Patogen wąglika

Wąglik jest ostrą chorobą zakaźną ludzi i zwierząt (domowych i dzikich).

Rosyjską nazwę choroby nadał SS Andrievsky w związku z dużą epidemią na Uralu pod koniec XVIII wieku. W 1788 roku, dzięki heroicznemu eksperymentowi samozakażenia, udowodnił on tożsamość wąglika u ludzi i zwierząt i ostatecznie potwierdził jego nozologiczną niezależność. Czynnik sprawczy - Bacillus anthracis - był wielokrotnie opisywany przez różnych autorów (Pollender A., 1849; Dalen K., 1850; Braun F., 1854), ale jego etiologiczną rolę ostatecznie ustalili R. Koch (1876) i L. Pasteur (1881).

B. anthracis (rodzaj Bacillus) należy do rodziny Bacillaceae (klasa Bacilli). Jest to duża pałeczka o długości 5-8, czasami do 10 µm, o średnicy 1,0-1,5 µm. Końce żywych pałeczek są lekko zaokrąglone, natomiast martwych są odcięte i lekko wklęsłe. Pałeczki w rozmazach znajdują się parami, a bardzo często w łańcuchach, zwłaszcza długich na pożywkach, przypominających trzcinę bambusową. Pałeczka wąglika dobrze barwi się wszystkimi barwnikami anilinowymi, jest gram-dodatnia. Nie posiada wici, tworzy zarodniki, ale tylko poza ciałem człowieka lub zwierzęcia w obecności tlenu i określonej wilgotności. Optymalna temperatura do sporulacji wynosi 30-35 °C (tworzenie zarodników nie występuje poniżej 12 °C i powyżej 43 °C). Zarodniki zlokalizowane są centralnie, ich średnica nie przekracza średnicy komórki bakteryjnej. Tworzenie zarodników następuje, gdy bakterie doświadczają niedoboru źródeł energii, aminokwasów lub zasad. Ponieważ te źródła pożywienia dla bakterii są obecne we krwi i tkankach, sporulacja nie występuje w organizmie. Czynnik wywołujący wąglika tworzy otoczkę, ale tylko w organizmie zwierzęcia lub człowieka; rzadko obserwuje się ją na pożywkach (na pożywkach zawierających krew lub surowicę). Otoczka bakterii chorobotwórczych jest mechanizmem ochronnym. Jest indukowana przez czynniki zawarte we krwi i tkankach, dlatego otoczki tworzą się, gdy bakterie znajdują się w organizmie lub gdy rosną na pożywkach z krwią, osoczem lub surowicą. Zawartość G + C w DNA waha się w granicach 32-62 mol % (dla całego rodzaju).

Czynnikiem wywołującym wąglika jest bakteria tlenowa lub fakultatywna beztlenowa. Optymalna temperatura wzrostu wynosi 37-38 °C, pH podłoża 7,2-7,6. Jest mało wymagająca co do pożywek. Na gęstych podłożach tworzy charakterystyczne duże matowe, szorstkie kolonie formy R. Struktura kolonii, ze względu na łańcuszkowy układ pręcików, które tworzą nici rozciągające się od środka, przypomina loki lub grzywę lwa (ryc. 98). Na agarze zawierającym penicylinę (0,05-0,5 U/ml), po 3 godzinach wzrostu pręciki rozpadają się na pojedyncze kulki ułożone w formie łańcucha, tworząc zjawisko „perłowego naszyjnika”. W bulionie pręcik, który jest w formie R, rośnie na dnie, tworząc osad w postaci grudki waty, podczas gdy bulion pozostaje przezroczysty. B. anthracis jest wirulentny w formie R i traci swoją wirulencję, gdy przechodzi w formę S. Takie pałeczki tworzą okrągłe, gładkie kolonie o gładkich krawędziach na gęstym podłożu i równomiernym zmętnieniu w bulionie. W tym przypadku pałeczki tracą zdolność do układania się w łańcuchy w rozmazach i nabierają wyglądu coccobacteria, ułożonego w skupiskach.

B. anthracis jest dość aktywny biochemicznie: fermentuje glukozę, sacharozę, maltozę, trehalozę z wytworzeniem kwasu bez gazu, tworzy H2S, ścina mleko i peptonizuje je, jest katalazo-dodatni, ma reduktazę azotanową. Podczas wysiewu przez wstrzyknięcie do kolumny 10-12% mięsno-peptonowej żelatyny powoduje jej upłynnienie warstwa po warstwie.

Aby odróżnić B. anthracis od innych gatunków Bacillus, stosuje się zestaw cech.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Struktura antygenowa patogenu wąglika

Czynnik wywołujący wąglika ma antygeny somatyczne i antygen otoczkowy o charakterze białkowym (składa się z kwasu D-glutaminowego), powstający głównie w organizmie zwierząt i ludzi. Antygen somatyczny o charakterze polisacharydowym jest termostabilny i długo zachowuje się w środowisku zewnętrznym i w zwłokach zwierząt. Diagnostyczna reakcja termoprecypitacji Ascoli opiera się na jego wykryciu. Pałeczka wąglika ma również antygeny wspólne dla rodzaju Bacillus.

[ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Czynniki patogeniczności patogenu wąglika

Najważniejszym czynnikiem wirulencji pałeczki wąglika jest otoczka. Utrata otoczki prowadzi do utraty wirulencji. Otoczka chroni B. anthracis przed fagocytozą. Innym ważnym czynnikiem wirulencji, który odpowiada za śmierć zwierząt, jest toksyna złożona zawierająca trzy różne składniki: czynnik I, składający się z białka i węglowodanów; oraz dwa czynniki o charakterze czysto białkowym (czynniki II i III). Synteza toksyny złożonej jest kontrolowana przez plazmid pXOl o mm 110-114 MD. Plazmid pXOl zawiera trzy geny, które determinują syntezę głównych składników egzotoksyny:

• gen cua - czynnik obrzękowy (EF);
• gen pag – antygen ochronny (PA);
• gen lef - czynnik letalny (LF).

Produktem genu cua (OF) jest cyklaza adenylowa, która katalizuje gromadzenie się cAMP w komórkach eukariotycznych. Czynnik obrzękowy powoduje zwiększoną przepuszczalność naczyń.

Antygen ochronny indukuje syntezę przeciwciał ochronnych (najbardziej immunogenny jest jednak kompleks wszystkich trzech składników zneutralizowanej toksyny), czynnik letalny powoduje śmierć zwierząt. Wszystkie trzy składniki toksyny działają synergicznie. Synteza otoczki wąglika jest również kontrolowana przez plazmid рХ02 o mm 60 MD.

Odporność B. anthracis

W formie wegetatywnej patogen wąglika ma taką samą odporność na czynniki środowiskowe i chemikalia jak inne bakterie nie tworzące przetrwalników - w temperaturach powyżej 75 °C ginie w ciągu 5-10 minut, w tuszach zwierząt pod wpływem produktów odpadowych bakterii gnilnych - w ciągu kilku dni. Zarodniki pałeczki wąglika są niezwykle stabilne: przeżywają w glebie przez dziesięciolecia, w wodzie - przez kilka lat, pod wpływem bezpośredniego światła słonecznego giną w ciągu 20 i więcej dni, po ugotowaniu niszczeją w ciągu 45-60 minut, po autoklawowaniu w temperaturze 110 °C - w ciągu 5 minut, suche ciepło (140 °C) można wytrzymać do 3 godzin. Zarodniki przeżywają przez długi czas w wełnie i skórach zwierząt wykorzystywanych do różnego rodzaju garbowania oraz w solonym mięsie.

Epidemiologia wąglika

Głównym źródłem wąglika są chore zwierzęta roślinożerne. Przez cały okres choroby wydalają one patogen z moczem, kałem i śliną do gleby, zakażając ją. Dlatego gleba, szczególnie bogata w materię organiczną, staje się dodatkowym rezerwuarem patogenu. Zwierzęta zarażają się głównie drogą pokarmową (poprzez żywność i wodę pitną zanieczyszczoną zarodnikami), rzadziej - drogą transmisji - przez ukąszenia much, kleszczy, gzów, które przenoszą patogen z chorych zwierząt, zwłok i zakażonych przedmiotów środowiska zewnętrznego; bardzo rzadko - drogą powietrzną. Patogen nie przenosi się poprzez bezpośredni kontakt chorego zwierzęcia na zdrowe.

Ludzie zarażają się wąglikiem poprzez bezpośredni kontakt z tuszami zwierząt, podczas rozcinania tusz zwierząt zabitych siłą, podczas opieki nad chorymi zwierzętami, podczas spożywania mięsa lub produktów mięsnych uzyskanych od chorych zwierząt lub w kontakcie z wełną, skórami, wyprawionej skóry lub szczeciną zakażoną patogenem lub jego zarodnikami. Zakażenie zdrowej osoby od osoby chorej zdarza się niezwykle rzadko.

Wrotami zakażenia są skóra i błony śluzowe jelit i dróg oddechowych. W zależności od wrota zakażenia, ludzki wąglik występuje w postaci skórnej (najczęściej, do 98% wszystkich przypadków choroby), jelitowej lub płucnej. Okres inkubacji waha się od kilku godzin do 6-8 dni, najczęściej - 2-3 dni. Postać skórna objawia się w postaci wąglika karbunkułowego, który zwykle lokalizuje się na otwartych częściach ciała (twarz, szyja, kończyny górne), rzadziej - na częściach ciała zasłoniętych odzieżą. Karbunkuł jest rodzajem ogniska martwicy krwotocznej, na szczycie którego tworzy się pęcherzyk z surowiczo-krwawą zawartością lub gęsty czarno-brązowy strup. Skóra i tkanka podskórna karbunkułu i wokół niego są obrzęknięte, nasycone surowiczo-krwawym wysiękiem, ale ropienie i ropnie zwykle nie są obserwowane. W tkankach objętych stanem zapalnym i wysiękiem znajduje się duża liczba prątków otoczonych otoczką.

