бесплатно рефераты
 

Частная микробиология, систематика и методы идентификации бактерий рода Mycobacterium

Частная микробиология, систематика и методы идентификации бактерий рода Mycobacterium

3

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Оренбургский государственный аграрный университет

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему:

"Частная микробиология, систематика и методы идентификации

бактерий рода Mycobacterium".

Выполнил:

Проверил:

Оренбург - 2010 г.

Содержание

  • Введение
  • 1. История изучения рода Mycobacterium
  • 2. Особенности морфологии микроорганизмов рода Mycobacterium
  • 3. Особенности физиологии микроорганизмов рода Mycobacterium
  • 4. Антигенная структура микобактерий
  • 5. Классификация и таксономия
  • 6. Виды микобактерий и их дифференциация
  • 7. Внутривидовая и межвидовая идентификация
  • 8. Среды для выделения и идентификации микобактерий
  • 9. Ветеринарное и медицинское значение
  • 10. Распространение в природе
  • 11. Применение
  • 12. Заключение
  • 13. Список литературы
Введение

Цель курсовой работы - изучить систематику и методы идентификации бактерий рода Mycobacterium.

Актуальность: Микобактерии являются значимой группой микроорганизмов, поскольку являются возбудителями инфекционных заболеваний как лепра и туберкулёз. Микобактерии являются одними из наиболее устойчивых микроорганизмов к воздействию факторов окружающей среды. В связи с высокой резистентностью возбудителя, борьба с инфекцией затруднена. Зачастую незнания свойств, особенностей микобактерий способствует их распространению, что приводит к высокой заболеваемости.

Задачи:

Изучить историю рода Mycobacterium.

Рассмотреть особенности морфологии микроорганизмов рода Mycobacterium.

Рассмотреть особенности физиологии микроорганизмов рода Mycobacterium.

Изучить антигенные особенности микобактерий.

Изучить классификацию и таксономию микобактерий.

Выявить среды для выделения и идентификации микобактерий.

Охарактеризовать внутривидовую и межвидовую идентификацию микобактерий.

Рассмотреть медицинское и ветеринарное значение микроорганизмов, принадлежащих к роду Mycobacterium.

Изучить распространение микобактерий.

Осветить применение микобактерий в практике.

1. История изучения рода Mycobacterium

История изучения микобактерий началась в конце XIX века. В 1874 г.А. Хансен открыл палочку лепры - Mycobacterium leprae, а Р. Кох в 1882 г. - туберкулезную палочку - Mycobacterium tuberculosis. Эти два представителя одного рода известны как возбудители древнейших болезней человека: лепры и туберкулеза. В 1896 г. К.В. Lehmann и R. Neumann предложили ввести в систематику бактерий новый род Mycobacterium с включенными в него видами М. tuberculosis и М. leprae. Вскоре стали появляться сообщения об открытии других представителей этого рода - сапрофитных бактерий, широко распространенных в природе. В настоящее время род Mycobacterium включает свыше 90 видов. Согласно определителю Берджи, группа микобактерий содержит единственный род Mycobacterium [1].

2. Особенности морфологии микроорганизмов рода Mycobacterium

Все микобактерии неподвижны, окрашиваются по Граму положительно. На ранней стадии развития (впервые сутки) микобактерий имеют палочковидное строение клеток, и в этот момент они морфологически похожи на проактиномицетов, находящихся во второй стадии развития. Палочковидные клетки микобактерий, в отличие от бактериальных, имеют неправильные очертания: контуры их искривлены, в разных местах они неодинаковой толщины, часто колбовидно раздутые, клетки более или менее изогнуты, одиночные или соединены в пары или короткие цепочки (рис 2.1).

Рис.2.1 Клетки Mycobacterium

Цепочки никогда не бывают правильно очерченными и прямыми, строго расположенными в одну линию, как это наблюдается в культурах бактерий; обычно они угловато искривленные. На рисунке 2.2 показан общий вид односуточных культур разных видов микобактерий, наиболее типичных по своему строению и расположению клеток. Величина клеток микобактерий меняется в зависимости от вида культуры и состава среды. В молодом возрасте чаще всего клетки имеют длину 2,5 - 7,0 мкм [5].

