Морфология. Возбудитель колибактериоза представляет собой полиморфную палочку размером от 0,2 ммк до Зммк. Палочки прямые, концы их закруглены. Располагаются одиночно или реже попарно. Отдельные микроорганизмы обладают подвижностью, образуют капсулу, другие — не обладают подобными свойствами. При электронной микроскопии различают цитоплазму губчатого строения, клеточную стенку, нуклеоид, жгутики.
Физиология. Эшерихии хорошо растут на обычных питательных средах (МПБ, МПА). На плотных средах формируются выпуклые, средней величины, колонии. Они влажные, блестящие, круглые или шероховатые, более плоские и сухие. На среде Эндо колонии окрашиваются в красный цвет с металлическим блеском. На среде Левина колонии имеют темно-фиолетовый или черный цвет. На жидких средах рост микроорганизмов сопровождается образованием осадка или пленки, кольца на стенке пробирки. Рост микроорганизма возможен в диапазоне 4—45°С. Оптимальной температурой считается 35—37°С.
Эшерихии обладают биохимической активностью. Они ферментируют галактозу, лактозу, арабинозу, ксилозу, левулезу и другие углеводы. Бактерия не разжижает желатину, не разлагает мочевину, восстанавливает нитриты в нитраты, образует индол. Эшерихии продуцируют до 24 типов колицинов — веществ, несущих антибиотические свойства.
Устойчивость. Механизм образования резистентности к химическим веществам, антибиотикам у бактерии довольно сложный. Он зависит от совершенства защитных приспособлений микроорганизма. В этой связи имеет значение, прежде всего, состояние здоровья организма, дефекты фагоцитоза, недостаточность клеточной и гуморальной защиты, различные отклонения в микроценозе нормальной микрофлоры организма, характер применения лекарственных препаратов. Перечисленные факторы снижают общую резистентность организма. В этих условиях чувствительные к лекарственным препаратам микроорганизмы могут стать нечувствительными или слабочувствительнымп. Применение лекарственных веществ при этом станет малоэффективным или вообще не эффективным.
Лекарственные препараты обладают избранной специфичностью действия на структурные элементы микробной клетки. Это действие проявляется в отношении оболочки клетки, цитоплазматической мембраны, синтеза нуклеиновых кислот, белка, рибосом и др. Микроорганизмы, с другой стороны, проявляют генетическую резистентность против лекарственных веществ. Эта функция выполняется хромосомным аппаратом, наружной мембраной микробной клетки, а также мутагенными популяциями микроорганизмов. В этом отношении эшерихии обладают широким спектром устойчивости. Они проявляют резистентность в отношении пенициллина, канаванина, триметроприма, касугамицина, линкомицина, ниамина, эритромицина, рифалепицина, спектиномицина, стрептомицина, ампициллина, альбомицнна, поликиксина, к нескольким антибиотикам (Л. Е. Бриан, 1984).
Мощным фактором генетической резистентности является способность клеток создавать дополнительную ДНК, несу щую доминирующую функцию устойчивости к антибиотикам. Эта функция осуществляется через посредство плазмид. При этом чувствительность к антибиотикам зависит от природно-климатических зон. Особенно высокую резистентность имеют токсинообразующие линии эшерихий, выделенные на Дальнем Востоке. Резистентность их зачастую не ограничивается Одним антибиотиком и распространяется в отношении многих препаратов (полирезистентность). У выделенных штаммов с большим постоянством резистентность проявлялась в отношении ампициллина, хлорамфеникола, стрептомицина, сульфаниламидов, тетрациклина, цефалоридина и др. В связи с этим, в условиях практики при бессистемном применении лекарственных веществ, существует постоянный риск производства популяций возбудителя с высокой лекарственной устойчивостью. Вероятно этим и объясняется отсутствие эффекта лечения животных с "токсическими" диспепсиями, под которые часто маскируют колибактериоз. На деле, очевидно, так и бывает. Ведь температуру тела больного животного нередко определяют визуально, без термометра.
Эшерихий устойчивы также и к другим экологическим факторам. Они способны сохраняться месяцами в питательных средах, длительное время переносить высушивание и замораживание. Патоген представляется возможным через 1—2 месяца выделить из высушенных кусочков органов, взятых от больного животного. Эшерихий продолжительное время — до 6,5 лет могут сохраняться в стерильной воде. В водопроводной воде их выживание ограничивается 31 днем. Месяцами бактерии не теряют активности в высохшем кале. Возбудитель быстро разрушается под влиянием высоких температур, под действием различных дезинфицирующих веществ (И. И. Архангельский, Н. В. Баданин, 1960). В этом отношении кишечная палочка служит критерием качества дезинфекции при многих инфекционных заболеваниях.
