Familia Bacillaceae (bacili sporulati, gram pozitiv)

UNIVERSITATEA ''AUREL VLAICU'' ARAD

Facultatea de Inginerie Alimentara,Turism si Protectia Mediului

Specializare: Biotehnologii ale Industriei Alimentare

FAMILIA BACILLACEAE

(bacili sporulati, gram pozitiv)

Familia Bacillaceae cuprinde bacteriile gram-pozitiv formatoare de spori;speciile de interes medical fac parte din genurile:

      Bacillus,cu specii aerobe,sau facultativ anaerobe

      Clostridium,cu specii anaerobe,sau aerotolerante

Sporii acestor bacterii rezista ani de zile la adapost de lumina solara si uscaciune,fiind foarte raspanditi in sol si peste tot unde este praf si intuneric,de unde si denumirea de ,,bacterii telurice".(Parametrii metodelor de sterilizare sunt stabiliti in raport de rezistenta sporilor bacterieni.)

A.   GENUL BACILLUS

Genul Bacillus incadreaza aproximativ 50 de specii sporogene,foarte heterogene metabolic,biochimic si antigenic,22 fiind mai bine caracterizate;sunt bacili mari,drepti,asezati adesea in lanturi,cu spor central sau subterminal;cresc bine pe medii simple. Majoritatea sunt saprofiti ai mediului extern si ai colonului,ajungand frecvent si pe alte mucoase,nepatogeni;cateva specii sunt accidental patogene;Bacillus anthracis este singura specie inalta patogena,epizootogena,transmisa accidental omului,la care da imbolnaviri grave.

SPECII BACILLUS NEPATOGENE CU PROPRIETATI IMPORTANTE:

Bacillus stearothermophilus,bacteria cu cel mai rezistent spor,folosit pentru testarea eficientei metodelor de sterilizare prin caldura (cap.VI);specii termofile,multe,cu inmultire la temperaturi pana la 65-75°C,ca B. stearothermophilus;

Bacillus circulans,poseda tulpini care difuzeaza usor in medii,cu ,,colonii mobile";specii producatoare de antibiotice polipeptidice (in general toxice);

      B. licheniformis,produce bacitracina;

      B. brevis,produce gramicidina;

      B. polymyxa,produce polimixine.

SPECII BACILLUS ACCIDENTAL PATOGENE

Sporii contamineaza seruri,medicamente,alimente,pot germina si se suprainmultesc;genereaza uneori infectii sau toxiinfectii,de exemplu:

B. cereus ajunge deseori pe mucoase;seamana cel mai mult cu B. anthracis(tabel 1).A fost deschis in bacteriemii si localizari secundare meningeale. Sporul supravietueste in alimente si,in conditii favorabile de temperatura,poate germina;in cazuri de inmultire excesiva,este cauza de intoxicatii grave.

B. subtilis si B. mesentericus au fost pusi in evidenta in infectii oculare severe,panoftamii (generate deseori de coliruri contaminate),rareori in bacteriemii si meningite.

TABEL 1

Diferentierea speciei B. anthracis de alte specii Bacillus

BACILLUS ANTHRACIS

Bacillus anthracis sau bacteridia carbunoasa este agentul carbunelui sau anthraxul,animal si uman.

ISTORIE

Studiul carbunelui,nume dat bolii de Hippocrat,a preocupat pe medici din cele mai vechi timpuri datorita ravagiilor pe care aceasta boala le facea printre erbivorele domestice:un cadravu,deschis,de animal mort de infectie carbunoasa,contamineaza solul si vegetalele cu miliarde de bacili care,la aer,se transforma in spori,viabili zeci de ani. Inaintea epocii pasteuriene,erau vestite ,,campiile blestemate" in care orice turma,sau cireada,era rapid decimata,contaminand si mai intens solul. Luminat de cercetarile lui Pasteur,care demonstra etiologia microbiana a bolilor contagioase,Davaine,in 1863,recunoaste in bastonasul pe care din 1855 il vazuse in sangele oilor carbunoase,agentul etiologic al bolii,denumindu-l Bacteridium (bacteridie carbunoasa).

R. Koch,in 1876,a obtinut culturi bune de bacteridie carbunoasa folosind medii solide,a observat sporularea,a reprodus boala experimental.

