میکروب‌شناسی | انتروباکتریاسه

کلیات خانواده انتروباکتریاسه

تعریف، جایگاه در فلور طبیعی و تقسیم‌بندی بر اساس محل بیماری‌زایی

گروهی از باکتری‌های باسیل گرم منفی که جزو فلور طبیعی‌اند و زیستگاه طبیعی آن‌ها عمدتاً دستگاه گوارش انسان و حیوانات است. اعضای این خانواده خصوصیات بیوشیمیایی کلی مشترکی دارند.

گروه ۱ — بیماری‌زایی داخل گوارش
مانند: سالمونلا، شیگلا و یرسینیا

گروه ۲ — بیماری‌زایی خارج گوارش
عوامل بیماری‌زایی که خارج از دستگاه گوارش عمل می‌کنند

E.coli جزو هر دو دسته است — هم داخل و هم خارج دستگاه گوارش بیماری ایجاد می‌کند.

اپیدمیولوژی

شیوع جغرافیایی و شاخص‌های آلودگی

در مناطق مختلف، شیوع هر ارگانیسم متفاوت است.
به‌طور کلی سالمونلا، شیگلا و کمپیلوباکتر پاتوژن‌های شایع گوارشی‌اند؛ E.coli، ویبریو و یرسینیا شیوع کمتری دارند.
بیماری‌های ناشی از شیگلا، سالمونلا، کمپیلوباکتر و یرسینیا در مناطق با سطح بهداشتی پایین شیوع بیشتری دارد.
سویه‌هایی از E.coli دارای انتروتوکسین هستند که عامل شایع اسهال به‌خصوص در کشورهای در حال توسعه است؛ در کشور ما نیز شیوع این باکتری بالاست.
عفونت‌های مجاری ادراری عمدتاً توسط E.coli ایجاد می‌شود.
شاخص آلودگی شبکه‌های آبرسانی از فاضلاب: وجود انتروباکتریاسه در آب.
اصطلاح کلی‌فرم، ساکنین کلنی‌های دستگاه گوارش مانند انتروباکتر و کلبسیلا را نیز شامل می‌شود.
E.coli یک باکتری بی‌هوازی اختیاری و بارز روده بزرگ است که به‌عنوان شاخص آلودگی آب و مواد غذایی شناخته می‌شود (بر پایه آزمایش کیفی مدفوع: تخمیر لاکتوز، تولید اسید و گاز، و توانایی رشد در محیط اختصاصی).

خصوصیات بیوشیمیایی و کلی مشترک

۶ ویژگی بیوشیمیایی + منشأ و پراکندگی

بیوشیمیایی مشترک

باسیل گرم منفی مستقیم و بدون اسپور
بی‌هوازی اختیاری (کمتر از باکتریوئیدها)
اکسیداز منفی (فاقد سیتوکروم اکسیداز)
کاتالاز مثبت
احیای نیترات به نیتریت
تخمیر قند گلوکز (تخمیر بقیه قندها متفاوت است)

خصوصیات کلی مشترک

منشأ اصلی: مدفوع انسان و حیوانات
انتشار جهانی؛ در آب، خاک و سبزیجات یافت می‌شوند
کلی‌فرم = ارگانیسم‌های شبیه اشرشیا؛ معیار آلودگی آب
شکل کلونی‌ها مشترک است → افتراق عمدتاً بیوشیمیایی؛ تقسیمات درون یک جنس بر پایه سرولوژی
تشخیص اولیه بر پایه تخمیر لاکتوز

افتراق از سایر گرم منفی‌ها

مقایسهٔ کلیدی با سودوموناس آئروژینوزا

جهت افتراق انتروباکتریاسه از دیگر باسیل‌های گرم منفی، از ۴ واکنش استفاده می‌شود. مهم‌ترین مثال: سودوموناس آئروژینوزا — عامل مهم عفونت ادراری و خونی در بیماران بستری در بیمارستان.

