122.Возбудитель сибирской язвы. Биологические свойства, факторы вирулентности. Особенности патогенеза. Принципы лабораторной диагностики.

Семейство – Bacillaceae

Род – Bacillus

Вид – Bacillus anthracis (от греч. аnthrax – уголек)

Морфология.

Сибиреязвенные бациллы - очень крупные (5-10*1-2 мкм) грамположительные палочки с обрубленными концами, в мазке из чистой культуры располагаются в виде длинных цепочек (стрептобациллы), слегка утолщенных на концах и образующих сочленения («бамбуковая трость»). Неподвижны. Образуют расположенные центрально споры, а также капсулу. В клиническом материале располагаются парами или короткими цепочками, окруженными общей капсулой. Капсулы образуются только у бактерий, выделенных из организма либо выращенных на питательной среде, содер-жащей животный белок (кровь, нативная сыворотка). Капсулы более устойчивы к действию гнилостной микрофлоры, чем бактериальные клетки, и в материале из гнилых трупов нередко можно обнаружить лишь пустые капсулы («те-ни» микробов). Для обнаружения капсул мазки окрашивают метиленовым синим Леффлера (клетки синие, капсулы малиново-красные). Споры сибиреязвенных бацилл овальной формы размером 0,8-1,0x1,5 мкм, располагаются цен-трально или субтерминально, не превышают диаметра клетки, сильно преломляют свет (могут быть выявлены в на-тивном виде при фазово-контрастной микроскопии). Спорообразование зависит от влажности, температуры (12-42 °С), наличия свободного кислорода, рН среды. Переход из бациллярной в споровую форму происходит при попада-нии микробов в окружающую среду. В живом организме и невскрытом трупе споры не образуются, что обусловлено поглощением свободного кислорода в процессе гниения. На питательных средах массовое появление спор наблюда-ется к концу первых суток культивирования.

Очень крупные палочки с обрубленными концами размером 5-10×1-2 мкм; жгутики отсутствуют; в организме челове-ка и животных, а также на питательных средах с кровью образуют макрокапсулу белковой природы; в присутствии О2 формируют центрально расположенные овальной формы споры; грамположительные; в мазках располагаются це-почками с утолщениями на концах (напоминают «бамбуковую трость»); обработка культур пенициллином приводит к разрушению клеточной стенки и образованию цепочек, состоящих из протопластов (в виде «жемчужного ожере-лья»); споры

окрашиваются по методу Ожешко в красный цвет; капсула выявляется по методу Бури-Гинса и Романов-ского-Гимзе.

Культуральные свойства.

Факультативный анаэроб, оптимальная температура культивирования 35-370С, рН 7,2-7,6, хорошо растет на обычных питательных средах (МПА, МПБ). Через 17-24 часа образует R-форму колоний – серебристые крупные зернистые ко-лонии, от краев отходят пучки нитей (в виде «головы Медузы» или «львиной гривы»), редко – S- и М-формы. На бу-льоне растет в виде ватных хлопьев, не вызывая помутнения среды. Дает характерный рост при посеве уколом в же-латин – в виде «перевернутой елочки». На кровяном агаре гемолиза не дает.

Аэробы. Хорошо растут на простых питательных средах, бактерии можно выращивать на сыром или вареном карто-феле, настое соломы, экстрактах злаков и бобовых в диапазоне температур от 12 до 45 °С, температурный оптимум роста на плотной среде 35-37 °С, на жидкой 32-33 °С. Оптимум рН 7,2-8,6. На жидких средах дают придонный рост в виде комочка ваты, не вызывая помутнения среды; на плотных средах образуют крупные, с неровными краями, ше-роховатые матовые колонии (R-форма). Под лупой колонии имеют коричневый бугристый центр и более светлую пе-

риферию, по краям окруженную светлой зернистой каймой, которая образована пучками нитей клеток. Напоминают гриву льва или голову медузы. На свернутой лошадиной сыворотке растут в виде гладких прозрачных S-форм коло-ний, тянущихся за петлей. R-форма патогенна для человека, S-форма авирулентна. На средах, содержащих 0,05-0,5 ЕД/мл пенициллина, сибиреязвенные бациллы через 3-6 ч роста образуют сферопласты, расположенные цепочкой и напоминающие в мазке жемчужное ожерелье (тест «жемчужное ожерелье»).

