Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa) причинява различни гнойно-възпалителни процеси, включително генерализирани форми. По-голямата част от инфекциите с Pseudomonas aeruginosa са от нозокомиален произход. Изолира се при всеки трети хоспитализиран пациент. Специалните свойства на бактерията и особеностите на нейното взаимодействие с човешкото тяло създават обективни трудности в борбата с инфекцията. Ситуацията се усложнява от нарастващата заплаха от резистентност към антибиотици.
Pseudomonas aeruginosa има голяма адаптивна способност. Те са в състояние да се възпроизвеждат в условия на пълно отсъствие на органични вещества, развиват се дори в дестилирана вода и не губят жизнеспособността си в редица дезинфекционни разтвори. Бактериите често заразяват повърхности на рани след изгаряне, разкъсвания, порязвания и т.н. Те никога не заразяват здрава тъкан. Инфекцията може да се развие в пикочните пътища, когато се поставят катетри. Увреждането на очите възниква поради наранявания и хирургични интервенции.Инфекцията с Pseudomonas aeruginosa често се записва при възпаление на средното ухо. Засяга белите дробове и сърдечните клапи, менингите и ставите, стомашно-чревния тракт и ноктите. Когато бактериите навлязат в кръвта, се развива бактериален сепсис.
Ориз. 1. Pseudomonas aeruginosa. Снимка от електронен микроскоп. Компютърно оцветяване.
Как се предава Pseudomonas aeruginosa? Епидемиология на заболяването
Родът Pseudomonas включва около 140 подвида бактерии. Микроорганизмите причиняват развитието на животозастрашаващи и трудни за лечение псевдомонасни инфекции. За своята жизнена дейност бактериите използват почти всички естествени органични съединения.
Заболяването се среща целогодишно. Малките деца и възрастните хора са по-често засегнати, а в болниците, включително отделенията за новородени, се регистрира високо ниво на инфекция.
Разпространение
Pseudomonas aeruginosa е широко разпространен в природата. Те живеят в почвата, растенията и водата, в животни, насекоми, хора и птици.
Течна среда
Бактериите предпочитат места с висока влажност - климатици, мивки, респиратори, овлажнители, влагоуловители. Те се намират в 90% от пробите от отпадъчни води, колонизират повърхността на плочките на басейна и попадат в шевовете, образувайки защитен биофилм, който е слабо повлиян от дезинфекциращите разтвори. Във вода при температура 37 ° C бактериите остават жизнеспособни в продължение на една година, оцеляват в антисептични разтвори, използвани в медицински заведения, в течност, предназначена за съхранение на контактни лещи.
Лечебни заведения
Pseudomonas aeruginosa е широко разпространен в болничните условия.Те са основните причинители на вътреболничните инфекции. До 30% от хоспитализираните се заразяват. Заразата се предава чрез храна и вода, чрез мивки, тоалетни, дръжки на кранове, ръце на медицински персонал, общи кърпи, спално бельо, лекарствени разтвори и мехлеми, както и чрез медицинско оборудване и инструменти.
Човек
Pseudomonas aeruginosa е опортюнистичен микроорганизъм. Той е част от нормалната човешка микрофлора. Намира се по кожата на ушите (2%), подмишниците и слабините, по лигавиците на носа (3%), фаринкса (7%) и стомашно-чревния тракт (до 24%). Силната имунна система потиска развитието на инфекцията.
Ориз. 2. Pseudomonas инфекция. Увреждане на ноктите (снимка вляво), външно и средно ухо.
Източник, механизъм и фактори на предаване на инфекцията
Резервоар и източник Pseudomonas инфекцията засяга хора (пациенти или носители) и животни. Възможно е източникът на Pseudomonas aeruginosa да е околната среда.
Механизъм на предаване на инфекцията контактни, въздушни и хранителни. Най-опасни са хората с увредена кожа (открити гнойни рани от различен произход) и болните от пневмония.
Към факторите на предаване Инфекцията с Pseudomonas у дома включва заразени предмети от бита, кремове, разтвори, кърпи за лице и гениталии, четки за бръснене и др.
Факторите за предаване на инфекцията с Pseudomonas aeruginosa в лечебните заведения включват инструменти, медицинско оборудване, устройства, дезинфекционни разтвори, медицински мехлеми, капки за очи, предмети за грижа за пациентите, ръцете на медицински и обслужващ персонал.
Ориз. 3. Увреждане на роговицата поради инфекция с Pseudomonas aeruginosa. Язва на роговицата.
