Факторы вирулентности

Патогенность или потенциальную способность бактерий вызывать инфекционную болезнь относят к генетическому признаку, возникшему в процессе эволюции микроорганизмов (В.Г. Петровская, 1967). В естественных условиях к колибактериозу восприимчивы телята, поросята, ягнята, жеребята, цыплята, а также грудные дети.

Наиболее существенными факторами патогенности кишечных бактерий следует считать энтеротоксигенность, адгезивность, инвазивность.

Энтеротоксигенность - способность бактерий продуцировать энтеротоксины, которые повреждают кишечный эпителий, проникают в кровь и через неё в различные органы и ткани, обусловливая токсикоз.

Инвазивность - проникновение бактерий в кишечный эпителий с последующим их внутриэпителиальным размножением или прохождением через него без колонизации с последующим развитием генерализованного процесса (септицемии).

Адгезивность - образование антигенов адгезии, располагающихся на поверхности оболочки клетки в форме ресничек (получивших название фимбрий, пили), свойства которых изложены ниже.

В зависимости от факторов патогенности и механизма их патогенетического воздействия на макроорганизм, патогенные для животных и человека эшерихии могут быть разделены на две группы. Первую группу составляют инвазивные штаммы, вызывающие синдром диареи (энтероколиты). Во вторую группу входят неинвазивные формы, характеризующиеся двумя особенностями: I) они размножаются и колонизируются в области тонкого кишечника и 2) продуцируют один или более энтеротоксинов (W. Caastra и de F.K. Guaaaf, 1982). У штаммов второй группы токсин, вызывающий развитие патологического процесса, не имеет прямого отношения, к первой стадии взаимодействия микроба с клетками эпителия кишечника. Эта стадия осуществляется адгзинами, расположенными на поверхности клетки. При колонизации слизистой оболочки эшерихий обнаруживаются по всей поверхности ворсинок эпителия от вершины до основания и даже на краевых щетинках, в то время как неэнтеротоксигенные штаммы, как правило, остаются в просвете кишечника.

Наиболее изученными адгезинами, образуемыми эшерихиями и вызывающими заболевания у молодняка животных, являются К88, 987Р, К99, F41. Адгезины К88 и 987Р обнаружены у штаммов, вызывающих чаше диарею у поросят (P. Fusco и др., 1978; F.R. Mooi, F.K. Graaf, 1979), адгезии К99 - у штаммов, выделенных от телят, ягнят и поросят (R.E. Isaacson, 1977; J.A. Morris и др., 1977). Адгезии F41 свойственен штам¬мам, патогенным для телят (F.К. Graaf, G. Roorda, 1982).

Адгезии К88 представляет собой фибриллы длиной 0,1-1 мкм и диаметром 2,1 нм. Макромолекулы фибрилл состоят из отдельных идентичных субъединиц антигена К88, количество которых в одной нити достигает 100 (10.В. Езепчук, 1985). При изучении специфических линий преципитации антисывороток с антигеном К88 в реакции двойной диффузии и иммуноэлектрофорезе было обнаружено три его серологических варианта: K88ab, K88ac, K88ad (A.M. Guinee etal., 1985).

Адгезии К99 образует фимбрий спиралевидной формы диаметром 4,8 нм (R.E. Isaacson, P. Richter, 1981). У адгезина 987Р фимбрий имеют диаметр 7,0 нм с внутренним осевым каналом (С.С. Brinton., 1965; Р. Frusco и др., 1978).

Адгезии F41 образует на поверхности бактериальной клетки нитевидные структуры диаметром 3,2 нм. Он агглютинирует эритроциты ба рана и фиксируется на энтероцитах ворсинок слизистой кишечника теленка (J.A. Morris и др., 1982).

Адгезии энтеропатогенных эшерихий взаимодействует с микроворсинками или гликокаликсом эпителиальных клеток (10.В. Езепчук, 1985; G.W. Jones, J.M. Rutter, 1972; М.Н. Wilson, A.W. Hohmann, 1974; R. Selwood и др., 1975; A.W. Hohmann, M.H. Wilson, 1975; H.W. Moon и др., 1977). Адгезивность Е. colt носит строго специфический характер по отношению к клеткам хозяина, у которого микроб вызывает заболевание. Согласно данным Н. Smith и S. Hals (1967), энтеропатогенные штаммы кишечной палочки, выделенные от взрослых свиней, не вызывали диарею у телят и поросят.

Кроме адгезинов, в адгезии энтеропатогенных Е. coli с клетками тканей животных и человека участвуют электростатические связи и фактор гидрофобного взаимодействия (H.W. Smith и др., 1978; Т. Wastrom и др., 1979, 1980).