Биохимическая активность.

Биохимическая активность достаточно высокая: обладают выраженной сахаролитической, протеолитической и липо-литической активностью. Гидролизуют крахмал, образуют ацетилметилкарбинол. Выделяют желатиназу, в отличие от почвенных бацилл обладают слабой гемолитической, лецитиназной и фосфатазной активностью.

Ферментирует большинство сахаров (глюкозу, сахарозу, декстрин, трегалозу, фруктозу, крахмал) до кислоты без газа. Положительная реакция Фогес-Проскауэра (образует ацетилметилкарбинол при ферментации глюкозы с окрашива-нием среды в красный цвет). Разжижает желатин, восстанавливает нитраты в нитриты, образует сероводород и аммиак, индол не образует, пептонизирует молоко.

Антигенная структура.

Содержит родовой соматический полисахаридный антиген и видовой белковый капсульный антиген. Образует бел-ковый экзотоксин, обладающий антигенными свойствами. Капсульные антигены и экзотоксин кодируются плазми-дами, потеря которых делает бактерии авирулентными. Капсульные антигены представлены полипептидами, соеди-ненными с молекулами D-глутаминовой кислоты. По капсульным антигенам выделяют единственный серовар, анти-тела к капсульным антигенам не обладают протективным свойством. Соматический антиген представлен полисаха-ридами клеточной стенки, антитела к нему не обладают протективным свойством. Сибиреязвенный экзотоксин име-ет сложную структуру и включает в себя протективный антиген.

1. О-антиген – соматический, термостабильный липополисахарид клеточной стенки, группоспецефический (выявля-ется в реакции колцепреципитации по Асколи).

2. К-атиген – капсульный, полипептидный, видоспецифический.

3. Протективный антиген – белковый токсин – обладает выраженными иммуногенными свойствами, т.к. к нему обра-зуются антитела, обладающие защитными свойствами.

Факторы патогенности.

Патогенен для человека и многих животных (крупный и мелкий рогатый скот, лошади, свиньи, дикие животные). Ви-рулентные штаммы в воспримчивом организме синтезируют большое количество капсульного вещества, обладаю-щего выраженной антифагоцитарной активностью, и сложный экзотоксин, который представляет собой белковый комплекс, состоящий из вызывающего отек отечного фактора (проявляет эффект аденилатциклазы, повышает кон-центрацию цАМФ и вызывает отеки), протективного и летального компонентов (проявляет цитотоксический эффект и вызывает отек легких). Эти компоненты по отдельности не способны проявлять токсическое действие. Эти факторы в основном и определяют вирулентность возбудителя.

Токсины. Bacillus anthracis выделяет экзотоксин, имеющий сложную структуру – состоит из трех компонентов: протек-тивного антигена, летального и отечного факторов.

Протективный антиген – взаимодействует с мембранами клеток и опосредует проявление активности других ком-понентов.

Летальный фактор («мышиный токсин») – проявляет цитотоксический эффект и вызывает отек легких.

Отечный фактор – повышает концентрацию цАМФ, вызывая развитие отеков.

Эти компоненты по отдельности токсическое действие не проявляют!

Синтез экзотоксина контролируется плазмидой.

Ферменты – протеазы, обеспечивающие инвазию и приводящие к деструкции тканей.

Структурные и химические компоненты клетки: капсула (участвует в адгезии и защищает от фагоцитов), споры (обеспечивают длительное сохранение во внешней среде).

Резистентность.