Lui Pasteur ii revine insa meritul de a fi descoperit posibilitatea de atenuare a virulentei bacteriei,prin cultivare la 42-45°C,si de a fi preparat vaccinul anticarbunos, care a pus capat epizootiilor ce desfiintau septeluri,aducand enorme pierderi economice:in 31 mai 1881,a avut loc celebra experienta publica de la Poully-le-Fort,cand Pasteur si colaboratorii au vaccinat 24 oi,1 capra si 6 vaci,animale care au supravietuit infectiei de proba cu bacteria virulenta,in timp ce,acelasi numar de martori nevaccinati au facut infectia mortala.

Datorita masurilor de profilaxie specifica si nespecifica,carbunele este in prezent rar la animale si foarte rar la om;apare la muncitori in sectorul agricol si industrial,sau mestesugaresc,de prelucrare a pieilor,blanurilor,lanei,ca boala profesionala.

MORFOLOGIE SI COLORABILITATE

Bacili mari,4.8/1-1.5 μm,drepti,cu capete retezate,imobili;in frotiuri din produse patologice,apar in lanturi scurte si capsulati, nesporulati;in culturi pe medii simple apar in lanturi lungi,necapsulati,(formeaza numai in medii cu ser, bicarbonatate,incubate in atmosfera cu CO2),sporulti,cu spor oval,central,care nu deformeaza bacteria (bacteridia carbunoasa sporuleaza numai in contact cu oxigenul atmosferic,nu si in organism).Este gram-pozitiv;in coloratie simpla sau Gram,sporul si capsula apar necolorate (fig. 115).

METABOLISM,CULTIVARE

Creste si pe medii simple;este facultativ anaerob. Aspectul coloniilor depinde de virulenta tulpinii si conditiile de cultivare:tulpinile capsulogene cultivate pe medii cu ser,bicarbon atate,incubate in atmosfera cu 5-10% CO2, formeaza colonii mucoide,rotunde,mari (4-5 mm Ø );aceleasi tulpini cultivate pe geloza simpla si incubate aerob,fara adaos de CO2,dau colonii de tip R,formate din bacterii fara capsula;tulpinile genetic necapsulogene formeaza colonii R,indiferent de mediul utilizat;coloniile R sunt foarte caracteristice,ca flori de gheata,cu margini dantelate, ,,cap de meduza".

Fig.115:BACILLUS ANTHRACIS

A. frotiu de produs patologic,bacterii capsulate; B. frotiu din cultura,bacterii sporulate

VITALITATE

Formele vegetative ale bacteridiei au aceeasi rezistenta ca si bacteriile nesporogene,fiind distruse in 30minute la 60°C si in 60 minute la 50°C.

Sporii mor in 10 minute la fierbere,in 3 ore la 140° caldura uscata,in 60 minute in apa oxigenata 3%,in 15 minute in clorura de var 5%,permanganat de potasiu 4%,formol 10%,soda caustica 2-5% (calda);mor in cateva saptamani in fenol  5%.

La uscaciune si adapost de UV,sporii raman viabili foarte multi ani,ceea ce explica marele potential de contaminare al unor soluri.

STRUCTURA ANTIGENICA SI FACTORI DE PATOGENITATE

Bacillus anthracis este o bacterie foarte virulenta si toxigena.

Virulenta apartine capsulei si agresinelor. Capsula este un important factor antifagocitar care asigura enorma inmultire a bacteriei in organismul infectat;este un polipeptid de acid D-glutamic;(polipeptizi similari pot fi elaborati de unele tulpini de B. subtilis si alte specii Bacillus). B. carbunoasa excreta lecitinaza si proteaze.

Exotoxina carbunoasa a fost separata initial din lichid de edem,plasma si exsudatele animalelor moarte de carbune. In ultimul timp,a putut fi obtinuta in vitro in medii bogate in plasma si carbonat de sodiu;este labila la caldura;are proprietati edematogene in injectii i.d.;este letala in injectii intra venoase la animale de laborator.

