содержание .. 1 2 3 ..

Рациональная антимикробная фармакотерапия - часть 2

ВВЕДЕНИЕ

Внутреннее строение бактерий

Рибосомы представляют собой органел-

По внутреннему строению бактерии прак-

лы, синтезирующие белок. Они представ-

тически не различаются. В цитоплазме

лены большой (50S) и малой (30S) субъеди-

всех бактерий имеются нуклеиновые кис-

ницами, в свою очередь, состоящими из

лоты (ДНК и РНК), рибосомы и гранулы с

рибосомальных РНК

(рРНК) и белков.

питательными веществами.

Синтез белка в рибосомах — это сложный,

Основной нуклеиновой кислотой, несу-

многоэтапный процесс. В результате

щей генетическую информацию, является

транскрипции синтезируется молекула

дезоксирибонуклеиновая кислота

(ДНК).

одноцепочечной информационной РНК

Бактериальная ДНК существует в виде

(иРНК), являющейся точной копией ДНК,

хромосомы и плазмид.

кодирующей определенный ген. Собствен-

Бактериальная хромосома представляет

но синтез белка происходит в процессе

собой кольцевую молекулу ДНК, вклю-

трансляции — считывания информации с

чающую жизненно важные гены, опреде-

молекулы иРНК на бактериальных рибо-

ляющие уникальность данного вида мик-

сомах. Рибосомы присоединяются к моле-

роорганизма. Хромосома не окружена спе-

куле иРНК и двигаются вдоль нее. Необхо-

циальной мембраной, т.е. истинное ядро у

димые для построения белка аминокисло-

бактерий отсутствует. Длина бактериаль-

ты доставляют к рибосомам транспортной

ной хромосомы приблизительно в тысячу

РНК (тРНК) и включаются в растущую по-

раз превосходит длину клетки, но занима-

липептидную цепь. Специфичность вклю-

ет лишь незначительную часть объема ци-

чения в полипептидную цепь необходимой

топлазмы. Это становится возможным за

аминокислоты определяется комплимен-

счет компактной пространственной орга-

тарностью кодона (единицы генетического

низации хромосомной ДНК, которую осу-

кода, представляющей собой группу из

ществляет сложный аппарат. Важную

трех азотистых оснований, кодирующую

роль в его функционировании играют фер-

включение определенной аминокислоты в

менты топоизомеразы, наиболее значимые

полипептидную цепь) в составе иРНК и ан-

из них ДНК-гираза и топоизомераза IV.

тикодона (участок молекулы — триплет —

Топоизомеразы являются мишенью дейст-

транспортной РНК, посредством которого

вия хиноловых антибактериальных препа-

осуществляется ее взаимодействие с кодо-

ратов. Подавляя активность топоизомераз,

ном). Вдоль одной молекулы иРНК обычно

хинолоны нарушают пространственную

выстраивается несколько рибосом, обра-

организацию бактериальной ДНК и тормо-

зующих полисому. При росте бактерий в

зят рост и размножение бактерий.

период интенсивного синтеза белка до 80—

Плазмиды представляют собой внехромо-

90% рибосом входит в состав полисом.

сомные кольцевые молекулы ДНК, однако

Рибосомы являются мишенью действия

их размеры намного меньше, чем у хромо-

многих антибиотиков, угнетающих биосин-

сомы, и относятся к подвижным генетиче-

тез белка. С большой субъединицей рибосом

ским элементам, т.е. они способны переда-

связываются макролидные и линкозамид-

ваться от одной бактериальной клетки к

ные антибиотики, а также хлорамфеникол;

другой (в отличие от хромосомы). Этот про-

с малой субъединицей —аминогликозидные

цесс — один из основных путей генетиче-

и тетрациклиновые антибиотики.

ского обмена у бактерий. Плазмиды не яв-

Кроме нуклеиновых кислот и рибосом, в

ляются обязательным компонентом мик-

цитоплазме бактерий можно обнаружить

робной клетки. В их состав могут входить

гранулы, содержащие запасы питатель-

гены, определяющие устойчивость бакте-

ных веществ: полисахариды, липиды, по-

рий к факторам внешней среды, в том числе

лифосфат и другие.

и к антибиотикам, вирулентность и другие

свойства, не являющиеся жизненно важны-

Пограничные структуры бактерий

ми, но дающие их обладателям определен-

В составе пограничных структур бактерий,

ные преимущества в процессе эволюции.

отделяющих цитоплазму от окружающей

Глава 1. Патогенные и условно-патогенные микроорганизмы и их роль в инфекционном процессе

Рисунок 2. Внешние структуры грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов

среды, выделяют цитоплазматическую

продукты метаболизма, токсины и дру-

мембрану (ЦПМ), клеточную стенку, пеп-

гие факторы вирулентности белковой

тидогликан (муреин).

природы.

Цитоплазматическая мембрана. ЦПМ у

Благодаря тому, что значительная часть

всех бактерий имеет принципиально оди-

мембранных белков не фиксирована в опре-

наковую структуру. Для бактерий харак-

деленных точках, а способна к перемеще-

терна ЦПМ, которая отделяет содержимое

нию, ЦПМ представляет собой динамич-

клетки (цитоплазму) от внеклеточной сре-

ную, постоянно меняющуюся структуру.

