Bacillus cereus -Bacillus cereus

Bacillus cereus
Колонии "B. cereus" на чашке агара с овечьей кровью.
Колонии B. cereus на чашке агара с овечьей кровью
Научная классификация редактировать
Домен: Бактерии
Тип: Фирмикуты
Класс: Бациллы
Порядок: Бациллы
Семья: Бациллы
Род: Бациллы
Разновидность:
B. cereus
Биномиальное имя
Bacillus cereus
Франкленд и Франкленд 1887
Электронная микрофотография Bacillus cereus

Bacillus эхиноцереус является грамположительной , палочковидным , анаэробным , подвижен , бета-гемолитический , споро формирования бактерии обычно встречается в почве и пище. Видовое название cereus , что на латыни означает «восковой», относится к появлению колоний, выращенных на кровяном агаре . Некоторые штаммы вредны для человека и вызывают болезни пищевого происхождения , в то время как другие штаммы могут быть полезны в качестве пробиотиков для животных. Бактерии обычно передаются из жареных блюдиз риса , которые хранятся при комнатной температуре в течение нескольких часов. Бактерии B. cereus являются факультативными анаэробами и, как и другие представители рода Bacillus , могут продуцировать защитные эндоспоры . Его факторы вирулентности включаютсебя cereolysin и фосфолипазу С .

Группа Bacillus cereus включает семь близкородственных видов: B. cereus sensu stricto (называемый здесь B. cereus ), B. anthracis , B. thuringiensis , B. mycoides , B. pseudomycoides и B. cytotoxicus ; или как шесть видов в Bacillus cereus sensu lato: B. weihenstephanensis , B. mycoides , B. pseudomycoides , B. cereus , B. thuringiensis и B. anthracis .

Экология

B. cereus конкурирует с другими микроорганизмами, такими как Salmonella и Campylobacter, в кишечнике ; его присутствие снижает количество этих микроорганизмов. В пищевых животных, таких как куры , кролики и свиньи , некоторые безвредные штаммы B. cereus используются в качестве пробиотической кормовой добавки для уменьшения сальмонеллы в кишечнике и слепой кишке животных . Это улучшает рост животных, а также безопасность пищевых продуктов для людей, которые их едят. B. cereus может паразитировать на личинках плодожорки .

B. cereus и другие представители Bacillus нелегко убить алкоголем; они, как известно, колонизируют дистиллированные жидкости и пропитанные спиртом тампоны и подушечки в количестве, достаточном, чтобы вызвать инфекцию.

Некоторые штаммы B. cereus продуцируют зерновые , бактериоцины, активные против различных штаммов B. cereus или других грамположительных бактерий.

Размножение

При 30 ° C (86 ° F) популяция B. cereus может удвоиться всего за 20 минут или до 3 часов, в зависимости от пищевого продукта.

Еда Минуты на удвоение, 30 ° C (86 ° F) Часы умножить на 1000000
Молоко 20–36 6,6 - 12
Приготовленный рис 26–31 8,6 - 10,3
Детская смесь 56 18,6

Патогенез

B. cereus вызывает меньшую часть болезней пищевого происхождения (2–5%), вызывая сильную тошноту , рвоту и диарею . Болезни пищевого происхождения, вызванные Bacillus, возникают из-за выживания бактериальных эндоспор, когда инфицированная пища не приготовлена ​​или приготовлена ​​неправильно. Температура приготовления ниже или равная 100 ° C (212 ° F) позволяет некоторым спорам B. cereus выжить. Эта проблема усугубляется, когда пища затем неправильно охлаждается , что позволяет эндоспорам прорастать. Приготовленные продукты, не предназначенные для немедленного употребления или быстрого охлаждения и замораживания, следует хранить при температуре ниже 10 ° C (50 ° F) или выше 50 ° C (122 ° F). Прорастание и рост обычно происходят при температуре от 10 ° C до 50 ° C, хотя некоторые сорта могут расти при низких температурах . Рост бактерий приводит к выработке энтеротоксинов , один из которых обладает высокой устойчивостью к воздействию тепла и кислот ( уровень pH от 2 до 11); прием внутрь приводит к двум типам заболеваний: диарейному и рвотному синдрому.

