Какие свойства микроорганизмов изучают при их идентификации

ИДЕНТИФИКАЦИЯ МИКРОБОВ (позднелат. identificare отождествлять) — определение видовой или типовой принадлежности микробов. И. м.— важнейший этап микробиол, исследования, необходимый для определения этиологии инфекционного заболевания; она имеет большое значение для эпидемиол, анализа вспышек инфекционных заболеваний и проведения эффективных мероприятий по их ликвидации. И. м. также широко используется при сан.-гиг. оценке почвы, воздуха, воды и пищевых продуктов.

И. м. осуществляется путем изучения комплекса морфол., культуральных, биохим., антигенных, патогенных и других свойств данной культуры, что позволяет установить ее идентичность (тождество) типичным представителям, определенного вида (типа) микроорганизмов. Для этих исследований, как правило, необходимо располагать чистой культурой, поскольку присутствие посторонних микробов может послужить поводом для ошибочных заключений.

Выбор методов исследования для И. м. в значительной мере определяется источником выделения микроба (напр., материалом, полученным от больного, из трупа или объектов окружающей среды).

Определение свойств микроорганизмов

Общих схем И. м., применяемых в практике, не существует. Для каждой группы микроорганизмов идентификация осуществляется на основе их биол, особенностей. Так, для идентификации вирусов (см.) важное значение имеют виды клеточных культур, в которых происходит их размножение, характер цитопатического действия, образование включений, антигенная структура, в некоторых случаях морфология вирусов, а также патогенность вирусов для экспериментальных животных .

В идентификации риккетсий (см.) значение имеют изучение их морфологических свойств, особенностей внутриклеточного паразитизма, антигенных свойств и т. д. При идентификации представителей грибков, актиномицетов и простейших значение имеют морфол, особенности возбудителя (см. Актиномицеты, Грибки паразитические, Простейшие). Основными признаками в идентификации микоплазм являются их морфол., культуральные и антигенные свойства (см. Mycoplasmataceae). Бактерии идентифицируют на основе комплексного изучения их морфол., тинкториальных, культуральных, биохим., антигенных, фаголизабельных, бактериоциногенных и патогенных свойств.

Заслуживает внимания предложение некоторых исследователей [Кауэн и Стил (S. Т. Cowan, К. I. Steel), 1961, 1965; Сили и Ван-Демарк (H. W. Seeley, В. I. Van Demark), 1972] использовать в качестве исходного пункта идентификации бактерий окраску по Граму. На первой стадии дифференцирования грамположительных бактерий авторы учитывают форму клетки, кислотоустойчивость, спорообразование, подвижность, продукцию каталазы, оксидазы, отношение к глюкозе, а грамотрицательных бактерий — форму клетки, подвижность, продукцию каталазы, оксидазы и отношение к глюкозе. На последующих стадиях исследования, пользуясь таблицами, характеризующими бактерии, относящихся к определенному роду, находят ключ к определению видов, подвидов и типов.

Морфологические и тинкториальныe свойства

Изучение морфол, и тинкториальных признаков микроба является обычно лишь первоначальной стадией его идентификации. Морфология микроорганизмов изучается путем микроскопии фиксированных и окрашенных препаратов, а также живых неокрашенных микроорганизмов в висячей или раздавленной капле.

Для длительного наблюдения за живыми бактериями применяют специальные камеры (Пешкова, Фонбрюна). Микроскопическое исследование позволяет определить форму, размеры и строение микроорганизмов, их взаимное расположение, подвижность, количество и распределение жгутиков, форму и положение спор, а также образование капсул. Для изучения подвижности берут молодые (не старше 6—8 час.) быстрорастущие бульонные культуры. Жгутики легче обнаруживаются в молодых агаровых культурах, споры, наоборот, в культурах, выращенных в течение нескольких суток, а капсулы — в патол, экссудатах. При микроскопии висячей капли лучше пользоваться темным полем или фазово-контрастным устройством. При этом следует учитывать, что формы и размеры микроорганизмов изменяются в зависимости от особенностей штамма, возраста культуры, состава среды, температуры инкубации и других факторов.

Тинкториальные свойства микробов определяют при окраске фиксированных препаратов. Окраска по Граму позволяет разделить все бактерии на 2 группы: грамотрицательные и грамположительные (см. Грама метод). Окраска по Цилю— Нельсену дает возможность дифференцировать кислотоустойчивые бактерии от некислотоустойчивых (см. Циля-Нельсена метод). С помощью специальных методов выявляют отдельные элементы бактериальной клетки: нуклеоид, протоплазму и включения (методы Романовского— Гимзы, Фейльгена, Робино и др.), метахроматические гранулы (см. Нейссера методы и др.), жгутики, капсулы и споры. Метод флюоресцирующих антител делает возможным предварительное определение вида и даже типа микроба (см. Иммунофлюоресценция) .