ды. ЦПМ представляет собой двойной слой

Клеточная стенка. У бактерий, не имею-

из молекул фосфолипидов, состоящих из

щих капсулы или слизистого слоя, клеточ-

фосфата и двух жирных кислот (фосфоли-

ная стенка непосредственно контактирует

пидный бислой).

с внешней средой и служит механическим

В состав ЦПМ бактериальных клеток вхо-

барьером между протопластом и внешней

дит также значительное количество белков

средой, придавая клеткам определенную

(около 200), к мембранным белкам, в част-

форму и механически защищая их от про-

ности, относятся бактериальные цитохро-

никновения избытка воды.

мы. Белки выполняют различные функции:

Строение клеточной стенки у различных

генерацию энергии в виде аденозинтри-

бактерий различно (рис. 2). Это приводит к

фосфата (АТФ);

определенному окрашиванию бактерий по

активную транспортировку через ЦПМ,

методу Грама. В клеточных стенках прока-

которая является непроницаемым осмо-

риотических микроорганизмов, обработан-

тическим барьером. Внутрь бактериаль-

ных сначала кристаллическим фиолето-

ной клетки активно транспортируются

вым, а затем йодом, образуется окрашен-

аминокислоты, органические кислоты,

ный комплекс. При последующей обработке

неорганические соли, а из нее выводятся

спиртом в зависимости от строения клеточ-

ВВЕДЕНИЕ

ной стенки данный комплекс либо удержи-

Несмотря на принципиальное сходство в

вается, и клетка сохраняет цвет, либо вы-

строении пептидогликана, у грамположи-

мывается, клетка обесцвечивается, а при

тельных и грамотрицательных микроорга-

дополнительной окраске приобретает дру-

низмов имеются и определенные различия.

гой цвет. Это свойство послужило основани-

По химическому составу пептидогликан

ем для разделения микроорганизмов на две

грамотрицательных бактерий несколько

большие группы: грамположительные (ок-

отличается от пептидогликана грамполо-

рашивающиеся в сине-фиолетовый цвет) и

жительных бактерий.

грамотрицательные

(окрашивающиеся в

У грамположительных бактерий молекулы

красный цвет). Различия в характере окра-

пептидогликана образуют сложную и много-

ски по Граму коррелируют с фундамен-

слойную пространственную структуру. Му-

тальными особенностями строения внешних

реиновый слой у многих видов ковалентно

структур бактериальной клетки.

связан с тейхоевыми и тейхуроновыми кис-

На практике в некоторых случаях ха-

лотами, которые могут входить в состав ре-

рактер окраски по Граму зависит от тща-

цепторов для некоторых бактериофагов. В

тельности выполнения методики (длитель-

составе клеточной стенки некоторых грампо-

ности стадии обесцвечивания) и фазы рос-

ложительных бактерий возможно наличие

та микробной культуры. Известны случаи,

небольшого количества полисахаридов, бел-

когда грамположительные по своей струк-

ков и липидов. У большинства видов грамот-

туре микроорганизмы окрашиваются как

рицательных бактерий пептидогликановый

грамотрицательные и наоборот.

слой образует одно- или двухслойную струк-

Пептидогликан. Снаружи цитоплазмати-

туру, сшитую редкими поперечными связя-

ческой мембраны у всех бактерий находится

ми между гетерополисахаридными цепями.

слой пептидогликана, ответственный за под-

Более важным различием в структуре

держание специфической формы бактерии

клеточной стенки является наличие у гра-

и выдерживающий внутриклеточное давле-

мотрицательных бактерий дополнительной

ние, достигающее нескольких атмосфер.

внешней (наружной) мембраны, распола-

Пептидогликан состоит из параллель-

гающейся снаружи от пептидогликанового

ных полисахаридных цепей, образующих

слоя. Внешняя мембрана грамотрицатель-

вокруг микробной клетки каркас, жест-

ных микроорганизмов, в отличие от цито-

кость которого обеспечивается поперечны-

плазматической мембраны, асимметрична.

ми сшивками между полисахаридными це-

Ее внутренний слой составляют молекулы

пями. Полисахаридные цепи пептидогли-

фосфолипидов, структура внешнего слоя

кана состоят из чередующихся молекул

более сложная. В его состав, кроме фосфо-

N-ацетилмурамовой кислоты и N-ацетилг-

липидов, в значительном количестве входят

люкозамина, соединенных между собой

молекулы липополисахарида (ЛПС).

посредством бета-1,4-гликозидных связей.

Молекула ЛПС состоит из трех фраг-

Поперечные сшивки формируются за

ментов:

счет замыкания ковалентных связей меж-

1. консервативной структуры — липида А

ду короткими боковыми цепями аминокис-

(практически одинакового у всех грамот-

лотной природы, отходящими под прямым

рицательных бактерий);

углом от основных полисахаридных цепей.

2. относительно консервативной олигоса-

Замыкание поперечных сшивок осуществ-

харидной структуры: 2-кето-3-деокси-

ляет группа специализированных фермен-

октоновой кислоты (KDO — коровой зо-

тов. Специфически подавляют функцию

ны, или ядра);

этих ферментов бета-лактамные антиби-

3. высоковариабельных полисахаридных

отики, в чем и заключается механизм дей-

цепей (О-специфические цепи), имею-

ствия данных препаратов. Благодаря спо-

щих уникальное строение у каждого ви-

собности связываться с пенициллином,

да микроорганизмов.

ферменты получили название пеницил-

Липидный фрагмент молекулы ЛПС об-

линсвязывающие белки (ПСБ).