Вегетативная форма неустойчива к факторам окружающей среды, однако споры чрезвычайно устойчивы и сохраняют-ся в окружающей среде десятки лет (в воде до 10 лет, в почве до 30 лет), выдерживают кипячение и автоклавирова-ние.

Чувствительность к антибиотикам. Сибиреязвенные бациллы чувствительны к пенициллину и другим антибиотикам.

Чувствительность к антисептикам и дезинфектантам. Вегетативные формы чувствительны к действию обычно приме-няемых антисептиков и дезинфектантов, споры устойчивы к обычно применяемым антисептикам и дезинфектантам в обычных концентрациях. Спороцидным эффектом обладают активированные растворы хлорамина, горячего фор-мальдегида, перекиси водорода.

Вегетативные формы малоустойчивы. Напротив, споры – очень устойчивы во внешней среде: при 1000С – более 1 часа, автоклавирование при 1210С – 15-20 минут, сухой жар при 1400С – 2-3 часа; дезинфицирующие средства (10% раствор формалина и 5% раствор карболовой кислоты) – 6-8 часов; в почве, в шкурах зараженных животных – сохра-няются десятилетиями (30 и более лет). Чувствительны к стрептомицину, левомицетину, тетрациклину и другим ан-тибиотикам.

Эпидемиология.

Сибирская язва распространена повсеместно, особенно в районах с развитым животноводством. Источник инфекции - больные животные, чаще всего крупный рогатый скот, овцы, козы, лошади, олени, буйволы, верблюды и

свиньи. Человек является биологическим тупиком. Как и для всех зоонозов, для сибирской язвы характерна множественность механизмов, путей и факторов передачи. Человек заражается чаще всего контактным путем, реже алиментарно, аэрогенно и другими путями, при уходе за больными животными, убое, переработке животного сырья, употреблении мяса и других животноводческих продуктов. Восприимчивость к возбудителю относительно невысокая.

Типичный зооноз. Среди животных наиболее восприимчивы травоядные (КРС, лошади, свиньи). Животные заражают-ся при заглатывании спор во время выпаса или при поедании загрязненных кормов.

Источник инфекции – больные животные (выделяют возбудителя сибирской язвы с мочой и испражнениями). Значи-тельную эпидемиологическую опасность представляют скотомогильники, особенно если трупы животных, павших от сибирской язвы были зарыты без надлежащих предосторожностей.

Пути передачи:

· Прямой контактный (при контакте с инфицированным материалом – уходе за больными животными, убое, раздел-ке туш);

· Алиментарный (при употреблении в пищу мяса больных животных);

· Воздушно-капельный, воздушно-пылевой (при вдыхании спор возбудителя);

· Возможен трансмиссивный путь (через укусы кровососущих насекомых – слепней и мух).

Инкубационный период – 2-3 суток.

Патогенез и клинические особенности.

Входными воротами возбудителя сибирской язвы в большинстве случаев являются поврежденная кожа, значительно реже - слизистые оболочки дыхательных путей и желудочнокишечного тракта. В основе патогенеза лежит действие экзотоксина возбудителя, отдельные фракции которого вызывают коагуляцию белков, отек тканей, приводят к разви-тию токсикоинфекционного шока. На месте внедрения возбудителя в кожу развивается сибиреязвенный карбункул - очаг геморрагическинекротического воспаления глубоких слоев дермы на границе с подкожной клетчаткой, сопро-вождающийся отеком и деструкцией тканей, в центре очага - некроз кожи с образованием буро-черной кор-ки (anthrax - уголь), сопровождающейся отеком. Возбудитель из входных ворот заносится макрофагами в регионар-ные лимфатические узлы, в которых развивается воспаление без серьезных нарушений барьерной функции, в силу чего генерализация процесса не наступает или наступает в относительно поздние сроки от начала воспалительного процесса. При вдыхании пылевых

частиц, содержащих сибиреязвенные споры, макрофаги захватывают возбудителя со слизистой оболочки дыхательных путей и заносят в трахеобронхиальные лимфатические узлы, в которых развива-ется воспаление с исходом в тотальный некроз, способствующий гематогенной генерализации инфекции.

