Shigellae

Dyzenteria jest chorobą zakaźną charakteryzującą się ogólnym zatruciem organizmu, biegunką i specyficznym uszkodzeniem błony śluzowej jelita grubego. Jest to jedna z najczęstszych ostrych chorób jelitowych na świecie. Dyzenteria znana jest od czasów starożytnych pod nazwą „krwawa biegunka”, ale jej natura okazała się inna. W 1875 roku rosyjski naukowiec F. A. Lesh wyizolował amebę Entamoeba histolytica od pacjenta z krwawą biegunką, w ciągu następnych 15 lat ustalono niezależność tej choroby, dla której pozostała nazwa amebiaza.

Czynniki wywołujące czerwonkę właściwą to duża grupa biologicznie podobnych bakterii, zjednoczonych w rodzaju Shigella. Czynnik wywołujący został odkryty po raz pierwszy w 1888 roku przez A. Chantemesa i F. Vidala; w 1891 roku opisał go A. V. Grigoriev, a w 1898 roku K. Shiga, wykorzystując surowicę pobraną od pacjenta, zidentyfikował czynnik wywołujący u 34 pacjentów z czerwonką, ostatecznie udowadniając etiologiczną rolę tej bakterii. Jednak w kolejnych latach odkryto inne czynniki wywołujące czerwonkę: w 1900 roku - przez S. Flexnera, w 1915 roku - przez K. Sonne, w 1917 roku - przez K. Stutzera i K. Schmitza, w 1932 roku - przez J. Boyda, w 1934 roku - przez D. Large'a, w 1943 roku - przez A. Saxa.

Obecnie rodzaj Shigella obejmuje ponad 40 serotypów. Wszystkie z nich to krótkie, nieruchome, gram-ujemne pałeczki, które nie tworzą zarodników ani otoczek i dobrze rosną na zwykłych pożywkach odżywczych, nie rosną na pożywce głodowej z cytrynianem lub malonianem jako jedynym źródłem węgla; nie tworzą H2S, nie mają ureazy; reakcja Vogesa-Proskauera jest ujemna; fermentują glukozę i niektóre inne węglowodany, tworząc kwas bez gazu (z wyjątkiem niektórych biotypów Shigella flexneri: S. manchester i S. newcastle); z reguły nie fermentują laktozy (z wyjątkiem Shigella Sonnei), adonitolu, salicyny i inozytolu, nie upłynniają żelatyny, zwykle tworzą katalazę, nie mają dekarboksylazy lizyny i deaminazy fenyloalaniny. Zawartość G + C w DNA wynosi 49-53 mol %. Shigella to fakultatywne beztlenowce, optymalna temperatura wzrostu wynosi 37 °C, nie rosną w temperaturach powyżej 45 °C, optymalne pH podłoża wynosi 6,7-7,2. Kolonie na gęstym podłożu są okrągłe, wypukłe, półprzezroczyste, w przypadku dysocjacji tworzą się szorstkie kolonie w formie R. Wzrost na MPB ma postać jednolitego zmętnienia, szorstkie formy tworzą osad. Świeżo wyizolowane kultury Shigella Sonnei zwykle tworzą kolonie dwóch typów: małe okrągłe wypukłe (faza I), duże płaskie (faza II). Charakter kolonii zależy od obecności (faza I) lub braku (faza II) plazmidu o mm 120 MD, który również determinuje wirulencję Shigella Sonnei.

Międzynarodowa klasyfikacja bakterii Shigella opiera się na ich cechach biochemicznych (Shigella niefermentująca mannitolu, fermentująca mannitol, powoli fermentująca laktozę) oraz cechach struktury ich antygenów.

Bakterie Shigella mają antygeny O o różnej specyficzności: wspólne dla rodziny Enterobacteriaceae, ogólne, gatunkowe, grupowe i typowo specyficzne, a także antygeny K; nie mają antygenów H.

