1. Биологические свойства иерсиний

             1. 1.Морфологические свойства

Y . enterocolitica, Y . pseudotuberculosis и другие виды иерсиний – грамотрицательные, не образующие спор палочковидные (кокки или овоиды) бактерии, обладающие перитрихиальными жгутиками.

При выращивании Y . enterocolitica и Y . pseudotuberculosis в течение 48 ч при температуре 37 ⁰С в культурах всех биотипов обнаруживают бактерии без жгутиков, что коррелирует с потерей подвижности.

Восстановление подвижности наблюдается при выращивании микроорганизмов в течение 24-48 ч при температуре ниже 30 ⁰С (22-28 ⁰С).

Морфология иерсиний зависит от условий культивирования и состояния культуры. В мазках из бульонных культур Y . pseudotuberculosis могут располагаться цепочками по 2-5 клеток, Y . enterocolitica цепочек не образуют.

Размеры отдельных бактерий при выращивании культур на искусственных питательных средах составляют в длину 0,8-1,2 мкм, в ширину 0,5-0,8 мкм.

Иерсинии хорошо окрашиваются всеми анилиновыми красителями. В молодых культурах, выращенных при 22-26 ⁰С, преобладают кокковидные бактерии, в старых – отмечена тенденция к полиморфизму, особенно при 37 ⁰С на различных плотных питательных средах (агар Эндо и др.).

1.2. Культуральные свойства

Иерсинии являются гетеротрофными факультативно-анаэробными микроорганизмами. Они весьма неприхотливы к питательным веществам и поэтому растут не только на обычных питательных средах, но и на средах с обедненным составом (пептонная вода) или «голодных» средах (синтетических, фосфатно-буферном, физиологическом растворе и даже кипяченой, водопроводной и стерильной дистиллированной воде).

Температурный фактор является одним из важнейших определяющих изменчивость микробов и устойчивость их во внешней среде. Температура выращивания иерсиний может влиять на размеры клеток, темпы размножения, скорость метаболических процессов и других проявлений. Оптимальная температура роста для иерсиний обоих видов 28-30 ⁰С.

Особенностью энтеропатогенных иерсиний являются более высокие темпы размножения при низких температурах, что позволило на практике использовать «холодовое обогащение» для выделения иерсиний из материала, контаминированного сопутствующей микрофлорой, особенно колиформными бактериями.

В жидкой среде (питательный бульон, пептонная вода, синтетические среды) иерсинии образуют равномерное помутнение среды, иногда нежную пленку (Y . pseudotuberculosis), нежное пристеночное кольцо (Y . enterocolitica). При дальнейшем культивировании, особенно при температутре 37 ⁰С, среда просветляется и образует слизистый и крошковидный осадок.

На пластинах питательного агара иерсинии могут образовывать колонии двух типов – S и R, или переходные - SR.

При пониженной температуре культуры растут в гладкой S-форме, но накопление иерсиний происходит медленно, а при повышенной (выше 28 ⁰С) Y . pseudotuberculosis активно диссоциируют в шероховатую R-форму. При этом в посевах можно наблюдать полиморфизм колоний по размеру, форме и цвету.

1.3. Биохимические свойства

Основные биохимические свойства Y . pseudotuberculosis, Y .. enterocolitica, которые используются в практической работе при первичном изучении выделенных культур представлены в таблице 1.

Y . pseudotuberculosis не ферментируют лактозу, сахарозу, раффинозу, целлобиозу, дульцид, инозид, сорбит, инулин и Д-арабинозу, но ферментируют до кислоты глюкозу, галактозу, α-арабинозу, левулезу, маннозу, ксилозу, рамнозу, мальтозу, трегалозу, маннит и салицин; редуцируют нитраты, метиленовый синий; вступают в реакцию с метиловым красным, образуют каталазу, обладают уреазной активностью; не образуют ацетилметилкарбинол в реакции Фогес-Проскауэра при температуре 22-24 ⁰С.

Y . enterocolitica не ферментируют лактозу, рамнозу, раффинозу, не обладают фенилаланиндезаминазой, лизиндекарбоксилазой и аргининдегидролазой. Реакция Фогес-Проскауэра положительная при температуре 22-24 ⁰С и отрицательная при температуре 37_⁰С.

Другие 6 видов Yersinia, а именно: Y . aldovae , Y . kristensenii , Y .. frederiksenii , Y ._ rohdei , Y . mollaretti , Y . berkovieri изолируют из испражнений людей, смывов с окружающей среды, органов и тканей грызунов. Они, как Y . enterocolitica и Y ._ pseudotuberculosis, хорошо растут на питательных средах для выделения иерсиний. Их также необходимо дифференцировать, используя основные биохимические тесты и субстраты (табл. 1).

Таблица 1

Основные биохимические свойства бактерий рода Yersinia , отличающие их от некоторых других представителей

семейства Enterobacteriaceae

+ - положительная реакция; (+) - положительная реакция только при 22-25 ⁰С; +/- - положительная реакция более, чем у 50 % культур; -\+ - положительная реакция менее, чем у 50 % культур; - - отрицательная реакция; В - вариабельная реакция; * - за исключением P. Mirabilis; ** - положительная у P. Rettgeri; *** - за исключением P. myxofaciens

1.4. Антигенное строение и серологическая характеристика

К настоящему времени по О-антигену известен 21 серотип Y .. pseudotuberculosis. Среди Y .__ enterocolitica различают 29 серотипов. Из них только 11 наиболее часто ассоциируются с инфекциями человека. Чаще всего заболевания вызывают всемирно распространенные штаммы, принадлежащие к серотипу О:3 (биотип 4); О:5,27 (биотипы 2 и 3), О:9 (биотип 2) и «американские» штаммы. О:8 (биотип 1В) (табл. 2).