ладает гидрофобными свойствами, а поли-

Глава 1. Патогенные и условно-патогенные микроорганизмы и их роль в инфекционном процессе

сахаридный — гидрофильными. В соответ-

нерируется в базальном теле, однако био-

ствии с этими свойствами липидный фраг-

химические детали этого процесса изуче-

мент ориентирован внутрь внешней мемб-

ны недостаточно.

раны, а полисахаридный — наружу.

Движение бактерий может быть хаотич-

ЛПС грамотрицательных бактерий, преж-

ным или направленным. В последнем слу-

де всего его фрагмент липид А, играет клю-

чае в зависимости от стимула различают

чевую роль в патогенезе системной воспа-

хемотаксис, фототаксис, аэротаксис и маг-

лительной реакции, являясь наиболее ак-

нетотаксис.

тивным из всех известных стимуляторов

Ворсинки и пили внешне напоминают

продукции провоспалительных цитокинов

жгутики, однако они не участвуют в движе-

(интерлейкина-1, интерлейкина-6, факто-

нии бактерий. Ворсинки (фимбрии), как

ра некроза опухолей).

правило, имеются у бактерий в большом ко-

Липополисахаридный слой практически

личестве. Они короче жгутиков, а их основ-

не проницаем для экзогенных гидрофиль-

ная функция — обеспечение адгезии мик-

ных соединений, к которым относится

роорганизмов к эпителиальным поверхно-

большинство питательных веществ (саха-

стям. Ворсинки представляют собой тонкие

ров, аминокислот) и антибиотиков. Транс-

и длинные белковые структуры диаметром

порт перечисленных соединений внутрь

около 10 нм и длиной в несколько сотен на-

бактериальной клетки осуществляется че-

нометров. Дистальная часть ворсинки пред-

рез воронкообразные белковые структуры

ставлена еще более тонкой фибриллой, на

(порины, пориновые каналы), встроенные в

конце которой располагается молекула соб-

липополисахаридный слой. Гидрофобные

ственно адгезина. Бактериальными адгези-

соединения (среди антибиотиков к тако-

нами, как правило, являются белковые мо-

вым относятся хинолоны, макролиды и

лекулы, а рецепторами — карбогидраты

тетрациклины) способны диффундиро-

фрагментов клеток эпителия. У грамотри-

вать через липополисахаридный слой.

цательных бактерий различают несколько

Сравнительно высокомолекулярные гид-

типов ворсинок, основой для классифика-

рофильные антибиотики, такие как глико-

ции служат структура ворсинок, рецептор

пептиды, природные пенициллины, с тру-

связывания и механизм сборки. Один

дом проникают через пориновые каналы

штамм микроорганизмов может иметь не-

грамотрицательных бактерий, чем и объяс-

сколько типов ворсинок. Адгезины Р-ворси-

няется природная устойчивость этих микро-

нок E. coli (белок PapG) связываются с кар-

организмов к перечисленным препаратам.

богидратными фрагментами Gala(1-4)Gal-

Кроме поринов, в состав внешней мемб-

мембран клеток уроэпителия, а ворсинки

раны грамотрицательных микроорганиз-

I типа — с остатками маннозы.

мов входят и другие белки, выполняющие

Структура пилей напоминает структуру

транспортные функции.

ворсинок, тем не менее они значительно

длиннее и обнаруживаются на бактери-

Поверхностные структуры бактерий

альных клетках в незначительном количе-

К таким структурам относят жгутики, вор-

стве. Одной из функций пилей является

синки, пили и гликокаликс.

прикрепление к различным поверхностям.

Жгутики относятся к органеллам, ответ-

Однако не меньшее значение имеет их

ственным за подвижность бактерий. Длина

участие в передаче генетической инфор-

жгутиков обычно составляет около 100 нм,

мации при конъюгации. Посредством поло-

диаметр — 20 нм. Жгутики состоят из за-

вых пилей (F-пилей) происходит прикреп-

крепленного в цитоплазматической мемб-

ление бактерии-донора к бактерии-реци-

ране базального тела белковой природы,

пиенту. После прикрепления пили служат

переходного фрагмента "крюка" и длинной

каналом для передачи ДНК.

спиральной цепи, состоящей из мономеров

Если жгутики, ворсинки и пили характер-

белка флагеллина. При движении жгутики

ны преимущественно для грамотрицатель-

вращаются, как пропеллер; вращение ге-

ных микроорганизмов, то наличие гликока-

ВВЕДЕНИЕ

ликса — в основном для грамположитель-

Облигатные (строгие) аэробы — сравни-

ных бактерий. Выделяют два основных ва-

тельно небольшая группа микроорганиз-

рианта гликокаликса: капсулу и слизь. По

мов, нуждающихся для роста в свободном

структуре обе формы гликокаликса схожи

кислороде.

и представляют собой сеть поверхностного

Большинство современных бактерий пред-

гликопротеина. Различия касаются про-

ставляет собой факультативные анаэробы.

чности связи с клеткой. Если капсула связа-

По характеру метаболизма выделяют

на достаточно прочно, то слизь легко отде-

микроорганизмы с ферментативным и

ляется от бактериальной клетки. Функции

окислительным метаболизмом.

гликокаликса связаны с прикреплением к

В отсутствие свободного кислорода мик-

поверхностям, антифагоцитарной защитой,

роорганизмы утилизируют углеводы (преж-

предотвращением высыхания и сохранени-

де всего глюкозу), являющиеся основными

ем питательных веществ.

