Синьогнійна паличка

Рід Pseudomonas належить до родини Pseudomonadaceae (клас Gammaproteobacteria, тип Proteobacteria) і містить понад 20 видів. Деякі з них є природними мешканцями ґрунту та води і тому відіграють величезну роль у кругообігу речовин у природі. Інші види відіграють значну роль у патології людини (див. також «Збудники сапу та меліоїдозу »), тварин і рослин.

Pseudomonas – це грамнегативні неферментуючі бактерії, до яких належать представники роду Pseudomonas, типовим видом є Pseudomonas aeruginosa (синьогнійна паличка), яка є збудником багатьох гнійно-запальних захворювань, а також деякі інші види. Pseudomonas aeruginosa (синьогнійна паличка)

Свою назву бактерії отримали за характерне синьо-зелене забарвлення гнійних виділень, яке вперше описав А. Люкке у 1862 році. Однак збудник був виділений у чистій культурі С. Гессардом лише у 1982 році. P. aeruginosa належить до родини Pseudomonadaceae.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Біохімічні властивості Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas – це грамнегативні, рухомі, прямі палички розміром 1-3 мкм, розташовані поодинці, парами або короткими ланцюжками. Рухливість Pseudomonas aeruginosa забезпечується наявністю одного, рідше двох полярних джгутиків (мопотрихозних або амфітрихозних). Вони не утворюють спор і мають пілі (фімбрії) IV типу. За певних умов можуть продукувати капсулоподібний позаклітинний слиз полісахаридної природи. Існують також так звані мукоїдні штами, які продукують підвищену кількість слизу. Такі бактерії найчастіше виділяють з мокротиння пацієнтів з муковісцидозом.

Усі псевдомонади є облігатними аеробами, які добре ростуть на простих поживних середовищах. На рідкому поживному середовищі бактерії утворюють на поверхні характерну сірувато-сріблясту плівку. На кров'яному агарі навколо колоній Pseudomonas aeruginosa спостерігаються зони гемолізу; для виділення чистої культури Pseudomonas aeruginosa використовуються селективні або диференційно-діагностичні поживні середовища з додаванням антисептиків - малахітовий агар з додаванням діамантового зеленого або CPC-агар з ацетамідом. Оптимальна температура росту становить 37 °C, але Pseudomonas aeruginosa здатна рости при 42 °C, що дозволяє відрізнити її від інших псевдомонад. Колонії Pseudomonas aeruginosa гладкі, округлі, сухуваті або слизові (у капсульних штамів). При культивуванні на щільних поживних середовищах P. aeruginosa видає своєрідний солодкуватий запах жасмину, полуничного мила або карамелі. Характерною біологічною особливістю бактерій виду P. aeruginosa є також їхня здатність синтезувати водорозчинні пігменти, що забарвлюють пов'язки пацієнтів або поживні середовища під час їх культивування. Найчастіше вони продукують феназиновий пігмент – піоціанін синьо-зеленого кольору, але можуть утворювати також зелений пігмент флуоресцеїн (піовердин), який флуоресціює в УФ-променях, а також червоний (піорубін), чорний (піомеланін) або жовтий (оксифеназин).

Pseudomonas aeruginosa не ферментує глюкозу та інші вуглеводи, але може окислювати їх для отримання енергії. Для диференціальної діагностики, що дозволяє відрізнити псевдомонади від інших грамнегативних паличок, використовується OF-тест (тест окислення/ферментації глюкози) на спеціальному середовищі. Для цього чисту культуру псевдомонад висівають у дві пробірки, одну з яких потім інкубують в аеробних умовах, а іншу – в анаеробних. Pseudomonas може окислювати лише лактозу, тому колір індикатора змінюється лише в пробірці, що міститься в аеробних умовах. Pseudomonas aeruginosa відновлює нітрати до нітритів, а також має протеолітичну активність: розріджує желатин, гідролізує казеїн. Pseudomonas aeruginosa має каталазу та цитохромоксидазу.

Багато штамів Pseudomonas aeruginosa продукують бактеріоцини, які називаються піоцинами, що мають бактерицидні властивості. Піоцинотипування штамів Pseudomonas aeruginosa використовується для епідеміологічного маркування та внутрішньовидової ідентифікації P. aeruginosa. Для цього визначається спектр піоцинів, що секретуються досліджуваним штамом, або його чутливість до піоцинів інших псевдомонад.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ]

Антигенні властивості Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa має складну антигенну структуру через наявність О- та Н-антигенів. ЛПС клітинної стінки є типоспецифічним термостабільним О-антигеном і використовується для серотипування штамів P. aeruginosa. Термолабільний джгутиковий Н-антиген є захисним, і на його основі створюються вакцини. Антигени пілів (фімбрій) також знаходяться на поверхні клітин Pseudomonas aeruginosa. Крім того, P. aeruginosa продукує ряд позаклітинних продуктів з антигенними властивостями: екзотоксин А, протеазу, еластазу, позаклітинний слиз.

[ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ]

Фактори патогенності Pseudomonas aeruginosa

Одним з основних факторів патогенності Pseudomonas aeruginosa та інших псевдомонад є О-антиген – ліпополісахарид клітинної стінки, механізм дії якого такий самий, як і в інших грамнегативних бактерій.

P. aeruginosa має різноманітні фактори патогенності, які беруть участь у розвитку псевдомонадної інфекції. Серед найважливіших з них є наступні.

Факторами адгезії та колонізації є пілі IV типу (фімбрії) та позаклітинний слиз P. aeruginosa.

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ]

Токсини

ЛПС зовнішньої мембрани клітинної стінки P. aeruginosa має ендотоксинові властивості та бере участь у розвитку лихоманки, олігурії та лейкопенії у пацієнтів.

Екзотоксин А синьогнійної палички – це пітотоксин, який викликає глибокі порушення клітинного метаболізму, пригнічуючи синтез білка в клітинах і тканинах. Як і дифтерійний токсин, це АДФ-рибозилтрансфераза, яка пригнічує фактор елонгації EF-2 і тому викликає порушення синтезу білка. Також доведено, що екзотоксин А, разом з протеазою, пригнічує синтез імуноглобулінів і викликає нейтропенію. Екзотоксин А виробляється в неактивній формі як протоксин і активується різними ферментами в організмі. Екзотоксин А має захисні властивості, тобто антитіла до нього захищають клітини хазяїна від його шкідливої дії та запобігають розвитку бактеріємії та сепсису, спричиненого Pseudomonas.

Екзотоксин S (екзозим S) міститься лише у високовірулентних штамах Pseudomonas aeruginosa. Механізм його шкідливої дії на клітини досі незрозумілий, але відомо, що інфекції, спричинені штамами Pseudomonas aeruginosa, що продукують екзофермент-3, часто закінчуються летально. Екзотоксини A та S також порушують активність фагоцитів.

Лейкоцидин також є цитотоксином з вираженою токсичною дією на гранулоцити крові людини.

Ентеротокіни та фактори проникності відіграють певну роль у розвитку локальних уражень тканин при кишкових формах інфекції Pseudomonas aeruginosa, викликаючи порушення водно-сольового обміну.

Ферменти агресії

P. aeruginosa продукує два типи гемолізинів: термолабільну фосфоліпазу С та термостабільний гліколіпід. Фосфоліпаза С руйнує фосфоліпіди в поверхнево-активних речовинах на альвеолярній поверхні легень, спричиняючи розвиток ателектазу (бронхоектазії) при патології дихальних шляхів.

Нейрамінідаза також відіграє важливу роль у патогенезі бронхолегеневих захворювань псевдомонадної етіології та муковісцидозу, оскільки вона бере участь у колонізації муцину дихальних шляхів.

Еластаза, а також інші протеолітичні ферменти Pseudomonas aeruginosa та екзотоксин А викликають крововиливи, руйнування тканин та некроз в ураженнях очей при інфекціях, пневмонії та сепсисіємії Pseudomonas aeruginosa етіології.

[ 24 ], [ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ]

Резистентність до Pseudomonas

P. aeruginosa характеризується досить високою стійкістю до антибіотиків, що пояснюється поганою проникністю зовнішньої мембрани цих бактерій через вроджений дефект поринів, а також здатністю бактерій синтезувати пеніциліназу.