Toxina este compusa din 3 fractiuni proteice antigenice,fiecare slab toxica;actionand sinergic dau inalta toxicitatea filtratului. Punerea in evidenta a toxinei explica eficienta inconstanta a vaccinurilor corpusculare omorate (fara anatoxina),spre deosebire de vaccinurile vii cu virulenta atenuata,si pune la indemana cercetatorilor posibilitatea prepararii unui  vaccin ,,steril" cu inalta valoare imunizanta,utilizabil si in vaccinarea omului,ca si a unui ser anticarbunos antitoxic,necesar in boala grava toxemica.

B. carbunoasa are si un polizaharid de perete strans legat de un peptid continand acid diamino-pimelic,care este prezent si in peretele unor tulpini de B. cereus,dand reactii serologice incrucisate

Variante necapsulate,sau/si netoxigene,au fost descrise.

CONTAMINARE. INFECTIE. PATOGENIE

Carbunele animal. Poarta de intrare este prin mucoasa bucofaringiana lezata;contaminarea la ierbivore este masiva,sporii ajung odata cu furajele,patrunderea este favorizata de frecventa solutiilor de continuitate datorate tipului de alimentatie;se explica astfel incidenta cea mai mare a bolii la ierbivore (ovine,bovine);numarul mare al sporilor de contaminare si rezistenta bacteriei capsulate la fagocitoza este urmata de inmultirea considerabila a bacteriei (au fost puse in evidenta densitati de 3*10²*³-10³*³ bacterii/ml sange);aceste bacterii elaboreaza concomitent toxine;boala este o septimecie cu toxemie,cu evolutie hiperacuta;letalitatea peste 80% (cadavrul deschis permite sporularea bacililor in contact cu aerul si raspandirea in sol;o pasune astfel contaminata genereaza carbune si peste 30 de ani).

Carbunele uman. Contaminarea omului este accidentala,prin consum de carne,sau prin contact cu produse animale contaminate (blana,lana,piei),prin sol,imbracand caracter de boala profesionala (carbune industrial,agricol).Sindromul clinic variaza cu calea de contaminare si poarta de intrare:

• Carbunele cutant sau ,, pustula maligna" apare dupa patrunderea sporilor prin solutii de continuitate ale tegumentelor (agricultori,macelari,tabacari,etc);pe un edem intins,nedureros,apare o vezicula ,,pustula",care se inconjoara de o coroana de alte vezicule;centrul se necrozeaza,se formeaza escara neagra;ganglionii regionali sunt inflamati;este forma cea mai benigna,uneori ramane in stadiul de infectie locala;este usor recunoscuta clinic si tratata;
• Carbunele pulmonar,consecutiv inhalarii de spori,apare la blanari,muncitori in industrii de prelucrare a lanii,pieilor,unde au fost descrise mici explozii epidemice;se justifica astfel vaccinarea la om,la anumite grupe cu risc;evolueaza ca o bronhopneumonie hiperacuta,aproape totdeauna mortala (deoarece diagnosticul microbiologic este tardiv solicitat);
• Carbunele digestiv,prin consum de carne contaminata (animal taiat la primele semne de boala,sustragere de la controlul veterinar);evolueaza ca o gastroenterita acuta,sindrom holeriform,moarte in 1-2 zile.

Oricare este poarta de intrare,carbunele se poate insoti de septicemie;au fost descrise si localizari secundare meningeale.

IMUNITATE

Infectia vindecata determina imunitate,antitoxica si antimicrobiana.

DIAGNOSTIC BACTERIOLOGIC

Carbunele cutant este cel mai adesea diagnosticat clinic si confirmat bacteriologic. Carbunele pulmonar si digestiv pot fi diagnosticate numai bacteriologic (de obicei tardiv).Deoarece antibioticele duc in 24 ore la disparitia B. carbunoase din sange,desi infectia continua la poarta de intrare,ca si toxemia,eficiente pentru diagnostic sunt numai hemoculturile practicate anterior administrarii de antibiotice si metodele rapide.

Diagnostic rapid,in frotiu de produs patologic,este posibil in carbune cutanat (lichid de punctie a veziculei,pustulei,lichid de edem,tampon umed de spalare a escarei) si meningeal (lichid cefalorahidian);in septimecii,frotiul de sange poate da satisfactii. Se vad streptobacilii gram-pozitiv capsulati;capsulele apar mai bine prin coloratii cu albastru de metilen,sau metoda cu tus de China. Identificarea rapida este posibila cu ser imun anticapsular fluorescent,in orice produs inclusiv sputa si materii fecale.