Рискови групи
Рисковата група за инфекция с псевдомонас включва хора с отслабена имунна система - пациенти с хронични инфекциозни заболявания, муковисцидоза, новородени, малки деца и възрастни хора,
Има висок риск от развитие на инфекция с Pseudomonas aeruginosa при пациенти с открити гнойни рани (изгаряния, порязвания, разкъсвания).
В рисковата група са пациентите с постоянни катетри, тези на апаратна вентилация и др.
Pseudomonas aeruginosa принадлежи към семейство Pseudomonadaceae, род Pseudomonas, който включва множество видове (повече от 20) патогени, три от които са патогенни за хората:
Видът Pseudomonas aeruginosa причинява различни гнойно-възпалителни процеси.
Бактериите от този род са грам-отрицателни пръчици, строги аероби, не образуват спори и не са взискателни към хранителните среди.
Pseudomonas aeruginosa е открит през 1862 г. от A. Lücke. Изследователят отбелязва характерния синьо-зелен цвят на превързочния материал. През 1872 г. P. Gessard изолира чиста култура на патогена и изследва свойствата му. През 1897 г. е регистрирано първото огнище на нозокомиална (болнична) инфекция, чийто причинител е Pseudomonas aeruginosa. През 1899 г. С. Н. Серковски посочи появата на бактериално заболяване при изтощени пациенти и деца - хора с отслабена имунна система. Днес Pseudomonas aeruginosa е един от основните причинители на локални и системни гнойно-възпалителни процеси, особено в болнични условия.
Бактериите са пръчковидни, прави или леко извити, със заоблени краища, имат 1 или 2 полярни камшичета и пили (микровили), 1 - 5 µm дължина и 0,5 - 1,0 µm ширина, подвижни в нативните препарати, не образуват спори , Обвивката е подобна на капсула.
Ориз. 6. Грам-отрицателни бактерии Pseudomonas aeruginosa в петна от чисти култури под микроскоп са разположени поединично, по двойки или под формата на къси вериги. Разположени в цитоплазмата, фагоцитите могат да се деформират.
Биологични свойства на патогена
Образуване на слуз
Бактериите синтезират извънклетъчно подобно на нишесте вещество - слуз. По-вирулентните щамове синтезират повишени количества от него. Слузта покрива микробните клетки с тънък слой. Придава вискозитет на колониите и бульонните култури. В течна среда слузът образува сивкаво-сребрист филм. С напредване на възрастта на културата течната среда става мътна, мътността постепенно пада отгоре надолу и след това лигава утайка пада на дъното. Бактериалната слуз се счита за патогенен фактор.
Миризма
Pseudomonas aeruginosa произвежда химикала триметиламин, който придава на бактериалните култури миризмата на карамел, жасмин или грозде.
Образуване на пигмент
Pseudomonas aeruginosa синтезира пигменти от синьо-зелен, червен, черно-кафяв и жълт цвят.
Повечето щамове произвеждат водоразтворим пигмент феназид пиоцианин, който оцветява секрета от рани, превръзки и хранителна среда в синьо-зелено. Големи количества пигмент се произвеждат от по-вирулентни щамове. Образуването на пигмент е важен диагностичен признак. Регистрира се при 70 - 80% от клиничните изолати. Пиоцианинът е разтворим в хлороформ.
Ориз. 7.Оцветяване на хранителната среда с ензима пиоцианин в синьо-зелено.
Много щамове произвеждат пигмент пиовердин (флуоресцеин) е жълто-зелен пигмент, който флуоресцира в UV лъчи с дължина на вълната 254 nm.
В кисела среда бактериите произвеждат пигмент пиорубин, който оцветява хранителната среда в червено или кафяво.
Ориз. 9. Пигментът пиорубин оцветява хранителната среда в червено или кафяво.
Някои щамове бактерии произвеждат пиомеланин (меланинов пигмент), който оцветява растежната среда в черно, кафяво-червено или кафяво-черно.
Ориз. 10. Пигментът пиомеланин оцветява хранителната среда в черно, кафяво-червено или кафяво-черно.
Пигмент Л-оксифеназин дава жълт цвят.
Ориз. 11. Пигментът L-оксифеназин оцветява хранителната среда в жълто.
Химични свойства на бактериите
Pseudomonas aeruginosa проявява устойчивост към редица химични съединения и външни влияния:
Използва феноли, нитрофуранови съединения (растат във фурацилин), карболова киселина.
Белина и хлорамин нямат ефект върху него.
UV лъчите имат вредно въздействие върху бактериите само когато са изложени за 3 часа или повече.
Pseudomonas aeruginosa има висока протеолитична активност.