В случаях специфичности морфологии микроба путем микроскопического исследования можно предположительно идентифицировать его. В мед. микробиологии такого рода идентификация обоснована только тогда, когда она соответствует клин, диагнозу. Так, напр., кислотоустойчивые палочки в цереброспинальной жидкости больного с клин, симптомами менингита можно предварительно отнести к туберкулезным микобактериям. Грамотрицательные биполярно окрашивающиеся овоидные палочки в соке лимф, узлов больного с паховыми бубонами в местности, где распространена чума, можно рассматривать предположительно как чумные бактерии.

Культуральные свойства указывают на принадлежность микроба к определенной группе и намечают направление дальнейших исследований в целях его окончательной идентификации. Их определяют путем посева изучаемой культуры на питательные среды (агар, бульон, уколом в желатину и др.). Из культуральных признаков бактерий и грибков важное значение имеют внешний вид и внутреннее строение колоний, формирующихся при высеве культуры на плотные питательные среды. Если микроб не дает роста на обычном мясопептонном агаре, то должна быть применена другая, оптимальная для него среда. Колонии обычно просматривают через 24 часа инкубации при t° 37°, а затем повторно с интервалом в 1 — 3 дня. При описании колоний обращают внимание на их размеры, цвет (пигментообразование), форму, профиль, поверхность, края, плотность. Если бактерии проявляют тенденцию к диссоциации на фазовые варианты (см. Диссоциация бактерий), то их разделяют путем рассева на чашках Петри с питательной средой. При росте на жидких питательных средах отмечают придонность роста, рост в виде пленки или равномерное помутнение среды. В некоторых случаях изучается рост на специальных средах, таких как сыворотка Леффлера, глицериновый картофель, среды, содержащие кровь, и др. Культуральные свойства микроба являются существенным дополнением к его морфол, признакам.

Резистентность микробов к различным факторам окружающей среды

Резистентность микробов к различным факторам окружающей среды используется при И. м., т. к. в ряде случаев микробы значительно отличаются по этому признаку. Так, напр., неспороносные бактерии и вегетативные формы спороносных бактерий чувствительны к температуре и к малым концентрациям антисептиков. Они погибают при t° 60° в течение получаса и в 1% р-ре фенола в пределах 1 часа. Кислотоустойчивые бактерии чувствительны к температуре, но относительно резистентны к дезинфекционным средствам; они погибают при t° 60° в течение получаса, но на холоду противостоят антисептикам часто в течение нескольких часов. Особо высокой устойчивостью обладают споры бактерий (см. Споры, бактерий). Они погибают либо от пара под давлением (при t° 120° в течение получаса) или от высоких концентраций антисептиков, напр, под воздействием 5% фенола в течение нескольких часов. Поэтому при подозрении на образование микробом спор ставят пробы на резистентность к температуре.

Для определенных видов бактерий показательна их устойчивость к нек-рым антибиотикам и химиотерапевтическим препаратам. Так, напр., одним из тестов, позволяющих дифференцировать классический холерный вибрион от вибриона Эль-Тор, а также Proteus mirabilis от других кишечных бактерий, служит способность вибриона Эль-Тор и Proteus mirabilis расти в присутствии полимиксина В (50 ед. в 1 мл и выше).

Особенности физиологии и биохимической активности

При определении биохимической активности микробов учитывают их отношение к кислороду, углекислоте и различным субстратам, оптимальную температуру роста, гемолитическую способность, а также влияние на их рост различных веществ, включая бактериальные факторы роста (см.). По отношению к свободному кислороду микробы обычно делят на строгие аэробы (см.), строгие и факультативные анаэробы (см.). Поэтому для выделения и идентификации возбудителя применяют специальные методы и питательные среды, способствующие росту только аэробных, факультативно-аэробных или анаэробных представителей.

Для большинства патогенных микробов оптимальная температура культивирования 37° (см. Бактерии).

Гемолитическая активность микробов определяется при выращивании их в чашках с кровяным агаром или же путем прибавления различных разведений бульонной культуры к взвеси отмытых эритроцитов.

Изучение влияния на рост бактерий различных биол, субстратов и хим. соединений (кровь, сыворотка, глюкоза, нитраты, соли желчных к-т, витамины, аминокислоты и др.) часто имеет значение для дифференциации этой группы микроорганизмов.

Для И. м. большое значение имеют особенности ферментативной активности микробов, выявляемые на средах, содержащих сахара и спирты, белковые субстраты и жиры (липолитические свойства), что позволяет выявить тончайшие различия между близкородственными микробами. Важно также определение редуцирующих свойств бактерий и их способности образовывать индол, аммиак и сероводород, использовать цитраты и тартраты (см. Дифференциально-диагностические среды).

