5 курс / Инфекционные болезни / Доп. материалы / Сибирская язва

11

В МПБ возбудитель сибирской язвы через 24 часа выращивания образует нежный осадок в виде комочка ваты, среда остается прозрачной. При встряхивании бульон не мутнеет, осадок разбивается на мелкие хлопья, что является одним из характерных признаков сибиреязвенного микроба (рисунок 14).

Рисунок 14 – Рост сибиреязвенного микроба в МПБ.

При выращивании в течение 3 часов на агаре или в бульоне с пенициллином (0,05-0,5 ЕД/мл) сибиреязвенный микроб образует цепочки, состоящие из шарообразных клеток. Этот феномен называется “жемчужным ожерельем” (напоминает жемчужное ожерелье как по форме, так и окраске клеток) и широко используется при дифференциации возбудителя сибирской язвы от близкородственных бацилл. Подобное явление объясняется тем, что пенициллин вызывает нарушение процесса синтеза элементов клеточной стенки, в результате чего клетки преобразуются в сферопласты, лишенные части клеточных оболочек (рисунок 15).

Рисунок 15 – Феномен “жемчужного ожерелья”.

Сибиреязвенный микроб обладает выраженной биохимической активностью. Он ферментирует до кислоты лактозу, глюкозу, фруктозу, мальтозу, сахарозу и другие сахара. Образует сероводород и аммиак. Гидролизует крахмал. Пептонизирует и медленно свертывает молоко.

Антигенная структура. У возбудителя сибирской язвы различают клеточные антигены и антигены – продукты метаболизма:

1. Капсульный белковый антиген – К-антиген представлен полипептидами, соединенными с молекулами Д-глутаминовой кислоты.

12

2.Соматический полисахаридный ST-антиген клеточной стенки. Этот антиген содержит N-ацетил-D-глюкозамин с Д-галактозой. На обнаружении этого антигена основана реакция термопреципитации по Асколи.

3.Белковый экзотоксин, состоящий из трех компонентов: протективного антигена (ПА), летального фактора (ЛФ) и фактора отека или эдематогенного фактора (ФО).

Устойчивость. Устойчивость и длительность выживания во внешней среде у вегетативных клеток и спор возбудителя сибирской язвы различны. Вегетативные клетки относительно лабильны, споры достаточно резистентны, что и обусловливает длительность существования почвенных очагов сибирской язвы.

Вегетативные клетки обладают слабой устойчивостью к неблагоприятным факторам: при кипячении гибнут мгновенно, при температуре 75ОС погибают через 5-10 минут, при 60ОС – через 15 минут, при 50ОС – через 1 час. В невскрытых трупах животных вегетативные клетки сохраняются в течение 2-7 суток, после чего

лизируются протеолитическими ферментами. В желудочном соке при температуре 38ОС они гибнут через 30 минут, в замороженном мясе при температуре минус 15ОС остаются жизнеспособными 15 дней, в засоленном мясе – до 1,5 месяцев. Спирт, эфир, 2%-ный формалин, 5%-ный фенол, 5-10%-ный хлорамин, 5%-ный раствор хлорной извести, 10%-ный раствор перекиси водорода разрушают вегетативные клетки в течение 5 минут.

Споры чрезвычайно устойчивы к неблагоприятным воздействиям. Они выдерживают автоклавирование (121ОС) в течение 5-10 минут, кипячение – в течение 15-30 минут. В воде сохраняются до 10 лет, в почве до 30 лет и более. Например, при археологических раскопках в Национальном парке Крюгера (Южная Африка), в котором время от времени возникали эпизоотии сибирской язвы, из костей 300-летней давности были выделены жизнеспособные вирулентные сибиреязвенные споры. Дезсредства (1%-ный раствор формалина, 10%-ный раствор едкого натра, 3%-ный раствор перекиси водорода) споры выдерживают в течение 1-

2 часов. В почве споры возбудителя сибирской язвы не только сохраняются длительное время, но при определенных условиях (температура не ниже 12-15ОС, влажность в пределах 29-85%, наличие питательных веществ) могут прорастать, размножаться и вновь образовывать споры, поддерживая длительное существование почвенного очага.

Возбудитель сибирской язвы проявляет высокую чувствительность ко многим антибиотикам (пенициллинам, тетрациклинам, левомицетину, аминогликозидам, цефалоспоринам, фторхинолонам).

Основными факторами патогенности сибиреязвенного микроба являются капсула и трехкомпонентный экзотоксин.

Капсула сибиреязвенного микроба синтезируется при прорастании спор в восприимчивом организме (или на специальных питательных средах) и защищает образующиеся вегетативные клетки от фагоцитоза. Синтез капсулы определяется генами (capA, capB, capC), расположенными на плазмиде рХО2 (рисунок 16).

13

Рисунок 16 – Плазмида рХО2.

Экзотоксин сибиреязвенного микроба имеет белковую природу. Он состоит из трех компонентов: фактора отека или эдематогенного фактора (ФО), летального фактора (ЛФ) и протективного антигена (ПА). Экзотоксин синтезируют как капсульные, так и бескапсульные клетки сибиреязвенного микроба. По-отдельности компоненты токсина не оказывают токсического действия. Фактор отека и летальный фактор проникают в чувствительные клетки только с помощью протективного антигена. Эдематогенный (отечный) фактор вызывает при совместном введении с протективным антигеном у лабораторных животных местную воспалительную реакцию – отек и разрушение тканей. Летальный фактор сам по себе тоже нетоксичен, но в смеси с протективным антигеном вызывает гибель белых крыс, белых мышей и морских свинок. Протективный антиген является носителем защитных свойств, обладает выраженным иммуногенным действием. В чистом виде ПА нетоксичен. В настоящее время он используется в качестве основного компонента химической вакцины. Все три компонента токсина составляют смесь, оказывающую одновременное отечное и летальное действие на организм. Именно совместное воздействие ПА, ФО и ЛФ обусловливают характерные симптомы патологического процесса при сибирской язве. Синтез сибиреязвенного токсина определяется генами (cya, pag, lef), локализованными на плазмиде рХО1 (рисунок 17).

Рисунок 17 – Плазмида рХО1.

15

Возбудитель выделяется от животных как с явно выраженной клиникой болезни, так и со стертыми клиническими формами (скрыто больные животные и бациллоносители). Например, у овец-бациллоносителей установлено бацилловыделение с молоком, мочой, слюной, фекалиями в течение 1 месяца, а у коров – в течение 9-11 месяцев. Возбудитель попадает на объекты внешней среды также во время прирезки больных животных, при снятии шкур, разделке туши.

Факторами передачи возбудителя кроме больных и погибших животных могут быть источники водоснабжения, загрязненные сточными водами кожевенных заводов, забойных пунктов, предприятий, перерабатывающих животное сырье, корма животного происхождения (мясокостная мука, кровяная и мясная мука), инфицированные предметы ухода за животными, бытовые вещи. Например, в литературе описаны случаи заражения ребенка от куклы, изготовленной из контаминированной овечьей шерсти, заражение мужчины после пользования кисточкой для бритья. Самым опасным фактором передачи возбудителя является труп погибшего животного. Все его органы и ткани содержат очень большое количество бацилл (существует выражение “органы нафаршированы бациллами”). Вскрытие таких трупов недопустимо. Доступ атмосферного воздуха, происходящий даже при нарушении кожного покрова, обусловливает массовое образование спор возбудителя и обсеменение ими почвы и других объектов внешней среды.

Почва является не только фактором передачи сибиреязвенного микроба, но и резервуаром возбудителя сибирской язвы. С длительным сохранением спор в почве связано наличие многочисленных неблагополучных пунктов. Например, в районах Поволжья и Урала в настоящее время насчитывается свыше 6,5 тысяч почвенных сибиреязвенных очагов. Большую эпидемическую опасность представляют скотомогильники, особенно те, которые содержатся в неудовлетворительном состоянии (рисунок 19).

Рисунок 19 – Сибиреязвенный скотомогильник.

Пути заражения человека сибирской язвой – контактно-бытовой (уход за больными животными, переработка шерсти, шкур, кож, земляные работы), алиментарный (употребление в пищу мяса больных животных), воздушнопылевой (вдыхание спор). Человек заражается при уходе за больными животными, во время убоя больного животного, при переработке животного сырья, при

16

употреблении инфицированного мяса или других продуктов животноводства. Входные ворота – поврежденная кожа, слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей. От человека к человеку возбудитель не передается, однако при уходе за больным человеком предпринимаются необходимые меры предосторожности.

Патогенез. Входными воротами для возбудителя сибирской язвы в большинстве случаев служит поврежденная кожа, даже имеющая микроповреждения (порезы, ссадины). Значительно реже входными воротами являются слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей. Возбудитель сибирской язвы является высокоинвазивным микробом, который быстро размножается в организме человека и распространяется лимфогенно и гематогенно.

