Колиформные бактерии определяются как подвижные или неподвижные грамотрицательные неспорообразующие палочки , которые обладают β-галактозидазой для производства кислот и газов при оптимальной температуре роста 35–37 °C. [1] Они могут быть аэробами или факультативными аэробами и являются широко используемым индикатором низкого санитарного качества продуктов питания, молока и воды. [2] Колиформные бактерии можно обнаружить в водной среде, в почве и на растительности; они повсеместно присутствуют в больших количествах в фекалиях теплокровных животных, поскольку, как известно, обитают в желудочно-кишечной системе. [1] Хотя колиформные бактерии обычно не являются причиной серьезных заболеваний, их легко культивировать , и их присутствие используется для вывода о том, что в образце могут присутствовать другие патогенные организмы фекального происхождения или что указанный образец небезопасен для употребления. [1] К таким патогенам относятся болезнетворные бактерии , вирусы или простейшие , а также многие многоклеточные паразиты . [1]
Каждый источник питьевой воды должен быть проверен на наличие этих общих колиформных бактерий.
Генера
Типичные роды включают: [3]
Citrobacter — перитрихиальные факультативные анаэробные палочки длиной от 0,6 до 6 мкм. [4] Виды Citrobacter обитают в кишечной флоре, не причиняя вреда, но могут вызывать инфекции мочевыводящих путей, бактериемию , абсцессы мозга, пневмонию , внутрибрюшной сепсис, менингит и инфекции суставов, если им предоставить такую возможность. [4] Инфекции, вызываемые видами Citrobacter, имеют уровень смертности от 33 до 48%, причем более восприимчивымладенцы и люди с ослабленным иммунитетом . [4]
Enterobacter — это подвижные жгутиковые бациллы, известные тем, что вызывают такие инфекции, как бактериемия , инфекции дыхательных путей, инфекции мочевыводящих путей , инфекции областей, где проводилась операция, а в крайних случаях — менингит , синусит и остеомиелит . [5] Чтобы определить наличие Enterobacter в образце, их сначала выращивают на агаре Макконки, чтобы подтвердить, что они ферментируют лактозу . [5] Тест на индол позволяет отличить Enterobacter от Escherichia , поскольку Enterobacter индол - отрицательны, а Escherichia — индол-положительны. [5] Enterobacter отличаются от Klebsiella из-за различий в подвижности. [5]
Klebsiella — неподвижные грамотрицательные палочки длиной от 1 до 2 мкм. [6] Они являются факультативными анаэробами с капсулой, состоящей из сложных кислых полисахаридов , что позволяет им выдерживать высыхание в течение нескольких месяцев. [6] Klebsiella pneumoniae — наиболее распространенный вид Klebsiella, встречающийся у людей, в желудочно-кишечном тракте животных, в сточных водах и почве. [7] На богатых углеводами средах колонии Klebsiella выглядят серовато-белыми со слизистой внешней поверхностью. [6] Среда, используемая для отбора видов Klebsiella в смешанном образце, представляет собой агар, включающий орнитин, раффинозу и цитрат Козера, где представители этого рода образуют желтые, влажные на вид колонии. [8]
Виды Escherichia обычно обитают в кишечнике человека и других теплокровных животных и являются наиболее частой причиной заболеваний у людей. [7] Escherichia coli, в частности, является наиболее распространенным организмом, встречающимся в кишечнике человека, и, как известно, вызывает у людей различные заболевания. [9] Большинство штаммов E. coli подвижны и получили многие из своихособенностей вирулентности в результате горизонтального переноса генов . [9] Существует несколько различных патотипов E. coli, вызывающих желудочно-кишечные синдромы: диареегенная E. coli (DEC), энтеротоксигенная E. coli (ETEC); EPEC; продуцирующая шига-токсин E. coli (STEC), которая включает EHEC; энтероагрегатная E. coli (EAEC); и энтероинвазивная E. coli (EIEC). [9] Существуют различные способы идентификации E. coli на основе вариации их полисахаридов O, H и K на поверхности клеток или с помощью селективных сред.
