

-

-

C.lipophilo- flavum

О

+

-

-

-

+

+

-

-

-

-

-

-

C.macginleyi

Ф

+

+

-

-

-

+

+

-

+

V

-

-

Желтый пигмент

C.matruchotii

Ф

-

+

-

V

+

-

+

+

+

-

-

-

Кнутовидные при микроскопии

C.minutis- simum

Ф

-

-

-

-

+

+

+

+

V

V

-

-

Тирозин +

C.tuberculostearicum.

Микроорганизмы отделены от вида С.pseudogenitalium. Имеют некоторые биохимические особенности, хотя в целом трудно дифференцируемы от других коринебактерий в рутинной практике.

C.tuscaniae.

Представители этого вида впервые вы- делены из крови больного с эндокардитом. C.tuscaniae не могут расти в анаэробных условиях, что отличает их от фенотипически очень похожего вида C. minutissimum. Колонии круглые, ровные, диаметром 1-2 мм через 24 часа инкубации на агаре с кровью.

C. ulсerans. 

Эти бактерии, как и C.pseudotuberculosis, имеют тесные филогенетические связи с C.diphtheriae. Они также могут иметь tox-ген. C.ulсerans –патоген крупного рогатого скота. Выделены при остром мастите коров и обезьян, из дыхательных путей лошадей, обезьян как здоровых, так и больных респираторными заболеваниями. У людей обычно вызывают респираторные поражения. Известны случаи, когда вид вызывал у человека фарингиты, при которых поражения глотки напоминали дифтеритическое  воспаление.  Связаны с ангинами, тонзиллитами, кожными поражениями. Контаминируют молочные продукты и тару для их пе- ревозки. Имеются данные о заражении при употребле- нии сырого молока, а также от больного животного. На кровяно-теллуритовых средах через сутки вырастают в виде колоний, похожих на C.diphtheriae вариант gravis. В микроскопических препаратах – мелкие овоиды и коккоподобные палочки.

C.urealyticum. 

Вызывают преимущественно заболевания мочеполовой системы, в том числе – пиелонефриты и пиелоуретриты. Вместе с этим, они часто обусловливают развитие бактериемий, эндокардитов, остеомиелитов, раневых и кожных инфекций. Колонии выпуклые, гладкие, блестящие, светло-серого цвета, диаметром 1-2 мм, растут только в аэробных условиях.

C.xerosis.

 Нормальный обитатель кожи и слизистых оболочек человека. Микроорганизм этого вида впервые изолирован из материала, взятого из слезного канала. У человека в редких случаях является причиной вялотекущего конъюнктивита, эндокардита и пневмонии, раневой инфекции, особенно у больных с сопутствующими заболеваниями или получавшими кортикостероиды. Микроорганизмы морфологически сходны с C.diphtheriae, но палочки несколько короче и толще, бочкообразной формы. Слабополихромны, при окрашивании наблюдается поперечная исчерченность. Метахроматические гранулы немногочисленны и выявляются не всегда отчетливо. Факультативные анаэробы. Хорошо растут при 220С и 370, образуя через 24 часа на агаре с кровью мелкие, круглые, гладкие или шероховатые колонии, на теллуритовых средах колонии выпуклые, влажные, серого или коричневого цвета, на среде Бучина – бесцветные. На коже человека обитают липофильные штаммы, которые для своего роста нуждаются в липидах (обычно в Твине-80).

Материалом для микробиологического исследования могут служить: соскобы и слизь с пораженных участков кожи и слизистых оболочек, отделяемое раневой поверхности, кровь, молоко, сперма.

Подробное описание лабораторной диагности- ки при дифтерийной инфекции приведены в со- ответствующих руководствах: методических указаниях МУ 4.2.698-98 «Лабораторная диагностика дифтерийной инфекции» (1998 г.), руководстве по лабораторной диагностике ВОЗ «Дифтерия» (1994 г., 2009 г.), учебном пособии для врачей «Дифтерия. Лабораторная диагностика» (2009 г.)  и др. В связи  с этим приводим данные о ключевых моментах лабораторного исследования.