После попадания в организм человека споры сибиреязвенного микроба фагоцитируются и с макрофагами проникают в глубокие слои дермы или в регионарные лимфатические узлы, где прорастают и превращаются в вегетативные клетки. Выживание прорастающих спор в макрофагах обеспечивается присутствием плазмиды рХО1. В процессе дальнейшего размножения вегетативных клеток синтезируются токсин и капсула. Синтез токсина способствует переходу прорастающих клеток из фагосомы в цитоплазму. Синтез капсулы вегетативными клетками начинается в макрофаге, что способствует быстрому выходу вегетативных клеток из макрофагов. Капсула защищает вышедшие из макрофагов вегетативные клетки от последующего фагоцитоза. Механизм действия сибиреязвенного токсина состоит в следующем (рисунок 20).

Рисунок 20 – Схема механизма действия сибиреязвенного токсина на эукариотическую клетку.

Вначале протективный антиген связывается на поверхности эукариотической клетки. Затем протеаза клетки-мишени (фурин) расщепляет протективный антиген на 2 фрагмента: один фрагмент с молекулярной массой 20 кД (ПА20) и другой фрагмент с молекулярной массой 63 кД (ПА63). После этого фрагмент с молекулярной массой 63 кД формирует гептамер и связывается с другими компонентами токсина (ЛФ или ФО), образуя летальный (ПА+ЛФ) или отечный (ПА+ФО) токсины. Поэтому в настоящее время принято говорить о двух сибиреязвенных токсина – отечном (ФО + ПА) и летальном (ЛФ + ПА), в которых

17

эффекторную функцию выполняют ФО и ЛФ, а акцепторная и интернализирующая функция принадлежит ПА.

Эти токсины эндоцитозом проникают внутрь клетки. Летальный токсин (ПА+ЛФ) вызывает внутри клетки продуцирование активных форм кислорода, что приводит к деструкции и гибели клетки. В свою очередь смесь ПА с ФО (отечный токсин, зависимая от кальмодулина аденилатциклаза), проникая внутрь клетки, активируется внутриклеточным белком – кальмодулином, в результате чего в клетках значительно повышается уровень циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Это повышение цАМФ приводит к увеличению проницаемости клеток, образованию отеков и подавлению функции нейтрофилов. Механизм действия сибиреязвенного токсина на макроорганизм представлен на рисунке 21.

Рисунок 21 – Механизм действия сибиреязвенного токсина на макроорганизм.

На месте внедрения возбудителя через поврежденную кожу возникает сибиреязвенный карбункул в виде очага серозно-геморрагического воспаления с некрозом, отеком прилегающих тканей и регионарным лимфаденитом. При гистологическом исследовании обнаруживаются некроз, полнокровие, кровоизлияния и студенистый отек.

При ингаляционном попадании возбудителя в организм споры проникают непосредственно в альвеолы вместе с частицами пыли диаметром менее 5 мкм. Затем споры поглощаются альвеолярными макрофагами и переносятся ими в лимфатические узлы средостения, где прорастают. В результате этого возникают геморрагический некроз лимфатических узлов и геморрагический медиастинит. Выход возбудителя в кровь (бактериемия) приводит к генерализации процесса и развитию сепсиса.

В случае алиментарного инфицирования споры частично разрушаются в желудке, а частично попадают в кишечник, где прорастают в лимфатических образованиях тонкой кишки. В дальнейшем возбудитель проникает в кровь и наступает генерализация процесса. Морфологически сибиреязвенный сепсис проявляется серозно-геморрагическим воспалением. При аутопсии в крови, лимфатических узлах и во внутренних органах обнаруживается большое количество

B. anthracis.

18

Клиника сибирской язвы

Инкубационный период при сибирской язве в зависимости от формы заболевания продолжается от нескольких часов до 6-8 дней (чаще – 2-3 дня). Различают следующие формы заболевания:

-кожная (наружная) форма (геморрагически-некротическое воспаление глубоких слоев дермы - карбункул) – до 95-98% случаев, летальность не превышает

10%;

-висцеральная (внутренняя) форма (легочная, кишечная и септическая разновидности) – 2-5% случаев, летальность до 100%.

При кожной форме в месте входных ворот инфекции сначала появляется красноватое пятно, быстро трансформирующееся в папулу медно-красного цвета. Через несколько часов на месте папулы образуется везикула (пузырек) диаметром 2-3 мм; её содержимое сначала имеет серозный характер, затем становится тёмным, кровянистым. Из-за сильного зуда больные часто срывают эпидермис, либо он лопается сам, и на месте везикулы образуется струп черного цвета (рисунок 22).

