МУК 4.2.3065-13 Лабораторная диагностика дифтерийной инфекции

3. Характеристика возбудителя дифтерийной инфекции

Род Corynebacterium гетерогенный, как и группа, условно объединившая его и другие роды грамположительных палочек, не образующих споры размером 0,3-0,81,5-8,0 мкм, неподвижных, обладающих различной степенью полиморфизма и плеоморфизма. C.diphtheriae имеют размер 0,2-0,61,0-7,0 мкм. Арабиногалактановый полимер клеточной стенки C.diphtheriae отличает этот вид от всех других видов рода Corynebacterium. Клеточная стенка С. diphtheriae имеет от 3-5 до 7-9 слоёв. Известно, что клеточная стенка токсигенных C.diphtheriae лучше дифференцирована и более тонкая по сравнению с клеточной стенкой нетоксигенных C.diphtheriae и других коринеформных микроорганизмов этого рода, что определяет их отношение к антибиотикам - токсигенные более чувствительны, чем нетоксигенные к пенициллину, эритромицину, тетрациклину и макролидам. Однако появляются штаммы C.diphtheriae устойчивые к некоторым антибиотикам, преимущественно выделенные от бактерионосителей.

Патогенные для животных Corynebacterium ulcerans и Corynebacterium pseudotuberculosis, некоторые комменсалы кожи со слизистых оболочек человека, например, Corynebacterium pseudodiphtheriticum (ложнодифтерийная палочка Гофмана), Corynebacterium xerosis, Corynebacterium striatum таксономически близки к виду C.diphtheriae.

Большинство видов лучше растет в аэробных условиях, в том числе и микроорганизмы вида C.diphtheriae. Вместе с тем, C.diphtheriae являются факультативными анаэробами (генерируют энергию, используя как молекулярный О, так и органические соединения), что крайне важно учитывать при изучении их ферментативной активности.

Все коринебактерии, в т.ч. и C.diphtheriae, являются мезофилами и растут при 36-37 °С.

Устойчивость к факторам внешней среды

C.diphtheriae устойчивы к низкой и чувствительны к высокой температуре (низкие температуры не убивают дифтерийные палочки длительное время, под действием прямого солнечного света палочки дифтерии гибнут в течение нескольких дней); значительно устойчивы во внешней среде и длительно сохраняют жизнеспособность в дифтерийной плёнке, в капельках слюны, на ручках дверей, детских игрушках до 15 дней; в пыли, на полу, на предметах в окружении больного до 18-40 дней; в сухой дифтерийной плёнке до 7 недель; в воде выживают в течение 6-20 дней. Коринебактерии дифтерии не устойчивы к действию физических и химических обеззараживающих средств и разрушаются под действием обычных дезинфектантов в обычных концентрациях (3-5%) при экспозиции 30 мин; погибают при нагревании до 60 °С в течение 10 мин, кипячение убивает их моментально.

Культурально-морфологические свойства

Обычно колонии микроорганизмов из рода Corynebacterium на плотных питательных средах (например, на кровяном агаре) имеют серовато-белую или желтую окраску, непрозрачные или полупрозрачные, приподнятые, округлой формы, диаметром 1-3 мм. Чаще всего они бывают мягкой, маслянистой консистенции, хотя некоторые виды рода Corynebacterium могут образовывать шероховатые R-колонии и крошиться при прикосновении. На питательных средах, сбалансированных по своему составу и удовлетворяющих требованиям культивирования C.diphtheriae, через 24-48 ч роста вариант mitis образует колонии S-типа - приподнятые, гладкие, диаметром 1-2 мм; S-R-колонии варианта gravis обычно выпуклые, с приподнятым центром, диаметром 2-3 мм; колонии варианта intermedius - S-типа, мелкие, плоские, гладкие, с ровным краем, диаметром 0,5-1 мм.

На селективных дифференциально-диагностических средах - кровяной теллуритовый агар (КТА) и Клауберг II через 24-48 ч роста колонии C.diphtheriae варианта gravis имеют серо-черную или черную окраску с металлическим оттенком ("цвет мокрого асфальта"), непрозрачные, матовые, приподнятые с выпуклым центром, округлой формы, диаметром 1-3 мм, имеют радиальную исчерченность (форма "маргаритки") или выраженную краевую изрезанность, часто крошатся при прикосновении; колонии C.diphtheriae варианта mitis имеют серо-черную или черную окраску ("цвет мокрого асфальта"), непрозрачные, матовые, приподнятые с выпуклым центром, иногда плоские, округлой формы, диаметром 1-2 мм, чаще всего бывают мягкой, маслянистой консистенции или могут крошиться при прикосновении; колонии C.diphtheriae варианта intermedius имеют серо-черную окраску, мелкие, плоские, гладкие, с ровным краем, диаметром 0,5-1,0 мм, мягкой, маслянистой консистенции.

Морфология колоний C.ulcerans и C.pseudotuberculosis на КТА через 24-48 ч роста идентична морфологии колоний С.diphtheriae варианта gravis, серо-черной или черной окраски ("цвет мокрого асфальта"), иногда с коричневым оттенком, колонии непрозрачные, матовые, приподнятые с выпуклым центром, округлой формы с радиальной исчерченностью (или без неё), диаметром 1-2 мм. Колонии C.pseudodiphtheriticum - серого цвета с характерным светлым ободком, непрозрачные, приподнятые, матовые, округлой формы, диаметром 1-2 мм.