  • Диарейный тип связан с широким спектром пищевых продуктов, инкубационный период составляет от 8 до 16 часов и связан с диареей и желудочно-кишечными болями. Также известная как форма пищевого отравления B. cereus с «длительной инкубацией» , ее может быть трудно отличить от отравления, вызванного Clostridium perfringens . Энтеротоксин можно инактивировать после нагревания при 56 ° C (133 ° F) в течение 5 минут, но неясно, вызывает ли его присутствие в пище симптом, поскольку он разлагается ферментами желудка; его последующее производство выжившими спорами B. cereus в тонком кишечнике может быть причиной болезни.
  • «Рвотная» форма обычно вызывается рисом, приготовленным в течение времени и при температуре, недостаточной для уничтожения любых присутствующих спор, а затем при неправильном охлаждении. Он может производить токсин , цереулид , который не инактивируется при последующем повторном нагревании. Эта форма вызывает тошноту и рвоту через 1–5 часов после употребления. Отличить от других кратковременных бактериальных отравлений пищевого происхождения, таких как Staphylococcus aureus, бывает сложно. Рвотный токсин может выдерживать 121 ° C (250 ° F) в течение 90 минут.

Считается, что диарейные синдромы, наблюдаемые у пациентов, связаны с тремя токсинами: гемолизином BL (Hbl), негемолитическим энтеротоксином (Nhe) и цитотоксином K (CytK). В Nhe / HBL / cytK гены расположены на хромосоме бактерии. Транскрипция этих генов контролируется PlcR . Эти гены также встречаются у таксономически родственных B. thuringiensis и B. anthracis . Все эти энтеротоксины вырабатываются в тонком кишечнике хозяина, препятствуя перевариванию эндогенными ферментами хозяина. Токсины Hbl и Nhe являются пороформирующими токсинами , тесно связанными с ClyA из кишечной палочки . Белки обладают конформацией, известной как « бета-бочка », которая может вставляться в клеточные мембраны из-за гидрофобной внешней поверхности, создавая таким образом поры с гидрофильной внутренней частью . Следствием этого является потеря потенциала клеточной мембраны и, в конечном итоге, гибель клеток. CytK - это порообразующий белок, более связанный с другими гемолизинами.

Ранее считалось, что время выработки токсина, возможно, является причиной двух различных течений заболевания, но на самом деле рвотный синдром вызывается токсином цереулидом , который содержится только в рвотных штаммах и не является частью «стандартного набора инструментов». из B. Cereus . Cereulide представляет собой циклический полипептид , содержащий три повторов четырех аминокислот: D -oxy- Leu - D - Ала - L -oxy- Val - L - Val ( по аналогии с валиномицин производства Streptomyces пзеизом ) , производимых нерибосомальным синтезом пептидов . Считается, что цереулид связывается с рецепторами 5-гидрокситриптамина 3 (5-HT3) серотонина , активируя их и приводя к усилению стимуляции афферентного блуждающего нерва . Две исследовательские группы независимо друг от друга показали, что он кодируется на нескольких плазмидах : pCERE01 или pBCE4810. Плазмида pBCE4810 имеет гомологию с плазмидой вирулентности B. anthracis pXO1, которая кодирует токсин сибирской язвы . Пародонтальные изоляты B. cereus также обладают отдельными плазмидами, подобными pXO1. Как и большинство циклических пептидов, содержащих непротеогенные аминокислоты, цереулид устойчив к нагреванию, протеолизу и кислотным условиям.

Также известно, что B. cereus вызывает трудноизлечимые хронические кожные инфекции, хотя и менее агрессивен, чем некротический фасциит . B. cereus также может вызывать кератит .

В 2019 году было опубликовано тематическое исследование катетерной инфекции кровотока B. cereus у 91-летнего мужчины, ранее получавшего гемодиализ через PermCath по поводу терминальной стадии почечной недостаточности . У него был озноб, тахипноэ и высокая температура, количество лейкоцитов и высокочувствительный С-реактивный белок (СРБ) были значительно повышены, а компьютерная томография выявила аневризму грудной аорты . Его успешно вылечили от аневризмы с помощью внутривенного введения ванкомицина , пероральных фторхинолонов и удаления PermCath.

Устранение спор

В то время как вегетативные клетки B. cereus погибают при обычном приготовлении пищи, споры более устойчивы. Жизнеспособные споры в пище могут стать вегетативными клетками кишечника и продуцировать ряд диарейных энтеротоксинов, поэтому желательно устранение спор. В условиях влажного тепла (варка, тушение, кипячение, тушение, тушение, жарка в горшках, приготовление на пару) для уничтожения спор требуется более 5 минут при 121 ° C (250 ° F) в самом холодном месте. При сухом огне (приготовление на гриле, жарение, запекание, запекание, обжаривание, тушение) при 120 ° C (248 ° F) в течение 1 часа уничтожаются все споры на открытой поверхности.