источниками энергии, в результате фер-

ментативного метаболизма

(брожения).

Накопление энергии в виде АТФ происхо-

Метаболизм и биохимическая

дит в результате субстратного фосфорили-

активность микроорганизмов

рования. Конечные продукты брожения —

Дифференцирование отдельных видов мик-

это низкомолекулярные органические кис-

роорганизмов внутри крупных таксономиче-

лоты (молочная и др.), возможна также

ских групп на основании морфологии и ха-

продукция спиртов и углекислого газа.

рактера окраски по Граму невозможно. Так,

Альтернативным ферментативному яв-

при световой микроскопии Escherichia coli

ляется окислительный метаболизм (дыха-

(кишечная палочка) микроорганизм, входя-

ние). Накопление АТФ при окислительном

щий в состав нормальной микрофлоры, и

характере метаболизма происходит в ос-

возбудитель брюшного тифа

(Salmonella

новном в результате окислительного фос-

typhi) выглядят практически одинаково.

форилирования, в процессе транспорта

Основное практическое значение для диф-

электронов в дыхательных цепях, а конеч-

ференцирования микроорганизмов имеет

ным акцептором электронов выступает

характер их метаболизма.

кислород. При дыхании происходит более

Для выделения и идентификации бакте-

полная утилизация глюкозы — до воды и

рии разделяют на несколько групп в зави-

углекислого газа. Соответственно, эффек-

симости от их отношения к кислороду.

тивность окислительного метаболизма го-

Облигатные (строгие) анаэробы — бакте-

раздо выше, чем ферментативного.

рии, размножающиеся в отсутствие сво-

Факультативные анаэробы, в зависимости

бодного кислорода. Кислород в концентра-

от наличия свободного кислорода, утилизи-

ции 2% и более оказывает на эти микроор-

руют углеводы либо по ферментативному,

ганизмы токсическое действие.

либо по окислительному типу. Группа микро-

Аэротолерантные анаэробы

— менее

организмов, утилизирующих глюкозу только

чувствительные к токсическому действию

в результате окислительного метаболизма,

свободного кислорода микроорганизмы, со-

исторически получила название "нефермен-

храняющие жизнеспособность при кон-

тирующие" (неспособные к ферментации).

центрациях кислорода от 2 до 10%.

К неферментирующим микроорганизмам от-

Факультативные анаэробы — микроор-

носятся такие патогены, как P. aeruginosa,

ганизмы, способные размножаться как в

Acinetobacter spp. и некоторые другие.

анаэробных условиях, так и в атмосфер-

ном воздухе.

Классификация бактерий

Микроаэрофилы

— микроорганизмы,

нуждающиеся для роста в кислороде, однако

"Официальной" классификации бактерий

не способные размножаться в атмосферном

не существует, и вряд ли она будет разра-

воздухе. Оптимальная концентрация кис-

ботана, ее роль на сегодняшний день выпол-

лорода для их роста составляет около 5%.

няют публикации Международного комите-

Глава 1. Патогенные и условно-патогенные микроорганизмы и их роль в инфекционном процессе

та по систематике прокариот. В наиболее

развернутом виде фенотипическая класси-

фикация представлена в "Определителе

бактерий Берджи" (Bergey’s Mannual of De-

terminative Bacteriology) — издании, осу-

ществляемом один раз в десять лет.

Принципы формирования названий мик-

роорганизмов регламентируются "Между-

народным кодексом номенклатуры бакте-

рий", а названия видов бактерий регламен-

тируются "Утвержденным списком назва-

Рисунок 3. "Дерево жизни" по Whittaker

ний бактерий" и регулярно издаваемыми

Бактерии: 1 — термотога, 2 — флавобактерии, 3 — ци-

дополнениями. В его издании 1989 г. приве-

анобактерии, 4 — пурпурные бактерии (протеобактерии),

дены названия более 2,3 тысяч видов бакте-

— грамположительные бактерии,

— зеленые

несерные бактерии

рий, этот список продолжает постоянно по-

Архебактерии: царство Кренархеота: 7 — пиродиктиум,

полняться, и к настоящему времени количе-

8 — термопротеус; царство Эуархеота: 9 — термококки,

10 — метанококки, 11 — метаномикробиалес, 12 —

ство описанных видов достигло 4 тысяч.

метанобактериалес, 13 — крайние галофилы

Эукариоты: 14 — животные, 15 — циллиаты, 16 — зеле-

Современная систематика бактерий далека

ные растения, 17 — грибы, 18 — жгутиковые, 19 — микро-

от совершенства и отражает уровень знаний,

споридии

существующих на данный момент. Динамич-

ность представлений о таксономии микроор-

Отдел А: грамположительные бактерии

ганизмов вызывает некоторые сложности в

(Firmicutes — фирмикуты)

практической деятельности не только вра-

Подотдел A1: грамположительные бак-

чей-клиницистов, но и микробиологов.

терий с высоким содержанием G + C, ветвь

Существуют филогенетическая и фено-

актиномицетов — Actinomyces, Bifidobac-

типическая схемы классификаций.

terium, Corynebacterium, Gardnerella, My-

cobacterium, Propionibacterium.

Филогенетическая

Подотдел А2: грамположительные бакте-

классификация бактерий

рии с низким содержанием G + C, ветвь

Филогенетическая классификация бакте-

Clostridium — Bacillus: Clostridium, Bacil-

рий основана на концепции естественной

lus, Enterococcus, Lactobacillus, Lactococcus,

эволюции микроорганизмов (рис. 3, 4).