Рисунок 22 – Кожная форма сибирской язвы.

Струп окружает инфильтрат в виде багрового вала и студневидный отек, охватывающий большие участки. По характерной клинической картине этого периода болезнь имела название “углевик”. В последующем под струпом формируется гранулирующая поверхность и рубцевание (рисунок 23).

Рисунок 23 – Кожная форма сибирской язвы.

19

Стадии развития карбункула: пятно – папула – везикула – пустула – язва. Кожная форма сибирской язвы может протекать в виде множественных карбункулов, которые часто сопровождаются сильным отеком прилегающих тканей. При этом вокруг зудящей папулы возникают дочерние везикулы.

Наиболее часто кожная форма сибирской язвы развивается на открытых участках тела – руках, лице, шее (рисунок 24).

Рисунок 24 – Сибиреязвенный карбункул на лице.

Однако карбункулы могут возникать и на других участках тела - на нижних конечностях, туловище (рисунок 25).

Рисунок 25 – Сибиреязвенный карбункул на туловище.

Развитие карбункула в области глаз иногда называют глазной формой сибирской язвы (рисунок 26).

Рисунок 26 – Сибиреязвенный карбункул в области глаза.

20

Легочная форма сибирской язвы развивается при ингаляции спор и часто носит профессиональный характер (“болезнь сортировщиков шерсти”, “болезнь тряпичников”). Она имеет короткий инкубационный период (около суток), острое начало: резкий подъем температуры, пневмония, отек легких, сердечная недостаточность. Смерть больного наступает на 2-3 сутки. Диагноз ставится чаще всего на вскрытии. При вскрытии находят увеличенную дряблую селезенку. На разрезе селезенка темно-вишневого, почти черного цвета. Особенно характерно для легочной формы развитие геморрагического менингоэнцефалита. Мягкие мозговые оболочки отечны, пропитаны кровью, имеют темно-красный цвет (“красный чепец” или “шапочка кардинала”). Микроскопически обнаруживают серозногеморрагическое воспаление оболочек и ткани мозга с разрушением стенок мелких сосудов и скоплением в просвете сосудов клеток возбудителя. В связи с отсутствием специфических патологоанатомических изменений со стороны легких во многих странах выделяют не легочную форму сибирской язвы, а ингаляционную сибирскую язву, подчеркивая путь заражения человека.

Кишечная форма сибирской язвы также имеет острое начало: повышение температуры тела, рвота с примесью крови, диарея с примесью крови, боли в эпигастральной области. Затем отмечается прогрессирующая сердечная недостаточность. Смерть больного наступает через 3-4 суток.

Диагностика сибирской язвы

Материал для исследования:

- от больных людей - содержимое карбункула или язвы, струп, кровь, моча, мокрота, спинномозговая жидкость, испражнения, рвотные массы. При патологоанатомическом исследовании забирают кровь, экссудаты, кусочки органов или целые органы. По эпидемиологическим показаниям исследуют материал от животных, почву, фураж, воду, продовольственное сырье и продукты животного происхождения, кожевенное сырье (шерсть, щетину, волос, шкуры). Исследования проводят в лаборатории особо опасных инфекций.

Забор материала у больных производится до начала лечения с соблюдением правил асептики. От животных в лабораторию направляют ухо или кровь из уха. Взятие материала из сырья животного происхождения и из объектов внешней среды проводится в тех случаях, когда необходимо установить источник инфекции или фактор передачи возбудителя человеку; для выяснения обсемененности возбудителем сибирской язвы отдельных мест и объектов; в целях выяснения наличия возбудителя сибирской язвы в местах старых скотомогильников при проведении мелиоративных и гидротехнических работ.

Пробы из объектов внешней среды для освобождения от посторонней микрофлоры подвергают прогреванию при температуре 80ОС в течение 20 минут. Пробы, содержащие вегетативные клетки возбудителя (материал от больного человека или животных), прогреванию не подвергают.

Бактериоскопическое исследование проводится для выявления в исследуемом материале возбудителя. При этом используются разные методы окраски: окраска по Граму – для выявления вегетативных клеток, окраска по БурриГинсу, Ребигеру, Михину, Ольту, Гинсу, Романовскому-Гимзе, синькой Лёффлера – для обнаружения капсулы, окраска по Ожешке – для обнаружения спор,