Стандартными средами для выделения коринебактерий считаются: кровяной агар, кровяной теллуритовый агар, сывороточный агар, среда Тисдаля, среда Бучина. Посев материала произ- водится на любую из указанных сред методом истощающего посева для оценки микробиологической обсемененности (метод Голда) или методом серийных разведений. Инкубировать посевы необходимо при 370С в течение 120 часов, просматривая посевы каждые 24 часа. Посев крови и другого клинического материала производят по Приказу МЗ № 535. Изучение морфологии колоний, микроскопию, отсев изолированных колоний под стереоскопическим микроскопом на сывороточный или кровяной агар для накопления чистой культуры проводят по общепринятым методикам.

Среды для идентификации коринебактерий готовят согласно перечней таблиц для биохимического типирования коринебактерий, а также используют различные тест-системы для внутриродовой дифференциации коринебактерий: тест-система Api Coryne 20 тестов, учет результатов через 24 часа, производство Франции; тест-система

Rosco 6 тестов, учет результатов через 4-24 часа, производство Дании; тест-система ДИФ-КОРИНЕ на 8 тестов, учет результатов через 24 часа, производство НПО «Диагностические системы», Нижний Новгород, Россия; система индикаторных бумажек СИБ из 4 тестов, учет результатов через 24 часа, производство Нижнего Новгорода, Россия.
ЛИТЕРАТУРА

1. Коротяев А.И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология. – СПб.: Специальная литература, 1998. − 580 с.

2. Маянский А.Н. Микробиология для врачей. − Н. Новгород: Изд-во НГМА, 1999. − 393 с. 

3. Медицинская микробиология / Под ред. В.И.Покровского, О.К. Поздеева. − М.: ГЭОТАР МЕДИЦИНА, 1999. – 1200 с.

4. Нобл У.К. Микробиология кожи человека. −М.: Медицина, 1986. – 302 с.

5. Определитель бактерий Берджи. – В 2-х т. – Пер. с англ. / Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крита и др. − М.: Мир, 1997. – 800 с.

6. Строганов В.П. Нормальная микрофлора – как интерпретировать это понятие // Инфекции и антимикробная терапия. – 1999. − №1. − С.1-4.

7. Koneman E.W., Allen S.D., Janda W.M., et al. Color atlas and textbook of diagnostic microbiology. – 5 th . ed. − New York: Lippincott, 1977. – 875 р.

8. Harley J., Harley J.P. Microbiology Laboratory Manual. 7-th Edition – U.S.A., 2007. – 2256 p.

© САВЧЕНКОВ М.Ф., НИКОЛАЕВА Л.А.

2. Микрофлора других локализаций

2.1Транзиторная микрофлора мочеполовых путей.

Что такое транзиторная микрофлора

Транзиторная микрофлора - это условно-патогенная микрофлора мочеполовых органов, постоянное присутствие которой нехарактерно для здорового человека и которая при определенных условиях может вызывать воспалительный процесс в мочеполовых органах и передаваться половым путем. Поэтому все состояния и заболевания, связанные с наличием транзиторной микрофлоры нужно определять как инфекцию.

В процессе эволюции часть микроорганизмов получила способность колонизировать мочеполовые органы человека, вызывая при этом у части людей заболевания. В большинстве случаев эти микроорганизмы жизнеспособны в мочеполовых органах только определенное время, а затем уничтожаются различными защитными механизмами - например, кислой средой влагалища у женщин, цинко-пептидным комплексом секрета простаты, локальными макрофагами и антителами у мужчин и.т.д. Поэтому такая микрофлора половых органов названа временной - транзиторной. Но  у определенной части людей, которые имеют различные нарушения защитных механизмов мочеполовой системы, транзиторная микрофлора вызывает различные воспалительные процессы и заболевания.

Транзиторная микрофлора: представлена микроорганизмами, колонизирующими поверхностные слои кожи, и имеет наибольшее эпидемиологическое значение. Она часто приобретается медицинским персоналом в результате непосредственного контакта с пациентом или контаминированными объектами окружающей среды, находящимися вблизи пациентов. Именно транзиторная микрофлора чаще всего ответственна за развитие инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи в ЛПУ.

Транзиторная флора может быть представлена опасными в эпидемиологическом отношении микроорганизмами (Escherichia coli, Klebsiella spp., Pseudomonas spp., Salmonella spp., S.aureus, Candida albicans, ротавирусы и др.), в том числе госпитальными штаммами возбудителей ВБИ. Частота обнаружения условно-патогенных микроорганизмов на коже рук МП может быть очень высокой. Всё время, пока эти микробы сохраняются на коже, они могут передаваться пациентам при контакте и контаминировать различные объекты, способные обеспечить дальнейшею передачу возбудителя. Это обстоятельство делает руки персонала важнейшим фактором передачи ВБИ. 

