2015-05-30
368
Период активного изучения сибирской язвы (антракса) насчитывает уже около 200 лет. Исследования проводились во многих странах и в многочисленных исследовательских институтах и лабораториях. История изучения болезни пестрит громкими именами - Л. Пастер, Р. Кох, Л.С. Ценковский, Ф.А. Брауэль, Н.А. Михин, Ф.А. Тсрентьев, С.Г. Колосов, Я.Е. Коляков и многие другие.
Однако научная мысль постоянно возвращается к этому интересному объекту, продолжая открывать новые стороны этой «старой» болезни.
Что такое сибирская язва (антракс), в наше время знает, пожалуй, не только каждый врач, но и большинство простых граждан. Болезнь известна с древности. Однако широко используемые ссылки на древнегреческих авторов требуют уточнения. Так, R.Pfisterer (цит. по Ргос. Inter. Work. shop, Winchester, 1996) сообщает, что «в каждом историческом обзоре, опубликованном по сибирской язве (антраксу), говорится, что слово «антракс» использовали Гомер и Гиппократ в упоминании о болезни. Тщательное изучение оригинальных текстов показывает, что Гомер не употреблял слово «антракса при ссылке на болезнь. Это слово можно найти только один раз в его произведении «Илиада» и оно означает «горящие угли». В текстах Гиппократа «антракс» также означает, за небольшими исключениями, «горящие угли». В некоторых из этих текстов «антракс» определяет различные неспецифичсские везикулярные или «прыщавые» дерматиты без каких-либо показаний на контакт с больными животными. Дифференциация между «доброкачественным и злокачественным антраксом» сделана много позже».
Тем не менее заболевание известно с глубокой древности, со времен Галена, Цельса и Buргилия болезнь фигурирует под названием «священный огонь» (ignis sacer) или «персидский огонь» (ignis persicus). Русские врачи Колывано – Воскресенских заводов на Алтае А. Эшке (1758) и Н. Ножевщиков (1762) представили в медицинскую коллегию подробные сведения о данном заболевании, включая клинику, эпидемиологию и связь с аналогичной болезнью у животных. В 1766 г. Моран доложил о данной болезни в Академии наук в Париже, что является первой научной работой по сибирской язве за рубежем. В 1769 г. Фурнье выделил сибирскую язву в отдельную нозологическую единицу. С. С. Андриевский, изучавший заболевание во время эпидемии на Урале (1786-1788) дал ему название «сибирская язва», а в 1788г. путем самозаражения доказал единство этиологии сибирской язвы у людей и животных. Возбудитель впервые описали Поллендер, Брауэлл (1849) и Давэн (1850) Чистую культуру возбудителя описал профессор Дерптского русского ветеринарного училища Ф. Брауэль (1857-1858). В своих опытах ему удалось заразить различных животных. Кох (1876) предложил питательные среды для размножения данных микроорганизмов, а в 1881г. Пастер предложил живую вакцину для иммунопрофилактики заболевания. РАСПОСТРАНЕНИЕ.Сибирская язва — типичный зооантропоноз; среди животных наиболее восприимчивы травоядные, но отмечены случаи заболевания среди зайцев, кошек и собак. Наиболее интенсивные очаги заболевания находятся в Азии (Турция, Иран, Китай, Монголия, Индия), Южной Африке, Южной Америке (Аргентина) и Австралии; спорадические случаи регистрируют в Европе, России и США. Ежегодно сибирской язвой заболевает около 1 млн. животных и регистрируют около 40 тыс. случаев заболевания у людей. Животные заражаются при заглатывании спор во время выпаса или при поедании загрязненных кормов. У животных преобладают ангинозная, карбункулезная, кишечная и септическая формы заболевания, т.е. возбудитель проникает через микротравмы ротовой полости или стенку кишечника. Больные животные выделяют сибиреязвенные палочки с мочой и испражнениями. Болезнь быстро прогрессирует в течение 2-3 сут, а при молниеносных формах – в течение нескольких часов; летальность достигает 80%. Клинические признаки болезни (судороги, диарея с кровью) проявляются непосредственно перед гибелью животного. Человек заражается и при употреблении в пищу мяса больных животных. Пути заражения — заглатывание и проникновение в желудочно – кишечный тракт человека.