Klasyfikacja bierze pod uwagę tylko antygeny O specyficzne dla grupy i typu. Zgodnie z tymi cechami rodzaj Shigella dzieli się na 4 podgrupy lub 4 gatunki i obejmuje 44 serotypy. Podgrupa A (gatunek Shigella dysenteriae) obejmuje shigella, które nie fermentują mannitolu. Gatunek obejmuje 12 serotypów (1-12). Każdy serotyp ma swój własny specyficzny antygen typu; powiązania antygenowe między serotypami, jak również z innymi gatunkami shigella, są słabo wyrażone. Podgrupa B (gatunek Shigella flexneri) obejmuje shigella, które zwykle fermentują mannitol. Shigella tego gatunku są serologicznie spokrewnione ze sobą: zawierają antygeny typowo specyficzne (I-VI), według których dzielą się na serotypy (1-6/') i antygeny grupowe, które występują w różnym składzie w każdym serotypie i według których serotypy dzielą się na podserotypy. Ponadto gatunek ten obejmuje dwa warianty antygenowe - X i Y, które nie mają antygenów typowych, różnią się zestawami antygenów grupowych. Serotyp S.flexneri 6 nie ma podserotypów, ale dzieli się na 3 typy biochemiczne według cech fermentacji glukozy, mannitolu i dulcytolu.

Lipopolisacharydowy antygen O we wszystkich Shigella flexneri zawiera antygen grupowy 3, 4 jako główną strukturę pierwszorzędową, jego synteza jest kontrolowana przez gen chromosomalny zlokalizowany w pobliżu his-locus. Antygeny specyficzne dla typu I, II, IV, V i antygeny grupowe 6, 7, 8 są wynikiem modyfikacji antygenów 3, 4 (glikozylacja lub acetylacja) i są determinowane przez geny odpowiednich konwertujących profagów, których miejsce integracji znajduje się w regionie lac-pro chromosomu Shigella.

Nowy podserotyp S.flexneri 4 (IV:7, 8), który pojawił się w kraju w latach 80. i rozpowszechnił się, różni się od podserotypów 4a (IV;3,4) i 4b (IV:3, 4, 6) i powstał z wariantu S.flexneri Y (IV:3, 4) w wyniku lizogenizacji poprzez przekształcenie profagów IV i 7, 8.

Podgrupa C (gatunek Shigella boydix) obejmuje shigella, która zwykle fermentuje mannitol. Członkowie grupy różnią się serologicznie od siebie. Powiązania antygenowe w obrębie gatunku są słabe. Gatunek obejmuje 18 serotypów (1-18), każdy z własnym głównym antygenem typu.

Podgrupa D (gatunek Shigella sonnei) obejmuje shigella, które zwykle fermentują mannitol i są zdolne do powolnej (po 24 godzinach inkubacji i później) fermentacji laktozy i sacharozy. Gatunek S. sonnei obejmuje jeden serotyp, ale kolonie faz I i II mają własne antygeny specyficzne dla typu. Zaproponowano dwie metody wewnątrzgatunkowej klasyfikacji Shigella sonnei:

• dzieląc je na 14 typów biochemicznych i podtypów w zależności od ich zdolności do fermentacji maltozy, ramnozy i ksylozy;
• podział na typy fagów na podstawie wrażliwości na zestaw odpowiadających sobie fagów.

Te metody typowania mają głównie znaczenie epidemiologiczne. Ponadto Shigella Sonnei i Shigella Flexneri są typowane w tym samym celu na podstawie ich zdolności do syntezy specyficznych kolicyny (genotypowanie kolicyny) i ich wrażliwości na znane kolicyny (colicinotyping). Aby określić typ kolicyny produkowanej przez Shigella, J. Abbott i R. Shannon zaproponowali zestawy typowych i wskaźnikowych szczepów Shigella, a aby określić wrażliwość Shigella na znane typy kolicyny, użyto zestawu referencyjnych szczepów kolicynogennych P. Frederick.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Odporność na Shigella

Shigella ma dość wysoką odporność na czynniki środowiskowe. Przeżywają na tkaninie bawełnianej i papierze 0-36 dni, w zaschniętych odchodach - do 4-5 miesięcy, w glebie - do 3-4 miesięcy, w wodzie - od 0,5 do 3 miesięcy, na owocach i warzywach - do 2 tygodni, w mleku i produktach mlecznych - do kilku tygodni; w temperaturze 60 C giną w ciągu 15-20 minut. Są wrażliwe na roztwory chloraminy, aktywny chlor i inne środki dezynfekujące.

Czynniki patogeniczności Shigella

Najważniejszą właściwością biologiczną shigella, która decyduje o ich patogeniczności, jest zdolność do wnikania do komórek nabłonkowych, namnażania się w nich i powodowania ich obumierania. Efekt ten można wykryć za pomocą testu keratoconjunctivalnego (wprowadzenie jednej pętli hodowli shigella (2-3 miliardy bakterii) pod dolną powiekę świnki morskiej powoduje rozwój surowiczo-ropnego zapalenia rogówki i spojówki), a także przez zakażanie hodowli komórkowych (efekt cytotoksyczny) lub zarodków kurzych (ich obumieranie), lub donosowo białych myszy (rozwój zapalenia płuc). Główne czynniki patogeniczności shigella można podzielić na trzy grupy:

• czynniki determinujące interakcję z nabłonkiem błony śluzowej;
• czynniki zapewniające odporność na humoralne i komórkowe mechanizmy obronne makroorganizmu oraz zdolność shigelli do namnażania się w jej komórkach;
• zdolność do wytwarzania toksyn i produktów toksycznych, które powodują rozwój samego procesu patologicznego.