Представители транзиторной микрофлоры обитают на коже рук непродолжительное время, в редких случаях составляющее более 24 часов. Они легко могут быть удалены с помощью обычного мытья рук и тем более при мытье/обработке рук антисептическими средствами. При повреждении кожи рук, в том числе и в результате применения неадекватных методов мытья и дезинфекции рук, транзиторные микроорганизмы способны длительно колонизировать кожу, формируя при этом новую, гораздо более опасную резидентную (но не нормальную) микрофлору.

Какие механизмы защиты мочеполовых органов

Для защиты мочеполовых органов от транзиторной микрофлоры существуют определенные факторы защиты. От их состояния зависит будет ли человек инфицирован транзиторной микрофлорой и вызовет ли она у него заболевание (воспалительный процесс).К факторам защиты относят механические, иммунологические, кислотно-щелочной баланс мочеполовых органов (рН).У женщин особенное значение придается нормальной лактобациллярной микрофлоре, у мужчин - противомикробному фактору предстательной железы.

Какой механизм защиты половых органов у женщин

Состояние и функция верхних отделов репродуктивного тракта во многом зависят от механизмов защиты влагалища:

1)Механическая защита

Слизистая пробка цервикального канала обеспечивает механическую преграду  за счет вязкости, а также содержит антимикробные субстанции и антитела (секреторный IgА, лизоцим).
Также важную защитную роль играет менструация (отторжение функционального слоя эндометрия, формирование на его месте лимфоцитарного вала, препятствует длительному пребыванию патогенных микроорганизмов).Также важную функцию механического удаления бактерий из влагалища осуществляют физиологические бели (секреция в норме 2 мл/сут) и физиологическая десквамация эпителия

2)Иммунологические факторы

Локальная иммунологическая защита осуществляется макрофагами слизистой влагалища и  локальными (местными) секреторными иммуноглобулинами IgA ,активная продукция которых происходит в клетках влагалища и лизоцимом слизистой оболочки

3)Нормальная микрофлора влагалища и кислотность влагалища

Нормальная лактобациллярная микрофлора влагалища играет ключевую роль в защите от транзиторной и патогенной микрофлоры. Помимо конкурирования за питательные вещества (гликоген влагалища),выделения бактерицинов и стимуляции местной иммунной системы, нормальная микрофлора  создает кислую среду влагалища, которой многие исследователи придают определяющее значение в защите от условно-патогенных и патогенных бактерий. Рассмотрим подробнее механизм образования кислой среды влагалища:

Механизм создания кислой среды влагалища  

Под действием эстрогенов(женских половых гормонов) из продуктов распада поступающей в организм пищи в клетках влагалища происходит синтез(образование)особого вещества гликогена. Гормон прогестерон вызывает слущивание и разрушение эпителиальных клеток влагалища с последующим высвобождением из них гликогена, который распадается на мальтозу и декстрозу, которые служат пищей для обитающих во влагалище лактобациллам, составляющим до 98% нормальной микрофлоры и бифидумбактериям. В процессе взаимодействия лактобацилл и гликогена образуется молочная кислота, которая придают влагалищу определенную кислотность, которая в норме равна рН 3.5-4.5

Какой механизм защиты половых органов у мужчин

Стафилококки уретры (см. Нормальная микрофлора половых органов мужчины) не обеспечивают надежную защиту мочеполовых органов как лактобациллы влагалища женщины.

1)Механическая защита

Представлена заслонкой Герена, отделяющей ладьевидную ямку (вход в уретру) от передней уретры, уретральными железами Литтре, выделяющим уретральную слизь и бульбоуретральными железами Купера, выделяющим специфический секрет во время семяизвержения. Заслонка Герена осуществляет частично барьерную функцию, а железы Литтре и Купера способствуют механическому удалению микроорганизмов из уретры.

2)Нейтральная или слабощелочная среда уретры

Создается уретральным секретом и секретом предстательной железы. Такая среда препятствует размножению ацидофильных бактерий в уретре (например нормальных лактобацилл влагалища, кандид)

3)Локальная иммунологическая защита

Осуществляется макрофагами слизистой уретры и локальными (местными) секреторными иммуноглобулинами IgA ,активная продукция которых происходит в клетках слизистой уретры и в предстательной железе, а также лизоцимом уретрального секрета.