МОРФОЛОГИЯ БАКТЕРИИ, Крупная толстая палочка (5-10´1-2 мкм) с закругленными концами (при образовании цепочек — с обрезанными под прямым углом концами); неподвижна (абсолютный дифференциально-диагностический признак); легко окрашивается по Граму (грамположительна) и анилиновыми красителями. В клиническом материале располагается парами или в виде коротких цепочек, окруженных общей капсулой; на питательных средах образует более длинные цепочки; при этом морфология палочек несколько изменяется — oни слегка утолщены на концах и образуют сочленения («бамбуковая трость»). Подобные морфологические изменения еще более явно проявляются при температурной фиксации для окрашивания по Граму. Обработка культур пенициллином приводит к разрушению клеточных стенок и образованию цепочек, состоящих из протопластов («жемчужное ожерелье»). Для защиты от факторов резистентности (фагоцитов, AT) образуют капсулы, наблюдаемые только у бактерий, обитающих в живых организмах либо на средах, содержащих нативную сыворотку (например, среда ГКИ). Капсулы более устойчивы к действию гнилостной микрофлоры, чем микробные тела, и в материале из разложившихся трупов нередко можно обнаружить лишь пустые капсулы («тени» микробов). Для более быстрого обнаружения капсул, можно окрасить мазки полихромным метиленовым синим Леффлера (клетки синие, капуслы красно-малиновые). Образуют центрально расположенные эндоспоры, для чего необходимы кислород и определенная температура (12-42°С); в живом организме спор не образуют; также не образуют спор в невскрытых трупах, что опосредовано поглощением свободного кислорода в процессе гниения. Споры отличает высокая устойчивость к внешним возденействиям; в воде сохраняются до 10 лет, в почве — до 30 лет (возможно и дольше). Споры Bacillus anthracis овальной формы размером 0,8-1,0 ´ 1,5 мкм; сильно преломляют свет. Они очень легко образуются на бедных питательных средах, а при свободном доступе кислорода — даже в дистилляте или нефиксированных мазках (последнее следует иметь в виду при работе с вирулентными штаммами). На плотных средах спорообразование идет быстрее, чем на жидких; через 32-48 ч при 37°С оно бывает практически полным. Прекращается полностью при 15°С и 42-43°С. Скорость прорастания зависит от температуры (оптимум 37°С) и возраста спор; молодые споры в оптимальных условиях прорастают за 1-1,5 ч, старые – за 2-10 ч.
КУЛЬТУРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА. Bacillus anthracis хорошо растет на обычных питательных средах: бактерии можно даже выращивать на сыром или вареном картофеле, настое соломы, экстрактах злаков и бобовых. Температурный оптимум на агаре 35-36°С, оптимум рН 7,0. На жидких средах растет в виде ватных хлопьев, взвешенных комком, не вызывает помутнения среды. Дает характерный рост при посеве уколом в желатин («перевернутая елочка»); позднее верхний слой желатина разжижается, образуя воронку. На твердых средах образует крупные шероховатые серовато-белые колонии (R-формы) диаметром 2-3 мм, типичными считают характерные волокнистые колонии («голова Медузы» или «львиная грива»), образованные переплетающимися цепочками бактерий. Рост вирулентных штаммов на плотных средах и желатине настолько характерен, что может служить диагностическим признаком. На свернувшейся (30 мин при 80°С) лошадиной сыворотке растет в виде гладких прозрачных S-колоний, тянущихся за петлей. Палочка сибирской язвы — аэроб или факультативный анаэроб; в анаэробных условиях (либо при значительном варьировании температурного режима) образует единичные, мелкие колонии. При культивировании в микроаэрофильных условиях всегда образует гладкие (S), слизистые (М) или смешанные (SM) колонии. Возбудитель образует кислоту без газа на средах с глюкозой, фруктозой, мальтозой и декстрином. Слабое или отсроченное образование газа наблюдают на средах с глицерином и салицином (не у всех штаммов). Кислотообразования не находят на средах с арабинозой, рамнозой, маннозой, галактозой, раффинозой, лактозой, инсулином, маннитом, дульцитом, сорбитом и инозитом. Гидролизует крахмал; образует ацетилметилкарбинол и лецитиназу. Bacillus anthracis очень медленно и слабо коагулирует жидкую желточную среду; нередко изоляты вообще лишены такой способности. Положительный результат можно ожидать не ранее 5-7 сут инкубирования при 37°С; в то же время сапрофитные бациллы разлагают ее за 6-10 ч. В отличие от сапрофитов, палочки сибирской язвы лишены фосфатазы и не разлагают фосфаты, содержащиеся в питательной среде. Молоко свертывают за 3-5 сут; затем сгусток медленно пептонизируется и разжижается; выделяется аммиак и (в связи с окислением тирозина) накапливается бурый пигмент.