ویژگی	انتروباکتریاسه	سودوموناس آئروژینوزا
تخمیر گلوکز	مثبت	منفی
احیای نیترات	مثبت	منفی
اکسیداز	منفی	مثبت
نوع تنفس	بی‌هوازی اختیاری	هوازی مطلق (انرژی از اکسیداسیون)

بیماری‌زایی و توکسین‌ها

طبقه‌بندی سه‌گانه + اندوتوکسین و اگزوتوکسین

پاتوژن واقعی
شیگلا، سالمونلا، یرسینیا

پاتوژن فرصت‌طلب
کلبسیلا، انتروباکتر، پروتئوس

اشرشیا کلای — هم واقعی و هم فرصت‌طلب، بسته به شرایط میزبان

همهٔ اعضا در دیواره سلولی خود اندوتوکسین (LPS) تولید می‌کنند. علاوه‌بر آن، اشرشیا کلای و ویبریوکلرا نوعی اگزوتوکسین به‌نام انتروتوکسین تولید می‌کنند که با فعال کردن آدنیلات سیکلاز سلول‌های روده، سبب اسهال می‌شود.

درمان آنتی‌بیوتیکی

اصول انتخاب دارو و مکانیسم مقاومت

درمان انتروباکتریاسه‌ها باید بر اساس حساسیت آنتی‌بیوتیکی ارگانیسم انتخاب شود. به‌طور کلی، عوامل ضدمیکروبی زیر بالقوه بر این خانواده مؤثرند:

پنی‌سیلین‌ها و سفالوسپورین‌ها
آمینوگلیکوزید
کلرامفنیکل و تتراسایکلین

در انتخاب درمان باید به نتایج آنتی‌بیوگرام و توانایی تولید آنزیم بتالاکتاماز (یا سایر آنزیم‌ها) توجه شود؛ این باکتری‌ها با conjugation از طریق پلاسمید و فاکتور F، توانایی مقاومت آنتی‌بیوتیکی را به یکدیگر منتقل می‌کنند.

خصوصیات آنتی‌ژنی

۳ نوع آنتی‌ژن سطحی — کاربرد در سرووارتایپینگ

سالمونلا و شیگلا مهم‌ترین باکتری‌ها از نظر آنتی‌ژنی هستند و از آنتی‌ژن‌های آن‌ها برای اهداف تشخیصی و پژوهشی (خصوصاً مطالعات اپیدمیولوژیک) استفاده می‌شود.

آنتی‌ژن	نام دیگر	جنس شیمیایی	توضیح
O	سوماتیک (دیواره سلولی)	پلی‌ساکارید (بخش خارجی LPS)	می‌تواند بین باکتری‌ها کمی متفاوت باشد
H	فلاژلار	پروتئین تاژک	فقط میکروارگانیسم‌های تاژک‌دار مثل اشرشیا و سالمونلا دارند
K	کپسولی	پلی‌ساکارید	در باکتری‌های کپسول‌دار بزرگ مثل کلبسیلا؛ با تست تورم کپسولی شناسایی می‌شود؛ کاربرد در سروتایپینگ E.coli و سالمونلا تیفی

سالمونلا تیفی (عامل تب تیفوئید) به‌جای آنتی‌ژن K، آنتی‌ژنی به‌نام Vi (ویرولانس) دارد.

تست‌های بیوشیمیایی شناسایی

روش انجام + نتیجهٔ رنگی هر آزمایش

MR مسیر Mixed Acid

تخمیر گلوکز → اسیدهای آلی فراوان (لاکتیک، سوکسینیک، فرمیک) + اتانول. کشت در محیط MR-VP، ۲۴-۴۸ ساعت در ۳۵-۳۷°C، سپس افزودن معرف متیل رد.

مثالاشرشیا کلای

مثبت = قرمزمنفی = زرد

VP مسیر بوتان‌دیول

اسید کم + بوتیلن گلیکول و اتانول زیاد. پس از کشت MR-VP، افزودن آلفا نفتول و پتاس، ۱۵-۳۰ دقیقه در انکوباتور ۳۵°C.

مثالسراشیا، کلبسیلا، انتروباکتر

مثبت = صورتی‌قرمزمنفی = زرد کم‌رنگ

In آزمایش ایندول

تشخیص آنزیم تریپتوفاناز و تولید گاز ایندول از تریپتوفان. کشت در محیط SIM، ۲۴ ساعت/۳۷°C، سپس معرف کواکس روی سطح.

مثالE.coli

مثبت = حلقه قرمزمنفی = زرد

S تولید H2S

بررسی مصرف و احیای ترکیبات گوگرددار (پپتون، متیونین، سیستئین، تیوسولفات سدیم). محیط‌ها: LIA، KIA، SIM، TSI و...

مثال منفیاشرشیا کلای

مثبت = سیاهمنفی = بدون سیاهی

Ci آزمایش سیترات

توانایی استفاده از سیترات به‌عنوان تنها منبع کربن. محیط سیمون سیترات با معرف برومو تیمول آبی؛ کشت سطحی، ۴۸ ساعت/۳۵-۳۷°C.

مثالمثبت: انتروباکتر / منفی: E.coli

مثبت = آبیمنفی = سبز

N احیای نیترات

فعالیت آنزیم نیترات ردوکتاز. افزودن معرف A (آلفا نفتیل آمین) و B (سولفانیلیک اسید)؛ رنگ ظرف ۳۰ ثانیه بررسی می‌شود.

در صورت عدم رنگافزودن پودر روی (Zn) برای تأیید

مثبت = قرمزمنفی = بی‌رنگ

Ca تست کاتالاز

بررسی وجود آنزیم کاتالاز؛ کلونی روی لام + آب اکسیژنه.

همهٔ انتروباکتریاسهکاتالاز مثبت

مثبت = تولید حباب

Ox تست اکسیداز

بررسی سیتوکروم اکسیداز (دخیل در تنفس هوازی)؛ کاغذ صافی آغشته به معرف + کلونی با اپلیکاتور چوبی.

همهٔ انتروباکتریاسهاکسیداز منفی

منفی = بدون تغییر رنگ

محیط‌های کشت افتراقی

EMB و مک‌کانکی آگار — طبقه‌بندی بر پایه تخمیر لاکتوز

محیط EMB (ائوزین متیل بلو) انتخابی · افتراقی برای کلی‌فرم‌ها

سطح تخمیر لاکتوز	نتیجه در کلونی	مثال
عدم تخمیر	کلونی بدون رنگ	سودوموناس آئروژینوزا
تخمیر ضعیف / اسید کم	کلونی صورتی	انتروباکتر آئروژنز
تخمیر قوی / اسید زیاد	کلونی با جلای سبز متالیک تا سیاه	اشرشیا کلای

مهار رشد گرم مثبت‌ها به‌واسطه رنگ‌های ائوزین و متیلن بلو در محیط رخ می‌دهد.

مک‌کانکی آگار انتخابی · افتراقی برای باسیل گرم منفی روده‌ای

ترکیب محیط	نقش
نمک‌های صفراوی	مهار باکتری‌های غیر روده‌ای
کریستال ویوله	مهار باکتری‌های گرم مثبت
نوترال رد (معرف تخمیر لاکتوز)	مثبت = صورتی (E.coli) / منفی = بی‌رنگ (سالمونلا، شیگلا)

نام‌گذاری این محیط به «افتراقی-انتخابی» به‌علت مهار رشد ارگانیسم‌های گرم مثبت است.

۱۰

اشرشیا کلای (E.coli)

پروفایل بیوشیمیایی، بیماری‌ها و فاکتورهای ویرولانس خارج روده‌ای

فراوان‌ترین باکتری بی‌هوازی اختیاری روده؛ اغلب کپسول، فلاژل و پیلی دارد. هم داخل و هم خارج دستگاه گوارش موجب بیماری می‌شود. عامل شایع اسهال، عفونت ادراری و خونی ناشی از گرم منفی‌ها، و از عوامل مهم منن‌ژیت نوزادان است.

پروفایل بیوشیمیایی E.coli

تست	نتیجه
گلوکز و لاکتوز	مثبت (تخمیر می‌کند)
ایندول	مثبت
متیل رد (MR)	مثبت
وگوس پروسکوئر (VP)	منفی
تولید H2S	منفی
سیترات به‌عنوان منبع کربن	منفی (استفاده نمی‌کند)
محیط EMB	کلونی بنفش با جلای سبز متالیک
محیط مک‌کانکی	کلونی صورتی

بیماری‌های ناشی از E.coli

عفونت‌های ادراری
منن‌ژیت
سپتی‌سمی
عفونت گوارشی (به علت تولید توکسین؛ عامل شایع اسهال در کشورهای در حال توسعه)

فاکتورهای ویرولانس در عفونت‌های خارج روده‌ای Table 26-3

فاکتور ویرولانس	نقش در بیماری‌زایی
پلاسمید Col V	کد سیدروفور (aerobactin) برای کلات Fe؛ افزایش مقاومت به سرم
همولیزین	آسیب به سلول‌های میزبان؛ آزادسازی Fe از گلبول قرمز
انتروکلین	کلات‌کننده Fe برای جذب باکتری
آنتی‌ژن K1	مانع فاگوسیتوز؛ مسدود کردن اتصال اپسونین C3b
پیلی P	اتصال به آنتی‌ژن‌های گروه خونی P روی سلول‌های ادراری (خصوصاً کلیه)
پیلی نوع ۱	اتصال به اپیتلیوم مثانه، گلیکوپروتئین Tamm-Horsfall و باقی‌مانده‌های D-مانوز

عفونت دستگاه ادراری (UPEC): عامل بیش از ۹۰٪ عفونت‌های ادراری خانم‌ها؛ منشأ اندوژن. همهٔ سویه‌ها قادر به ایجاد عفونت‌اند، اما برخی شایع‌ترند.

فاکتورهای مؤثر: آنتی‌ژن‌های O، پیلی P، آنتی‌ژن K، همولیزین (نفروپاتوژن)، ادهزین‌های غیرفیمبریال ۱۱۱، AFA1

۱۱

E.coli اسهال‌زا (DEC)

۵ ویروتایپ، فاکتورهای بیماری‌زا و معیارهای تعریف آزمایشگاهی

دسته‌های DEC

EPEC — Enteropathogenic
EHEC — Enterohaemorrhagic
ETEC — Enterotoxigenic
EIEC — Enteroinvasive
DAEC — Diffusely adhering

EPEC — جزئیات

محل استقرار: روده کوچک؛ عامل اسهال نوزادان. اسهال به‌شکل آبکی و معمولاً خودمحدودشونده است.

BFP (Bundle-forming pili): از بین رفتن پیوستگی سلول‌های روده
Intimin: پروتئین غشای خارجی، نقش در اتصال به سلول میزبان

جدول ویروتایپ‌های بیماری‌زای E.coli

ویروتایپ	فاکتورهای ویرولانس	بیماری
ETEC	پیلی؛ LT، STₐ، STᵦ	اسهال
EAEC	Bundle-forming pili (BFP)؛ EAST	اسهال
EPEC	پیلی؛ اتصال از نوع effacing enteroadherence	اسهال
EHEC	Effacing enteroadherence؛ توکسین شبه‌شیگا	اسهال؛ دیسانتری؛ HUS
EIEC	اینوازین‌ها (بدون SLT)	اسهال؛ دیسانتری

معیارهای تعریف DEC در آزمایشگاه Table I

دسته DEC	ویژگی ویرولانسی
t-EPEC	وجود ژن EAE و ناحیه EAF
a-EPEC	وجود ژن EAE، بدون ژن‌های stx
EHEC	وجود ژن EAE و ژن‌های stx
EAEC	وجود ژن EAEC
DAEC	وجود ژن DAEC
ETEC	وجود ژن LT یا ST یا تولید یکی/هر دو توکسین
EIEC	وجود ژن ipa؛ تست Sereny

خانواده انتروباکتریاسهمرور جامع پیش از امتحان