4)Цинк-пептидный комплекс секрета простаты

Цинк-пептидный комплекс или противомикробный фактор простаты, который обладает выраженной противомикробной активностью и способствует поддержанию нейтрально-щелочной среды уретры. Концентрация цинка в секрете простаты у здорового мужчины более чем в 100 раз превышает концентрацию его в других органах.

Таким образом природой установлен защитный механизм противодействия - в кислой среде влагалища не приживаются микроорганизмы уретры мужчин, в нейтрально-щелочной среде уретры мужчины не приживаются микроорганизмы влагалища женщины. Нейтральная среда мочеполовых органов мужчины способствует выживанию всех сперматозоидов, кислая среда влагалища женщины осуществляет эволюционный контроль - уничтожая недоразвитых  спермиев.

http://www.orthodox.od.ua/ven/4011-tranzitornaya-mikroflora.html

2.2 Структура и экологическая значимость микрофлоры рта

      Полость рта представляет собой своеобразную экологическую систему, которая тесно связана с внутренней средой организма и его внешним окружением. Неотъемлемой частью микроэкосистемы полости рта является нормальная микрофлора, обеспечивающая колонизационную резистентность, которая рассматривается как первичная мишень для любого фактора, прямо или опосредованно влияющего на адгезию и неспецифическую резистентность этой экосистемы (А.А. Воробьев с соавт., 1999).

      Симбионты, входящие в состав этого биотопа макроорганизма, не только формируют нормальный состав микрофлоры, но принимают самое непосредственное участие в регуляции многих физиологических процессов. Организм человека колонизирован различными микробными сообществами, однако в каждом из его топодемов количество микроорганизмов и их видовой состав характеризуется определенным постоянством. Для раскрытия закономерностей существования микроорганизмов применим экологический подход, позволяющий осуществить достоверное описание структуры бактериальных сообществ, которые составляют биоценоз. Целью работы явилось определение экологической значимости симбионтов и условно-патогенной флоры в оценке экосистемы полости рта. Для выполнения поставленной цели обследованию подвергнуто 97 практически здоровых людей в возрасте от 18 до 60 лет, проживающих в различных районах г. Волгограда.  

     Колонизация полости рта оценивалась по составу микрофлоры. Забор материала для бактериологического исследования проводился по методике Е.О. Кравцовой (1995). Микрофлора изучалась по методу Haenel (1979)в модификации С.К. Канарейкиной с соавт. (1985).

При исследовании микрофлоры учитывали:

1. общую микробную обсемененность,
2. грамположительные кокки семейства Micrococcaceae - стафилококки, микрококки, стрептококки,
3. лактобактерии,
4. коринебактерии,
5. дрожжеподобные грибы рода Кандида,
6. энтеробактерии,
7. бациллы,
8. анаэробы.

     Биологическое типирование микроорганизмов осуществлялось согласно биохимическим и антигенным свойствам микроорганизмов. Для раскрытия закономерностей существования микроорганизмов в биоценозе применяли экологический подход к оценке микрофлоры, позволяющий осуществить описание сообществ, составляющих биотический компонент экосистемы ''макроорганизм – микрофлора'', что дало основание проследить направленность изменений микроэкологии полости рта при дестабилизации микробиоценоза. В описании микрофлоры, населяющей полость рта человека, сочли целесообразным рассмотреть её структуру с последующим изучением связей со средой и функциональной характеристикой. Сообщества, составляющие биоценоз, имели вертикальную дифференциацию и представляли собой многоярусное сложение из нескольких жизненных форм, которые были представлены несколькими видами.

     Значимость каждого микроорганизма в сообществе характеризовалась рядом данных, с помощью которых сравнивались виды (Р.И. Уиттекер, 1980). На основании показателя встречаемости определяли типологию доминант микробиоценоза по формуле С.И. Сытника (1989), индекс доминирования определяли по формуле Ю. Одум (1986). Для характеристики микрофлоры как экологической системы, раскрытие её ценотической структуры применяли метод учёта количественных соотношений встречаемости определенных типологических групп микроорганизмов, используя индекс флористической значимости (М.П. Наткевичайте – Иванускене, 1985).Из общего числа видов сообщества обычно лишь немногие были доминирующими, то есть имели большие показатели значимости. Большая их часть отнесена нами к редким видам, поэтому существенной характеристикой сообщества являлось, по мнению Ю. Одум (1986), видовое разнообразие. На уровне первичных продуцентов видовое разнообразие служит средством функциональной стабильности сообщества, поскольку такие экосистемы, по мнению С.И. Сытника, обладают высоким видовым разнообразием.