АНТИГЕННАЯ СТРУКТУРА. Выделяют 3 группы основных Аг Bacillus anthracis, две из которых (капсульные Аг и токсин) кодируются плазмидами; отсутствие одной или обеих делает бактерии авирулентными. Капсульные Аг заметно отличаются по химической структуре от прочих капсулярных Аг бактерий; представлены полипептидами. Соматические Аг представлены полисахаридами клеточной стенки.
ПАТОГЕННОСТЬ Bacillus anthracis прямо зависит от капсуло- и токсинообразования; штаммы, не проявляющие подобные свойства, обычно авирулентны. Капсула защищает бактерии от действия вне- и внутриклеточных продуктов фагоцитов и препятствует поглощению бактерий; на начальных этапах заболевания капсула — важнейший фактор вирулентности. Способностью к капсулообразованию также обладают некоторые вакцинные штаммы (например, Пастера или второй вакцинный штамм Ценковского). Долгое время считали, что патологические изменения и гибель наступают в результате действия какого-то гемолитического яда, однако выделить его не удавалось. В 1954 г. появились первые сообщения о выделении сибиреязвенного токсина (in vitro, in vivo). Smith и др. писали, что Вас. anthracis продуцирует токсин in vitro. В 1969 г. почти одновременно были опубликованы работы американских и английских ученых о выделении трех типов токсина. Английские ученые условно назвали их факторами 1, II, III, американские соответственно EF (фактор отека), РА (защитный или протективный антиген) и LF (фактор гибели). Эти факторы различаются серологически. Например, EF и РА синергически вызывают отек у морских свинок и кроликов после подкожной инъекции, а LF и EF — гибель всех животных, восприимчивых к сибирской язве.
Прогресс в области биохимических исследований токсина Bac.anthracis и механизма его патогенетического воздействия на животные клетки во многом связан с работами S. Lеppla (1982-1989). Автору удалось получить в препаративных количествах все 3 компонента токсина в высокоочищенном состоянии, что позволило использовать их как для характеристики функциональной активности, так и для разработки эффективных средств диагностики.
Механизм действия сибиреязвенного (антракс) токсина. До последнего времени оставался не вполне ясным вопрос о механизме взаимодействия PA, LF и EF с животными клетками, расшифровка которого могла бы во многом способствовать пониманию интимной природы патогенетического действия сибиреязвенного (антракс) токсина. Существенные успехи в этом направлении были достигнуты с началом использования культур эукариотических клеток. В 1982 и 1984 гг. S. Leppla опубликовал результаты изучения биохимической природы EF сибиреязвенного микроба. Автору удалось показать, что EF Bac. anthracis вызывает морфологические изменения в монослое культуры клеток ряда клеточных линий. В 1986 г. A. Friedlander показал, что добавление РА и LF к монослою перитонеальных макрофагов приводит к его деструкции при отсутствии таковой в случае использования отдельно взятых РА и LF. Отмеченный факт послужил основанием для выдвижения предположения, что LF, так же как и EF, обладает ферментативной активностью, точка приложения которой, однако, остается невыясненной. Интересно, что, как и в случае с отечным токсином, для реализации цитотоксического действия летального токсина требуются ионы «Са».