Продолжительность инкубационного периода сибирской язвы от нескольких часов до 12 дней, в среднем 2-3 дня. Клиническая картина обусловлена характером пораженных органов. Различают кожную, легочную и кишечную кли-нические формы сибирской язвы, которые могут закончиться сепсисом. Генерализованные формы в 100% случаев заканчиваются летально; при кожной форме летальность не превышает 5%.

В зависимости от места входных ворот выделяют:

Кожная форма (чаще) – во входных воротах сначала больные отмечают усиливающийся кожный зуд, затем появляет-ся красноватое пятно, быстро трансформирующееся в папулу медно-красного цвета, через несколько часов на месте папулы образуется везикула с серозно-геморрагическим содержимым, из-за сильного зуда больные часто срывают везикулу, либо она лопается сама, и на ее месте образуется черный увеличивающийся в размерах струп (напоминает уголек), струп окружен инфильтратом в виде багрового вала. Кожная форма сопровождается повышением темпе-ратуры тела до 39-400С, длится примерно 5-6 дней, летальность не более 5%.

Легочная форма – протекает очень тяжело, развивается пневмония по типу отека легких, в большинстве случаев за-канчивается летально (смерть наступает на 2-3 сутки вследствие сердечно-сосудистой недостаточности).

Кишечная форма – проявляется повышением температуры до 39-400С, рвотой и диареей с кровью, заканчивается летально в 100% случаев.

При всех формах возможно развитие диссеминированной инфекции.

Иммунитет.

Постинфекционный иммунитет – гуморальный антимикробный и антитоксический напряженный (повторные заболе-вания возможны, но редко). Развивается ГЗТ.

Микробиологическая диагностика

Материалом для исследования служат содержимое карбункула и пузырьков, мокрота, испражнения, кровь и моча. При патолого-анатомическом исследовании забирают кусочки органов или целые органы.

По эпидемиологическим показаниям исследуют различные объекты внешней среды, а также шерсть и щетину животных. Все образцы поме-щают в герметичные сосуды и транспортируют закупоренными в опломбированных боксах или деревянных ящиках в лаборатории особо опасных инфекций (см. главу 15).

Микробиологическую диагностику проводят с соблюдением правил техники безопасности при особо опасных ин-фекциях. Для диагностики применяют все 5 методов микробиологической диагностики.

Первоначально из материала готовят мазки, которые окрашивают по Граму, а также по Романовскому-Гимзе и мети-леновой синькой для выявления капсулы. Наличие в мазках крупных грамположительных стрептобацилл, окружен-ных капсулой, дает возможность поставить предварительный диагноз. Люминесцентная микроскопия применяется как дополнительный метод диагностики сибирской язвы, при этом сибиреязвенные бациллы, обработанные люми-несцирующей сывороткой, выглядят как палочки с ободком, светящиеся зеленоватым светом.

Для выделения чистой культуры исследуемый материал засевают на МПА и МПБ, а также заражают лабораторных животных (белые мыши, морские свинки). Выделенную чистую культуру идентифицируют по следующим тестам: ха-рактер роста на МПА и МПБ, разжижение желатина в виде перевернутой елочки, отсутствие подвижности, по тесту «жемчужное ожерелье» и лизису сибиреязвенным бактериофагом ВА-9 и «Саратов». Дополнительно определяют лецитиназную, фосфотазную и гемолитическую активность.