Рис.2.2 Общая картина микроскопических препаратов микобактерий. Односуточные культуры на синтетической агаризованной среде.

1 - М. hyalinum; 2 - М.rubrum; 3 - М. cyaneum; 4 - М. bifidum; 5 - М. citreum; 6 - М. filiforme.

Нередко встречаются организмы, величина которых не превышает 2 - 3 и даже 1 - 2 мкм. Немало форм и с более длинными клетками, 10 - 15 мкм. Поперечник клеток у разных видов микобактерий также различен; чаще всего он равен 0,6 - 0,7 мкм. Однако нередко встречаются культуры с толщиной клеток 0,2 - 0,3 и 0,8 - 1,0 мкм. Толщина клеток микобактерий - величина более постоянная, чем длина. В культурах микобактерий более старого возраста (2 - 3 суточных) клетки укорачиваются и принимают кокковидную форму. Кокковидные клетки имеют такой же диаметр, как и палочки, или несколько больший; одиночные, или соединены в пары, или короткие кривые цепочки, или механически сцеплены в кучи. На этой стадии развития микобактерий легко можно принять за микрококки. Таким образом, микобактерий в своем развитии проходят цикл превращений из палочковидных форм в кокковидные. Поэтому, чтобы с достоверностью установить принадлежность организма к микобактериям, надо вести последовательное наблюдение за его развитием.

Другим характерным морфологическим признаком микобактерий является ветвление. Ветки образуются на боковой поверхности палочковидных клеток. Степень ветвления у разных микобактерий неодинакова: у одних клетки при благоприятных условиях образуют многочисленные ветки, по 2 - 5 на каждой клетке, у других обычно по 1 - 2 ветки. У многих видов ветвящиеся клетки встречаются вообще редко, а на некоторых средах вообще не обнаруживаются. Наконец, имеется много культур, у которых ветвление обнаруживается только при особых условиях культивирования. Например, у синих (Mycobacterium cyaneum) и черных (Mycobacterium nigrum) микобактерий ветвления на обычных средах (МПА, сусло-агар) не наблюдается, клетки имеют бактериальное строение; при посеве их на ломтики картофеля или в жидкие среды обнаруживается большое количество типичных ветвящихся клеток. Следовательно, ветвление у микобактерий зависит в значительной степени от питательной среды [5].

3. Особенности физиологии микроорганизмов рода Mycobacterium

Микобактерии характеризуются высоким содержанием липидов (от 30,6 до 38,9 %), вследствие этого трудно окрашиваются анилиновыми красителями, но хорошо воспринимают краску после обработки карболовым фуксином при подогревании. При таком методе микобактерии туберкулеза хорошо удерживают красители, и не обесцвечиваются при воздействии разведенных кислот, щелочей и спирта, чем отличаются от других микробов. На этом основан метод окраски микобактерии по Цилю-Нильсену.

Микобактерии с трудом окрашиваются положительно по Граму и приобретают сине-фиолетовый цвет.

Для быстрого обнаружения микобактерий в различных объектах существует люминесцентный метод, в основе которого лежит их способность окрашиваться люминесцентными красителями (родамин-аурамином) и давать золотисто-желтый цвет под воздействием ультрафиолетового излучения. Метод обладает высокой чувствительностью, дает цветное изображение возбудителя. Исследование ведется при среднем увеличении, что дает возможность просмотреть большее поле, чем при иммерсионной микроскопии под большим увеличением.

Благодаря электронной микроскопии у микобактерий выявлены трехслойная клеточная стенка, микрокапсула, цитоплазматическая мембрана. В состав цитоплазматической мембраны входят липопротеидные комплексы, различные ферментные системы, в частности, ответственные за окислительно-восстановительные процессы. Цитоплазма микобактерий представлена гранулами, вакуолями и полостями, число которых может возрастать после воздействия химических агентов.

В микрокультурах, развивающихся в жидких питательных cредах, микобактерии человеческого и бычьего видов образуют косы, жгуты, завитки, скопления. Микрокультуры легко обнаруживают при обычной микроскопии мазков, окрашенных по методу Циля-Нильсена. В препаратах, приготовленных из первичных посевов, при исследовании под фазовым контрастом обычно различают гомогенные зернистые элементы, среди которых встречаются сферические светопреломляющие структуры.

В культурах, выделенных от крупного рогатого скота, чаще находят шаровидные образования правильной формы, одинаковых размеров, а также отдельно лежащие нитевидные структуры [3].

4. Антигенная структура микобактерий

Химически сложный полисахаридолипидный комплекс (полный антиген) при парентеральном введении в иммунизированном организме вызывает образование антител, выявляемых с помощью традиционных серологических тестов РА, РСК, РП, РНГА, РИД. Полный антиген является наиболее полноценным в иммуногенном отношении для получения широкого спектра антител, тогда как ни фосфоролипидный, ни белковый, ни полисахаридный компоненты не обладают свойствами полного антигена [3].

Исследуя растворимые антигены из микобактерий Stanford и Grauge описали 4 основные группы:

антигены I группы являются общими для всех видов микобактерий и близких бактериальных родов;

антигены II группы характерны для медленно растущих микобактерий;

антигены III группы характерны для быстро растущих микобактерий и нокардий;

антигены IV группы являются специфическими для отдельных видов микобактерий.

В этой связи главный вывод заключается в том, что иммунные реакции к патогенным медленнорастущим микобактериям не являются специфическими, так как это одновременно является реакцией и на антигены общие для других видов. И, наоборот, быстрорастущие микобактерии могут вызывать образование антител к антигенам патогенных микобактерий, т.е. неизбежно наличие перекрестных реакций [8].

Близкое родство видов, входящих в одну группу, определяют групповые антигены (А, В, С, Д). У всех медленнорастущих микобактерий (группа А) выявлены антигены, отсутствующие у быстрорастущих. Группа А по антигенной структуре разделена на 3 подгруппы - А1, А2, А3. В каждой подгруппе имеется по 1 - 2 антигена, отсутствующих в других группах или подгруппах. Среди быстро растущих микобактерий имеются значительные различия в антигенной структуре и установлены 3 серологические группы (В, С, Д) [1].

При нагревании антигенов при 100°С в течение 60 мин денатурируют групповые антигены, а видоспецифические сохраняются. У микобактерий выявлены 1 - 2 общих антигена, характерных для этого рода. Между некоторыми видами микобактерий имеется более близкое антигенное родство (до 10 - 12 общих антигенов).

При изучении антигенных связей микобактерий туберкулёза млекопитающих с атипичными видами микобактерий были обнаружены общие антигены. Однако степень их антигенного родства была различной в зависимости от вида атипичных микобактерий и колебалась от 15 до 62 % общих антигенов. Установлено, что М. bovis имеют до 63% антигенов общих с антигенами атипичных микобактерий.

В последнее время в исследованиях антигенной структуры микобактерий все чаще стал использоваться метод ИФА. При этом продемонстрирована строгая специфичность полученных антисывороток, каждая из которых реагировала в ИФА только с использованными для иммунизации антигенами [2].

5. Классификация и таксономия

Домен: Bateria

Отдел: Актиномицеты.

Порядок: Actinomycetales.

Подпорядок: Corynebacterineae.

Семейство: Mycobacteriaceae.

Род: Mycobacterium.

Вид: Mycobacterium tuberculosis (человеческий вид).

Mycobacterium bovis (бычий вид).

Mycobacterium africanum (промежуточный вид).

Mycobacterium leprae.

Род Mycobacterium включает более 40 видов. Как оказалось, многие из них нередко выделяются в различных странах мира от людей, теплокровных и холоднокровных животных, страдающих заболеваниями легких, кожи, мягких тканей и лимфатических узлов. Эти заболевания получили название микобактериозов. Различают три типа микобактериозов, зависящих от вида микобактерий и иммунного статуса организма:

I. Генерализованные инфекции с развитием видимых невооруженным глазом патологических изменений, внешне напоминающих туберкулезные, но гистологически несколько отличающиеся от них.

II. Локализованные инфекции, характеризующиеся наличием макро - и микроскопических поражений, выявляемых в определенных участках тела.

III. Инфекции, протекающие без развития видимых поражений; возбудитель обнаруживается в лимфатических узлах внутриклеточно или внеклеточно.