Все энтеропатогенные штаммы, продуцирующие какой-либо вид адгезинов, вырабатывают один или два вида энтеротоксина - термолабильного (ЛТ) и термостабильного (СТ). Наиболее чувствительной к действию энтеротоксина является передняя часть тонкого отдела кишечника, в которой энтеропатогенные эшерихий колонизируются на слизистой оболочке (H.W. Smith, S. Halls, 1967; A. Hohmann, M.R. Wilson, 1975, Н.М.Ковальчук 1982, 1984).

Еще в 1975 году G. Keusch и S. Donta все энтеротоксины энтеробактерий по характеру их специфичного действия на клеточные элементы кишечника организма хозяина разделили на цитотонины и цитотоксины. Первые не изменяют клеточные структуры, вторые их разрушают. К цитотонинам относят холерный токсин (XT), JIT и СТ-энтеротоксины, продуцируемые холерным вибрионом, энтеропатогенными эшерихиями и некоторыми другими патогенными микроорганизмами. К цитотоксинам Шига и шигаподобным токсинам относятся токсины шигелл и энтероинвазивных эшерихий, а также вероцитотоксины (М. Reis и др., 1988).

Наиболее часто диарея вызывается в результате воздействия термолабильного (ТЛ) энтеротоксина (Э.А. Светоч, 1992; П.А. Емельяненко. 2000; A.D. O'Brien, 1992).

Термолабильный токсин обладает иммуногенными, нейротропным и некротизирующим действием; вызывает расширение изолированных петель кишки кролика в результате образования в них серозно-геморрагического экссудата (J.D. Clemens, R.A. Finkelstein, 1980, Н.М.Ковальчук 1985). Температура 65°С приводит к потере до 65% его специфической активности, а при 85°С он полностью инактивируется в течение 30 минут (Г.В. Гнатенко, Ю.С. Сухарев, 1992).

Термостабильный токсин имеет молекулярную массу 1000-1ООООД, устойчив к действию трипсина, химотрипсина, панкреатина и проназы, сохраняет свою активность после 10 минутного кипячения, инактивируется в результате автоклавирования при 121°С или кипячения в течение 30 минут. Долгое время считалось, что этот токсин не обладает антигенными свойствами, однако он приобретает иммуногенную активность в сочетании с белковым компонентом, имеющим большую молекулярную массу (Н.М.Ковальчук 1983;Г.В. Гнатенко, Ю.С. Сухарев, 1992).

Исследованиями многих авторов установлена связь между принадлежностью штаммов эшерихий к определенным серогруппам и продукцией энтеротоксинов (В.Г. Петровская, В.М. Бондаренко, 1990; Э.А. Светоч, 1992; 0rskov, F. 0rskov, 1980; M. Reis, D. Maton, 1980; В. Sak, 1980; M. Levini, R. Edelman, 1984).

Некоторые штаммы патогенных эшерихий способны вырабатывать гемолизины, лизирующие эритроциты крови различных видов животных и человека.

Как уже отмечалось выше, серологические варианты эшерихий О157:Н7 и О157:Н- образуют шигаподобные вероцитотоксины (J.R. Сап-tey, 1985; М.М. Lipski, 1988; L.R. Marques и др., 1986), представляющие сложное полимерное соединение (J.R. Cantey, I985; L.R. Marques и др., 1986; A.D. O'Brien, 1992).

В настоящее время изучены и идентифицированы две разновидности шигаподобных токсинов: вероцитоксин-1 и вероцитоксин-2, которые близки по биологической активности и механизму действия, но имеют иммунологические различия (В. Сгуап, 1990; A.D. O'Brien, 1992). Установлено, что антисыворотка к шигатоксину способна нейтрализовать действие вероцитотоксина-1, но в отношении вероцитотоксина-2 она не активна. Этот факт, по-видимому, является одной из причин низкой лечебной эффективности специфической антитоксической сыворотки и иммуноглобулина, используемых при заболевании людей, вызванных эшерихиями серологического варианта О157:Н7 (В.А. Малов, С.Г. Пак, 1996), а также отсутствия желаемого лечебного эффекта от применения противо-колибактериозных сывороток при отечной болезни поросят, в патогенезе которой ведущую роль играет вероцитотоксин-2.

В условиях внешней среды эшерихий серовара О157:Н7 проявляют сравнительно высокую для энтеробактерий устойчивость к неблагоприятным факторам, в том числе к обитанию в кислой среде. В частности, они выживают при рН 2, что, вероятно, позволяет им преодолевать кислый барьер желудка человека и животных, ввиду чего заражающая доза этих бактерий очень мала (несколько сотен клеток).