Файл: Уральская государственная медицинская академия.pdf

Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
“Уральская государственная медицинская академия”
Министерства здравоохранения и социального развития
Российской Федерации
Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии
Литусов Н.В.
ШИГЕЛЛЫ
Иллюстрированное учебное пособие
Екатеринбург, 2012

2
УДК 612
Рецензент: доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой инфекционных болезней УГМА Борзунов В.М.
Литусов Н.В. Шигеллы. Иллюстрированное учебное пособие. –
Екатеринбург: Изд-во УГМА, 2012. - 32 с.
В иллюстрированном учебном пособии рассматриваются вопросы истории открытия и изучения шигелл, их морфологические, тинкториальные, культуральные, биохимические, антигенные свойства, факторы патогенности, патогенез дизентерии, клинические симптомы заболевания, профилактика и лечение шигеллезов.
Учебное пособие предназначено для внеаудиторной подготовки студентов, обучающихся по специальностям 060101 (лечебное дело), 060103 (педиатрия),
060105 (медико-профилактическое дело), 060201 (стоматология) и 060301
(фармация).
© Литусов Н.В.
© УГМА, 2012

3
Содержание
Историческая справка ......................................................................................................... 4
Таксономия и классификация шигелл ............................................................................... 5
Морфологические и тинкториальные свойства ............................................................... 6
Культуральные и биохимические свойства ...................................................................... 7
Резистентность ................................................................................................................... 10
Антигенная структура ....................................................................................................... 11
Факторы патогенности шигелл и патогенез шигеллезов .............................................. 11
Эпидемиология .................................................................................................................. 14
Клиника .............................................................................................................................. 15
Иммунитет .......................................................................................................................... 16
Диагностика ....................................................................................................................... 17
Лечение ............................................................................................................................... 21
Профилактика .................................................................................................................... 22
Вопросы для контроля усвоения материала ................................................................... 23
Тренировочные тесты ....................................................................................................... 23
Приложение........................................................................................................................ 28
Список литературы ............................................................................................................ 29

4
Историческая справка
Шигеллы являются возбудителями шигеллезов (бактериальной дизентерии).
Термин “дизентерия” был введен Гиппократом, который разделял все кишечные заболевания на две группы: диарею, сопровождающуюся поносом, и дизентерию, отличающуюся болями в животе (греч. dys - нарушение, расстройство, enteron - кишка).
Впервые возбудителя бактериальной дизентерии описал в 1888 г. французский бактериолог А. Шантемесс (рисунок 1).
Рисунок 1 - А. Шантемесс (Andre Chantemesse, 1851 - 1919 гг.).
В 1891 г. русский судебный медик и микробиолог А.В. Григорьев (1860 -
1916 гг.) высказал предположение о том, что этиологическим агентом бактериальной дизентерии являются неподвижные палочки, которые он обнаружил в кишечнике умерших от этой болезни людей и изучил их морфологические и патогенные свойства.
В 1897 г. японский врач и микробиолог К. Шига (рисунок 2) подробно описал аналогичные бактерии, вызвавшие в Японии эпидемию дизентерии.
Рисунок 2 - Киёси Шига (K. Shiga, 1871 - 1957 гг.).
Выделенные бактерии стали называть палочками Григорьева-Шига. В 1900

5 г. американский микробиолог С. Флекснер (рисунок 3) выделил дизентерийные бактерии, отличающиеся по свойствам от изученных ранее культур. Впоследствии выделенные им бактерии получили название S. flexneri.
Рисунок 3 - Саймон Флекснер (Simon Flexner, 1863 - 1946 гг.).
В 1915 г. датский бактериолог К. Зонне (C. Sonne, 1882 - 1948 гг.) выделил и описал дизентерийные бактерии, получившие название S. sonnei.
В 1917 г. немецкий бактериолог К. Шмитц (K. Schmitz) и советский бактериолог М.И. Штуцер выделили дизентерийную палочку, названную бактерией
Штуцера-Шмитца. В дальнейшем этот возбудитель был отнесен к S. dysenteriae, серовар 2. В эту же группу включили бактерии, выделенные D. Large, A. Sachs и другими авторами.
В 1919 г. А. Кастеллани (A. Castellani) и А. Чалмерс (A.J. Chalmers) возбудителей дизентерии выделили в самостоятельный род и назвали его Shigella в честь К. Шига. В настоящее время палочка Григорьева-Шига известна под названием S. dysenteriae, серовар 1.
В 1931-1940 гг. J. Boyd описал новые разновидности дизентерийного микроба. Эти бактерии вошли в состав группы S. boydii.
Таксономия и классификация шигелл
Шигеллы относятся к порядку
Enterobacteriales, семейству
Enterobacreriaceae и роду Shigella. Род Shigella включает 4 серогруппы:
- серогруппа А включает вид S. dysenteriae и объединяет 15 серотипов;
- серогруппа В включает вид S. flexneri и объединяет 6 серотипов с подтипами и 2 варианта;
- серогруппа С включает вид S. boydii и состоит из 19 серотипов;
- серогруппа D включает вид S. sonnei и содержит 1 серотип, подразделяющийся на 7 биохимических вариантов (хемоваров).
Представители серогрупп А, В и С имеют схожие биохимические признаки, а бактерии серогруппы D отличаются от них по биохимическим свойствам. В настоящее время Международная классификация шигелл построена с учетом их