Escherichia coli ( E. coli ) можно отличить от большинства других колиформных бактерий по ее способности ферментировать лактозу при 44 °C в тесте на фекальные колиформные бактерии , а также по ее росту и реакции цвета на определенных типах питательных сред. При культивировании на пластине с эозином метиленовым синим (EMB) положительный результат для E. coli — это колонии металлического зеленого цвета на темно-фиолетовой среде. Также ее можно культивировать на триптон-желчном X-глюкурониде (TBX), чтобы после инкубационного периода в 24 часа появились синие или зеленые колонии. Escherichia coli имеют инкубационный период 12–72 часа, а оптимальная температура роста составляет 37 °C. В отличие от общей группы колиформных бактерий, E. coli имеют почти исключительно фекальное происхождение, и их присутствие, таким образом, является эффективным подтверждением фекального загрязнения. Большинство штаммов E. coli безвредны, но некоторые могут вызывать серьезные заболевания у людей. Симптомы и признаки инфекции включают кровавую диарею , спазмы желудка , рвоту и иногда лихорадку . Бактерии также могут вызывать пневмонию , другие респираторные заболевания и инфекции мочевыводящих путей . [10] [11]
Простой способ дифференциации различных типов колиформных бактерий — использование пластины агара с эозином и метиленовым синим . [12] Эта пластина частично ингибирует грам (+) бактерии и будет вызывать изменение цвета колоний грам (-) бактерий на основе способности ферментировать лактозу . [12] Сильные ферментаторы лактозы будут выглядеть как темно-синие/фиолетовые/черные, а колонии E.coli (которая также ферментирует лактозу) будут темноокрашенными, но также будут иметь металлический зеленый блеск. Другие колиформные бактерии будут выглядеть как толстые, слизистые колонии, при этом неферментирующие будут бесцветными, а слабоферментирующие — розовыми. [ необходима цитата ]
E. coli на агаре EMB
Частота вспышек кишечной палочки
Escherichia coliО157
По состоянию на 15 ноября 2021 года семь штатов США объявили о десяти случаях заболеваний, вызванных штаммом E. coli O157:H7. [13] Эти случаи были зарегистрированы в период с 15 по 27 октября 2021 года, и Министерство сельского хозяйства Миннесоты и FDA провели расследование. [13] Был сделан вывод о том, что упаковки шпината, собранные в домах инфицированных людей, были загрязнены штаммом E. coli , который соответствовал штамму, вызывающему заболевание. [13] Это было установлено путем проведения полного секвенирования генома штамма, извлеченного из шпината, и сравнения его со штаммом, взятым у инфицированных людей. [13]
По состоянию на 7 февраля 2022 года провинции Альберта и Саскачеван в Канаде сообщили о четырнадцати подтвержденных случаях заболеваний штаммом E. coli O157. [14] Они были зарегистрированы в период с декабря 2021 года по январь 2022 года, и Агентство общественного здравоохранения Канады (PHAC), Канадское агентство по инспекции пищевых продуктов (CFIA) и Министерство здравоохранения Канады смогли определить конкретную марку Original Kimchi, которая является источником микроорганизма. [14] 28 января 2022 года и 6 февраля 2022 года CFIA отозвало Hankook Original Kimchi. [14]
Обнаружение колиформных бактерий в питьевой воде
ПЦР
Амплификация гена бета-галактозидазы используется для обнаружения кишечной палочки в целом, поскольку все кишечные палочки вырабатывают это соединение. [15] Амплификация бета-D-глюкуронидазы используется для обнаружения E. coli, или амплификация их гена(ов) веротоксина для обнаружения E. coli, продуцирующих веротоксин . [15] [ 16]
Хемилюминесцентная гибридизация in situ
Определенные области 16S рРНК в роде Enterobacteriaceae связаны с олигонуклеотидными зондами, что помогает контролировать качество питьевой воды. [15] В частности, E. coli помечена зондами пептидной нуклеиновой кислоты (PNA), меченной соевой пероксидазой, которые связываются с определенной последовательностью в их 16S рРНК. При использовании в сочетании с хемилюминесцентным субстратом свет вырабатывается там, где находится каждая колония E. coli , указывая на то, что они присутствуют в образце. [17]
Агар с фиолетово-красной желчью
Твердая среда используется для выращивания колиформ, ферментирующих лактозу, и использует нейтральный красный индикатор pH . Розовые колонии появляются при ферментации лактозы и окружены желчью , которая выпадает в осадок. Чтобы подтвердить, являются ли эти колонии колиформами, их переносят в желчь с блестящим зеленым лактозо (BGLB) и инкубируют. Если после инкубации виден газ, можно подтвердить, что в образце присутствовали колиформы. [18]
Метод мембранной фильтрации
Тестовые образцы фильтруются через стандартную фильтровальную бумагу, а затем переносятся в среды M-endo или LES Endo Agar. Колонии становятся розовато-красными с зеленым металлическим блеском после 22–24 часов инкубации. Эти колонии можно подтвердить как колиформные, если их инокулировать в лаурилтриптозу (LST), выделять газ, а затем инокулировать в BGLB. Если в пробирках BGLB выделяется газ, тест положительный на наличие колиформных бактерий. [18]
^ abcd Ли Д, Лю С (2019). «Мониторинг качества воды в аквакультуре». Мониторинг и управление качеством воды . Elsevier. стр. 303–328. doi :10.1016/b978-0-12-811330-1.00012-0. ISBN 978-0-12-811330-1. S2CID 133759843.