    Микрофлора полости рта у лиц с интактными зубными рядами исследовалась в четырех биотопах: со слизистой оболочки щеки, с поверхности языка, зубного налета и в слюне. Анализируя таблицу 1, можно сказать, что видовой состав и плотность микробных сообществ в различных био­топах полости рта у здоровых лиц неодинаков. Наименьшее количество видов (4) и наименьший уровень бактериальной обсемененности выявлены на слизистой оболочке щек (9,03±0,45·104КОЕ/см2).

     Далее прослеживается нарастание видового разнообра­зия и общей бактериальной плотности в слюне, на поверхности языка, и максимально выражены эти показатели в зубном налете, где количество встречающихся видов увеличивается в 2,5 раза, а общая бактериальная плотность превышает таковую слизистой обо­лочки щек в 22 раза, достигая 2,20±0,72·106KОE/см2(табл. 2). У здоровых людей до 69 %всего микробиоценоза полости рта составляет грампозитивная кокковая флора, 6 % — грамнегативная, грибы рода Candida высевались у 28 человек, что составляет 27,8%наблюдений. При обследовании людей с интактными зубными рядами у большинства обнаружены стрептококки, при этом наиболее часто это былStr.Salivarius: 100 %,Str.sanguis — 84,0%,Str.mitis — 19,8 %,Str.mutans — 11,6%.Однако на различных биотопах полости рта частота встречаемости этих видов стрептококков варьировала.

   Если дляStr.salivarius характерна 100 %встречаемость во всех исследуемых биотопах, то Str.sanguisв 100 % обнаруживались лишь на слизистой щек, в зубном налете она составила 89,70±5,92%,а на поверхности язы­ка всего 53,80±4,58%.Наибольший процент высева Str.mitisха­рактерен для слюны (28,20±3,32), наименьший для слизистой щек -10,00±2,00%.Str.mutans чаще всего (в 15,40±2,45%случаев) обнаруживается в зубном налете, в то время как на слизистой оболочке щек в 8,00±1,73%случаев.

Высеваемость лактобактерий у здоровых составила 81,40%, бактероидов — 12,2%, стафилококки обнаружены у 25,00%наблю­дений. Процент обнаружения данных микроорганизмов изменялся в зависимости от исследуемого биотопа. Так как микрофлору в настоящее время принято делить на постоянные или основные виды — встречаемость более 50 %, сопутст­вующие — встречаемость более 25 %и случайные или транзиторные — встречаемость менее 25 %, то представлялось интересным рас­смотреть закономерность распределения нормофлоры на эти формы.

     Исходя из того, что в зубном налете наблюдалось наиболь­шее число видов микроорганизмов, причем количество постоянных и дополнительных видов закономерно превалировало (2 и 3 соот­ветственно) над таковыми слизистой оболочки щек (2 постоянных, дополнительные отсутствовали), поверхности языка (2 и I соот­ветственно) и слюны (2 дополнительных), наблюдающийся переход транзиторной микрофлоры слюны и поверхности языка в дополните­льную в зубном налете, наибольшая бактериальная плотность позволили выделить его в объект пристального микробиологического наблюдения и подвергнуть детальному изучению.

     Исследования микрофлоры зубного налета здоровых людей показали, что среди облигатной флоры наиболее часто высевались стрептококки (100 %), при этом у большинства обследованных данный микроб обнаруживался в титрах 10?4 – 10?5. Лактобактерии выделялись в 89,70±5,92 % наблюдений, в титрах – 10?2 – 10?3. Существенные различия были выявлены не только в частоте обнаружения представителей факультативной микрофлоры, но и в массивности обсеменения ими зубного налета. Так, стафилококки и грибы рода Candida регистрировались с различной частотой (46,20±4,24 % соответственно), но количественное содержание было одинаково низким (определялись в титре 10?1 – 10?2). Наиболее редко высевались фузобактерии (5,10±1,41%). Другие факультативные виды — вейлонеллы, бактероиды, нейссерии обнаружены менее чем у 50 % обследованных. 