На теллуритовой среде без крови (коринебакагар) колонии C.diphtheriae через 24 ч роста мелкие (иногда 0,2-0,6 мм), через 48 ч роста размер колоний увеличивается до 1,0-1,2 мм, иногда наблюдаются "гигантские" колонии. Однако морфология колоний изменяется - исчезает исчерченность края, к 48 ч колонии меняют характерную для C.diphtheriae архитектонику - плоские, "расползающиеся" по поверхности агара, иногда меняется цвет колоний.

Помимо относительно условной оценки морфологии колоний на питательной среде первичного посева существует несколько других признаков, позволяющих различать биовары gravis, mitis, intermedius. Например, характерный рост на бульоне в пробирке: для биовара gravis - поверхностная пленка, бульон прозрачен, на дне пробирки через 24 ч организуется осадок; для биовара mitis - диффузное помутнение среды с образованием осадка, для биовара intermedius - тонкое гранулярное помутнение с последующим оседанием гранул на дно пробирки.

На кровяном агаре можно наблюдать гемолиз эритроцитов (кроличьих и крупного рогатого скота) при росте биовара mitis, гемолиз только кроличьих эритроцитов при росте биовара gravis и отсутствие гемолиза при росте биовара intermedius. Однако только биовар intermedius обладает липофильностыо - способностью усиливать рост на среде с 0,3% твина - 80.

Морфология клетки

Для C.diphtheriae характерен значительный полиморфизм - разнообразие размеров и формы клеток. Клетки имеют форму булавы, ракетки, палочки, овоида и т.п. Клетки C.ulcerans и C.pseudotuberculosis чаще всего имеют овоидную форму. На средах КТА овоидную форму часто приобретают токсигенные C.diphtheriae. Взаиморасположение клеток напоминает римские цифры X, V, иногда - "китайские иероглифы". Подобную форму клетки приобретают при делении. Возможно параллельное расположение клеток, что особенно характерно для C.pseudodiphtheriticum и C.pseudotuberculosis.

При окраске часто обнаруживается выраженная внутриклеточная исчерченность, что объясняется наличием зерен волютина (метахроматические гранулы, тельца Бабеша-Эрнста). Описано сродство волютина к метиленовому синему (окраска по Лёффлеру), поэтому при обработке этим красителем гранулы или полоски (скопления гранул) прокрашиваются в синий цвет, а протоплазма в отдельных случаях может приобрести розовый оттенок. В бактериологической практике окраску по Граму не используют, поскольку клетки C.diphtheriae легко обесцвечиваются спиртом и могут выглядеть в мазке как грамотрицательные микроорганизмы. При окраске по Нейссеру, которую также редко используют, клетки C.diphtheriae окрашиваются в желтый цвет с зернами волютина (на концах клетки) темно-коричневого цвета, иногда с синим оттенком.

Ферментативная активность

Ферментативная активность коринебактерий изучается путем определения ферментов цистиназы, уреазы, способности расщеплять до кислоты глюкозу, сахарозу и крахмал (табл.1). C.diphtheriae продуцируют фермент цистиназу, отсутствует продукция фермента уреазы, разлагают глюкозу, крахмал (биовар gravis), не разлагают сахарозу. Биовар mitis не разлагает крахмал. C.diphtheriae способны восстанавливать соли азотной кислоты (нитраты) в соли азотистой кислоты (нитриты).

Токсигенные свойства

C.diphtheriae, вызывающие заболевание дифтерией, обладают токсигенными свойствами. Основными генами патогенности C.diphtheriae, отвечающими за токсинообразование, являются ген дифтерийного токсина - tox и регуляторный ген - dtxR. 55-65% токсигенных C.diphtheriae, циркулирующих в период спорадической заболеваемости дифтерией, имеют изменения (мутации) в этих генах, некоторые из них приводят к повышению уровня токсинообразования. Подобные изменения характеризовали большинство штаммов C.diphtheriae, распространенных в 90-е годы во время эпидемии дифтерии в России и вызвавшие тяжелые формы клинического течения заболевания.

Уровень токсинообразования штаммов C.diphtheriae биовара gravis в два-четыре раза превышал уровень токсинообразования биовара mitis, вызывая более тяжелое клиническое течение дифтерии в период последней эпидемии. Также, начиная с 90-х годов прошлого столетия, биовар gravis имеет доминирующее распространение среди токсигенных C.diphtheriae, в то время как среди нетоксигенных C.diphtheriae доминирующее распространение имеет биовар mitis. От 2,0 до 20,0% этой группы в различные периоды эпидпроцесса составляли штаммы, несущие "молчащий" ген дифтерийного токсина (tох-ген), не способный к экспрессии дифтерийного токсина, так называемые нетоксигенные токснесущие штаммы C.diphtheriae биовара mitis, эпидемиологическое значение которых до конца не изучено. Для циркуляции C.diphtheriae характерна периодическая смена доминирующего биовара, которая, как правило, совпадает с началом интенсификации эпидпроцесса.

В период спорадической заболеваемости сокращена циркуляция токсигенных C.diphtheriae, вместе с тем циркуляция нетоксигенных остаётся на высоком уровне.

Несвоевременное выявление носителей токсигенных C.diphtheriae бактериологическим методом приводит к "скрытому" распространению возбудителя дифтерии и возникновению новых очагов дифтерийной инфекции.