Listeria, Mycoplasmatales, Peptostreptococ-

С филогенетической точки зрения, в пре-

cus, Staphylococcus, Streptococcus.

делах домена Eubacteria выделяют 16 отде-

Отдел С: Протеобактерии (Proteobacteria)

лов. Практически все микроорганизмы,

Подотдел С1: альфа-подкласс — Bar-

имеющие значение в патологии человека,

tonella, Brucella, Rickettsiaceae.

относят к пяти отделам:

Подотдел С2: бета-подкласс — Burkhol-

A. Грамположительные бактерии (Firmi-

deria, Neisseriaceae.

cutes — фирмикуты).

Подотдел С3: гамма-подкласс — Aci-

C. Протеобактерии (Proteobacteria).

netobacter, Aeromonas, Coxiella, Enterobac-

D. Спирохеты (Spirochetes).

teriaceae, Legionellaceae, Moraxella, Pseu-

F. Бактероиды (Bacteroides — Flavobacte-

domonas, Stenotrophomonas, Vibrio.

rium).

Подотдел С4: дельта-подкласс .

G. Хламидии (Chlamydia).

Подотдел С5: эпсилон-подкласс

—

Выделяют также несколько бактерий с

Campylobacter, Helicobacter.

неясным таксономическим положением:

Отдел D: Спирохеты (Spirochetes)

Francisella, Fusobacterium, Streptobacillus.

Borrelia, Leptospira, Treponema.

Ниже приведен сокращенный вариант

Отдел F: Бактероиды (Bacteroides — Fla-

классификации клинически наиболее зна-

vobacterium)

чимых бактерий в пределах пяти основных

Bacteroides, Flavobacterium, Prevotella.

отделов.

Отдел G. Хламидии (Chlamydia)

ВВЕДЕНИЕ

Рисунок 4. Ранние этапы эволюции жизни по Gupta

Фенотипическая классификация

Afipia, Alcaligenes, Bordetella, Brucella,

бактерий

Chryseomonas, Legionella, Moraxella, Neis-

Используемая в повседневной работе фе-

seria, Pseudomonas.

нотипическая классификация предполагает

Группа

5. Факультативно анаэробные

подразделение микроорганизмов на группы

грамотрицательные палочки: Enterobacte-

с учетом морфологии, культуральных и

riaceae, Vibrionaceae.

биохимических свойств. Она приведена в

Группа 6. Грамотрицательные анаэроб-

"Определителе бактерий Берджи", в девя-

ные, прямые, изогнутые и спиральные бак-

том издании которого все прокариотические

терии: Bacteroides, Fusobacterium, Prevo-

микроорганизмы разделены на 35 групп.

tella.

Клинически наиболее важные микроор-

Группа 8. Анаэробные грамотрицатель-

ганизмы включены в следующие группы:

ные кокки: Veillonella.

Группа 1. Спирохеты: Borrelia, Leptospir,

Группа 9. Риккетсии и хламидии.

Treponema.

Группа 17. Грамположительные кокки:

Группа

2. Аэробные/микроаэрофиль-

Enterococcus, Lactococcus, Leuconostoc,

ные, подвижные, спиральные/изогнутые

Peptococcus, Peptostreptococcus, Staphylo-

грамотрицательные бактерии: Campylo-

coccus, Streptococcus.

bacter, Helicobacter.

Группа 18. Грамположительные палочки

Группа 4. Грамотрицательные, аэроб-

и кокки, образующие эндоспоры: Bacillus,

ные/микроаэрофильные палочки и кокки:

Clostridium.

Глава 1. Патогенные и условно-патогенные микроорганизмы и их роль в инфекционном процессе

Группа 19. Грамположительные неспоро-

лиальные поверхности хозяина (челове-

образующие палочки: Eryzepelothrix, Listeria.

ка) или в его внутреннюю среду и вызы-

Группа 20. Грамположительные неспо-

вающие инфекционные заболевания при

рообразующие палочки неправильной

выраженных дефектах систем резис-

формы: Arcanobacterium, Bifidobacterium,

тентности

(Pseudomonas spp., Acineto-

Corynebacterium, Gardnerella, Mobiluncus,

bacter spp. и др.).

Propionibacterium.

4. Микроорганизмы, не имеющие значения в

Группа 21. Микобактерии.

инфекционной патологии, поскольку ус-

Группа 22—29. Актиномицеты.

ловия для их существования в организме

Группа

30. Микоплазмы

(молликуты):

человека отсутствуют. К этой группе от-

бактерии без клеточной стенки.

носится большинство микроорганизмов,

обитающих в почве, воздухе и воде.

Из более чем 4 тысяч хорошо описанных

Инфекционный процесс

видов бактерий в патологии человека име-

и патогенность микроорганизмов

ют значение немногим более 400.

Все разнообразие микроорганизмов, с точ-

Облигатные патогены человека и вызы-

ки зрения их роли в патологии человека,

ваемые ими заболевания указаны ниже.