Антигенная структура и отношение к бактериофагу

Антигенная структура и отношение к бактериофагу и бактерицинам изучаются на завершающем этапе И. м. Выявление антигенного строения микробов осуществляют при помощи различных серол, реакций, напр, реакции агглютинации (см.), реакции связывания комплемента (см.) и др.

Если в развернутой реакции агглютинации испытываемый микроб агглютинируется до титра иммунной сыворотки или половины титра, то на практике его можно считать принадлежащим к тому виду (типу), каким обозначена данная сыворотка. Для полной идентификации выделенный возбудитель должен агглютинироваться до титра иммунной сывороткой, приготовленной против эталонного микроба: испытуемый микроб должен адсорбировать из этой сыворотки все агглютинины. С другой стороны, эталонный микроб должен агглютинироваться до титра сывороткой, приготовленной против изучаемого микроба, и также адсорбировать из этой сыворотки все агглютинины. Иными словами, должна быть полная перекрестная агглютинация и перекрестная адсорбция между обеими сыворотками и обоими микробами. Реакция агглютинации иногда дополняется или заменяется реакцией преципитации (см.), а также реакцией непрямой гемагглютинации (с эритроцитами, нагруженными антителами). Серол, метод обнаруживает тончайшие различия между родственными микробами. Он часто является единственно доступным методом для дифференцирования подвидов или типов данного вида.

Широкое применение в лабораторной практике получили агглютинирующие монорецепторные сыворотки для идентификации сальмонелл, шигелл и других микробов. Весьма эффективно также применение метода иммунофлюоресценции (см.), который позволяет быстро (1 — 2 часа) осуществить И. м.

Чувствительным методом И. м. является типирование идентифицирующей культуры бактериофагом (см.). Этот метод используется, напр., при изучении брюшнотифозной палочки (см. Vi-брюшнотифозные фаги), т. к. позволяет распознавать фаготип в пределах вида. Специфические фаги применяют для дифференцирования шигелл, холерных вибрионов от холероподобных, классического холерного вибриона от вибриона Эль-Тор, чумной палочки от бактерий псевдотуберкулеза и других бактерий.

Для дифференцирования некоторых бактерий в пределах вида используют феномен бактериоциногении (см.), а также испытание чувствительности бактерий к бактерицинам различных типов (колицины, вибриоцины, пестицины, дифтериоцины и др.). Колицинотипирование нашло широкое применение для определения принадлежности выделенной культуры шигелл к определенному колицинотипу.

Патогенность для животных

Патогенность микробов обычно определяют в опытах на белых мышах, морских свинках и кроликах. Животных заражают подкожно, внутрикожно, внутримышечно, внутривенно, интраперитонеально, перорально, интраназально или интрацеребрально (см. Биологическая проба).

При изучении патогенных микроорганизмов иногда требуется определить, образуют ли они экзотоксины. С этой целью на чувствительных животных испытывается фильтрат бактериальной культуры, выращенной в течение определенного срока на соответствующей жидкой среде. Экзотоксины высокотоксигенных бактерий (дифтерийной палочки, столбнячной бациллы, ботулинической бациллы и др.) вызывают заболевание животных с характерной клин, картиной и последующую их гибель с типичными патол ого анатомическими изменениями. Для обнаружения некоторых микробных экзотоксинов применяют культуры чувствительных к ним тканей, а также куриные эмбрионы. Нейтрализация экзотоксинов специфическими антитоксинами играет существенную роль при И. м.

Библиография: Красильников Н. А. Определитель бактерий и актиномицетов, М.—Л., 1949, библиогр.; Руководство по микробиологической диагностике инфекционных болезней, под ред. К. И. Матвеева, М., 1973; Тим а ков В. Д. и Гольдфарб Д. М. Основы экспериментальной медицинской бактериологии, М., 1958, библиогр.; Bergey’s manual of determinative bacteriology, ed. by R. E. Buchanan a. N. E. Gibbons, Baltimore, 1975, bibliogr.; Cowan S. T. a. Steel K. J. Manual for the identification of medical bacteria, Cambridge, 1974; Identification methods for microbiology, ed. by В. M. Gibbs a. F. A. Skinner, v. 1—2, L.— N. Y., 1966—1968; International code of nomenclature of bacteria, ed. by S. P. Lapage a. o., Washington, 1975; M e у n e 1 1 G. G. a. M e y n e 1 1 E. Theory and practice in experimental bacteriology, Cambridge, 1970, bibliogr.; Nomura M. Colicins and related bacteriocins, Ann. Rev. Microbiol., v. 21, p. 257, 1967, bibliogr.; W i 1-s o n G. S. a. M i 1 e s A. A. Topley and Wilson’s principles of bacteriology and immunity, v. 1—2, L., 1964.

А. В. Пономарев.