Необходимо также отметить, что из 3 указанных компонентов токсина лишь иммунизация РА предохраняла лабораторных животных от гибели при их заражении вирулентными штаммами Bac.anthracis, что позволило использовать в ряде стран препараты на его основе в качестве химической сибиреязвенной вакцины. Данные ряда исследований позволяют отнести сибиреязвенный (антракс) токсин к категории известных бифункциональных (бинарных) токсинов, механизм действия которых в определённой мере укладывается в рамки так называемой А-В-структурной модели, описанной для токсинов Cl. tetani,V. cholerac, C. Diphtheriae (K.Sandvig et al., 1982), экзотоксина А и цитотоксина псевдомонад (D.Fizgerald et al., 1982; T.Sasaki et al., 1985), шига-токсина, а-токсина стафилококков, энтеротоксинов Cl рerfringens (Ю.В.Езепчук.1985; I. Freer, 1988). В качестве В-субъединицы (от англ. binding - связывание) в данном случае выступает протеолитически активированный РА, а в качестве субъединицы А (каталитической, активной) - LF или EF.
Полученные данные свидетельствуют о том, что цитотоксическое действие летального токсина Bac.anthracis реализуется на уровне внутриклеточной мишени, природа которой остается неизвестной (K.Sandvig et al., 1986).
Несмотря на разнообразие и неоднородность изменений, вызываемых обоими компонентами сибиреязвенного токсина, в их основе лежат единые регуляторные механизмы. R.Liddington et al. (1998) провели кристаллографическое изучение летального токсина Bac.anthracis. Оказалось, что она не имеет сходства с другими бактериальными токсинами и определяет новый структурный класс. Летальный фактор является каталитическим компонентом летального токсина Bac.anthracis.
Ph.Hanna (1998) указывает, что после проникновения спор антракса в организм происходит их размножение, рост вегетативных клеток и экспрессия летального токсина и других факторов вирулентности. Летальный токсин Bac.anthracis (Leix) является ответственным за большинство патологий, наблюдаемых при системной сибиреязвенной инфекции. Введение стерильного Leix подопытным животным проявляется в виде шока и внезапной смерти, как это происходит в течении активных бактериальных инфекций. При заражении в организме сразу накапливается Leix в высокой концентрации. Разрушение бактерий при применении антибиотиков чаще всего не приносит успеха. Считается, что Leix секретируется в кровяное русло и свободно циркулирует по организму, проникая в клетки хозяина. Непосредственно в цитоплазме летальный токсин нарушает нормальные гомеостатические функции. Макрофаги являются уникально чувствительными типами клеток, которые, по-видимому, служат жизненными глобальными медиаторами патологий, индуцируемых токсинами. От взаимодействия протективного антигена и летального фактора токсина Bac.anthracis зависит цитотоксичность этого токсина. По данным Y. Sigh и S.Lеppla (1998), в процессе цитотоксичности РА связывается с поверхностным клеточным рецептором и LF транслоцируется в цитозоль клеток. В другой работе те же авторы пишут, что главную роль, которую играет токсин в патогенезе антракса, является то, что токсин эволюционировал в эффективную систему для переноса его двух каталитических белковых, компонентов - фактора отека и летального фактора в цитозоль клеток хозяина. А.С.Степанова и S.Leppla (1996) считают, что взаимодействие летального токсина и фагоцитов животного играет центральную роль в вызывании серьезных симптомов сибирской язвы и летальности.
По данным этих авторов, макрофаги являются мишенью для сложного воздействия обоих факторов вирулентности. Летальный токсин и капсула, при определенных условиях, оказывается, действуют главным образом внутриклеточно, значительно снижая жизнеспособность макрофагов. Эти данные показывают решающую роль бактериального фагоцитоза на начальных стадиях патогенеза сибирской язвы, где фагоциты могут служить в качестве резервуара для аккумуляции, размножения и рассеивания микроорганизма по телу, играя, таким образом, роль в установлении и последующем прогрессировании болезни. На конечных этапах болезни аккумулированные и освобожденные токсины играют первичную роль.
По мнению Т. Koehler, R.Blaustein, A.Fmkelstem, R.Collier (1990), РА компонент антракс токсина играет центральную роль в проявлении интоксикации. Он взаимодействует с мембранным рецептором; подвергается протеолитической обработке; является посредником между эндоцитозом и последующей транслокацией других белков токсина, EF и LF в цитозоль. Путь, по которому токсин, связанный с клеточной поверхностью, достигает цитоплазмы, не известен. За последние годы обнаружено, что токсин Вас. anthracis играет решающую роль в патологии и гибели макроорганизма, независимо от способа введения.