можно разделить на несколько групп:

1. Высокопатогенные микроорганизмы (обли-

Грамположительные бактерии:

гатные патогены), способные проникать во

Bacillus anthracis — сибирская язва

внутреннюю среду человека, размножать-

Corynebacterium diphtheriae — дифтерия

ся в различных органах и тканях и вызы-

Erysipelothrix rhusiopathiae — эризипе-

вать заболевания. Под патогенностью мик-

лоид

роорганизмов традиционно понимают их

Listeria monocytogenes — листериоз

способность вызывать заболевания чело-

Mycobacterium leprae — проказа

века, вирулентность рассматривают как

Mycobacterium tuberculosis — туберкулез

степень патогенности. Однако многими

Mycoplasma pneumoniae — микоплаз-

авторами эти термины употребляются

менная пневмония

как синонимы, этот подход будет исполь-

зоваться и в настоящей работе. Облигат-

Грамотрицательные бактерии:

ные патогены и вызываемые ими болез-

Bordetella pertussis — коклюш

ни человека приведены ниже.

Bordetella parapertussis — паракоклюш

2. Микроорганизмы, адаптированные к су-

Borrelia spp. — боррелиоз (болезнь Лайма)

ществованию в нестерильных участках

Brucella spp. — бруцеллез

организма человека, связанных с окру-

Burkholderia pseudomallei — мелиоидоз

жающей средой (кожные покровы, же-

Campylobacter spp. — кампилобактериоз

лудочно-кишечный тракт, верхние отде-

Chlamydia spp. — хламидиоз

лы дыхательных путей), и составляю-

Coxiella burnetii — Ку-лихорадка

щие нормальную (эндогенную) микро-

Francisella tularensis — туляремия

флору. Микроорганизмы, входящие в

Haemophilus ducreyi — мягкий шанкр

нормальную микрофлору человека, раз-

Legionella spp. — легионеллез

личаются по вирулентности. Так, напри-

Neisseria gonorrhoeae — гонорея

мер, бифидо- и лактобактерии практиче-

Neisseria meningitidis — менингит

ски никогда не вызывают заболеваний че-

Rickettsia spp. — сыпной тиф, риккетсиозы

ловека, другие же, например Escherichia

Salmonella spp. — брюшной тиф, сальмо-

coli, Klebsiella pneumoniae, Haemophilus

неллезы

influenzae, являются частыми этиологи-

Shigella spp. — дизентерия

ческими агентами инфекций и относятся

Yersinia pestis — чума

к условно-патогенным микроорганизмам.

В таблице 2 перечислены микроорганиз-

3. Свободно живущие микроорганизмы, в

мы (бактерии, грибы и простейшие), вхо-

редких случаях попадающие на эпите-

дящие в нормальную микрофлору челове-

ВВЕДЕНИЕ

Таблица 2. Компоненты нормальной микрофлоры человека

Микроорганизмы

Место обитания

Микроорганизмы

Место обитания

Acholeplasma laidlawii

ДП

Klebsiella spp.

ДП, ЖКТ

Acinetobacter spp.

ДП, К

Kocuria spp.

Actinobacillus spp.

ДП, К, МПП

Lactobacillus spp.

ДП, ЖКТ, МПП

Actinomyces spp.

ДП

Leclercia adecarboxylata

ЖКТ

Aerococcus viridans

Lemonorella spp.

ЖКТ

Aeromonas spp.

ЖКТ

Leptotrichia buccalis

ДП, ЖКТ

Anaerobiospirillum succiniciproducens

ЖКТ

Malassezia spp .— F

Arcanobacterium haemolyticum

ДП, К

Megasphera elsdenii

ЖКТ

Arcobacter cryaerophilus

ЖКТ

Micrococcus spp.

Arthrobacter agikis

Microsporum spp. — F

Bacteroides spp.

ЖКТ, ДП, МПП

Mobiluncus spp

ЖКТ, МПП

Bifidobacterium

ЖКТ, МПП

Moellerella wisconsensis

ЖКТ

Bilophilia wadsworthia

ДП, ЖКТ, МПП

Moraxella catarrhalis

ДП

Blastocystis hominis — P

ЖКТ

Moraxella spp.

ДП, МПП

Blastoschizomyces capitatus — F

Morganella morganii

ЖКТ

Brachispyria aalborgii

ЖКТ

Mycoplasma spp.

ДП, МПП

Brevibacterium casei, epidermidis

Neisseria spp.

ДП

Burkholderia cepacia

ДП, ЖКТ

Oligella spp.

МПП

Butyrivibrio spp.

ЖКТ

Pantoea agglomerans

ЖКТ

Campylobacter spp.

ДП, ЖКТ

Pasteurella spp.

МПП, ДП

Candida spp. — F

ДП, ЖКТ, МПП, К

Peptococcus niger

МПП, К

Capnacytophaga spp.

ДП, ЖКТ, МПП

Peptostreptococcus spp.

ДП, ЖКТ, МПП

Cardiobacterium hominis

ДП, ЖКТ

Porphyromonas spp.

ЖКТ, МПП, ДП

Chilomastix mesnii — P

ЖКТ

Prevotella spp.

ДП, МПП

Citrobacter spp.

ЖКТ

Propionibacterium spp

Clostridium spp.

ЖКТ

Proteus spp.

ЖКТ, МПП

Corporococcus spp.

ЖКТ

Providencia spp.

ЖКТ

Corynebacterium spp.

ДП, К, ЖКТ, МПП

Pseudomonas aeruginosa

ЖКТ

Cryptococcus albidus — F

ДП

Retortomonas intestinalis — F

ЖКТ

Dermabacter hominis

Rhodotorula spp. — F

Dermacoccus nishinomiyaensis

Rothia denticairosa

ДП

Desulfomonas pigra

ЖКТ

Ruminococcus productus

ЖКТ

Eikenella corrodens

ДП, ЖКТ, МПП

Sarcina ventriculi

ЖКТ

Endolimax nana

ЖКТ

Selenomonas spp.