^ Martin NH, Trmčić A, Hsieh TH, Boor KJ, Wiedmann M (2016). «Развивающаяся роль колиформ как индикаторов негигиеничных условий обработки молочных продуктов». Frontiers in Microbiology . 7 : 1549. doi : 10.3389/fmicb.2016.01549 . PMC 5043024. PMID 27746769 .
^ Микробиология питьевой воды (2002) – Часть 1 – Качество воды и общественное здоровье (PDF) . Агентство по охране окружающей среды (Отчет). Бристоль, Великобритания.[ постоянная мертвая ссылка ]
^ abc "Паспорта безопасности патогенов: Инфекционные вещества – Citrobacter spp". Агентство общественного здравоохранения Канады . 2012-04-30 . Получено 2022-03-23 .
^ abc Chart H (2012-01-01). "27 – Klebsiella, enterobacter, proteus и другие энтеробактерии: пневмония; инфекция мочевыводящих путей; оппортунистическая инфекция". В Greenwood D, Barer M, Slack R, Irving W (ред.). Medical Microbiology (восемнадцатое изд.). Эдинбург: Churchill Livingstone. стр. 290–297. doi :10.1016/b978-0-7020-4089-4.00042-1. ISBN978-0-7020-4089-4.
^ ab Berman JJ (2019-01-01). "Глава 3 – Бактерии". В Berman JJ (ред.). Таксономическое руководство по инфекционным заболеваниям (второе изд.). Academic Press. стр. 39–119. doi :10.1016/b978-0-12-817576-7.00003-1. ISBN978-0-12-817576-7. S2CID 239067047.
^ Bruce SK, Schick DG, Tanaka L, Jimenez EM, Montgomerie JZ (июнь 1981 г.). «Селективная среда для изоляции Klebsiella pneumoniae». Журнал клинической микробиологии . 13 (6): 1114–1116. doi :10.1128 / jcm.13.6.1114-1116.1981. PMC 273960. PMID 7019238.
^ abc Bennett JE, Dolin R, Blaser MJ (август 2019). Принципы и практика лечения инфекционных заболеваний Манделла, Дугласа и Беннета . Elsevier. стр. 2669–2685. ISBN9780323482554.
^ Тодар К. "Патогенная кишечная палочка". Онлайн-учебник по бактериологии . Кафедра бактериологии Университета Висконсина–Мэдисона . Получено 30 ноября 2007 г.
^ "Escherichia coli". Национальный центр CDC по новым и зоонозным инфекционным заболеваниям . Получено 2012-10-02 .
^ ab Leininger DJ, Roberson JR, Elvinger F (май 2001 г.). «Использование агара с эозином и метиленовым синим для дифференциации Escherichia coli от других грамотрицательных возбудителей мастита». Журнал ветеринарных диагностических исследований . 13 (3): 273–275. doi : 10.1177/104063870101300319 . PMID 11482612. S2CID 22611000.
^ abcd "Расследование вспышки E. Coli O157:H7 – Шпинат (ноябрь 2021 г.)". Центр по безопасности пищевых продуктов и прикладному питанию . Управление по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами США. 2022-01-06.
^ abc "Уведомление общественного здравоохранения: вспышка инфекций E. coli, связанных с брендом Hankook (только корейские символы) Original Kimchi". Агентство общественного здравоохранения Канады . 2022-01-29 . Получено 2022-03-24 .
^ abc Rompré A, Servais P, Baudart J, de-Roubin MR, Laurent P (март 2002 г.). «Обнаружение и подсчет колиформ в питьевой воде: современные методы и новые подходы». Journal of Microbiological Methods . 49 (1): 31–54. doi :10.1016/S0167-7012(01)00351-7. PMID 11777581.
^ Holland JL, Louie L, Simor AE, Louie M (ноябрь 2000 г.). «ПЦР-обнаружение Escherichia coli O157:H7 непосредственно из стула: оценка коммерческих методов экстракции для очистки фекальной ДНК». Журнал клинической микробиологии . 38 (11): 4108–4113. doi :10.1128/JCM.38.11.4108-4113.2000. PMC 87549. PMID 11060076 .
^ Stender H, Broomer AJ, Oliveira K, Perry-O'Keefe H, Hyldig-Nielsen JJ, Sage A, Coull J (январь 2001 г.). «Быстрое обнаружение, идентификация и подсчет клеток Escherichia coli в муниципальной воде с помощью хемилюминесцентной гибридизации in situ». Applied and Environmental Microbiology . 67 (1): 142–147. Bibcode :2001ApEnM..67..142S. doi :10.1128/aem.67.1.142-147.2001. PMC 92533 . PMID 11133438.
^ ab Качество воды. Подсчет Escherichia coli и колиформных бактерий, BSI British Standards, doi :10.3403/bseniso9308 , получено 2022-03-03