Do pierwszej grupy zaliczają się czynniki adhezji i kolonizacji: ich rolę odgrywają pilusy, białka błony zewnętrznej i LPS. Adhezję i kolonizację promują enzymy niszczące śluz - neuraminidaza, hialuronidaza, mucynaza. Do drugiej grupy zaliczają się czynniki inwazyjne, które promują wnikanie shigelli do enterocytów i ich rozmnażanie w nich i w makrofagach z jednoczesnym manifestowaniem działania cytotoksycznego i (lub) enterotoksycznego. Właściwości te są kontrolowane przez geny plazmidu z mm 140 MD (koduje on syntezę białek błony zewnętrznej powodujących inwazję) oraz geny chromosomalne shigelli: kcr A (powoduje zapalenie rogówki i spojówki), cyt (odpowiedzialny za niszczenie komórek), a także inne geny, które nie zostały jeszcze zidentyfikowane. Ochronę shigelli przed fagocytozą zapewnia powierzchniowy antygen K, antygeny 3,4 i lipopolisacharyd. Ponadto lipid A endotoksyny Shigella wykazuje działanie immunosupresyjne: hamuje aktywność komórek pamięci immunologicznej.

Trzecia grupa czynników patogeniczności obejmuje endotoksynę i dwa rodzaje egzotoksyn występujących w Shigella - egzotoksyny Shiga i Shiga-like (SLT-I i SLT-II), których właściwości cytotoksyczne są najbardziej widoczne w S. dysenteriae. Toksyny Shiga i Shiga-like znaleziono również w innych serotypach S. dysenteriae; są one również wytwarzane przez S. flexneri, S. sonnei, S. boydii, EHEC i niektóre salmonelle. Synteza tych toksyn jest kontrolowana przez geny toksyczne konwertujących fagów. Enterotoksyny typu LT znaleziono w Shigella flexneri, sonnei i boydii. Synteza LT w nich jest kontrolowana przez geny plazmidowe. Enterotoksyna stymuluje aktywność cyklazy adenylanowej i odpowiada za rozwój biegunki. Toksyna Shiga, lub neurotoksyna, nie reaguje z układem cyklazy adenylowej, ale ma bezpośrednie działanie cytotoksyczne. Toksyny Shiga i Shiga-podobne (SLT-I i SLT-II) mają masę cząsteczkową 70 kDa i składają się z podjednostek A i B (ta ostatnia z 5 identycznych małych podjednostek). Receptorem toksyn jest glikolipid błony komórkowej. Zjadliwość Shigella sonnei zależy również od plazmidu o masie cząsteczkowej 120 MDa. Kontroluje on syntezę około 40 polipeptydów błony zewnętrznej, z których siedem jest związanych z zjadliwością. Shigella sonnei z tym plazmidem tworzy kolonie fazy I i jest zjadliwa. Kultury, które utraciły plazmid, tworzą kolonie fazy II i są pozbawione zjadliwości. Plazmidy o masie cząsteczkowej 120-140 MDa znaleziono w Shigella flexneri i Boyd. Lipopolisacharyd Shigella jest silną endotoksyną.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ]

Odporność po zakażeniu

Jak wykazały obserwacje na małpach, po czerwonce pozostaje silna i dość długotrwała odporność. Jest ona spowodowana przeciwciałami przeciwdrobnoustrojowymi, antytoksynami, zwiększoną aktywnością makrofagów i limfocytów T. Miejscowa odporność błony śluzowej jelit, pośredniczona przez IgA, odgrywa znaczącą rolę. Jednak odporność jest typowo swoista i nie występuje silna odporność krzyżowa.

Epidemiologia czerwonki

Źródłem zakażenia są wyłącznie ludzie. Żadne zwierzę w naturze nie cierpi na czerwonkę. W warunkach doświadczalnych czerwonka może być rozmnożona tylko u małp. Sposób zakażenia jest fekalno-oralny. Drogi transmisji to woda (dominująca dla Shigella flexneri), żywność, przy czym mleko i produkty mleczne odgrywają szczególnie ważną rolę (dominująca droga zakażenia dla Shigella sonnei) oraz kontakt z gospodarstwem domowym, zwłaszcza dla gatunku S. dysenteriae.