По патогенным свойствам род Mycobacterium подразделяют на две группы:

1) патогенные и условно-патогенные (потенциально патогенные).2) сапрофиты.

Для их ускоренной предварительной дифференциации учитывают прежде всего три признака: а) скорость и условия роста; б) способность к пигментообразованию; в) способность синтезировать никотиновую кислоту (ниацин).

По скорости роста род Mycobacterium подразделяют на 3 группы:

1) Быстрорастущие - крупные видимые колонии появляются ранее 7-го дня инкубации (18 видов).

2) Медленнорастущие - крупные видимые колонии появляются после 7 и более дней инкубации (20 видов).

3) Микобактерии, которые требуют специальных условий для роста или не растут на искусственных питательных средах. К этой группе относятся два вида: М. leprae и M. lepraemurium.

Дифференциация видов микобактерий среди быстро - и медленнорастущих проводится с учетом ряда их биохимических признаков: восстановление нитратов, теллурита; наличие каталазы, уреазы, никотин и пиразинамидазы, способность синтезировать ниацин; а также пигментообразования.

По способности к пигментообразованию микобактерии также делят на 3 группы:

1. Фотохромогенные - образуют пигмент лимонно-желтого цвета при росте на свету.

2. Скотохромогенные - образуют пигмент оранжево-желтого цвета при инкубировании в темноте.

3. Нефотохромогенные - пигмента не образуют (независимо от наличия света), иногда культуры имеют светло-желтоватую окраску [4].

6. Виды микобактерий и их дифференциация

Основным признаком, по которому микобактерии были отнесены к тому или другому виду, является различная патогенность их для разных видов животных и для человека. Среди патогенных микобактерий различают четыре вида: М. tuberculosis - возбудитель туберкулёза человека, М. аvium - возбудитель туберкулёза птиц, M. bovis - возбудитель туберкулёза рогатого скота, M. microti (OVS, или Oxford vole strain) - возбудитель туберкулёза полевых мышей.

Между отдельными видами микобактерий наблюдается переходные формы. Микобактерии различных видов имеют ряд морфологических, культурных, биохимических и биологических особенностей, которые позволяют дифференцировать их друг от друга. Существует мнение, что микобактерии бычьего вида имеют морфологические отличия от человеческих - меньшую длину тела микроба, меньшую его фрагментацию [2].

Предположен ряд питательных сред, на которых дифференциация микобактерий проводится в зависимости от изменения окраски среды, характера роста. Однако морфологические и культурные различия не позволяют с полной достоверностью дифференцировать эти виды. Более чёткая их дифференциация возможна с помощью биологических методов, основанных на неодинаковой чувствительности лабораторных животных к человеческим и бычьим микобактериям туберкулёза.

Важным тестом для идентификации микобактерий человеческого и бычьего видов является ниациновый тест (проба Конно), основанный на свойстве человеческих микобактерий продуцировать значительно больше ниацина, чем микобактерия бычьего вида.

Достоверные данные о принадлежности микобактерий к тому или иному виду можно получить только при помощи комплексного исследования. Микобактерии человеческого и бычьего видов могут вызвать заболевание туберкулёза не только у человека, но и крупного рогатого скота, овец, коз, свиней, верблюдов, реже у лошадей, собак и кошек.

Среди известных в настоящее время антропозоонозов самым распространённым является туберкулёз. Заболевают им практически все позвоночные животные. Известно 54 вида млекопитающих, у которых установлен туберкулёз.

Атипичными (нетуберкулезными) микобактериями, представители которых выделены в отдельную категорию, весьма неоднородную как по происхождению, так и по свойствам. Объединяющим фактором является кислотоустойчивость. В связи с этим вопрос о происхождении и характере атипичных микобактерий остаётся нерешённым.

По мнению многих авторов, атипичные микобактерии, во всяком случае, некоторые из них, имеют связь с туберкулёзной инфекцией.

Изучение патогинической роли атипичных микобактерий в клинике легочных и внелегочных заболеваний показало, что наиболее частые этиологическим фактором микобактериозов является микобактерии III группы, реже I группы и еще реже II и IV групп.

