Легионеллы

1. Определение. 

     Legionella  pneumophila- грамотрицательная подвижная палочковидная бактерия рода Legionella, возбудитель легионеллёза. Отнесён ко 2 группе патогенности.

                                  Микрография Legionella  pneumophila

                                                                                              полученная способом трансмиссионной

                                                                                              электронной микроскопии 

2. Историческая справка. 
 

      В июле 1976 года в более 4000 участников съезда Американского легиона собралось в Филадельфии (штат Пенсильвания). Это был 49 ежегодный съезд организации. После того, как съезд благополучно завершился, участники вместе со своими семьями разъехались по домам. Через три дня после окончания мероприятия, а именно 27 июля 1976 года, один из участников скоропостижно скончался от заболевания, протекавшего подобно пневмонии. Еще через три дня один из пенсильванских терапевтов обратил внимание на то, что трое больных пневмонией, которых он лечил, тоже посещали съезд Американского легиона. В тот же день медицинская сестра одной из окрестных больниц обнаружила похожее заболевание еще у трех участников съезда. Однако официальные органы власти штата объединили все случаи, связав заболевание со съездом, только 2 августа 1976 года. К этому моменту 18 легионеров уже умерли. Всего же во время этой вспышки заболел 221 человек, из них 34 скончалось.

Анализ  предыдущих случаев заболевания  пневмониями неясной этиологии  после выделения возбудителя рода Legionella  доказал, что массовая заболеваемость на съезде Американского легиона- не первый случай пневмонии, вызванной бактериями рода Legionella. Несмотря на этот факт, болезнь получила название «болезни легионеров», и лишь впоследствии была предложена классификация легионеллезов. Впервые грамотрицательная палочка, отнесенная к роду Legionella. была выделена Дж.Мак-Дейдом и С. Шепардом в 1977 году, через полгода после описанной вспышки. Бактерия была высеяна с фрагмента легкого погибшего от легионеллеза человека. Вспышку заболевания, по мнению ученых, спровоцировали колонии легионелл, размножавшиеся в жидкости вентиляционной системы, установленной в гостинице, где остановились участники съезда.

     Как уже говорилось выше, до 1976 года отмечались случаи пневмонии неясной этиологии. После того, как был открыт возбудитель легионеллеза, начали организовываться исследования, направленные на уточнение этиологии давних вспышек. В результате проведенных анализов, удалось установить, что Legionella  pneumophila являлась возбудителем вспышек в 1957, 1959, 1968 и 1974 годах. Достаточно хорошо изучена вспышка 1965 года, имевшая место в одной из больниц Вашингтона. При изучении этой вспышки активно обсуждались механизмы распространения инфекции, был поставлен вопрос о воздушно- капельном механизме как о возможном механизме передачи инфекции. Эпидемиологический анализ, проводившийся во время вспышки, связал последнюю с открытыми окнами и строительной площадкой неподалеку от больницы. Широко известен случай, произошедший в 1968 году в поликлинике города Понтиак ( штат Мичиган). При этой вспышке развилось заболевание, которое кардинально отличается от «болезни легионеров», описанной в 1976 году в Филадельфии, несмотря на то, что вызвано тем же самым микроорганизмом. Это заболевание получило название понтиакской лихорадки. Название возникло еще до точного определения этиологии инфекции, закрепилось за нозологической формой и встречается до сих пор как наименование одной из форм легионеллеза. Несмотря на то, что симптомы поражения дыхательной системы отмечались и в Филадельфии, и в Понтиаке, не было зафиксировано ни единого случая развития пневмонии во время понтиакской вспышки. Летальных исходов от понтиакской лихорадки не отмечалось.

     В 1968 году во время вспышки понтиакской лихорадки учёные вплотную подошли к выделению микроорганизма, вызывающего заболевание. Были использованы микробиологические способы диагностики, были высеяны колонии неизвестных микроорганизмов, были проведены опыты на морских свинках, доказавшие связь между высеянной культурой и развивающихся у морских свинок воспалительных процессов в различных отделах респираторного тракта. Однако дальнейшие исследования дали отрицательные результаты. Сыворотка больных в Понтиаке изучалась методом непрямой иммунофлюоресценции на наличие антител к микроорганизмам, выращенным из полученных культур. Достаточного уровня антител до сих пор по неизвестным причинам выявлено не было, и исследования были свернуты. Необходимо отметить, что первое описание заболевания, похожего на понтиакскую лихорадку, относится к 1949 году.

     В последующем была установлена связь  между группой риккетсиоподобных  бактерий, впервые выделенных десятилетия назад, и вновь выявленным родом Legionella. Многие из этих микроорганизмов напоминают Legionella  pneumophila фенотипически, но являются «атипичными» по антигенному составу и генетическим способностям. Первоначально эти микроорганизмы были отнесены к «атипичным легионеллоподобным организмам», но в настоящее время распределены по отдельным видам рода Legionella

     В настоящее время семейство Legionellaceae насчитывает 41 вид ( 63 серогруппы). Возбудителем легионеллеза в 80-90% случаев служит Legionella  pneumophila , чаще всего- штаммы серогрупп 1, 4 и 6. Всего этот вид включает как минимум 14 серогрупп. Для человека патогенны еще 17 видов, из которых наиболее распространены Legionella  micdadei, Legionella  bozemanii, Legionella . dumoffii, Legionella . longbeacheae. 

