Спирохеты представляют собой подвижные бактерии спиральной формы, размерами 0,1–0,3 х 5–250 мкм. Это одноклеточные организмы, возможно за одним исключением (Spirochaeta plicatilis). По Граму они окрашиваются отрицательно. Верхним покровом спиралевидной клетки служит многослойная наружная мембрана, которую часто называют «наружн ый чехол» или «наружная клеточная оболочка» (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Схематическое изображение спирохеты. Прерывистой линией показан наружный чехол (наружная клеточная оболочка). Сплошной линией, которая идет параллельно штриховой, очерчен протоплазматический цилиндр. Кружки на концах протоплазматического цилиндра обозначают участки, из которых выходят периплазматические жгутики. Тонкие сплошные линии, идущие вдоль лротоплазматического цилиндра. – периплазматические жгутики. (С разрешения по Е. Canaie-Parola, Bacteriological Reviews 41: 181–204, 1977, ©American Society for Microbiology.)

Наружная мембрана покрывает протоплазматический цилиндр – цитоплазму с ядерной областью, окруженную цитоплазматической мембраной и клеточной стенкой. Вокруг спирально закрученного протоплазматического цилиндра обвиты периплазматические жгутики. Они расположены под наружной мембраной, т, е. между этой мембраной и протоплазматическим цилиндром. Один конец каждого жгутика закреплен вблизи полюса протоплазматического цилиндра, а другой остается свободным. Из обоих концов клетки выходит одинаковое количество жгутиков (например, у спирохет с двумя жгутиками на каждом конце клетки встроено по одному жгутику). Общее число периплазматических жгутиков на клетку варьирует от 2 до более 100 в зависимости от вида. Периплазматические жгутики служат компонентами двигательного аппарата клетки, играя важную роль в перемещении и некоторых других видах движений, характерных для спирохет. В отличие от жгутиков других бактерий, периплазматические жгутики спирохет 1) постоянно обвиты вокруг тела клетки и 2) будучи окружены наружным чехлом, локализованы полностью внутри клетки. Таким образом, спирохеты отличаются по способу движения от других бактерий, поскольку могут перемещаться в жидкости, хотя у них кет жгутиков, приводящих клетки в движение за счет вращения в непосредственном контакте со средой. Спирохетам свойственны три типа движения в жидкой среде: перемещение, вращение вокруг продольной оси и изгибание. Клетки спирохет сохраняют способность к перемещению в средах с довольно высокой вязкостью, тогда как другие бактерии, обладающие жгутиками, в вязких средах теряют подвижность. По типу метаболизма это аэробы, факультативные анаэробы или анаэробы, хемогетеротрофы. В качестве источников углерода и энергии они используют углеводы, аминокислоты, длинноцепочечные жирные кислоты и длинноце- почечные спирты на основе жирных кислот. Спирохеты встречаются как свободноживущие формы либо в ассоциациях с хозяевами, которыми могут быть животные и человек. Некоторые виды патогенные.

Дифференциация родов в Группе 1: См. табл. 1.1.

Таблица 1.1. Дифференцирующие признаки родов спирохет¹

Род Borrelia

Клетки спиралевидные, 0,2-0,5 х 3-20 мкм, с 3-10 свободными витками. Хорошо окрашиваются красителем Гимза. Клетки окружены 1) поверхностной оболочкой, 2) наружной мембраной и 3) комплексом цитоплазматическая мембрана/клеточная стенка. Из каждого конца клетки выходят от 7 до 30 периллазматичееких жгутиков (называемых также аксиальными фибриллами, пери- плазматическими фибриллами или эндофлагеллами), обвитых вокруг протоплазматического цилиндра с перекрестом в средней части клетки. Клетки активно подвижны, причем направление поступательного движения часто сменяется на противоположное. Микротрубочек в цитоплазме нет. Виды, культивируемые in vitro, мнкроаэрофилы. Хемоорганотрофы. При росте in vitro потребности в источниках питания сложные. Диаминокислота в составе пептидогликана – L-орнитин. Патогенны для человека, других млекопитающих, а также птиц. У человека вызывают эндемический (клещевой) возвратный тиф и эпидемический (вшиный) возвратный тиф, а также передаваемую клещами лаймскую болезнь.