Плазмиды и патогенные свойства. Плазмиды — внехромосомные наследственные детерминанты, представляющие собой двухцепочную кольцевидную молекулу ДНК, имеют большoe значение в трансформации патогенности, лекарственной устойчивости. Открытие плазмид у эшерихий сыграло большую роль а развитии молекулярной биологии. Они имеют весьма большое значение в медицине и ветеринарии. Роль плазмид особенно стала заметной, когда в клинической практике начали использовать антибиотики. На первых порах пенициллин, как известно, был высокоэффективным антибиотиком при лечении многих заболеваний. Но через некоторое время обнаружилось, что его применение сопровождается появлением пенициллиноустойчивых расс микроорганизмов. Позднее у грамотрицательных бактерий была установлена множественная резистентность в отношении антибиотиков и сульфаниламидных препаратов. Вместе с этим была также установлена роль плазмид, с которой связывались неудачи в лечении больных людей и животных.
Известно, что кишечник человека и животных содержит большое количество бактерий — коменсалов. Основное значение в микроценозе имеют молочнокислые бактерии. На долю эшерихий, являющихся основной микрофлорой среди аэробов, приходится всего не более 1 проц, общей микробной массы кишечника. 99 проц, микрофлоры кишечника составляют анаэробы и бифидобактерии. За счет этих бактерий происходит регуляция численности кишечной палочки (П. Брода, 1982). Патогенные формы эшерихий появляются в результате дисбактериоза, а формы с лекарственной устойчивостью могут продуцироваться как при использовании лекарственных веществ, так и за счет обмена плазмид между животными. В норме у человека и животных всегда кишечник содержит один или несколько серологических вариантов эшерихий. В популяциях животных постоянно происходит обмен этими серотипами. В данном случае каждое животное выполняет роль банка патогенных и непатогенных эшерихий. Интересно отметить, что в фекалиях взрослого крупного рогатого окота эшерихии коли обнаруживаются не всегда. Но в кишечнике постоянно. Любопытно то обстоятельство, что у крупного рогатого скота и овец, содержащихся вне помещений, плазмиды, несущие лекарственную устойчивость и патогенность, не обнаруживаются. Зато их с большим постоянством изолируют от животных, содержащихся в помещениях. Данные обстоятельства несут определенный риск повышенной заболеваемости новорожденного молодняка сельскохозяйственных животных. Приведенное положение убедительно подтверждается на примере боксовой системы выращивания телят, подчеркивает инфекционный характер заболеваемости новорожденного молодняка.
Плазмиды, несущие патогенность и лекарственную устойчивость, удавалось выделить из трупов поросят. При посевах патматериала от поросенка в возрасте трех дней, павшего от колибактериоза, изолировали штамм эшерихий серогруппы 0147. Оказалось, что выделенный штамм содержал 5 плазмид, трансформирующих термотоксичность и лекарственную устойчивость к террамицину и канамицину. В процессе непрерывного культивирования прослеживается определенная стабильность и динамика р-плазмид (А. Е. Филонов и др., 1985).
Изменчивость. Экологические условия оказывают достаточно сильное воздействие на состояние и свойства микробной популяции эшерихий (Д. Г. Кудлан, 1954; В. В. Кольчак, 1980). Оказывается в условиях экстремальности микроорганизмы резко меняют свои свойства. Особенно изменения демонстративны в популяциях кишечной микрофлоры. Эта группа микроорганизмов подвергается каждодневному интенсивному влиянию за счет поступающей пищи, содержащей разный состав и имеющей различные физические и химические свойства. В кишечнике происходит взаимное влияние бактерий на обмен веществ, ферментативные процессы макроорганизма. Здесь же постоянно проявляются антагонистические процессы между микро- и макроорганизмом. Убедительным доказательством экологического воздействия и изменчивости является огромное количество серологических типов эшерихий.
М. Б. Фельдманом, на примере эшерихий, выделенных из воды, показано, что культуры, имея слабые ферментативные свойства, в процессе культивирования усиливали свою энзиматическую активность. И. Н. Блохин, культивируя кишечную палочку в стерильной воде, выделил неагглютинабильный штамм невирулентный для мышей. Бактерии утратили энзиматическую активность и хорошо росли при температуре 30°С. Влияние питательной среды на состояние микробной популяции было доказано Н. Ф. Гамалея в 1894 году. Под действием солей лития он наблюдал изменения в морфологии бактерий, назвав их гетероморфозами. П. В.
Циклннская, скармливая кроликам-сосункам культуры протея и кишечной палочки, наблюдала их гибель, составляющую 75 проц. В тоже время скармливание одной культуры протея, вызывало гибель 33 проц, кроликов, а скармливание культуры кишечной палочки без протея вообще не сопровождалось заболеваемостью животных. В работах многочисленных исследователей подчеркивается сильная изменчивость биохимических свойств у бактерии кишечной группы.