Диагностика

В случае болезни пищевого происхождения диагноз B. cereus может быть подтвержден путем выделения более 100000 организмов B. cereus на грамм из продуктов питания, связанных с эпидемиологическими факторами, но такое тестирование часто не проводится, поскольку болезнь относительно безвредна и обычно самопроизвольна. -ограничение.

Идентификация

Для выделения и подсчета Б. сегеиз , есть два стандартных методов по Международной организации по стандартизации (ISO): ISO 7931 и ISO 21871. Из - за Б. сегеиз " способность производить Лецитиназа и его неспособность к ферментной маннит , есть некоторые подходящие селективные среды для его выделения и идентификации, такие как маннит-яичный желток-полимиксин (MYP) и агар полимиксин-пируват-яичный желток-маннит-бромтимоловый синий агар (PEMBA). Колонии B. cereus на MYP имеют фиолетово-красный фон и окружены зоной осадка яичного желтка.

Ниже приведен список дифференциальных методов и результатов, которые могут помочь отличить B. cereus от других бактерий и видов Bacillus .

Центральная лаборатория общественного здравоохранения Соединенного Королевства проверяет подвижность, гемолиз, рост ризоидов, восприимчивость к γ-фагу и ферментацию глюкозы на основе соли аммония, но без маннита, арабинозы или ксилозы.

Характеристики B. cereus

Колонии, морфологические, физиологические и биохимические характеристики морских B. cereus показаны в таблице ниже.

Тип теста Тестовое задание Характеристики
Колонии персонажей Размер Середина
Тип Круглый
Цвет Белесый
Форма Выпуклый
Морфологические признаки Форма стержень
Физиологические персонажи Подвижность +
Рост при 6,5% NaCl +
Биохимические признаки Окрашивание по Граму +
Оксидаза +
Каталаза +
Окислительно-ферментативный Ферментативный
Подвижность +
Метиловый красный -
Фогес-Проскауэр +
Индол -
Производство H 2 S                 -
Уреаза V
Нитратредуктаза +
β-галактозидаза -
Гидролиз Желатин +
Эскулин +
Казеин +
Подросток 40 +
Подросток 60 +
Подросток 80 +
Производство кислоты из Глицерин +
Галактоза V
D-глюкоза +
D-фруктоза +
D-манноза -
Маннитол +
N-ацетилглюкозамин +
Амигдалин +
Мальтоза +
D-мелибиоза +
D-трегалоза +
Гликоген +
D-тураноза V

Примечание: + = положительный, - = отрицательный, V = переменный (+/–)

Прогноз

Большинство пациентов с рвотой выздоравливают в течение 6-24 часов, но в некоторых случаях токсин может быть фатальным из-за молниеносной печеночной недостаточности . В 2014 г. у 23 новорожденных в Великобритании, получавших полное парентеральное питание, зараженных B. cereus, развился сепсис , при этом трое из младенцев позже умерли в результате инфекции.

Бактериофаг

Бактерии группы B. cereus инфицированы бактериофагами, принадлежащими к семейству Tectiviridae . Это семейство включает бесхвостые фаги, которые имеют липидную мембрану или везикулу под икосаэдрической белковой оболочкой и образованы примерно из равных количеств кодируемых вирусом белков и липидов, полученных из плазматической мембраны клетки-хозяина . После инфицирования липидная мембрана становится хвостовой структурой, используемой для доставки генома. Геном состоит из примерно 15 килобаз , линейной двухцепочечной ДНК (дцДНК) с длинными инвертированными последовательностями концевых повторов (100 пар оснований). GIL01 , Bam35 , GIL16 , AP50 и Wip1 являются примерами теквирусов умеренного климата, инфицирующих группу B. cereus .

История

Колонии B. cereus первоначально были выделены из чашки с агаром, оставленной на воздухе в коровнике. В 2010-х годах проверка предупреждающих писем, выпущенных Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США в отношении микробного заражения предприятий фармацевтического производства, показала, что наиболее распространенным контаминантом был B. cereus .

У B. cereus было обнаружено несколько новых ферментов , таких как AlkC и AlkD , оба из которых участвуют в репарации ДНК .

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки