Методические указания. Клостридии относятся к отделу Firmicutes, Палочки и кокки, образующие эндоспоры, семейству Bacillaceae

 

Клостридии относятся к отделу Firmicutes, Палочки и кокки, образующие эндоспоры, семейству Bacillaceae, роду Clostridium. Клостридии – это многочисленная группа почвенных, анаэробных, спорообразующих, палочковидных микроорганизмов, включающая 61 вид. 12 из них - патогенные. В процессе жизнедеятельности клостридии осуществляют маслянокислое брожение. Некоторые почвенные клостридии способны к несимбиотической фиксации атмосферного азота. Род Clostridium – это один из самых крупных родов среди бактерий. Принадлежность к роду определяется на основании трех признаков: 1) способности образовывать эндоспоры; 2) облигатно анаэробного характера энергетического метаболизма; 3) неспособности осуществлять диссимиляционное восстановление сульфата.

Клостридии – крупные, грамположительные палочки, чаще подвижные. По мере старения и развития клетки теряют подвижность, накапливают гранулезу (запасное вещество типа крахмала) и переходят к спорообразованию. Они образуют споры клостридиального или плектридиального типа. Это овальные споры шире вегетативной клетки. Они «раздувают» клетку изнутри в ходе споруляции. При образовании спор клостридиального типа клостридия принимает вид «веретена» или «лимона». При образовании спор плектридиального типа, расположенных терминально или субтерминально, клостридия принимает вид «барабанной палочки» или «теннисной ракетки».

Клостридии – облигатные анаэробы. Они лишены цитохромов и каталазы, в значительном количестве содержат флавиновые ферменты. Однако спектр их чувствительности к молекулярному кислороду достаточно широк. Именно при работе с клостридиями Л. Пастер в 1861 г. открыл форму жизни без кислорода.

Описано более 60 видов бактерий рода Clostridium. Классифицируют их по-разному. В зависимости от вида сбраживаемого субстрата выделяют несколько физиологических групп клостридиев:

1. Сахаролитические клостридии, использующие в качестве субстратов

брожения вещества углеводной природы – моносахара, крахмал, клетчатка (C. butyricum, С. acetobutylicum, C. pasteurianum).

2. Протеолитические клостридии, субстратами брожения которых яв-

ляются белки, пептиды, аминокислоты (С. histolyticum, С. sporogenes, С.

tetani, С. botulinum).

3. Пуринолитические клостридии, специфически приспособленные к

сбраживанию гетероциклических соединений – пуринов и пиримидинов (С.acidi-urici, C. cylindrosporum). Относящиеся к этой группе виды часто узко-специализированы в отношении пищевых субстратов.

Таким образом, типы брожений, осуществляемых клостридиями, необычайно разнообразны в отношении как используемых субстратов, так и синтезируемых конечных продуктов, и виды, осуществляющие сбраживание углеводов по гликолитическому пути с накоплением масляной кислоты в качестве одного из основных продуктов, являются только одной из групп организмов, относимых к роду Clostridium.

Потребности клостридиев в питательных веществах отличаются большим разнообразием. Как правило, клостридии могут расти только на сложных, богатых органическими соединениями средах.

Клостридии широко распространены в природе и имеют большое практическое значение. Большинство бактерий рода Clostridium – сапротрофы, обитатели почвы. Некоторые виды живут в кишечнике человека и животных. С жизнедеятельностью клостридиев связаны различные процессы: разложение (гниение) азотсодержащих соединений (белков, нуклеиновых кислот) в анаэробных условиях; анаэробное разложение растительных материалов, таких как клетчатка, хитин. Некоторые сахаролитические клостридии могут использовать в качестве субстрата брожения пектиновые вещества, составляющие покровы растительных клеток. Этот вид играет важную роль в процессе мацерации волокон при мочке льна.

Еще в конце XIX века было обнаружено, что некоторые клостридии патогенны, т. е. вызывают заболевания человека и животных. Они могут вызывать такие заболевания, как газовая гангрена и столбняк (раневые инфекции). Возбудителями газовой гангрены служат C. perfrigens, С. histolyticum, С.septicum, C. bifermantas. Возбудитель столбняка – C. tetani. Эти заболевания очень опасны, протекают быстро и часто с фатальным исходом. В основе патогенности клостридиев лежит их способность синтезировать и выделять из клетки токсины, являющиеся сильными биологическими ядами. C. botulinum – продуцент ботулина – экзотоксина, одного из самых сильных биологических ядов; C. tetani образует в организме человека столбнячный токсин. По химической природе это белки. В одних случаях они выступают как ингибиторы нервных функций (симптомы ботулизма и столбняка), в других – это ферменты, разрушающие ткани. Бактерии группы Clostridium находят и практическое применение. Их используют в производстве масляной кислоты. Ацетоно-бутиловое брожение, осуществляемое некоторыми видами клостридиев, используют для по-

лучения в промышленном масштабе ацетона и бутанола. Расширяется ис-

пользование клостридий для получения ряда важнейших ферментов: пектиназ, целлюлаз, протеаз, липаз, амилаз, декарбоксилазы, гиалуронидазы и др.

В некоторых странах анаэробные бактерии используют для трансформации стероидных гормонов. Показано, что споры некоторых видов анаэробных бактерий при внутривенном введении животным проявляют онколитическую активность, наблюдается разрушение злокачественных образований. Споры анаэробов обладают также радиопротекторной активностью и при внутривенном введении способны повышать выживаемость и среднюю продолжительность жизни животных, облученных смертельной дозой радиации.

Клостридии культивируют, учитывая их способность к анаэробному дыханию и необходимость исключения воздействия атмосферного кислорода, который является для них токсичным.

Clostridium botulinum (колбасная палочка) - строго анаэробные грамположительные, крупные, подвижные палочки из рода клостридий, возбудитель ботулизма — тяжёлого пищевого токсикоза, вызываемого ботулиническим токсином и характеризующегося поражением нервной системы. Капсулу не образуют. Споры овальные, очень крупные. Расположены терминально, что придаёт клостридии вид «теннисной ракетки» или «горящей свечи».

Хемоорганогетеротроф. Строгий анаэроб (см. тему – культивирование и получение чистой культуры анаэробных микроорганизмов), срок культивирования 48—72 ч. На Среде Китта-Тароцци при культивировании колбасной палочки появляется помутнение среды с газообразованием, характерный запах прогорклого масла. На сахарно-кровяном агаре Цейслера — колонии крупные с корневидными отростками и зоной гемолиза. Диагностику ботулизма проводят комплексно. Большое значение имеет выявление ботулинистического токсина. Для этого применяют биопробу на мышах, которым вводят прогретый и непрогретый экстракт исследуемого подозрительного пищевого продукта или содержимого желудка. Затем ставят серологическую реакцию – реакцию нейтрализации токсина, с помощью которой идентифицируют токсин и определяют его тип.