Общая характеристика семейства Enterobacteriaceae
Энтеробактерии — обширное семейство грамотрицательных палочковидных бактерий, обитающих преимущественно в толстом кишечнике человека и животных. Многие представители входят в состав нормальной микрофлоры, другие являются облигатными или условно-патогенными возбудителями кишечных и внекишечных инфекций. К семейству относятся клинически значимые роды: Escherichia, Salmonella, Shigella, Klebsiella, Proteus, Yersinia, Enterobacter, Serratia.
Все энтеробактерии объединяют четыре ключевых признака:
- Факультативные анаэробы — растут как в присутствии, так и в отсутствие кислорода.
- Ферментируют глюкозу с образованием кислоты (иногда и газа); способность сбраживать другие сахара (лактозу, сахарозу, маннит) варьирует и используется для дифференциации.
- Оксидазоотрицательны — не содержат цитохромоксидазы.
- Восстанавливают нитраты до нитритов на одном из этапов метаболизма.
Эти признаки позволяют отличать энтеробактерий от клинически значимых неферментирующих грамотрицательных бактерий, например Pseudomonas aeruginosa — строгого аэроба, оксидазоположительного, не сбраживающего глюкозу и не восстанавливающего нитраты.
Факторы патогенности
В клеточной стенке всех энтеробактерий содержится эндотоксин — липид А, входящий в состав липополисахарида (ЛПС), характерного для грамотрицательных бактерий. Высвобождение эндотоксина при гибели микроорганизмов сопровождается лихорадкой, гипотензией, активацией системы комплемента и свёртывания, в тяжёлых случаях — септическим шоком.
Многие представители продуцируют экзотоксины. Так, E. coli и Vibrio cholerae (близкое к энтеробактериям семейство) выделяют энтеротоксины, которые активируют аденилатциклазу в энтероцитах тонкого кишечника, что приводит к секреторной диарее. Шигеллы продуцируют шига-токсин с цитотоксическим действием.
Антигенная структура
Серологическая дифференциация энтеробактерий основана на наборе антигенов:
- O-антиген — соматический, представлен вариабельной полисахаридной частью ЛПС клеточной стенки; определяет серогруппу.
- H-антиген — белок жгутиков (флагеллин); присутствует только у подвижных видов (сальмонеллы, эшерихии, протеи).
- K-антиген — капсульный полисахаридный антиген, обнаруживается у видов, образующих капсулу (например, Klebsiella).
- Vi-антиген — особый вариант капсульного антигена у Salmonella Typhi, возбудителя брюшного тифа; ассоциирован с вирулентностью.
Лабораторная диагностика
Основу диагностики составляет бактериологический метод. Материал засевают одновременно на кровяной агар и селективно-дифференциальные среды, содержащие лактозу: агар Эндо, агар МакКонки, агар с эозином и метиленовым синим (EMB). Лактозоположительные колонии (E. coli, Klebsiella) окрашиваются, лактозоотрицательные (Salmonella, Shigella) остаются бесцветными.
Для углублённой биохимической идентификации используют тройную сахаро-железистую среду (TSI), содержащую сульфат железа и три сахара — глюкозу, лактозу, сахарозу. Среду разливают столбиком со скошенной поверхностью; дно — анаэробная зона, скос — аэробная. Возможные результаты:
- Сбраживание лактозы и/или сахарозы — пожелтение всей среды (и скоса, и столбика) за счёт большого количества кислоты.
- Сбраживание только глюкозы — желтеет лишь столбик, скос остаётся красным (кислота окисляется в аэробной зоне).
- Отсутствие ферментации — окраска среды не меняется.
- Образование газа — пузырьки и разрывы агара.
- Продукция H₂S — почернение среды за счёт образования сульфида железа (FeS).
Агар с мочевиной используют для выявления фермента уреазы. Под действием уреазы мочевина расщепляется до аммиака и CO₂, среда защелачивается, индикатор фенолового красного меняет цвет с оранжевого на пурпурный. Уреаза — фактор патогенности у Proteus и Helicobacter pylori.
Дополнительно оценивают подвижность (наличие жгутиков), что важно для идентификации и понимания патогенеза — например, восходящего распространения E. coli по мочевыводящим путям. Серологические методы представлены реакциями агглютинации со специфическими сыворотками.
Принципы лечения
Терапия инфекций, вызванных энтеробактериями, основана на антибиотикотерапии. До получения результатов посева и антибиотикограммы назначают эмпирически препараты широкого спектра, далее терапию корректируют по чувствительности возбудителя.
Применяемые группы антибиотиков:
- Пенициллины и цефалоспорины — ингибируют синтез клеточной стенки.
- Аминогликозиды, тетрациклины, хлорамфеникол — нарушают синтез белка на рибосомах.
- Фторхинолоны — блокируют ДНК-гиразу.
- Сульфаниламиды — конкурентные ингибиторы синтеза фолиевой кислоты.
Серьёзную проблему представляет антибиотикорезистентность. Многие штаммы продуцируют β-лактамазы, в том числе расширенного спектра (БЛРС), разрушающие β-лактамное кольцо пенициллинов и цефалоспоринов. Возможны также модификации мишеней действия и работа эффлюкс-помп. В таких случаях применяют ингибитор-защищённые β-лактамы, карбапенемы или комбинированную терапию.
Ключевые моменты
- Энтеробактерии — грамотрицательные факультативно-анаэробные палочки кишечной микрофлоры.
- Четыре общих признака: ферментация глюкозы, оксидазоотрицательность, восстановление нитратов до нитритов, факультативный анаэробиоз.
- Эндотоксин — липид А ЛПС клеточной стенки; ряд видов также продуцирует экзотоксины.
- Ключевые антигены: O, H, K, у S. Typhi — Vi-антиген.
- Дифференциация на лактозосодержащих средах (Эндо, МакКонки, EMB) и среде TSI.
- Тест на уреазу выявляет Proteus, H. pylori; продукция H₂S вызывает почернение TSI.
- Базовая терапия — β-лактамы, аминогликозиды, фторхинолоны после антибиотикограммы.
- Главный механизм резистентности — продукция β-лактамаз, в том числе БЛРС.