ДП

Entamoeba spp.

ЖКТ, ДП

Serratia spp.

ЖКТ

Enterobacter spp.

ЖКТ

Staphylococcus aureus

ДП, МПП, К

Enterococcus spp.

ЖКТ

Staphylococcus saprophyticus

МПП, К

Enteromonas hominis

ЖКТ

Staphylococcus spp.

К, ДП,

Epidermophyton floccosum — F

Stomatococcus mucilaginosus

ДП

Escherichia coli

ЖКТ, МПП

Streptococcus spp.

ДП, ЖКТ, МПП, К

Escherichia spp.

ЖКТ

Succinivibrio dextrinosolvens

ЖКТ

Eubacterium spp.

ДП, ЖКТ

Tissierela preacuta

ЖКТ

Ewingella Americana

ДП

Treponema spp.

ДП, МПП, ЖКТ

Fusobacterium spp.

ДП, ЖКТ, МПП

Trichomonas spp.

МПП, ДП

Gardnerella vaginalis

МПП, ЖКТ

Trichomonas vaginalis

МПП

Gemella spp.

ДП, ЖКТ

Trichophyton spp. — F

Haemophilus spp.

ДП, ЖКТ, МПП

Turicella otitidis

Hafnia alvei

ЖКТ

Ureaplasma urealyticum

МПП, ДП

Helicobacter pylori

ЖКТ

Veillonella spp.

ДП, МПП

Helicobacter spp.

ЖКТ

Weeksella virosa

МПП

Kingella spp.

ДП

Yersinia frederiksenii

ЖКТ

Обозначения: ДП — дыхательные пути; МПП — мочеполовые пути; ЖКТ — желудочно-кишечный тракт; К — ко-

жа; Р — простейшие; F — грибы

Глава 1. Патогенные и условно-патогенные микроорганизмы и их роль в инфекционном процессе

ка, а также наиболее характерные для

роорганизма до более или менее выражен-

этих микроорганизмов места обитания в

ных повреждений хозяина, иногда несов-

организме человека.

местимых с его жизнью.

Приведенная классификация крайне важ-

На основании анализа накопленных дан-

на с практической точки зрения, поскольку

ных A. Casadevall и L.-A. Pirofski предложи-

она является основой для оценки значимости

ли унифицировать терминологию, описы-

микроорганизмов, выделяемых из патологи-

вающую взаимодействия хозяин — паразит

ческого материала в процессе микробиологи-

(рис. 5). Для каждого из предлагаемых ва-

ческой диагностики инфекционных болезней.

риантов взаимодействия характерна опре-

Выделение из любого биологического суб-

деленная динамика повреждения организма

страта облигатного патогена, безусловно, оз-

хозяина во времени.

начает наличие инфекционной болезни. В

Термин "инфекция" (инфекционный про-

случае же выделения условного патогена не-

цесс) предложено использовать для описа-

обходима интерпретация этого факта. Для

ния всех процессов приобретения хозяином

правильной интерпретации необходимы

нового микроорганизма и размножения по-

данные о клинической картине заболева-

следнего в организме хозяина. В частности,

ния, особенностях полученного для исследо-

инфекцией является заселение организма

вания биологического субстрата.

новорожденного "нормальной" микрофлорой.

Современная ситуация осложняется и тем,

Для характеристики возможных вариан-

что с точки зрения их вирулентности многие

тов исходов и характера течения инфекци-

виды условно-патогенных микроорганизмов

онного процесса предлагается использо-

нельзя рассматривать как однородные. Так, в

вать следующие термины.

составе Escherichia coli — одного из наиболее

Комменсализм — состояние, при кото-

часто встречающихся в организме человека

ром сохранение микроба в организме хозя-

вида бактерий — можно выделить группы

ина не сопровождается повреждением по-

штаммов, обладающих крайне разнообраз-

следнего, однако отмечается активация

ными свойствами: от комменсалов до штам-

систем специфической и неспецифической

мов, вызывающих гемолитико-уремический

резистентности.

синдром или менингиты новорожденных.

Симбиоз (мутуализм) — состояние, при

К настоящему времени генетические осно-

котором и микроб и хозяин получают адап-

вы этих различий хорошо изучены.

тивные преимущества.

С другой стороны, имеются многочис-

Инфекционная болезнь — клинические

ленные примеры, когда генетически отда-

проявления повреждений макроорганиз-

ленные микроорганизмы используют сход-

ма, возникающие в результате взаимодей-

ные механизмы вирулентности. Вполне

ствия хозяин—паразит.

возможно, что в обозримом будущем для

Персистенция — состояние, при котором

диагностики инфекционной болезни необ-

факторы резистентности хозяина не обес-

ходимо будет не только выделить возбуди-

печивают элиминацию микроорганизма,

тель, но и определить наличие у него де-

сопровождается длительным по времени,

терминант вирулентности.

но незначительным повреждением, в зави-

Таким образом, следует признать, что про-

симости от баланса взаимодействия хозя-

исходит определенное "размывание" границ

ин—паразит может эволюционировать в

между патогенными, условно-патогенными

инфекционную болезнь.

