Ферменты микроорганизмов и их классификация

 
 

Возбудитель ботулизма. 

Ботулизм - токсикоинфекция, отравление животных токсином Cl. botulum. Характеризуется тяжёлым поражением ЦНС, параличами мышц глотки, языка, нижней челюсти и скелетных мышц.

Морфология.

Возбудитель ботулизма Clostridium botulinum относится к роду Clostridium, семейству Bacillaceae. Это анаэробная, подвижная, грамположительная, спорообразующая палочка размерами (0,6—1,0)х(4—9) мкм: В мазках имеет вид палочек с закруглёнными концами, образуют субтерминально расположенные споры, диаметр которых превышает поперечник вегетативной формы. Из-за спор возбудитель имеет форму теннисной ракетки (чем характерно отличается от других клостридий). Не образуют капсулы, подвижны, перитрихи, облигатные анаэробы, располагающиеся беспорядочными скоплениями или небольшими цепочками. Известно 8 типов возбудителя — А, В, Са_2beta, D, Е, F и G, различающихся по антигенной структуре выделяемого экзотоксина.

В России преимущественно встречаются типы А, В, Е. Возбудители ботулизма широко распространены в природе и обитают в почве. Бактерия размножается и вырабатывает токсин в процессе жизнедеятельности. Токсины вырабатываются вегетативными формами. В процессе жизнедеятельности происходит характерное для большинства клостридий газообразование.

Прогревание при температуре 80 °C в течение 30 мин вызывает гибель вегетативных форм, однако споровые формы его хорошо переносят, и, попадая в благоприятную среду, прорастают. Для полного уничтожения применяют дробную пастеризацию-тиндализацию. Ботулотоксин относится к полипептидам и при кипячении в течение свыше 30 мин инактивируется. Ботулотоксин является одним из наиболее сильных природных ядов (летальная доза для человека 5—50 нг/кг массы тела). Также описаны продуцирующие ботулотоксин штаммы других видов — Clostridium butyricum и Clostridium baratii , но они чрезвычайно редки.

Культивирование.

Возбудители ботулизма  – строгие анаэробы. На поверхности плотных питательных сред растут при условии крайне низкого остаточного давление кислорода (0,40—1,33 кПа) и температурного режима в пределах 28—35 °C, pH 7,4-7,7. Стоит так же отметить, что споры возбудителей типов Е и F могут проростать и при 4°С. Для культивирования применяются специальные среды – глюкозо-кровяной агар Цейсслера, ПГГА, среду Китт-Тароцци, бульон Хоттингера под вазелиновым маслом с кусочками мяса или печени с добавлением перед посевом 1% глюкозы.

На среде Китт-Тароцци  образуется помутнение, затем появляется осадок и жидкость светлеет. Культура издает запах прогорклого масла. На агаре Цейсслера образуются прозрачные колонии – росинки, величиной в несколько миллиметров блестящей поверхностью, светло-серого или коричневого цвета и окружённые зоной гемолиза.

Биохимические свойства.

При посеве на среды  с сахарами клостридия ферментирует с образованием газа и кислоты: мальтозу, глюкозу, левулёзу, глицерин, декстрин, адонит, инозит, и не разлагает галактозу, сахарозу, дульцит, маннит, арабинозу  и рамнозу. Однако эти свойства не постоянны и не могут служить для дифференцировки его типов. Бактерии типов А и В обладают высокой протеолитической активностью, в то время как протеолитические свойства у типов С, Д и Е минимальны.

Патогенность.

В анаэробных условиях в организме животных, субстратах растительного происхождения, на специальных питательных средах Cl. botulum продуцирует экзотоксин, относящийся к нейротоксинам. Самый сильный токсин вырабатывает тип А – он является самым сильным ядом в природе. Каждый из 8 типов возбудителя ботулизма обладает оригинальным токсином, имеющим только ему присущую антигенную структуру. В составе токсина различают не менее 5ти факторов – нейротоксин, гемолизин, гемолизин-гемагглютинин, липазу и протеазу. Токсическими факторами так же являются ферменты патогенности – протеиназы, лецитиназы, декорбоксилазы.

Наиболее чувствительны к ботулотоксину лошади, у них заболевание чаще вызывается токсинами типа В, реже А и С. КРС поражается токсинами типов С и Д, МРС так же чувствительны к токсинам этих типов. Свиньи в естественных условиях проявляют значительную толерантность к токсинам всех типов. Кошачьи и собачьи, серые крысы резистентны к заболеванию. К ботулизму восприимчивы птицы (голуби, куры, индейки, утки, гуси) и человек. Рыбы, амфибии и рептилии практически невосприимчивы. 

Патогенез.