    Подобная закономерность наблюдается не только в частоте обнаружения отдельных представителей микрофлоры, но и в массив­ности обсеменения зубного налета. Так, вейлонеллы регистрирова­лись с более низкой частотой, чем стафилококки, но количествен­ное их содержание было значительным — соответственно 0,10±5,74 и 2,82±2,35 в 1 грамме. Нейссерии, при большей по сравнению с фузобактериями частоте встречаемости, высевались в более низком титре (2,82±3,76·101и 1,11±0,84·102). Наиболее многочисленными обитателями полости рта были стрептокок­ки, среди которых преобладал Str.salivarius. Высокая частота встречаемости этого вида и значительный удельный вес среди мик­роорганизмов данного рода позволили считать его доминирующим в сообществе. Второе и третье место по удельному весу среди всех выделенных культур занималиStr.sanguisи лактобактерии. Таким образом, определилась доминирующая группа микробио­ценоза, состоящая из Str.salivarius, Str.sanguisи лактобактерий.Str.mitis,Str.mutans, микрококки, энтеробактерии высевались намного реже. Удельный вес перечисленных микро­организмов среди выделенных культур оказался невысоким. Это позволило отнести данные виды к транзиторым.

    Долгое время для оценки микробиоценоза служила количест­венная представленность различных экологических групп бактерий по среднестатистическим данным. Принадлежность к резидентной флоре определялась по частоте встречаемости, что давало право получить лишь приблизительное представление о микробиоценозе как системе. При этом совершенно не учитывалась его простран­ственная таксономическая структура, играющая важную роль в под­держании динамической стабильности. Известно, что представители резидентной микрофлоры могут фиксироваться к строго определенным рецепторам, поэтому стано­вится очевидной причина экологической значимости микроорганиз­мов (Б.А. Шендеров, I998). С помощью индекса, предложенного М.П.Наткевичайте-Иванаускене(1985), нами установлено, что большая склонность к групповому распределению обнаружена у лактобактерий (13,62%)и самыми значимыми оказались стрепто­кокки (25,18%). Не случайно стрептококки первыми заселяют различные биотопы полости рта (В.С. Крамарь с соавт., 1989, 1992).

    Глубокие изменения горизонтальной структуры микробиоцено­за регистрируются при кариесе. При этом отчетливо наблюдается тенденция к увеличению значений индекса у стафилококков и кандид, а лактобактерии утратили свое лидирующее положение. После санации полости рта эти процессы приобретают обрат­ный характер. Испытывая влияние самых разнообразных факторов, в том числе коррегирующих функцию, макроорганизм формирует ответную реакцию большей или меньшей силы. Выражение этой реакции, по мнению И.Г. Пономаревой (1993), может быть самым разнообразным, в том числе и изменение аутофлоры полости рта.

    Вместе с тем, основываясь только на полученных данных, не­возможно оценить все разнообразие изменений бактериальных сообществ. Поэтому для характеристики микробиоценоза количествен­ные параметры необходимо дополнить показателями, отражающими качественные сдвиги в экосистеме. К последним относится индекс видового разнообразия, измеряемый как отношение количества ви­дов в микробиоценозе к общей бактериальной обсемененности, вы­раженной в lg КОЕ/г (Р. Уиттекер, 1988). Анализ показал, что индекс богатства видов достоверно увеличивается у здоровых, причем это происходит во всех биото­пах.

    Интерпретация полученных результатов требует рассмотрения проблемы насыщенности микробиоценоза. Полость рта относится к открытым экосистемам, которые подвержены регулярному разряже­нию, приводящему к утрате микроорганизмов. Из-за постоянных по­терь такая система не может стать по настоящему насыщенной. В этом случае внедрение новых видов в сообщество не сопровожда­ется исчезновением ранее присутствовавших. Если же такое ис­чезновение происходит, сообщество было насыщено видами (М.Э. Микельсаар и др., 1986). Однако даже в тех сообществах, которые представлены не­полным перечнем видов, присутствующие расширяют сферу своей деятельности и используют все имеющиеся ресурсы, хотя эффек­тивность их эксплуатации может быть меньшей, чем у других, ме­нее приспособленных микроорганизмов. Таким образом, большинст­во сообществ эффективно насыщены особями, но не видами.

    Полученные результаты подтверждают это положение. У здоровых количество видов, встречающихся на поверхности языка, в зубном налете и в слюне, практически одинаково, а уровни бак­териальной обсемененности этих участков достоверно отличаются друг от друга. Причем наиболее высокая плотность микроорганиз­мов обнаружена в зубном налете. Следовательно, зубной налет эффективно насыщен особями, но не видами. Поэтому интродукция условно-патогенных штаммов чаще происходит именно на этом уча­стке. Таким образом, получено еще одно доказательство право­мерности выбора зубного налета объектом диагностического, эпи­демиологического и прогностического мониторинга.