микроорганизмами и комменсалами. Посте-

Колонизация

— состояние, развиваю-

пенно формируется представление о том, что

щееся вслед за приобретением хозяином

контакт хозяина и микроорганизма всегда

нового микроорганизма, характеризуется

приводит к развитию комплекса генетически

динамичностью и неустойчивостью взаимо-

запрограммированных процессов как со сто-

отношений хозяин—паразит, эволюциони-

роны микро-, так и макроорганизма. Исходы

рует в другие формы взаимоотношений.

этих процессов для хозяина могут быть са-

Дифференцирование патогенных, услов-

мыми разнообразными: от элиминации мик-

но-патогенных и апатогенных микроорга-

ВВЕДЕНИЕ

Рисунок 5. Взаимодействия хозяин — паразит

В результате контакта хозяина и паразита развивается инфекционный процесс. Варианты развития инфекционного

процесса

А — Элиминация микроорганизма в результате физических или иных факторов резистентности

В — При быстром нарастании повреждения отмечается развитие клинически выраженного инфекционного про-

цесса, характеризующегося нарастанием во времени повреждения организма хозяина

H— При неконтролируемом нарастании повреждения происходит смерть

G— При полном купировании повреждения отмечается эрадикация возбудителя и выздоровление

— При фиксации повреждения на одном уровне складывается персистенция

J — При медленном нарастании повреждения макроорганизма формируется колонизация, исходом которой может

быть элиминация возбудителя (D), болезнь (E), персистенция (F)

К — При отсутствии после контакта микроба и хозяина повреждения последнего формируется комменсализм,

исходом которого может быть симбиоз (L) или болезнь (С)

низмов является чисто практической зада-

fication and the kingdoms of organisms.

чей. Объектом антибактериальной терапии

Biosystems 1978; 10 (1—2): 3—18.

должны быть те микроорганизмы, которые

3. Woese C.R., Kandler O., Wheelis M.L. To-

вызвали инфекционный процесс у конкрет-

wards a Natural System of Organisms: Pro-

ного больного. Ошибка в выборе объекта те-

posal for the Domains Archaea, Bacteria

рапии ведет не только к неоправданному

and Eucarya. PNAS 1990; 87 (12): 4576—9.

назначению антибиотиков, но и к высокому

4. Woese C. The universal ancestor. PNAS

риску неблагоприятного исхода болезни.

1998; 95 (12): 6854—9.

5. Gupta R.S. Protein Phylogenies and Signa-

ture Sequences: A Reappraisal of Evolu-

Литература

tionary Relationships among Archaebacte-

1. Whittaker R.H. New concepts of kingdoms

ria, Eubacteria and Eukaryotes. Microbiol

or organisms. Evolutionary relations are

Mol Biol Rev 1998; 62 (4): 1435—91.

better represented by new classifications

6. Casadevall A., Pirofski L. Host-Pathogen In-

than by the traditional two kingdoms. Sci-

teractions: Basic Concepts of Microbial Com-

ence 1969; 163 (863): 150—160.

mensalism, Colonization, Infection and Dis-

2. Whittaker R.H., Margulis L. Protist classi-

ease. Infect Immun 2000; 68 (12): 6511—18.

Глава 2. Микробиологическая диагностика инфекционных заболеваний

Глава 2. Микробиологическая

диагностика инфекционных заболеваний

Бактериемия, фунгиемия

Бактериемия,

фунгиемия

Кровь как объект бактериологического

Инфекции

исследования

органов дыхания

Кровь — один из наиболее распространенных мате-

риалов, используемых для бактериологического ис-

Инфекции системы

следования. В норме кровь стерильна, наличие в ней

органов пищеварения

бактерий (бактериемия) или грибов (фунгиемия) явля-

ется патологией. Исследование крови (рис. 6) прово-

Инфекции

дится при:

мочевыводящих путей

лихорадке (температура тела 38 С и выше) неясного

генеза;

Инфекции,

гипотермии (температура тела 36 С и ниже);

передаваемые

лейкоцитозе (сдвиг лейкоцитарной формулы влево);

половым путем

гранулоцитопении.

Бактериемия является характерной особенностью

Инфекции ЦНС

течения брюшного тифа, бруцеллеза, лептоспироза.

Транзиторная бактериемия возникает при различных

Инфекции органов

инфекциях, травмах или раневых инфекциях и др.

зрения и слуха

Всегда проходит спонтанно при отсутствии иммуноде-

фицита. Длительная бактериемия характерна для ан-

Хирургические

гиогенных инфекций (эндокардит, инфицированная

инфекции

аневризма, тромбофлебит).

Бактериемия, а также фунгиемия могут развиться

Автоматизация

при внутривенном введении лекарственных средств

при идентификации

(ЛС). В этом случае они наиболее часто обусловлены

и определении

"оппортунистическими" микроорганизмами. Cепсис

антибиотикочувстви-

и бактериемия

(фунгиемия) могут быть вызваны

тельности

практически всеми микроорганизмами: как патоген-

микроорганизмов

ными, так и "оппортунистическими" бактериями и

различных групп

грибами.

Бактериоскопия

Среда для выделения

гемокультур (флакон)

Ш А

КА

СС

Определение

Бактериоскопия

Идентификация

чувствительности

к антибиотикам

Рисунок 6. Схема бактериологического исследования крови

Обозначения: ША — шоколадный агар; КА — кровяной агар; CC —

cреда Сабуро (грибы)

содержание .. 1 2 3 ..