Благодарение на наличието на каталаза, бактериите насърчават разграждането на водородния пероксид в молекулярен кислород и алкохоли,
Те синтезират цитохромоксидаза, която играе основна роля в процесите на синтез на АТФ, регулира дейността на цялата дихателна верига и играе ключова роля в производството на енергия от клетката.Оксидазният тест е водещ в идентифицирането на опортюнистични и патогенни бактерии.
Бактериите съсирват кръвния серум и хидролизират казеина.
Те разграждат протеини и някои аминокиселини (валин и аланин) и се противопоставят на разрушаването от еластази.
Те използват хемоглобина (образуват зона на хемолиза върху хранителни среди).
Те имат ниска захаролитична активност (окисляват само глюкозата), която се използва за идентифициране на бактерии. Използването на глюкоза и L-аланин става с натрупването на киселинни продукти. В този случай тест лентата не променя цвета си поради неутралното pH на околната среда (диагностичен тест).
Поради факта, че протеолитичната активност на Pseudomonas aeruginosa преобладава над захаролитичната активност, хранителната среда за бактериите се приготвя с висока концентрация на въглехидрати (до 2%) и ниско съдържание на пептон (не повече от 0,1%).
Те произвеждат аргинин дихидролаза и нитрат редуктаза. Те не произвеждат лизин декарбоксилаза.
Синтезира се триметиламин. Химикалът придава на културите Pseudomonas aeruginosa миризма на жасмин, карамел или грозде.
Те синтезират ацетат, сукцинат и пируват.
Те не образуват индол.
Слабо произвеждат сероводород.
Отличителна способност на Pseudomonas aeruginosa е неговата ограничена нужда от хранителни вещества. Той остава жизнеспособен в условия на почти пълно отсъствие на източници на енергия.
Физични свойства на бактериите
Устойчивост на Pseudomonas aeruginosa
Дългият престой в околната среда и способността да издържат на защитно повишаване на телесната температура на пациента се обяснява със способността на микроорганизма да поддържа жизнеспособност при температури на околната среда от 4 до 42С. Оптималната температура се счита от 20От до 42СЪС.
Pseudomonas aeruginosa умира при варене.При температура 60C умира в рамките на 15 минути.
Ecovars Pseudomonas aeruginosa, широко разпространени в хирургичните отделения, стават силно устойчиви на антибактериални лекарства и антисептици като фурацилин и риванол.
Бактериите са устойчиви на ултравиолетово лъчение, издържат 2 седмици в прах, 8 седмици в парчета кора от изгаряне.
Чувствителност на Pseudomonas aeruginosa
Бактериите са чувствителни към ефектите на оксалова киселина, 10% борна и мравчена киселина, калиев перманганат, 5% разтвор на хлорамин, 2% разтвор на карболова киселина (фенол). За дезинфекция на оборудването в лечебните заведения използвайте 6% разтвор на водороден прекис и препарат. За да спрете кървенето от носа и да лекувате рани, използвайте 3% разтвор на водороден прекис.
Pseudomonas aeruginosa е чувствителен към бактериофаги.
Ориз. 12. Обилен растеж на Pseudomonas aeruginosa се открива при температура от +20 градуса С - +40 градуса С. (вижте епруветките с образуването на синьо-зелен пигмент).
Бактериите Pseudomonas aeruginosa са строги аероби (те живеят и се развиват само в присъствието на атмосферен кислород). Не са взискателни към хранителните среди. Те остават жизнеспособни при пълна липса на хранителни източници. Има добър растеж на микроорганизми върху неутрална среда. Не са необходими растежни фактори. Оптималната температура за растеж е 37C, но растат и при температура 42C. Времето за култивиране е 24 часа. При отглеждане върху кръвен агар около колониите се образува зона на изчистване (хемолиза).
Ориз. 13. На 5% кръвен агар се вижда избистряща зона около колониите на Pseudomonas aeruginosa - хемолиза.
Растеж на бактерии в течна среда
При отглеждане върху течни хранителни среди на повърхността се образува сивкаво-сребрист филм. С напредване на възрастта на културите се образува мътност, която в крайна сметка пада отгоре надолу.
Ориз. 14. В епруветката отляво ясно се вижда синьо-зеленият пигмент пиоцианин и сиво-сребрист филм. В епруветката отдясно се отбелязва флуоресценция на пигмента и ясно се вижда мътност, спускаща се отгоре надолу.