Cechą epidemiologii czerwonki jest zmiana składu gatunkowego patogenów, a także biotypów Sonne i serotypów Flexnera w niektórych regionach. Na przykład do końca lat 30. XX wieku S. dysenteriae 1 stanowił 30-40% wszystkich przypadków czerwonki, a następnie serotyp ten zaczął występować coraz rzadziej i prawie zanikł. Jednak w latach 60.-80. XX wieku S. dysenteriae ponownie pojawiła się na arenie historycznej i spowodowała serię epidemii, które doprowadziły do powstania trzech jej ognisk hiperendemicznych - w Ameryce Środkowej, Afryce Środkowej i Azji Południowej (Indie, Pakistan, Bangladesz i inne kraje). Przyczyny zmiany składu gatunkowego patogenów czerwonki są prawdopodobnie związane ze zmianami odporności zbiorowej i zmianami właściwości bakterii czerwonki. W szczególności powrót bakterii S. dysenteriae 1 i jej szerokie rozprzestrzenienie, które spowodowało powstanie hiperendemicznych ognisk czerwonki, wiąże się z nabyciem przez nią plazmidów wywołujących wielolekooporność i zwiększoną wirulencję.

[ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ]

Objawy czerwonki

Okres inkubacji czerwonki wynosi 2-5 dni, czasami mniej niż dzień. Powstawanie ogniska zakaźnego w błonie śluzowej okrężnicy zstępującej (esicy i odbytnicy), gdzie wnika czynnik wywołujący czerwonkę, jest cykliczne: adhezja, kolonizacja, wnikanie shigella do cytoplazmy enterocytów, ich wewnątrzkomórkowe rozmnażanie, niszczenie i odrzucanie komórek nabłonkowych, uwalnianie patogenów do światła jelita; po tym rozpoczyna się kolejny cykl - adhezja, kolonizacja itp. Intensywność cykli zależy od stężenia patogenów w warstwie ściennej błony śluzowej. W wyniku powtarzających się cykli ognisko zapalne rośnie, powstające owrzodzenia, łącząc się, zwiększają ekspozycję ściany jelita, w wyniku czego w kale pojawiają się krew, grudki śluzowo-ropne, leukocyty polimorfonuklearne. Cytotoksyny (SLT-I i SLT-II) powodują zniszczenie komórek, enterotoksyna - biegunkę, endotoksyny - ogólne zatrucie. Obraz kliniczny czerwonki w dużej mierze zależy od rodzaju egzotoksyn wytwarzanych przez patogen, stopnia jego działania alergizującego i stanu odporności organizmu. Jednak wiele kwestii patogenezy czerwonki pozostaje niejasnych, w szczególności: cechy przebiegu czerwonki u dzieci w pierwszych dwóch latach życia, przyczyny przejścia ostrej czerwonki w przewlekłą, znaczenie uczulenia, mechanizm miejscowej odporności błony śluzowej jelit itp. Najbardziej typowymi objawami klinicznymi czerwonki są biegunka, częste parcia: w ciężkich przypadkach do 50 i więcej razy dziennie, parcie na stolec (bolesne skurcze odbytu) i ogólne zatrucie. Charakter stolca zależy od stopnia uszkodzenia jelita grubego. Najcięższą postać czerwonki wywołuje bakteria S. dysenteriae 1, najłagodniejszą zaś czerwonka Sonnego.

Diagnostyka laboratoryjna czerwonki

Główną metodą jest bakteriologiczna. Materiałem do badania jest kał. Schemat izolacji patogenu: wysiew na podłoża diagnostyczne różnicowe Endo i Ploskirev (równolegle na podłoże wzbogacające z późniejszym wysiewem na podłoża Endo, Ploskirev) w celu wyizolowania izolowanych kolonii, uzyskanie czystej kultury, zbadanie jej właściwości biochemicznych i, biorąc pod uwagę te ostatnie, identyfikacja za pomocą poliwalentnych i monowalentnych diagnostycznych surowic aglutynacyjnych. Wytwarzane są następujące surowice komercyjne.

W przypadku bakterii Shigella, które nie fermentują mannitolu:

• do S. dysenteriae 1 i 2 (poliwalentne i monowalentne),
• do S. dysenteriae 3-7 (poliwalentny i monowalentny),
• do S. dysenteriae 8-12 (poliwalentne i monowalentne).