Типовой вид: Borrelia anserina.

Дифференциация видов рода Воrеllа: См. табл. 1.2.

Таблица 1.2. Дифференцирующие признаки видов рода Воrеllа

Род Brachyspira

От редакции: Род Brachyspira не приведен в «Вег- gey's Manual of Systematic Bacteriology», Он описан в 1982 г. (Hovind-Hougen et aL, J. Clin. Microbiol. 16: 1127-1136; Int. J. Syst Bacteriol. 33: 896-897, 1983) и содержит единственный вид В, aalborgi.

Размеры клеток 0,2 х 1,7–6 мкм с шагом спирали около 2 мкм. Внутрицитоплазматические микротрубочки отсутствуют. На обоих концах клетки по 4 периплазматических жгутика. Анаэробы, однако сохраняют жизнеспособность при нормальном атмосферном давлении по крайней мере в течение 6–8 ч. Способны расти на плотной триптозо-соевой среде, содержащей 5% крови теленка. Хемоорганотрофы; обладают активностью р-галактозидазы и очень низкими активностями эстеразы (липазы С8), кислой фосфатазы и фосфоамидазы, Каталазо- и оксидазоотрицательные. Некоторые штаммы проявляют гемолитическую активность. Данный вид паразитирует в организме человека.

Типовой (и единственный) вид: Brachyspira aalborgi.

Признаки вида: Как для рода. Представители выделены из биопсийного материала от больных кишечным спирохетозом.

Род Cristisplra

Клетки, спиральной или волнообразной формы, 0,5-3,0 x 30–180 мкм, обычно с 2–10 полными витками. Концы клеток притупленные, закругленные или суженные; на фиксированных окрашенных препаратах может быть видна нить или спикула на одном или обоих концах. На окрашенных препаратах можно видеть ряд овальных включений, придающих протоплазматическому цилиндру поперечную исчерченность. Пучок, состоящий из 100 или более периплазматических жгутиков, переплетен с протоплазматическим цилиндром и может растягивать наружный чехол с образованием так называемой «кристы» (гребня) на протоплазматическом цилиндре. Криста не всегда заметна у живых клеток, но становится различима после остановки движения. Она часто видна при световой микроскопии окрашенных препаратов. Движение происходит параллельно длинной оси клетки, причем отдельные клетки движутся вперед или назад без проявления какой-либо полярности. Перемещение может быть за счет вращения клетки вокруг длинной оси либо без вращения, за счет бегущей волны. Характерно скользящее движение. Ни один штамм Cristispira не получен в чистой культуре. Широко распространены у морских и пресноводных моллюсков (двустворчатых моллюсков, мидий и устриц), где присутствуют в кристаллическом стебельке (палочковидный орган мукопротеиновой природы) или в жидкости кишечника. Возможно, комменсалы. Обнаружены также у гастропод, могут встречаться не только у моллюсков.

Типовой (и единственный) вид: Cristispira pectinis.

Признаки вида: Хотя кристиспиры обнаружены у многих моллюсков-хозяев и, вероятно, могло быть выделено более одного вида этих микроорганизмов, пока описан единственный вид С. ресtinis. Клетки бактерий, относящихся к этому виду, имеют форму гибкой спирали диаметром 1,5 мкм. Спираль достигает длины 36–72 мкм и образует не более четырех полных витков. Концы клеток закругленные или суженные, без отростков. На окрашенных препаратах заметна поперечная исчерченность клеток, полярно расположенные гранулы и многочисленные включения. На фиксированных окрашенных препаратах видна криста, которая тянется вдоль клетки. Деление происходит путем поперечной перетяжки. Клетки С pectinis обнаружены в кристаллическом стебельке и кишечной жидкости у Pecten jacobaeus из Неаполитанского залива, Италия.

Крупных спирохет, подобных Cristispira, находили у морских звезд, оболочников и термитов.