Растеж на бактерии върху твърди среди
Форма колонии
Когато расте върху твърда среда, Pseudomonas aeruginosa образува малки колонии с диаметър 2–5 mm от различни типове: S-тип (изпъкнали колонии), R-тип (плоски колонии с неправилна форма, нагъната повърхност и вълнообразни ръбове, напомнящи цвете на маргаритка ). Колониите са гладки, полупрозрачни, боядисани в различни цветове (обикновено синьо-зелени) и имат специфична миризма на карамел, жасмин или грозде.
Ориз. 15. Колонии от Pseudomonas aeruginosa във формата на „маргаритка“.
Ориз. 16. Колониите на Pseudomonas aeruginosa са гладки, полупрозрачни, сочни, лигави.
Феноменът на дъговия лизис
Феноменът на дъговия лизис е характерен за много щамове на Pseudomonas aeruginosa. Състои се във факта, че върху повърхността на бактериалните колонии се появява филм, преливащ с всички цветове на дъгата в отразена светлина. Това явление се причинява от спонтанното влияние на бактериофагите и е характерно само за Pseudomonas aeruginosa.
Ориз. 17. Чиста култура на Pseudomonas aeruginosa върху скосове.
Оцветяване и миризма на колонии
Оцветяването на колониите и появата на специфична миризма настъпва още в края на първия ден на растеж.
Културни медии
Селективната среда е хранителен агар, съдържащ цетилперидиниев хлорид (CPC агар).
Върху месопептонен агар се образуват едри (3 - 5 mm в диаметър), кръгли или плоски слузни колонии, често с феномена на дъговиден лизис, здраво залепнали за хранителната среда.
Върху кръвния агар се образува зона на изчистване (хемолиза) около колониите.
Върху средата на Плоскирев (агар на Плоскирев) след 24 часа нарастват колонии с интензивен жълт цвят, след 48 часа колониите стават кафяви на цвят, вискозни са и трудно се отстраняват с примка.
Ориз. 18. На снимката е показана селективна среда за култивиране на бактерии - хранителен агар, съдържащ цетилперидиниев хлорид (CPC агар).
Pseudomonas aeruginosa отделя ендотоксини, които имат патогенен ефект върху тялото на пациента, както и ендотоксини, отделени по време на смъртта и разпадането на микроорганизми. Вирулентността на бактериите се осигурява от протеини на външната мембрана на клетъчната стена и пили. Факторите на инвазия включват протеази и неврамидаза.
Бактериални екзотоксини
Екзотоксините са отпадъчни продукти от микроорганизми, които имат широк биологичен спектър на действие. Следните са от първостепенно значение за Pseudomonas aeruginosa:
Екзотоксин А
Екзотоксин А е протеин. Молекулното му тегло е 66 - 72 хиляди D.
Pseudomonas aeruginosa е най-токсичният от всички отпадъчни продукти. Изолира се от 80 - 90% от щамовете на Pseudomonas aeruginosa. Токсин А инхибира имуногенезата, има инвазивни свойства и под негово влияние се развива парализа на вътреклетъчния протеинов синтез. Действието му се проявява чрез общ токсичен ефект. Пациентите развиват некроза, оток и метаболитна ацидоза, която се усложнява от развитието на дихателна недостатъчност и колапс.
Токсинът е термолабилен (губи свойствата си при повишени температури), разгражда се под въздействието на собствените си ензими, панкреатична еластаза и проназа (протеолитичен ензим бактерии стрептомици). В тялото на заразен човек се произвеждат антитела срещу екзотоксин А.
Екзотоксин С
Екзотоксин S се изолира от до 90% от патогенните щамове. В човешкото тяло причинява дълбоко увреждане на белодробната тъкан. Той е термостабилен (не се разпада под въздействието на повишени температури). Не се неутрализира от антитела срещу екзотоксин А (високо специфичен).
Цитотоксин
Цитотоксинът (кисел протеин) образува дълбоки структурни и функционални промени в полиморфонуклеарните неутрофили, което води до тяхната смърт и развитие на неутропения.
Хемолизини
В резултат на жизнената си дейност Pseudomonas aeruginosa образува термостабилни (фосфолипаза) и термолабилни (фосфолипаза С) хемолизини. И двете вещества (мембранотоксини) предизвикват солюбилизация (колоидно разтваряне) и хидролиза на фосфолипидите с образуването на фосфорилхолини. Под въздействието на хемолизините червените кръвни клетки се разрушават, настъпва некротично увреждане на белодробната и чернодробната тъкан.
Протеолитични ензими
В резултат на своята жизнена дейност Pseudomonas aeruginosa отделя редица протеолитични ензими - активни съединения, които разграждат протеините. 75% от цялата протеолитична активност се причинява от ензима протеаза II (еластаза). Ензимът разгражда казеин, еластин, фибрин, хемоглобин, имуноглобулини, комплемент и други протеини. Протеаза III (алкална протеаза) хидролизира много протеини (включително 7-IFN). Ензимът колагеназа разгражда колагена в съединителната тъкан.Счита се за основния вирулентен фактор при лезии на Pseudomonas aeruginosa на външната мембрана на окото (роговицата). Протеолитичните ензими разтопяват засегнатите тъкани, отговарят за общите и локалните реакции на заболяването, насърчават дълбокото проникване на бактериите, тяхното хранене и имат изразена (5 g и повече) антилизозимна активност.
Бактериални ендотоксини
Ендотоксините се освобождават, когато бактериалната клетка се разпадне. Сред ендотоксините на Pseudomonas aeruginosa са:
Ентеротоксичен фактор
Този ендотоксин е протеинов по природа, термолабилен и чувствителен към действието на трипсина. Здравите възрастни са нечувствителни към ендотоксина. При новородени причинява ентерит с образуване на гнойни плаки и дори язви. Съобщени са случаи на перитонит.
Коефициент на пропускливост
Този ендотоксин е термолабилен и чувствителен към действието на трипсина. Отговорен за адхезията на бактериите върху клетките на телесните тъкани на пациента с последващо увреждане. Факторът на пропускливост се произвежда от Pseudomonas aeruginosa с висока степен на вирулентност.
Неврамидаза
Неврамидазата нарушава метаболитните процеси в тялото на пациента, които съдържат невраминови киселини. Това се отнася преди всичко за елементите на съединителната тъкан. Ензимът засилва 2-3 пъти действието на други токсини, произвеждани от бактериите.
Левкоцидин
Този ензим се освобождава по време на саморазтваряне на бактериите (автолиза) под въздействието на техните собствени ензими. Лизира левкоцитите.
Други токсични вещества
Адхезия
Прикрепването към клетките на засегнатите тъкани от бактерии се осъществява чрез рецептори, включително N-ацетилневраминови киселини. Насърчава закрепването на фимбриите (пили или микровили).Pseudomonas aeruginosa има способността да се прикрепя към повърхността на катетри и ендотрахеални тръби, да се задържа върху тях дълго време и периодично да проявява своята инфекциозна способност. С течение на времето бактериалните колонии се обединяват в един непрекъснат биофилм, покрит отгоре с полизахариден полимер - гликокаликс. Адхезията се увеличава, когато мукоцилиарният транспорт е нарушен при пациент, което често се записва при редица патологии.
Подобната на слузна капсула мембрана и секретираните цитотоксини предпазват бактериалните клетки от фагоцитоза и дезинфектанти.
Ориз. 19. Пилите и жгутиците са фактори за патогенност на бактериите.
Кооперативна чувствителност
Pseudomonas aeruginosa се характеризира със “Quorum sensing” – синдром на кооперативна чувствителност. При промяна на броя на бактериите се променят основните им физиологични функции - синтеза на екзотоксини и образуването на биофилм. Тоест, Pseudomonas aeruginosa е способен да взема общи решения, за да се адаптира към факторите на околната среда. По този начин бактериалните общности развиват резистентност към високи дози антибиотици. Биофилмът, покриващ колонии от микроорганизми, затруднява проникването на антимикробните агенти в засегнатите области, което значително усложнява лечението на инфекциозно заболяване.
Въпреки че Pseudomonas aeruginosa има значителен брой вирулентни фактори, рядко се наблюдава инфекция при индивиди със силна имунна система и непокътнати анатомични бариери.
Ориз. 20. Биофилмът, покриващ бактериите, е един от факторите за патогенност на микроорганизмите.
Има соматични (O-Ag) и флагеларни (N-Ag) антигени.
Ролята на О-антигените се изпълнява от бактериалната клетъчна стена.Антигенът е ендотоксин липополизахарид. Типово и групово специфични. Серологичното типизиране се извършва специално за този антиген. Бактериите се разделят на серовари на базата на О-антигени. Доказано е наличието на около 20 серогрупи.
Флагеларен антиген. Той е защитен антиген. Използва се за приготвяне на ваксини.
Антигени пили.
Ориз. 21. Рана, заразена с Pseudomonas aeruginosa, преди и след лечение.
В хода на заболяването в кръвния серум на пациентите се образуват типоспецифични антибактериални и антитоксични антитела, чиято роля в защитата срещу рецидивиращи заболявания е малко проучена.