P. aeruginosa залишається життєздатною в умовах майже повної відсутності джерел їжі: вона добре виживає у прісній, морській і навіть дистильованій воді. Також доведено, що культури Pseudomonas aeruginosa можуть виживати і навіть розмножуватися в розчинах дезінфікуючих засобів (наприклад, фурациліну), призначених для зберігання катетерів та різних медичних інструментів, промивання ран в опікових та хірургічних лікарнях.

Водночас P. aeruginosa чутлива до висихання, дії хлорвмісних дезінфікуючих засобів та легко інактивується при впливі високих температур (кип'ятіння, автоклавування).

Епідеміологія захворювань, спричинених Pseudomonas aeruginosa

Хвороба, спричинена синьогнійною паличкою (Pseudomonas aeruginosa), може розвиватися внаслідок аутоінфекції (ендогенної інфекції) або екзогенно. Джерелом інфекції є люди (хворі або носії бактерій), а також різні природні резервуари природи (ґрунт та різні прісноводні та солоні водойми). Встановлено, що близько 5-10% здорових людей є носіями різних штамів P. aeruginosa (вони зазвичай колонізують кишечник) та близько 70% пацієнтів у лікарні. Pseudomonas також зустрічаються повсюдно: у системах водопостачання та вентиляції, на фруктах та овочах, кімнатних рослинах, на поверхні мила, мийних засобів, рушників, у дихальних апаратах тощо. Тому інфекцію Pseudomonas aeruginosa можна вважати сапроантропонозом. Механізми та шляхи зараження при інфекціях, спричинених Pseudomonas aeruginosa, - контактний, респіраторний, кров'яний, фекально-оральний.

Інфекція Pseudomonas aeruginosa може виникати як у імунодефіцитних осіб з тяжкою супутньою патологією (діабет, опікова хвороба, лейкемія, муковісцидоз, імуносупресія при онкологічних захворюваннях та трансплантації органів), так і у фойє нормальної імунологічної реактивності організму. Відомо, що адгезивна активність P. aeruginosa зростає зі збільшенням температури навколишнього середовища, тому відвідування басейну, сауни, прийняття лікувальних ванн також може спровокувати інфекцію Pseudomonas aeruginosa.

Pseudomonas aeruginosa є збудником внутрішньолікарняних (госпітальних) інфекцій, тобто захворювань, що виникають у людей, які перебувають на стаціонарному лікуванні. Зараження Pseudomonas aeruginosa в клініці може бути пов'язане з медичними процедурами (катетеризація сечового міхура, ендоскопічне дослідження, промивання ран, перев'язка, обробка опікових поверхонь антисептиками, використання апарату штучної вентиляції легень тощо), коли зараження відбувається через брудні руки персоналу, інструменти, на поверхні яких мікроб утворює біоплівку, або з використанням забруднених розчинів.

Синьогнійна паличка зазвичай потрапляє в організм людини через пошкоджені тканини. Прикріплюючись, вони колонізують ранову або опікову поверхню, слизові оболонки або шкіру людини та розмножуються. За відсутності імунних механізмів проти інфекції Pseudomonas aeruginosa у людини місцевий процес (інфекція сечовивідних шляхів, шкіри, дихальних шляхів) може стати поширеним (генералізованим). Бактеріємія призводить до поширення збудника та розвитку сепсису, що часто спричиняє утворення вторинних гнійних вогнищ інфекції. При впливі патогенних факторів (екзотоксинів, агресивних ферментів) порушується функціонування органів і систем і можуть розвинутися важкі ускладнення - синдром дисемінованого внутрішньосудинного згортання крові, шок, респіраторний дистрес-синдром.

[ 30 ], [ 31 ], [ 32 ], [ 33 ], [ 34 ]

Симптоми захворювань, спричинених Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa викликає гнійно-запальні захворювання різної локалізації: ранові інфекції, опікову хворобу, менінгіт, інфекції сечовивідних шляхів, шкірні інфекції, захворювання очей, некротичну пневмонію, сепсис тощо. Смертність від сепсису, спричиненого Pseudomonas aeruginosa, сягає 50%.