Обитающие в моллюсках спирохеты меньших, чем Cristispira, размеров и не обладающие характерным для кристиспир множеством периплазматических жгутиков описаны у Anodonta mutabilis, Pachelebra (вероятно, Pachylabra) moesta (улитка), Pinna squamosa и Scrobicularia piperata (моллюски-планорбисы), а также у морского многощетинко- вого червя Polydora JJava.

Род Leptonema

От редакции: Род Leptonema не приведен в «Вегgey's Manual of Systematic Bacteriology», Он описан в 1979 г, (Нovind-Нougen, Int. J. Syst. Bacte- rioL 29: 245-251; действительное опубликование; Int. J. Syst. Bacteriol. 33: 438-440, 1983) и содержит единственный вид Leptonema illini.

Морфологические признаки как у рода Leptospira, за исключением того, что периплазматичесхие жгутики закреплены в клетке с помощью базального тела с одной парой дисков (а не двумя, как у Leptospira) и клетки содержат по два пучка внутрицитоплазматических микротрубочек, начинающихся у их полюсов и расположенных параллельно пернплазматическнм жгутикам. Метаболизм дыхательного типа. Основным источником углерода служат жирные кислоты. Способны расти (в отличие от лептоспир) в триптиказосоевой жидкой среде без добавления сыворотки или сывороточного альбумина. Непатогенные.

Типовой (и единственный) вид: Leptonema illini.

Признаки вида: Как для рода. См. также табл. 1.3.

Таблица 1.3. Дифференцирующие признаки видов родов Leptospira и Leptonema¹

Род Leptospira

Гибкие спиралевидные клетки диаметром 0,1 мкм и длиной от 6 до 20-24 мкм. Слабо окрашиваются анилиновыми красителями. Неокрашенные клетки при светлопольной микроскопии не видны, однако хорошо заметны в темном поле и при фазово-контрастной микроскопии. Покоящиеся стадии неизвестны. Конформация спирали правозакрученная (по часовой стрелке). Один или оба конца клетки загнуты в виде характерных крючков. Клетки имеют на обоих концах по одному периттлазматическому жгутику (аксиальные фибриллы, или эндожгутики), которые редко перекрещиваются в центральной части клетки. В жидкой среде характерные движения клеток выглядят как вращение то в одну, то в другую сторону вокруг длинной оси и поступательное перемещение незагнутым концом клетки вперед, В сильно вязких средах движение, кроме того, происходит по типу волнового, винтового и змеевидного. Внутрицитоплазматические микротрубочки отсутствуют. Аэробы. В среде с 1% агара образуют глубинные колонии, от диффузных до четко очерченных; в среде с 2% агара колонии поверхностные, от мутных до прозрачных; некоторые штаммы образуют на средах с 1–2% агара как глубинные, так и поверхностные колонии. Оптимальная для роста температура 28–30°С. Хемоорганотрофы, в качестве источника углерода и энергии используют жирные кислоты н жирные спирты с 15 или более атомами углерода. Углеводы и аминокислоты в качестве источников углерода и энергии не используют. Для роста нуждаются в присутствии в среде сыворотки или сывороточного альбумина. В триптиказо-соевой жидкой среде без добавления сыворотки или сывороточного альбумина не растут. Оксидазоположительные и каталазо- и/или пероксидазоположительные. В отличие от других спирохет устойчивы к ингибирующему действию 5'-фторурацила. В составе клеточных липидов нет гликолипидов. Диаминокислота в составе пептидоглика- на – α, ɛ-диаминопимелиновая кислота. Встречаются как свободноживущие в почве, пресноводных или морских местообитаниях, а также в ассоциациях с хозяевами (животные и человек). Несапрофигные штаммы вызывают лептоспироз – зооноз, поражающий главным образом диких и домашних животных, которые могут служить резервуарами возбудителя. В качестве случайного хозяина лептоспирозом может заразиться и человек. Лептоспиры и лептоспироз встречаются по всему земному шару.

Типовой вид: Leptospira interrogans.

Дифференциация видов рода Leptospira: См, табл. 1.3.