Hemocultura se practica la orice bolnav febril,pe medii lichide si solide astfel poate fi diagnosticat rapid carbunele pulmonar si intestinal.

Culturi pe medii solide (geloza-sange,bicarbonatat,incubat in vas cu lumanare) se fac atat din produse monobacteriene (lichide de punctie a veziculei,a edemului,lichid cefalorahidian),cat si din produse supracontaminate (sputa,materii fecale);in acest caz se practica insamantarea semicantitativa.

In caz de infectie carbunoasa,culturile se pozitiveaza in 12-15 ore.

Identificarea culturilor se face pe baza caracterelor morfotinctoriale,culturale,antigenice (cu ser fluorescent),a patogenitatii pentru cobai,sau soarece (suspensie de colonie suspecta,inoculata intra pulmonar) si prin sensibilitatea la fagul ,,gamma"

Un diagnostic rapid se poate obtine si prin inocularea directa a produsului patologic la cobai plecand de la omogenat de sputa sau materii fecale,se preia supernatantul care este incalzit (30 minute la 60°) si centrifugat (15 minute la 3000 g/minut);sedimentul inoculat i.m.,sau s.c. la cobai (imunizat pasiv cu 500-1000 UAI de antitoxina tetanica si cu ser antigangrenos polivalent).In cazul infectiei carbunoase,animalul moare in 36-48 ore cu infiltrat gelatinos la locul de inoculare,intensa congestie a splinei,numar mare de bacterii capsulate in frontiurile din toate organele,in special splina si sange.

TERAPIE

Terapia carbunelui este antibacteriana (cu antibiotice) si antitoxica (cu ser imun).B. carbunoasa este natural sensibila la practic toate ampicilinele cu spectrul de activitate al penicilinelor de biosinteza,ca si la ampicilina cu spectru larg. S-a demonstrat existenta de rare tulpini rezistente la penicilina si cloramfenicol;se recomanda practicarea antibiogramei ori de cate ori izolarea tulpinii a fost facuta. Serul anticarbunoasa antitoxic este indicat in forme toxemice.

PROFILAXIE

Metode nespecifice. Cea mai importanta masura pentru profilaxia la om este ,,eradicarea" bolii animale:

• ori de cate ori este suspectat antraxul,cadavrul animal (fara a fi deschis/necropsiat),va fi ingropat la adancime de 2 m si acoperit cu var;bacilii mor rapid in cadavrele nedeschise,datorita proceselor de putrefactie prin flora cadaverica; (in schimb,sporularea are loc rapid daca bacilii sunt expusi la aer);astfel,este redus continuu gradul de contaminare a solului;
• solutii de hipoclorit,soda caustica 5%,fierbinte,sunt de ales pentru dezinfectie in staule,grajduri,in care a fost depistat carbune.

Pentru controlul antraxului industrial,se impun masuri riguroase de prelucrare termica,sau decontaminare chimica,a produselor animale:lana,piei.

Vaccinarea la animale este obligatorie;se folosesc suspensii de bacili vii atenuati (metoda Pasteur),sporii vii (vaccin Tencovschi sau Sterne);in regiuni foarte contaminate,vaccinare la 6 luni.

Vaccinarea la om este azi posibila steril capabila sa induca si anticorpi protectori antitoxici;este recomandata pentru muncitorii in industrii de prelucrare a lanii si pieilor. Vaccinare omului se practica in URSS,Anglia,S. U. A.

BIBLIOGRAFIE

* * * :Charbon human. O. M. S. Relevé épid. hebd. , 1976

GOULLET Ph. , ÉPPIN H. : Une septicémie à Bacillus cereus. Nouv. Presse Méd. , 1974

HARRIS-SMITH et all. : Production in vitro of the toxin of Bacillus anthracis previously recognized in vivo. J. Gen. Microbiol. , 1958

THORNE C. B. et all. : Production of toxin in vitro by B. anthracis and its separation into two components. J. Bact. , 1960