Dla bakterii Shigella fermentujących mannitol: dla typowych antygenów S. flexneri I, II, III, IV, V, VI, dla antygenów grupowych S. flexneri 3, 4, 6,7,8 - poliwalentnych, dla antygenów S. boydii 1-18 (poliwalentnych i monowalentnych), dla antygenów fazy I, fazy II S. sonnei, dla antygenów S. flexneri I-VI + S. sonnei - poliwalentnych.

W celu szybkiej identyfikacji bakterii Shigella zaleca się zastosowanie następującej metody: podejrzaną kolonię (laktozo-ujemną na podłożu Endo) przesiewa się na podłoże TSI (trójcukrowe i żelazowe) - agar trójcukrowy (glukoza, laktoza, sacharoza) z żelazem w celu określenia produkcji H2S; lub na podłoże zawierające glukozę, laktozę, sacharozę, żelazo i mocznik.

Każdy organizm, który rozkłada mocznik po 4 do 6 godzinach inkubacji, jest prawdopodobnie organizmem Proteus i można go wykluczyć. Organizm, który wytwarza H,S lub ma ureazę lub wytwarza kwas na skosie (fermentuje laktozę lub sacharozę) można wykluczyć, chociaż szczepy, które wytwarzają H2S, powinny być badane jako potencjalni członkowie rodzaju Salmonella. We wszystkich innych przypadkach należy zbadać kulturę hodowaną na tych podłożach i, jeśli fermentuje glukozę (zmiana koloru w kolumnie), wyizolować ją w czystej postaci. Jednocześnie można ją zbadać w teście aglutynacji szkiełkowej z odpowiednimi surowicami odpornościowymi dla rodzaju Shigella. W razie potrzeby przeprowadza się inne testy biochemiczne w celu potwierdzenia przynależności do rodzaju Shigella, a także bada się ruchliwość.

Następujące metody mogą być stosowane do wykrywania antygenów we krwi (w tym w CIC), moczu i kale: RPGA, RSK, reakcja koaglutynacji (w moczu i kale), IFM, RAGA (w surowicy krwi). Metody te są wysoce skuteczne, swoiste i nadają się do wczesnej diagnostyki.

Do diagnostyki serologicznej można stosować: RPGA z odpowiednim erytrocyte diagnosticums, metodę immunofluorescencyjną (w modyfikacji pośredniej), metodę Coombsa (oznaczanie miana niekompletnych przeciwciał). Wartość diagnostyczną ma również test alergiczny z dysenteryną (roztwór frakcji białkowych Shigella flexneri i sonnei). Reakcję bierze się pod uwagę po 24 godzinach. Uważa się ją za dodatnią w przypadku obecności przekrwienia i nacieku o średnicy 10-20 mm.

Leczenie czerwonki

Główną uwagę zwraca się na przywrócenie prawidłowego metabolizmu wodno-solnego, racjonalne odżywianie, detoksykację, racjonalną antybiotykoterapię (biorąc pod uwagę wrażliwość patogenu na antybiotyki). Dobry efekt daje wczesne stosowanie wielowartościowego bakteriofaga czerwonkowego, zwłaszcza tabletek z powłoką pektynową, która chroni faga przed działaniem soku żołądkowego HCl; w jelicie cienkim pektyna rozpuszcza się, fagi są uwalniane i wykazują swoje działanie. W celach profilaktycznych faga należy podawać co najmniej raz na trzy dni (okres jego przeżycia w jelicie).

Specyficzna profilaktyka czerwonki

Do wytworzenia sztucznej odporności przeciwko czerwonce stosowano różne szczepionki: z zabitych bakterii, chemiczne, alkoholowe, ale wszystkie okazały się nieskuteczne i zostały wycofane. Szczepionki przeciwko czerwonce Flexnera stworzono z żywych (zmutowanych, zależnych od streptomycyny) Shigella Flexneri; szczepionki rybosomalne, ale one również nie znalazły szerokiego zastosowania. Dlatego problem specyficznej profilaktyki czerwonki pozostaje nierozwiązany. Głównym sposobem walki z czerwonką jest poprawa systemu wodociągowo-kanalizacyjnego, zapewnienie ścisłych warunków sanitarno-higienicznych w przedsiębiorstwach spożywczych, zwłaszcza w przemyśle mleczarskim, w placówkach dla dzieci, miejscach publicznych i w utrzymaniu higieny osobistej.