Таблица 2

Серотипы Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica.

Антигенное родство (по О-антигену) Y . pseudotuberculosis и большинства серотипов Y . enterocolitica выражено довольно слабо. Однако выявлено значительное сходство в антигенной структуре Y .. pseudotuberculosis серотипа 1 и Y . enterocolitica «американских» серотипов 0:8; 0:18 и 0:21. Наиболее выражены антигенные связи между представителями различных серотипов внутри вида Y . е nterocolitica, а также между Y ._ enterocolitica серотипа 0:9 и бруцеллами, благодаря сильному сходству в строении О-специфических полисахаридных цепей ЛПС. Описано антигенное сходство Y ._е nterocolitica и других представителей семейства Enterobacteriaceae (Salmonella , Citrobacter , Escherichia , Shigella , Klebsiella , Enterobacter , Serratia и др.). Перекрестные реакции между этими видами могут затруднять получение строго специфичных диагностических препаратов.

В составе наружной мембраны патогенных иерсиний определены белки (так называемые белки наружной мембраны, БНМ), кодируемые как хромосомными генами, так и генами, расположенными на плазмиде вирулентности pYV 42-48 МDа. БНМ являются факторами защиты возбудителя от действия иммунной системы макроорганизма (см. п. 4.1.5.).

1.5. Патогенные свойства иерсиний и их генетический контроль

Между Y . pseudotuberculosis и некоторыми представителями Y . enterocolitica имеется большое сходство, проявляющееся в их инвазивности, способности к внутриклеточному размножению, что согласуется с генерализацией инфекционного процесса.

Для большинства изолированных от больных штаммов Y . enterocolitica характерна адгезия, колонизация на поверхности кишечного эпителия и энтеротоксигенность с продукцией больших количеств термостабильного энтеротоксина.

Патогенные Y . pseudotuberculosis и Y . enterocolitica обладают широким набором факторов патогенности, детерминируемых хромосомными и плазмидными генами.

Способность Y . pseudotuberculosis  к адгезии и инвазии в клетки эпителия кишечника зависит от экспрессии хромосомного inv-гена, кодирующего белок наружной мембраны инвазин с молекулярной массой 108 kDa. Системная диссеминация микроба в организме хозяина связана с функционированием системы поглощения ионов железа, названной иерсиниабактин. Хромосомный сегмент, содержащий гены иерсиниабактина, называется «островом высокой патогенности» (the high pathogenicity island, HPI). Установлено, что HPI содержат штаммы, циркулирующие в Европе, Австралии, Северной Америке. Они, как правило, обусловливают гастроинтестинальные проявления псевдотуберкулезной инфекции. Показано, что Y ._ pseudotuberculosis синтезирует суперантиген (Yersinia pseudotuberculosis-derived mitogen, YPM), ответственный за поликлональную активацию Т-лимфоцитов и гиперпродукцию провоспалительных цитокинов. 98 % штаммов, выделенных от больных на Дальнем Востоке России, в Японии, Корее, содержат суперантиген, вызывающий системное поражение органов и тканей. (Fukushima H., 2001).

Патогенные Y . enterocolitica также имеют БНМ, обеспечивающие им адгезивные и инвазивные свойства. Один из них - инвазин с молекулярной массой 92 kDa, кодируемый хромосомными inv-геном. Другой хромосомный ail-ген кодирует белок адгезии/инвазии Ail 17 kDa. Гены HPI не выявляется у непатогенных Y . enterocolitica биотипа 1А и у низкопатогенных штаммов биотипов 2-5, но они определяются у всех высокопатогенных штаммов биотипа 1В. Энтеротоксигенность Y . е nterocolitica биотипов 1В и 2-4 связана с экспрессией хромосомного ystА-гена. У непатогенных представителей биотипа 1А обнаружен ystВ-ген.

Плазмидой вирулентности иерсиний pYV 42-48 МDа обладают штаммы Y ._ pseudotuberculosis  и Y ._ enterocolitica, принадлежащие к серотипам О:3 (биотип 4); О:5,27 (биотип 2 и 3); О:8 (биотип 1В); О:9 (биотип 2), чаще всего вызывающие заболевания (табл. 3).

Таблица 3

Био- и серотипы Y. enterocolitica и их связь с патогенностью

Плазмида вирулентности кодирует белок наружной мембраны Yad A, являющийся ведущим адгезином иерсиний, а также белки наружной мембраны Yop_s и аппарат их секреции Ш типа Ysc (Yoр secretion), которые представляют собой комплекс факторов, участвующих в нейтрализации иммунного ответа макроорганизма. Аппарат секреции Ш типа Ysc позволяет иерсиниям вводить синтезируемые белки в цитоплазму клетки-мишени при тесном контакте с клеткой без проникновения в нее; включает не менее 28 белков.

Плазмида с молекулярной массой 82 МDа обнаружена только у Y ._ pseudotuberculosis  1 серотипа. Показано, что штаммы, имеющие плазмиду pVM 82 МDа, вызывают более тяжелое течение псевдотуберкулеза.