Основной видовой признак микобактерий туберкулеза - патогенность, т.е. способность жить и размножаться в тканях живого организма и вызывать специфические ответные реакции, приводящие к определенной нозологической форме патологии - туберкулезу. Наиболее восприимчивыми к заражению считаются морские свинки, которые применяют в качестве модели для биологической пробы при диагностике туберкулеза. Однако в настоящее время имеется большое количество штаммов микобактерий туберкулеза, различающихся по степени своей патогенности, т.е. по вирулентности. Следовательно, вирулентность является индивидуальным признаком отдельного штамма микроба и характеризуется интенсивностью размножения микроорганизма в тканях.

Высоковирулентные микобактерии туберкулеза у чувствительных к ним животных быстро размножаются в организме, не разрушаются фагоцитами, вызывают прогрессирующее образование туберкулезных очагов, приводящее в дальнейшем к неизбежной гибели животных. Слабовирулентные микобактерии также могут размножаться в организме, но они захватываются фагоцитами и разрушаются ими. Образующиеся специфические очаги подвергаются обратному развитию, животное не погибает. Вирулентность не является постоянным свойством. Она может изменяться у отдельных штаммов. Так, свежевыделенные из патологического материала микобактерии туберкулеза, как правило, более вирулентны, чем лабораторные штаммы, длительно содержащиеся на искусственных питательных средах. Для оценки вирулентности были предложены биологический метод (классический) и биохимические тесты. Последние установлены на установленном факте взаимосвязи корд-фактора микобактерий и их вирулентности, то есть цитохимических реакциях [1].

7. Внутривидовая и межвидовая идентификация

Идентификация микобактерий представляет большие трудности. Участились случаи выделения из патологического материала нетуберкулезных (атипичных) микобактерий, являющихся самостоятельными видами.

M. bovis дают первичный рост в виде мелких гладких колоний на 30; 45; 60-ый день. При пассажах рост наблюдают на 14; 21-ый день. Колонии не имеют пигмента, имеют белый или сероватый цвет. На жидкой среде образуют тонкую пленку. Температурный оптимум 37 - 38 0С, при температуре 22 и 45 0С - не растут. Патогенны для крупного рогатого скота, свиней, овец, коз, верблюдов, буйволов, оленей, маралов, собак, кошек и других видов животных, а также человека [8].

M. tuberculosis образуют первичный рост при посеве патологического материала на 21; 45; 60-ый день. Пассажированные культуры растут быстрее - на 10; 14; 21-ый день. Рост на плотной яичной среде, содержащий глицерин, обычно пышный; культуры имеют кремовый цвет оттенок и растут в виде шероховатых R-колоний, но могут быть гладкие, сливающиеся между собой. На жидкой питательной среде микобактерии человеческого вида туберкулеза образуют морщинистую грубую пленку, а иногда даже придонный крошковатый рост. Температурный оптимум 37 - 38 0С, при 22 и 45 0С не растут. В мазке, окрашенном по Цилю-Нильсену, морфологически представлены в виде полиморфных, тонких, кислотоустойчивых палочек, часто изогнутых. Патогенны для человека, обезьян, морских свинок, мышей, собак, коше, попугаев. У крупного рогатого скота, как правило, обуславливают сенсибилизацию организма к туберкулину для млекопитающих и лишь изредка вызывают ограниченные изменения, преимущественно в лимфатических узлах, регионарных местам проникновения микобактерий [7].

M. avium отличаются от бычьего и человеческого видов морфологией колоний. Они мягкие, слизистые, серовато - белые, изредка слегка желто - пигментированные, иногда при посеве из патологического материала вырастают в виде приподнимающихся над поверхностью среды "лепешек" или "бубликов". Рост появляется к концу 15; 20; 30-ого дня, иногда позже, при пересевах к 7 - 10 дню. В субкультурах представлены в виде гладкого, влажного налета. Культуры лучше растут при 43 - 45 0С. Морфологически M. avium в мазках из культур выглядят как тонкие кислотоустойчивые палочки, более длинные и полиморфные в мазках-отпечатках из органов зараженных кур и кроликов. Патогенны в основном для птиц, кроликов, белых мышей, могут вызывать патологические изменения в органах у свиней и других животных.

Страницы: 1, 2


ИНТЕРЕСНОЕ



© 2009 Все права защищены.