В биопробе патологический материал или испытуемую культуру вводят подкожно морским свинкам в паховую об-ласть, мышам в корень хвоста. Наблюдение за животными продолжают в течение 10 дней. У павших животных ис-следуют печень, селезенку, лимфатические узлы, почки, кровь из полостей сердца, места введения исследуемого материала. О наличии возбудителя сибирской язвы свидетельствует типичная патолого-анатомическая картина у подопытных животных: отек в месте введения исследуемого материала, темная несвернувшаяся кровь, кровоизлия-ния в клетчатке, рыхлая селезенка и плотная красная печень. В мазках-отпечатках из органов и крови имеются грам-положительные капсулированные палочки.

Серодиагностика проводится в тех случаях, когда не удается обнаружить возбудителя в материале. Для определения антител в сыворотке крови больного используют реакцию латексной агглютинации или РПГА с протективным сибире-язвенным антигеном. Сибиреязвенные антигены определяют в РИФ, ИФА, РСК, РНГА, РП в геле и реакции термопре-ципитации по Асколи. Реакция Асколи имеет большое значение, так как позволяет обнаружить возбудитель при от-рицательных результатах бактериологического исследования.

Наличие сибиреязвенного антигена в разложившемся или мумифицированном трупе животного, коже (свежей, сухой, выделанной) и изделиях из нее, шкурках, мехе, шер-сти определяют с помощью реакции термопреципитации по Асколи. Однако для прижизненной диагностики она не дает серьезных преимуществ перед бактериологическим и серологическим методами.

Для ретроспективной диагностики при эпидемиологических исследованиях ставят кожные аллергические пробы с антраксином. Антраксин вводят внутрикожно в количестве 0,1 мл, результаты учитывают через 24-48 ч. Пробу счита-ют положительной при наличии гиперемии диаметром более 16 мм и инфильтрата.

Специфическая профилактика.

Проводится вакцинация по эпидпоказаниям, а также планово – группам риска (военным, животноводам) живой си-биреязвенной сухой вакциной СТИ (высушенная взвесь живых безкапульных Bacillus anthracis) или комбинированной вакциной (СТИ+протективный антиген).

Профилактика проводится в направлении всех трех звеньев эпидемического процесса: мероприятия 1-й группы направлены на источник инфекции, мероприятия 2-й группы - на разрыв механизма и путей передачи и мероприятия 3-й группы - на восприимчивый коллектив. Для специфической профилактики применяется живая сибиреязвенная вакцина СТИ (Санитарно-технический институт). Вакцина получена Н.И. Гинсбургом и А.Л. Тамариным в 1940 г. Имму-низацию проводят по эпидемиологическим показаниям и группам риска. Для экстренной профилактики назначают сибиреязвенный иммуноглобулин.

Неспецифическая профилактика такая же, как и при всех зоонозах, и сводится в основном к следующим санитарно-ветеринарным мероприятиям.

• Изоляция больных и подозрительных животных.

• Сжигание трупов погибших животных и зараженных объектов (подстилка, навоз).

• Обеззараживание мест содержания больных животных.

• Очистка водопоев.

• Осушение заболоченных участков (перепахивание, хлорирование).

• Организация скотомогильников. При невозможности сжигания трупов их хоронят на отдельных сухих и пустынных участках; глубина ямы должна быть не менее 2 м, труп кладут на толстый слой хлорной извести и засыпают ее

сверху слоем до 10 см. Все мероприятия по захоронению следует проводить с соблюдением санитарных норм.

• Санитарный надзор за предприятиями, занятыми переработкой животного сырья. Все поступающее сырье прове-ряют в реакции термопреципитации по Асколи, меховые изделия изготовляют из сырья, давшего отрицательный ре-зультат в реакции термопреципитации по Асколи.

Неспецифическая профилактика (большая роль):

· Изоляция больных животных;

· Сжигание трупов погибших животных;

· Санитарный надзор за предприятиями, перерабатывающими животное сырье и т.д.

Специфическое лечение – лошадиный противосибиреязвенный иммуноглобулин.

Для лечения применяют антибиотики и сибиреязвенный иммуноглобулин. Для антибактериальной терапии препарат выбора - пенициллин, при его непереносимости - тетрациклин.