Капсула

Строение. Капсула имеется у некоторых бактерий и является поверхностным слизистым образованием, располагающимся снаружи КС. Капсулы являются результатом биосинтеза бактериями органических полимеров и отложения их вокруг клеток. В зависимости от степени выраженности капсулы подразделяют на макрокапсулы, мик­рокапсулы и слизистые слои (чехлы). Между этими структурами обнаружено много переходных форм, так что иногда нельзя четко отграничивать капсулу от слизистых клеточных выделений или капсулу от чехла.

Макрокапсула (истинная капсула) имеется у некоторых бактерий. Это выраженный слизистый слой, имеющий фибриллярное строение, толщиной больше 0,2 мкм, превышающий диаметр бактериальной клетки, с четко очерченными внешними границами и прочной связью с КС. Макрокапсулу можно видеть в обычный световой микроскоп.

Химический состав капсул родо- или видоспецифичен. Основными компонентами макрокапсул являются вода и полимеры, обычно полисахариды (у S. mutans, S. salivarius, Corynebacterium). Экзополисахариды образуются при действии внеклеточных ферментов микроорганизмов на дисахариды; конечными продуктами ферментации являются декстраны и леваны, обеспечивающие прилипание бактерий к разным поверхностям, часто гладким. Состав большинства экзополисахаридов независим от используемого субстрата. Особенно обильное образование слизи наблюдается у микроорганизмов в среде, содержащей сахарозу. Стрептококки, вызывающие кариес (особенно S. mutans и S. salivarius), выделяют фермент гексозилтрансферазу, превращающую сахарозу в полифруктозы (леваны). Эти полисахариды откладываются на поверхности зубов и служат матриксом, в котором накапливаются кислые продукты брожения (главным образом, молочная кислота), вызывающие деминерализацию зубной эмали и кариес. Реже (у представителей рода Bacillus, Y. pestis) макрокапсула имеет полипептидную природу.

Капсула — необязательный структурный компонент бактериальной клетки. Наличие капсулы зависит от штамма микроорганизма и условий его существования. Бактерии, образующие капсулу, могут легко превращаться в бескапсульные формы.

Макрокапсулу, как правило, образуют немногие виды патогенных бактерий при неблагоприятных условиях (в макроорганизме) и утрачивают ее при пересевах: S. pneumoniae (возбудитель крупозной пневмонии), B. anthracis (возбудитель сибирской язвы), C. perfringens (возбудитель газовой гангрены), F. tularensis (некоторые штаммы возбудителя туляремии), Y. pestis (возбудитель чумы).

В то же время, некоторые бактерии образуют капсулу постоянно, независимо от условий существования (и в макроорганизме, и на питательных средах): K. pneumoniae (возбудитель пневмонии), K. rhinoscleromatis (возбудитель склеромы), K. ozaenae (возбудитель озены — зловонного насморка).

Если толщина тесно прилегающего к КС слизистого образования меньше 0,2 мкм, т. е. не превышает диаметра бактериальной клетки, — говорят о микрокапсуле, состоящейиз мукополисахаридных фибрилл. Микрокапсула имеется у многих бактерий, ее можно наблюдать лишь при электронной микроскопии.

Если слизистое вещество имеет аморфный, бесструктурный вид, легко отделяется от поверхности бактериальной клетки, не имеет четких внешних границ, говорят о слизистых слоях (чехлах), окружающих клетку. Чехлы состоят из мукополисахаридов, имеют тонкую структуру, нередко в них обнаруживают несколько слоев с разным строением.

Функции капсулы:

1. Играет защитную роль во внешней среде: предохраняет бактерии от механических повреждений, высыхания, создает дополнительный осмотический барьер, так как гидрофильна и хорошо связывает воду.

2. Является источником запасных питательных веществ.

3. Выполняет адгезивную функцию: обеспечивает прикрепление бактерий к различным поверхностям, в т. ч. к рецепторам клетки хозяина.

4. Является фактором патогенности: подавляет различные этапы фагоцитарной реакции (переваривание, а иногда даже распознавание и поглощение). Фагоцитоз капсульных бактерий незавершенный, бактерии сохраняются (персистируют) в фагоцитах, иногда даже размножаются в них. При этом капсульные бактерии (напр., клебсиеллы, гонококки, золотистый стафилококк) недоступны для действия антител и комплемента, а также антибиотиков, непроникающих в клетку.

5. Препятствует действию бактериофагов.

6. Определяет антигенную специфичность, это К–антиген. У некоторых бактерий (пневмококков) — определяет вирулентность.

7. Бактериальные полисахариды применяются в медицине:

– молочнокислая бактерия Leuconostoc mesenteroides за несколько часов превращает раствор в студень — декстран, который используют для повышения вязкости водных растворов, 6%-ный раствор декстрана — кровезаменитель полиглюкин;

– препарат из декстрана — сефадекс — применяется в хроматографии в качестве «молекулярного сита» для разделения веществ с большой молекулярной массой.

Выявление капсулы:

1. При обычных методах окраски капсулы видны плохо — как неокрашенный ореол вокруг бактериальной клетки. Для их выявления лучше использовать негативное контрастирование: добавление таких красителей, которые в капсулу не проникают (тушь, нигрозин, конго красный).

Наиболее распространен метод Бурри — Гинса:

– каплю китайской микрозернистой туши и петлю исследуемого материала смешивают, готовят мазок при помощи стекла со шлифованным краем (как тонкий мазок крови), высушивают;

– фиксируют химически или физически;

– окрашивают водным фуксином 3-5 мин;

– промывают водой, высушивают, микроскопируют с масляной иммерсией: фон черный (тушевой), бактерии красные, капсулы неокрашенные (рис. 6).

Рис.6. Окраска по Бурри—Гинсу

2. В серологических реакциях с противокапсульными сыворотками.

3. При помощи реакции набухания капсулы Нейфельда: при добавлении гомологичных антисывороток капсулы становятся видимыми вследствие отложения белка антител.

4. Электронная микроскопия: капсула визуализируется в виде микрофибрилл из мукополисахаридов, которые тесно прилегают к КС.

Методы 2–4 позволяют выявлять микрокапсулу, которая не обнаруживается методом 1.