При обычном заражении  он попадает в организм вместе с  пищей, содержащей также и вегетативные формы возбудителей — продуцентов яда. Ботулотоксин всасывается из слизистой оболочки или лёгких. В желудке под действиемсоляной кислоты желудочного сока ботулотоксин не разрушается. Наиболее значимо поступление токсина через слизистую оболочку желудка и тонкой кишки, откуда он попадает в кровь и разносится по всему организму, нарушая деятельность нервных клеток, ответственных за передачу возбуждения к мышцам. При ботулизме поражаются все черепно-мозговые нервы, кроме чувствительных, таких как обонятельный нерв,зрительный нерв, преддверно-улитковый нерв. В первую очередь, страдают мышцы глаз, глотки и гортани, затем дыхательные мышцы. Особой чувствительностью к ботулотоксину обладают мотонейроны спинного и продолговатого мозга, что проявляется развитием бульбарного и паралитического синдромов. Ботулотоксин блокирует освобождение ацетилхолина в холинергических синапсах, что обусловливает развитие периферических параличей. Холинэстеразная активность в синапсах практически не изменяется.

Также в патогенезе ботулизма большую роль играет гипоксия. Развитие прогрессирующей острой дыхательной недостаточности обусловлено угнетением активности больших мотонейронов передних рогов спинного мозга, иннервирующих дыхательную мускулатуру. Гипоксическая гипоксия нарастает при обтурации бронхов аспирационными рвотными массами, слюной и пищей, что связано с парезами мышц гортани, глотки и надгортанника. Из-за гипосаливации воспаляется слизистая оболочка ротоглотки, может развиваться гнойный паротит вследствие восходящей инфекции. Гибель обычно наступает от вентиляционной дыхательной недостаточности и иногда от внезапной остановки сердца. Токсинемия вызывает угнетение ферментовпентозофосфатного шунта, ингибирование клеточных Na⁺/K⁺ насосов и обусловливает развитие гемической гипоксии.

 
 
 

Антигенная  структура.

Все 8 серологических типов экзотоксина обладают иммунологической специфичностью, выявляемой реакцией нейтрализации. Специфичность токсинов А, В и Е очень высока, С и  D несколько ограничена. Токсины этих двух типов не нейтрализуются антитоксинами А, В и Е, но небольшие дозы токсинов С и D нейтрализуются перекрёстно большими количествами антитоксинов D и С.

Возбудители ботулизма  имеют жгутиковый Н- и соматический О-антигены, различающиеся в реакции  нейтрализации. O-антиген является групповым антигеном типов А и В и Cl. sporogenes. H-антиген типоспецифичен.

Иммунитет.

По своей природе  иммунитет антитоксический. У восприимчивых  животных специфического иммунитета не существует. Перенесённое заболевание  не оставляет иммунитета ни у животных, ни у человека. Доказана возможность создания стойкого иммунитета к ботулизму путём искусственной вакцинацией анатоксином.  

Диагностика.

Материалом для  исследования служат пробы кормов, послуживших причиной заболевания, содержимое желудка и кишечника, кровь, паренхиматозные органы свежих трупов погибших животных. Основным методом лабораторной диагностики является обнаружение в субстратах ботулотоксина; параллельно проводят выделение культуры (удаётся не всегда).

Биопрепараты.

Для специфической  профилактики используют анатоксины с адъювантами – квасцы или гидроокись алюминия.

Из животных вакцинируются  только норки, так как они более  чувствительны к токсину типа С и при поедании недоброкачественных  кормов заболевают ботулизмом и погибают.

Вакцина против ботулизма норок представляет собой анакультуру штаммов типа С, преципетированную квасцами. Вводят её однократно в дозе 1 мл в/м. Иммунитет наступает через 2-3 недели и сохраняется в течении года. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 1 Основные формы бактерий

 

 
 
 
 
 

Рис.2 Схема строения прокариотической клетки.

 
 
 
 
 
 

Рис.3 Жгутики и ворсинки (пили). 

 
 

А – монотрих;

В – лофотрих;

С – амфитрих;

D – перитрих. 
 
 

Рис. 4 Схема строения клетки гриба.

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.5 Микроскопические грибы: мукоровые, пенициллы, аспергиллы 
 

А В 
 
 

С 
 

А – Мукор: 1-мицелий  со спорангиеносцами; 2-спорангий; 3-спора

В – Пеницилл

С – Аспергилл 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.6 Схема строения бактериофага.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Используемая  литература: 

1. Эпизоотология. - под ред. Р.Ф. Соколова, 2е изд., - М.: Колосс, 1974;
2. Справочник ветеринарного врача. – под ред. С.Э. Иванова, - СПб.: Издательство Санкт-Петербургской академии ветеринарной медицины, 2001;
3. Тимаков В.Д. - Общая эпизоотология и зоопрофилактика. – София, 1973;
4. Никифоро В.Н., Никифоров В.В. – Ботулизм.- Л.: Медицина, 1985;
5. Ветеринарная микробиология.- под ред. Е.В. Козловского, П.А. Емельяненко.- М.: издательство «Колосс», 1982
6. Ющук Н. Д., Мартынов Ю. В., - Эпидемиология: Учеб. пособие. — 2-е изд., перераб.  и доп. — М.: Медицина, 2003.