     Отличить  один вид легионелл от другого  с помощью традиционных биохимических  методов невозможно. Родовую принадлежность возбудителя устанавливают путем газожидкостной хроматографии – по составу жирных кислот и содержанию убихинона в наружной мембране. Для установления видовой принадлежности применяют метод прямой иммунофлюоресценции. Используют поликлональные или моноклональные антитела, меченные флюоресцеином. Поликлональные антитела позволяют выявить группоспецефические липосахаридные антигены легионелл, но дают перекрестные реакции с антигенами других бактерий. Моноклональные антитела реагируют только с видоспецифическим  белковым антигеном Legionella  pneumophila .

     Окончательное решение о принадлежности возбудителя  к тому или иному виду выносят на основании анализа нуклеотидной последовательности ДНК. Определение рРНК легионелл с помощью олигонуклеотидных зондов в материале, полученном от больного, позволяет поставить диагноз всего за несколько часов. 
 

3. Биологические свойства. 

- Морфология. 

     Подвижные (имеется жгутик, расположенный монотрихиально) прямые или слегка искривлённые палочковидные  бактерии размером 3 х 0.5- 0.7 мкм. Граммоотрицательные, спор и капсул не образуют. На препаратах располагаются одиночно и небольшими скоплениями. 

- Культуральные свойства. 

         Для человека патогенны 17 из 41 видов легионелл. Морфологически легионеллы представляют собой грамотрицательные аэробные палочки, способные длительно сохраняться в окружающей среде. Часто легионеллы имеют заостренные концы. Капсул они не образуют.

Колонии L. Pneumophila на          Иногда палочки могут окрашиваться грамположитель

BCYE- α агаре, отмечены          но, однако клеточная стенка легионелл имеет типич-

стрелками                                  ное грамотрицательное строение.

        Факультативный анаэроб, растет  на куриных эмбрионах, культурах  клеток человека и обогащенных  питательных средах ( казеиново-  угольный агар КУА, казеиново-  дрожжевой агар, агар BCYE- α ). Необходимыми факторами роста являются цистеин и железо. Не растет на простых питательных средах. Оптимальная температура роста- 35-37˚С, на искусственных питательных средах развивается медленно. Колонии округлые, выпуклые с легкой опалесценцией. Образует β- лактамазы, каталазу, вызывает гидролиз гиппурата. 

- Экология 

     Legionella  pneumophila обитает в теплых пресных водоёмах и является  внутриклеточным паразитом некоторых простейших. У инфузорий рода Tetrahymena при захвате клеток Legionella  pneumophila не происходит переваривание клеток, живые Legionella  pneumophila выделяются в окружающую среду в виде пакетов. В клетках простейшего Hartmanella vermiformes лизосома с клетками Legionella  pneumophila окружается шероховатым эндоплазматическим ретикулумом. Внутриклеточное размножение в клетках простейших играет определённую роль в формировании биопленок. Бактерия приспособилась существовать в системах водоснабжения, в особенности подогреваемых ( например системах кондиционирования воздуха). Legionella  pneumophila выживает в подобных биотопах благодаря способности к образованию биопленок, а также способности выживать после термообработки и потреблять остатки других микроорганизмов, убитых нагреванием. Бактерия также является внутриклеточным облигантным паразитом человека, вызывая легионеллёз. 
 

- Геном  

     Геном Legionella  pneumophila представлен кольцевой двуцепочечной молекулой ДНК. Известно по крайней мере три штамма с различиями в геноме: у Legionella  pneumophila штамма Paris нуклеоид состоит из 3635495 п.н. и содержит 3224 генов, у Legionella  pneumophila штамма Lens нуклеоид длиной 3405519 п.н. и содержит 3004 открытых рамок считывания и у штамма Philadelphia 1 нуклеоид длиной 3397754 п.н. и содержит в общем 2942 генов. Таким образом, геном Legionella  pneumophila достаточно пластичен и происходят эволюционные изменения Legionella  pneumophila как возбудителя легионеллёза и внутриклеточного паразита простейших. 

- Патогенность. 

     Клетки  L. Pneumophila размно-

     жаются  в культивируемых

     фибробластах  легкого человека 

     Legionella  pneumophila патогенна для человека, вызывает легионеллёз. О патогенезе легионеллеза известно мало. Воротами инфекции является слизистая оболочка респираторного тракта. Проникновение возбудителя в организм происходит при вдыхании водных аэрозолей ( душ, кондиционеры воздуха , ванна, ультразвуковые распылители воды, увлажнители систем искусственной вентиляции легких, фонтаны и т.п.). Несмотря на то, что в мокроте больных обнаруживаются легионеллы, фактов передачи инфекции от человека к человеку не установлено. Большинство случаев заболевания легионеллезом связано с поражением легких. Патологические изменения охватывают, как правило, не менее одной доли легкого и протекают в виде сливной пневмонии. Воспалительный процесс распространяется на терминальные бронхиолы и альвеолы ( более крупные бронхи обычно интактны). В зоне поражения обнаруживается массивная экссудация полиморфоядерных нейтрофилов и макрофагов с явлениями интенсивного лизиса лейкоцитов, накопление ядерного детрита и фибрина. Отмечается также выраженный отёк интерстициальной ткани. Тот факт, что курильщики сигарет более чувствительны к инфекции, чем некурящие люди, позволяет предположить, что определённую роль в развитии болезни может играть нарушение функции альвеолярных макрофагов. Предполагается, что эти явления связаны с выделением легионеллами токсинов, обусловливающие другие клинические проявления болезни. Следует отметить, что все описанные изменения не являются патогномоничными для легионеллёза и встречаются при пневмониях другой этиологии.