Серовары видов Leptospira: Таксономическим критерием для классификации штаммов Leptospira на внутривидовом уровне служит антигенный состав клеток. Основной таксон – сыровар. В качестве стандартного метода определения сероваров используют выявляемую с помощью световой микроскопии реакцию агглютинации с перекрестной абсорбцией агглютининов. Для удобства близкие по составу антигенов серовары объединены в серогруппы. Патогенные лептоспиры разделены на 38 серогрупп и 65 сероваров. Идентификация серо группы и серовара, к которым принадлежит выделенный штамм, требует большого опыта, поэтому ее проводят только в справочных лептоспирозных лабораториях.

Род Serpulina

От редакции: Род Serpulina не приведен в «Bergey's Manual of Systematic Bacteriology». Он был описан в 1991 г. (Stanton et ah, Int. J. Syst. Bacteriol. 41: 50-58) и первоначально получил название Serpula, которое было незаконным, поскольку представляло собой младший омоним названия рода грибов. В 1992 г. название изменено на Serpulina (Stanton, Int. J. Syst. Bacteriol. 42: 189-190).

Клетки спиралевидные, со свободными правильными витками, 7–9 x 0,3-0,4 мкм. Грамотрицательные. Строение типичное для спирохет: наружный чехол, протоплазматический цилиндр, окруженный цитоплазматической мембраной, и эндожгутики, выходящие из обоих концов протоплазм этического цилиндра и расположенные между протоплазматическим цилиндром и наружным чехлом. На каждом конце клетки встроено по восемь или девять жгутиков. Подвижные; лри 22°С наблюдается изгибание и медленное скольжение, а при 37–42°С поступательное движение. Ассоциированы с хозяином. Выделены из содержимого кишечника и фекалий свиней и других млекопитающих. Один вид, Serpulina hyodysenteriae, энтеропатогенный для свиней. Хемоорганотрофы; используют для роста растворимые сахара. Обладают слабо выраженной способностью к брожению. Образуют из глюкозы ацетат, бутират, Н₂ и СО₂; нитрат не восстанавливают. Липазной и лецитиназной активностями не обладают; в среде с 1% глицина не растут. Растут в анаэробных условиях в триптиказо-соевой или содержащей сердечно-мозговую вытяжку жидкой среде с 10% эмбриональной телячьей или кроличьей сыворотки. Рост происходит при 36–42°С; при 25 и 30°С роста нет. На кровяном триптиказо-соевом агаре образуют поверхностные колонии, заметные через 48-96 ч инкубации при 38°С. Колонии 0,5-3 мм в диаметре, плоские, просвечивающие, со слабой или выраженной, в зависимости от вида, β-гемолитической активностью. Селективная среда для выделения Serpulina hyodysenteriae и Serpulina innocens из содержимого кишечника включает спектиномицин или набор компонентов – спектиномицин, колистин, ванкомицин, рифампицин и спирамицин. Содержание G+C в ДНК исследованных штаммов 25–26 мол.%.

Типовой вид: Serpulina hyodysenteriae.

Дифференциация видов рода Serpulina: См. табл. 1.4.

Таблица 1.4. Дифференцирующие признаки видов рода Seqjulina¹

Род Splrochaeta

Клетки спиралевидные, диаметром 0,2–0,75 мкм и длиной 5–250 мкм. В неблагоприятных условиях приобретают сферическую форму или образуют сферические структуры диаметром 0,5–2,0 мкм (в отдельных случаях до 10 мкм). Для всех видов характерно наличие двух периплазматических жгутиков, по одному на каждом конце клетки. Исключение составляет вид Spirochaeta plicatills с большим числом периплазматических жгутиков. Клетки способны передвигаться в жидкой среде и ползти либо извиваться по поверхности плотной среды. Анаэробы или факультативные анаэробы. При росте в аэробных условиях факультативно анаэробные виды обычно образуют каротиноидные пигменты, придающие колониям желтую, желто-оранжевую или красную окраску. Оптимальная температура для роста 25–40°С. Хемоорганотрофы; используют в качестве источников углерода и энергии разнообразные углеводы. Основные продукты анаэробного метаболизма углеводов – этанол, ацетат, СО₂ и Н₂; единственное исключение составляет вид Spirochaeta zuelzerae, клетки которого образуют вместо этанола сукцинат и лактат. В аэробных условиях представители факультативно анаэробных видов окисляют углеводы с образованием главным образом СО₂ и ацетата. Морской вид (Spirochaeta isovalerica) сбраживает L-валин, L-изолейцин и L-лейцин с образованием АТР, однако не может расти за счет этих соединений в качестве единственного источника углерода и энергии. Диаминокислота в составе пептидогликана – L-орнитин. Род приурочен к водным средам, таким как осадки, ил и вода прудов, маршей, болот, озер и рек. Обычно встречаются в местах обитания, где присутствует H₂S, в пресных и морских водах. Свободноживущие. Ни один из видов не отмечен как патогенный.