6 биохимических признаков и особенностей структуры О-антигена (таблица 1).
Таблица 1 - Международная классификация шигелл
Серогруппа
Вид
Серотип
Подтип
А
S. dysenteriae
1-15
-
В
S. flexneri
1 1a
1b
2 2a
2b
3 3a
3b
3c
4 4a
4b
5 5a, 5b
6
-
Х-вариант
-
Y-вариант
-
C
S. boydii
1-19
-
D
S. sonnei
-
-
Основное внимание в классификации уделено ферментации маннита и лактозы. Группу А составляют неферментирующие маннит шигеллы, группы В и С
– ферментирующие маннит шигеллы, группу D – шигеллы, ферментирующие маннит и медленно разлагающие лактозу.
Морфологические и тинкториальные свойства
Шигеллы представляют собой прямые палочки с закругленными концами размером 0,5-0,7х2-3 мкм (рисунок 4).
Рисунок 4 - Электронная фотография шигелл и их компьютерная окраска.
Видна извилистая клеточная стенка, трехслойная цитоплазматическая мембрана, нуклеоид, рибосомы.

7
Шигеллы грамотрицательные - окрашиваются в красный цвет при окраске по Граму. Неподвижные (отсутствуют жгутики). Спор и капсул не образуют. Имеют пили. Могут формировать микрокапсулу. В мазках располагаются беспорядочно одиночно (рисунок 5).
Рисунок 5 - Внешний вид шигелл и окраска клеток по Граму.
Культуральные и биохимические свойства
Шигеллы являются факультативными анаэробами. Оксидазоотрицательные,
Каталазоположительные. Они хорошо растут на простых питательных средах.
Оптимальная температура роста - 37
О
С, рН - 6,7-7,4. На плотных средах одни виды шигелл образуют колонии S-формы, а другие виды - колонии R-формы. Колонии S- формы являются мелкими, гладкими, блестящими, полупрозрачными, куполообразными. Колонии R-формы - плоские, тусклые, с шероховатой поверхностью и изрезанными краями (рисунки 6-8).
Рисунок 6 - Колонии шигелл S-формы на плотных питательных средах.

8
Рисунок 7 - Рост шигелл на кровяном агаре (S-форма).
Рисунок 8 - Колонии шигелл R-формы.
На дифференциально-диагностических средах Эндо, Левина, Плоскирева шигеллы растут в виде бесцветных колоний, так как они не разлагают лактозу
(рисунок 9).
Рисунок 9 - Колонии S. sonnei на агаре Эндо.
В жидких средах шигеллы дают диффузное помутнение (S-форма) или придонный осадок (R-форма). Жидкой средой обогащения является селенитовый бу- льон.

9
Шигеллы обладают слабой биохимической активностью. Для них характерны следующие биохимические особенности:
- ферментация глюкозы с образованием кислоты без газа;
- отсутствие ферментации лактозы;
- отсутствие продукции сероводорода;
- отсутствие гидролиза мочевины (отсутствие уреазы);
- отсутствие утилизации цитрата;
- положительная реакция с метиловым красным.
Желатин не разжижают. На средах Гисса ферментация углеводов приводит к образованию кислоты и изменению цвета среды с желтого на красный. При отсутствии гидролиза мочевины среда не меняет своего исходного желто- оранжевого цвета (рисунок 10).
1 2 3 4 5 6
Рисунок 10 - Биохимическая активность S. flexneri: 1 - глюкоза; 2 - маннит; 3
- лактоза; 4 - сахароза; 5 - дульцит; 6 - мочевина.
Указанные биохимические свойства шигелл изучают на дифференциально- диагностических средах. В частности, среда Клиглера позволяет определять способность ферментировать глюкозу и лактозу, а также образовывать сероводород.
Среда имеет исходный малиновый цвет. При посеве чистой культуры шигелл на поверхность скошенного агара и вглубь столбика наблюдается пожелтение столбика среды (ферментация глюкозы), исходный малиновый цвет “язычка” скошенного агара (отсутствие разложения лактозы). Так как шигеллы не продуцируют сероводорода, то среда не чернеет (рисунок 11).
1 2
Рисунок 11 - Рост шигелл на среде Клиглера: 1 – контроль; 2 – S. sonnei.