Імунітет

Антитоксичні та антибактеріальні антитіла виявляються в сироватці крові здорових людей, а також тих, хто одужав від інфекцій, спричинених синьогнійною паличкою (Pseudomonas aeruginosa), але їхня роль у захисті від рецидивуючих захворювань вивчена мало.

Лабораторна діагностика захворювань, спричинених Pseudomonas aeruginosa

Основним діагностичним методом є бактеріологічне дослідження. Матеріалами для дослідження є кров (при сепсисі), спинномозкова рідина (при менінгіті), гній та ранові виділення (при інфікованих ранах та опіках), сеча (при інфекціях сечовивідних шляхів), мокротиння (при інфекціях дихальних шляхів) тощо. Бактеріоскопія мазків з досліджуваного матеріалу малоінформативна. При ідентифікації P. aeruginosa враховують характер їх росту на агарі CPC, утворення пігменту, наявність характерного специфічного запаху культури, позитивний тест на пірохромоксидазу, виявлення термофільності (ріст при 42 °C), здатність окислювати глюкозу в тесті OF. Для внутрішньовидової ідентифікації бактерій проводять серотипування, піопінотипування та фаготипування.

Серологічний метод дослідження спрямований на виявлення специфічних антитіл до антигенів Pseudomonas aeruginosa (зазвичай екзотоксину А та ЛПС) за допомогою повної імунофлуоресцентної реакції, опсонофагоцитарної реакції та деяких інших тестів.

Лікування захворювань, спричинених Pseudomonas aeruginosa

Для лікування псевдомонадної інфекції використовуються антибіотики, причому рекомендується комбінувати препарати з різних груп. Антимікробну терапію призначають лише після визначення антибіограми. У екстрених випадках антибіотики застосовуються емпірично.

Для лікування важких форм інфекції Pseudomonas aeruginosa також використовується гіперімунная плазма, отримана з крові добровольців, імунізованих полівалентною корпускулярною вакциною проти Pseudomonas aeruginosa.

Для місцевого лікування шкірних інфекцій (трофічних виразок, ектіми, опікових ран), спричинених P. aeruginosa, використовується гетерологічний імуноглобулін проти синегнойної палички, отриманий із сироватки крові баранів, гіперімунізованих суспензією культур Pseudomonas aeruginosa 7 різних імунотипів, убитих формаліном.

Крім того, для лікування гнійних інфекцій шкіри, абсцесів, термічних опіків, ускладнених псевдомонадною інфекцією, циститу, маститу та інших захворювань псевдомонадної етіології (крім сепсису) може бути використаний псевдомонадний бактеріофаг (бактеріофаг піоціанозний) або полівалентний рідкий піобактеріофаг.

Профілактика захворювань, спричинених Pseudomonas aeruginosa

Ефективна стерилізація, дезінфекція та антисептика, а також дотримання правил асептики є основними заходами неспецифічної профілактики псевдомонадної інфекції в умовах стаціонару. План профілактичних заходів обов'язково повинен включати контроль за забрудненням зовнішнього середовища (повітря, різних предметів, інструментів та обладнання), дотримання правил особистої гігієни.

З метою неспецифічної профілактики гнійно-запальних захворювань пацієнтам з ослабленим протиінфекційним імунітетом рекомендується призначення імуномодуляторів.

Для створення активного імунітету проти інфекції Pseudomonas aeruginosa використовуються вакцини. Наразі розроблені вакцини з ЛПС Pseudomonas aeruginosa, полісахаридні субкорпускулярні (хімічні) вакцини, рибосомні вакцини, препарати з джгутикових антигенів P. aeruginosa та компонентів позаклітинного слизу, а також анатоксини з позаклітинних протеаз та екзотоксину А. У Росії використовується полівалентна корпускулярна вакцина проти Pseudomonas (з 7 штамів P. aeruginosa) та стафілопротеозно-псевдомонадна вакцина.

Активна імунізація проти інфекцій, спричинених P. aeruginosa, показана пацієнтам із груп ризику (пацієнтам на муковісцидоз, діабет та особам з імунодефіцитом). Однак, через те, що імунна відповідь на вакцини у людей з імунодефіцитами є пізньою та не завжди повною, великого значення надається поєднанню методів активної та пасивної імунізації.