Типовой вид: Spirochaeta plicatitis.

Дифференциация видов рода Spirochaeta: См. табл. 1.5.

Таблица 1.5. Дифференцирующие признаки видов рода Spirochaeta¹

Род Treponema

Клетки в форме спиралевидных палочек, диаметром 0,1–0,4 мкм и длиной 5–20 мкм. У многих видов окрашиваются плохо или совсем не окрашиваются по Граму и Гимза; лучше всего различимы с помощью темнопольной или фазово-контрастной микроскопии. Хорошее окрашивание дают методы, включающие импрегнацию серебром. Клетки имеют форму слабозакрученных правильных или неправильных спиралей. В неблагоприятных культуральных или природных условиях образуют сферические клетки, или спирохетные сферы, присутствующие также в старых культурах. Клетки имеют по одному или более жгутиков на обоих концах протоплазматического цилиндра. В жидкой среде осуществляют одновременно вращательное и поступательное движение. На полужидких и плотных средах движение змеевидное. Содержат внутрицитоплазматические микротрубочки. Анаэробы или микроаэрофилы. Патогенные для человека виды считают в настоящее время микроаэрофилами; их не удается культивировать в искусственных средах, однако рост некоторых получают (с трудом, пересевы не удаются) в культурах тканей. Хемоорганотрофы; используют в качестве источников углерода и энергии разнообразные углеводы и аминокислоты. Культивируемые анаэробные виды каталазо- и оксидазоотрицательные. Некоторым для роста необходимы длинноцепочечные жирные кислоты (присутствующие в сыворотке), другие нуждаются в присутствии короткоцепочечных летучих жирных кислот. Диаминокислота в составе пептидогликана – L-орнитин. Встречаются в ротовой полости, пищеварительном тракте и половых органах у человека и животных. Род характеризуется обязательной ассоциацией с хозяином. Некоторые виды патогенные.

Типовой вид: Treponema pallidum.

Дифференциация видов рода Treponema: См. табл. 1.6, 1.7 и 1.8.

Таблица 1.6. Дифференцирующие признаки полученных в культуре
видов рода Treponema¹

Таблица 1.7. Дифференцирующие признаки культивируемых видов
рода Treponema, не сбраживающих углеводы^1,2

Таблица 1.8. Дифференцирующие признаки культивируемых видов
рода Treponema, сбраживающих углеводы¹

Роды спирохет, обитающих в кишечнике насекомых

От редакции: В 1988 г (Bermudes et al., Int. J. Syst. Bacterid. 38: 291-302) были описаны четыре новых рода спирохет, обитающих в кишечнике насекомых, а именно роды Pillotina, Diplocalyx, Hollandina и Clevelandina. Ни одного из представителей пока не удалось культивировать; они отличаются от других спирохет и друг от друга морфологическими особенностями, которые можно выявить главным образом с помощью электронной микроскопии.

Необходимые указания для пользования данным определителем

Если в скосках под таблицей нет других пояснений, то используемые обозначения имеют следующий смысл:
«+» – 90% и более штаммов положительные;
«–» – 90% и более штаммов отрицательные;
«d» – 11-89% штаммов положительные»
«V» – нестабильность на уровне штамма (не равнозначно «d»)
"D» – различные реакции у разных таксонов (видов одного рода или родов одного семейства)

Для других обозначений пояснения приведены в сносках под таблицами.