10
Двухсахарный агар (среда Ресселя) также позволяет изучать ферментацию лактозы и глюкозы. Среда имеет исходный зеленый цвет. Ферментация глюкозы и отсутствие разложения лактозы проявляется тем, что столбик агара приобретает желтый цвет, а “язычок” среды становится синим. Трехсахарный агар (среда
Олькеницкого) предназначена для определения ферментации лактозы, глюкозы, сахарозы и выявления уреазы. Готовая среда имеет красный цвет. Ферментация глюкозы и отсутствие разложения лактозы и сахарозы проявляется изменением цвета столбика среды на желтый с сохранением красного цвета “язычка” среды.
Отсутствие черного преципитата указывает на то, что шигеллы не продуцируют сероводород. Утилизацию цитрата определяют на среде Симмонса. Готовая среда имеет травянисто-зеленую окраску. Шигеллы не утилизируют цитрат (рост отсутствует), поэтому цвет среды не изменяется. Реакцию с метиловым красным проводят, выращивая культуру на среде Кларка. Положительная реакция проявляется красным окрашиванием среды при добавлении к культуре индикатора.
При исследовании биохимических свойств необходимо помнить, что некоторые представители S. flexneri расщепляют глюкозу до кислоты и газа, а S.
sonnei способна медленно (в течение 72 часов) ферментировать лактозу. Среди шигелл встречаются как ферментирующие маннит виды (S. flexneri, S. sonnei, S.
boydii), так и виды, не ферментирующие маннит (S. dysenteriae).
Резистентность
Шигеллы обладают не очень высокой устойчивостью к неблагоприятным воздействиям химических и физических факторов. Во внешней среде и на предметах обихода шигеллы способны выживать от нескольких дней до нескольких месяцев. Они хорошо переносят высушивание, низкие температуры, но быстро погибают под воздействием прямых солнечных лучей и при нагревании. Прямые солнечные лучи убивают бактерии через 30 минут. При температуре 60°С шигеллы погибают через 30 минут, при 100°С - мгновенно. На хлопчатобумажной ткани они выживают в течение 30-36 дней. В пробах фекалий шигеллы сохраняются не более
6-10 часов, в высохших испражнениях – до 4-5 месяцев.
Благоприятный средой для шигелл являются пищевые продукты. На фруктах и овощах шигеллы выживают до 2 недель. Наиболее устойчивыми к воздействию неблагоприятных факторов являются клетки S. sonnei. Они выживают в воде до 2 месяцев, а в почве – до 3 месяцев. В молоке и молочных продуктах S. sonnei способны не только длительно выживать, но и размножаться. Дезинфицирующие средства (гипохлориты, хлорамин, лизол и др.) в обычных концентрациях обладают бактерицидным действием. К большинству антибиотиков шигеллы чувствительны.
Однако очень часто шигеллы становятся устойчивыми к лекарственным препаратам в результате передачи им генов трансмиссивных плазмид от других кишечных бактерий. У отдельных штаммов шигелл формируется при этом множественная лекарственная устойчивость. Такие возбудители дизентерии вызывают массовые заболевания в виде крупных эпидемий с тяжелым течением болезни.
В течение 2-3 дней шигеллы сохраняют жизнеспособность в кишечнике и на

11 поверхности тела мух. Поэтому доступ этих насекомых к нечистотам и пищевым продуктам может играть определенную роль в распространении дизентерии.
Антигенная структура
Шигеллы обладают соматическим термостабильным О-антигеном и термолабильным К-антигеном. Соматический О-антиген представляет собой липополисахарид клеточной стенки и является групповым. В зависимости от строения О-антигена шигеллы подразделяются на серотипы. Внутри серотипов выделяют подтипы. Серотипы обозначаются арабскими цифрами, а подтипы - арабскими цифрами с добавлением строчных латинских букв.
К-антигены маскируют О-антигены и препятствуют агглютинации бактерий
О-антисыворотками. К-антигены отсутствуют у шигелл Зонне и Флекснера.
Факторы патогенности шигелл и патогенез шигеллезов
Основные факторы патогенности шигелл:
- эндотоксин - липополисахаридный комплекс;
- экзотоксины (цитотоксин или токсин Шига, термостабильный и термолабильный энтеротоксины);
- белки наружной мембраны;
- факторы персистенции;
- ферменты агрессии (гиалуронидаза, фибринолизин, плазмокоагулаза, нейраминидаза, муциназа);
- структурные компоненты клетки (микрокапсула, пили).
Патогенность наиболее выражена у S. dysenretiae серовара 1 (бактерии
Григорьева-Шига), меньше у S. flexneri и еще меньше у других видов шигелл. Гены, кодирующие патогенность шигелл, располагаются в хромосомах и плазмидах:
Эндотоксин выделяется при разрушении микробных клеток, обусловливает развитие интоксикационного синдрома. Он защищает также бактерии от действия кислой среды желудка и желчи.
Цитотоксин повреждает мембраны эпителиальных клеток. S. dysenteriae
серовара 1 продуцирует белковый токсин Шига (SLT-1), остальные шигеллы продуцируют шигаподобные токсины (SLT-2). Токсин Шига кодируется хромосомным геном stx. Эти токсины состоят из субъединиц А и В. Субъединица В связывается с гликолипидом Gb3 мембраны клетки, а затем субъединица А проникает внутрь клетки и блокирует синтез белка на рибосомах (цитотоксическое действие). Кроме цитотоксичности токсин Шига оказывает энтеротоксическое, нейротоксическое и нефротоксическое действие, что проявляется нарушением вводно-солевого обмена, деятельности ЦНС, гибелью эпителиальных клеток толстого кишечника и поражением почечных канальцев.
Энтеротоксины ShET-1 и ShET-2 усиливают секрецию жидкости и солей в