W postaci jelitowej obserwuje się ogólne zatrucie z objawami kataralnymi i krwotocznymi ze strony przewodu pokarmowego (nudności, wymioty z krwią, krwawa biegunka, bóle brzucha i dolnej części pleców). Choroba trwa 2-4 dni i najczęściej kończy się śmiercią.

Płucna postać wąglika jest niezwykle rzadka i występuje jako zapalenie oskrzeli z głębokim ogólnym zatruciem, bólem w klatce piersiowej, ogólnym złym samopoczuciem, wysoką temperaturą, kaszlem z produkcją plwociny, początkowo śluzowej, następnie krwawej. Śmierć następuje w 2-3 dniu. Z reguły wszystkim postaciom wąglika towarzyszy wysoka temperatura (39-40 °C). Najcięższą postacią wąglika jest postać septyczna, która może być pierwotna lub być następstwem powikłań innej postaci choroby. Charakteryzuje się ona obfitością objawów krwotocznych i obecnością dużej ilości patogenu we krwi, płynie mózgowo-rdzeniowym i w wielu narządach osoby chorej. Choroby wąglika u ludzi występują sporadycznie.

Odporność poinfekcyjna wiąże się z pojawieniem się antytoksyn i przeciwciał przeciwdrobnoustrojowych (ochronnych).

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

Diagnostyka laboratoryjna wąglika

Materiałem do badania są: w formie skórnej - zawartość pęcherzyków, wydzielina z karbunkułu lub wrzodu; w formie jelitowej - kał i mocz; w formie płucnej - plwocina; w formie septycznej - krew. Badaniu mogą być poddane różne obiekty środowiskowe (gleba, woda), produkty spożywcze, surowce pochodzenia zwierzęcego i inne materiały. Do wykrycia patogenu stosuje się metodę bakterioskopową: wykrywanie pałeczek Gram-dodatnich otoczonych otoczką (w materiale od zwierząt lub ludzi) lub zawierających zarodniki (obiekty środowiskowe). Główną metodą diagnostyczną jest bakteriologiczna - izolacja czystej kultury i jej identyfikacja, z obowiązkowym badaniem patogeniczności u zwierząt laboratoryjnych. W przypadkach, gdy badany materiał jest silnie zanieczyszczony towarzyszącą, zwłaszcza gnilną, mikroflorą, stosuje się test biologiczny: białe myszy lub świnki morskie zakaża się podskórnie. W obecności B. anthracis myszy i świnki morskie giną w ciągu 24-26 godzin, króliki - w ciągu 2-3 dni, z objawami ogólnej sepsy; śledziona jest gwałtownie powiększona, w miejscu wstrzyknięcia materiału - naciek. W preparatach rozmazowych z krwi i narządów - pałeczki otoczkowe.

Spośród reakcji serologicznych reakcja termoprecypitacji Ascoliego jest stosowana przede wszystkim w celach diagnostycznych. Stosuje się ją w przypadkach, gdy trudno liczyć na wyizolowanie czystej kultury patogenu (w szczególności przy badaniu wełny, skór, szczeciny i innych przedmiotów). Reakcja Ascoliego opiera się na wykrywaniu termostabilnych antygenów patogenu, które utrzymują się znacznie dłużej niż żywe komórki wegetatywne i zarodniki pałeczki wąglika. Do retrospektywnej diagnostyki wąglika stosuje się test alergiczny z antraksyną.

Leczenie wąglika

Leczenie wąglika jest złożone. Ma na celu zneutralizowanie toksyny i przeciwko patogenowi: stosuje się immunoglobuliny przeciwwąglikowe i antybiotyki (penicyliny, tetracykliny, erytromycynę itp.).

[ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ]

Profilaktyka swoista wąglika

Pierwszą szczepionkę przeciwko wąglikowi uzyskał L. Pasteur w 1881 r., w naszym kraju - LS Tsenkovsky w 1883 r. z osłabionych szczepów B. anthracis. Obecnie w Rosji do zapobiegania wąglikowi u ludzi i zwierząt stosuje się żywą, bezsporową, bezkapsułkową szczepionkę STI. Jest ona przygotowywana z awirulentnego szczepu pałeczki wąglika. Szczepionka przeciwko wąglikowi jest wysoce skuteczna. Szczepienia są podawane jednorazowo, skórnie lub śródskórnie, tym osobom, które ze względu na swój zawód mogą zostać zakażone wąglikiem. Ponowne szczepienie jest podawane po roku.