     Приведенная характеристика микробиоценоза полости рта позволяет представить его структуру в общих чертах и уловить главные тенденции изменений при рассматриваемых состояниях. Фактически это собирательный образ микробиоценоза полости рта, который может отличаться от индивидуального в каждом конкрет­ном случае. Между тем в практике клиницистов возникает необхо­димость в оценке именно таких индивидуальных экосистем. Поэто­му последний этап изучения микробиоценоза состоял в классифи­кации и описании его индивидуальных типов на основе учета до­минантного состава поверхностного слоя.

     Среди представителей резидентной микрофлоры полости рта доминантный состав микробиоценоза формируют Str.salivarius, Str.sanguisи лактобактерии. Их сочетания определяют индиви­дуальный ценотип, а вместе с ним и отличительные черты конкрет­ной экосистемы. По количеству доминантов в ценотипе микробиоце­нозы подразделяются на полидоминантные, монодоминантные и адоминантные. Так как Str.salivarius доминирует как по численности, так и по встречаемости, а также обладает высокой антагонистической активностью к большинству сочленов бактериальной формации полости рта, его наличие в ценотипе определяет характер биоценотических взаимоотношений. Поэтому ценотипы, в состав которых входит слюнной стрептококк, были отнесены к ценотипам первого порядка. Варианты, где местоStr.salivariusзанимал Str.sanguis, составили вторую группу — микробиоценозы с ценотипом второго порядка.

     Анализ результатов показал, что сбалансированность эко­системы наблюдалась при ценотипе, состоящем из Str.salivarius,Str.sanguisи лактобактерий. Почти в половине случаев она до­стигалась только за счет доминантного состава, то есть прост­ранство ресурсов распределялось между господствующими видами. Вместе с тем встречались микробиоценозы, где наряду с доминант­ными выявлены и другие виды, входящие в таксономическую струк­туру сообщества. Их проявление, по-видимому, отражает изменение пропорций между представителями ценотипа. Тем не менее наблюдаемое увеличение видового разнообразия происходит в пределах нормоценоза, так как не сопровождается внедрением несвойст­венных видов и не вызывает превышения порога плотности бакте­риальных популяций. Показателями декомпенсации микрофлоры или дисбактериоза является либо уменьшение значения индекса видового разнообра­зия ниже уровня 1,71 lg KOЕ/г, либо появление несвойственных для микрофлоры зубного налета здоровых видов, таких, как Str.pyogenus, энтеробактерий, пептострептококков и других.

   Изучение индивидуальных вариантов ценотипа и их экологиче­ская характеристика позволили создать алгоритм оценки микробио­ценоза полости рта. С его помощью можно определить пять состоя­ний экосистемы от эубиоза первого порядка, обозначающего коли­чественно и функционально сбалансированный нормоценоз до дисбиотической реакции — сообщества с компенсированным количест­венным или качественным дисбалансом. Два состояния нормоценоза первого и второго порядка отражают эффективность замещения отсутствующих компонентов ценотипа. Набор диагностических при­знаков алгоритма одновременно является критерием каждого из вышеперечисленных состояний. Существующие варианты нормоценоза представляют собой градации нарушений биоценотических взаимо­отношений от полной гармонии (нормоценоз первого порядка) че­рез дискомфорт (нормоценоз второго порядка) до дисгармонии (нормоценоз третьего порядка или дисбиотическая реакция). Фак­тически он представляют собой этапы, предшествующие возникно­вению дисбактериоза. Критериями последнего не случайно выбраны наличие несвойственных видов и значение индекса видового разно­образия ниже 1,71 lg KOЕ/г. Именно эти показатели свидетельст­вуют о нарушении пространственной и функциональной структуры экосистемы. В таком случае, по мнению Б.А. Шендеров (1999), гомеостатические механизмы теряют способность возвратить ее к ис­ходному уровню, так как она выходит из управляемого состояния.

   Итак, проведенные исследования микробиоценоза у лиц с интактной полостью рта позволили представить структуру экологии этого органа, определить доминантный состав и выявить микроорганизмы, имеющие склонность к групповому распределению.