Мистерии сибирской язвы (учебник)

Раздел II • 7. Патогенез

Рис. 7.4. Патологические изменения в кортикальной области лимфатического узла на 2-й день инфицирования B. anthracis (справа) по сравнению с неинфицированным лимфатическим узлом (слева); мышиная модель, окраска гематоксилинэозином (А и В), иммунофлуоресцентное окрашивание (C и D). Обратите внимание (фрагмент В) на выраженный отёк ткани (зелёные стрелки), многочисленные пикнотические клетки (красные стрелки) и инфильтрующие нейтрофилы (чёрные стрелки), а также (D) на бактериальное скопление (белые стрелки) в субкапсулярной области (по Popova T. G., 2014)

тор системы комплемента C1q (см. Xue Q., Gu C., et al. Entry of Bacillus anthracis spores into epithelial cells is mediated by the spore surface protein BclA, integrin α2β1 and complement component C1q. Cell

Microbiol. 2011; 13(4):620–634; DOI: 10.1111/j.1462–5822.2010.01558.x). Это указывает на то,

что и система комплемента подавляется не полностью.

110

Мистерии сибирской язвы

фективное, что жизнеспособные споры сибиреязвенного микроба можно обнаружить в бронхоальвеолярном лаваже даже на 4-й неделе! А некоторые спящие споры можно обнаружить даже в фагоцитах лёгких1 (Рис. 7.6).

бактериями и накапливающиеся в крови (токсикоемия)2. Они вызывают увеличение проницаемости сосудов, которое сопровождается цитокин-независимым сосудистым коллапсом с гипоксическим некрозом, как следствие, отёком тканей и полиорганным кровотечением (Рис. 7.7), что в конечном итоге приводит к смерти.

На поздней стадии инфекционного процесса на фоне развив-

Рис. 7.6. Внеклеточные (наконечник стрелки) и внутриклеточные (А – стрелка, В – зелёный) споры B. anthracis, обнаруживаемые в эпителиальных клетках лёгкого (А – единичная клетка, В - срез) и макрофаге; мышиная модель, иммунофлуоресцентное окрашивание (по Jenkins S. A., 2013)

1Именно по этой причине при сибирской язве целесообразно проводить длительную антибиотикотерапию.

2Именно поэтому антибиотикотерапия на поздних стадиях инфекционного процесса малоэффективна.

111

Раздел II • 7. Патогенез

Рис. 7.7. Отёк морды (А) и скопление крови вокруг почки (В) у гепарда (Acinonyx jubatus), наиболее восприимчивого к действию токсинов B. anthracis животного среди кошачьих и псовых (по Lekota K. E., 2018)

шихся ацидоза (снижение рН до 5,3–5,5) и гипоксии, вероятно, не менее важную роль играет и ранее упомянутый антролизин О, создающий в клеточной мембране поры, в которые устремляются сукцинаты (соли янтарной кислоты), синтезируемые сибиреязвенным микробом в гипоксических условиях. Они способствуют выбросу реактивных радикалов из митохондрий, что приводит к клеточной гибели. На клеточных моделях было показано<1>, что наиболее восприимчивыми к синергетическому (совместному) действию антролизина О и сукцинатов являются клетки малых дыхательных путей человека (HSAEC), эндотелия (HUVEC), кишечного эпителия (Caco-2), а также клетки печени (Hep-G2). Интересно, что высокая концентрация холестерина в крови ингибирует антролизин О и, как следствие, снижает его цитотоксичность.

Подводя итог сказанному, отметим, что при кожной форме инфекции (Рис. 7.8) возбудитель прорастает в вегетативные клетки в месте инвазии, откуда в отсутствие лечения мигрирует в дренирующий это место лимфатический узел, а также селезёнку и лёгкие, причём последнее может показаться несколько неожиданным для данной формы, однако объясняется тем, что размножающиеся бак-

1 Popova T. G., Millis B., et al. Anthrolysin O and fermentation products mediate the toxicity of Bacillus anthracis to lung epithelial cells under microaerobic conditions. FEMS Immunol Med Microbiol. 2010; 61(1):15–27; DOI: 10.1111/j.1574–695X.2010.00740.x.

112

Мистерии сибирской язвы

Рис. 7.8. Развитие инфекционного процесса при кожной форме сибирской язвы; мышиная модель, биолюминесцентный штамм B. anthracis BIG19 luxABCDE (по Glomski I. J., 2007). Можно видеть (верхний ряд), что после подкожной инфекции в правое ухо (5 х 102 спор) споры прорастают (появление биолюминесценции в ответ на метаболическую активность) в течение 120 минут, и к 24-му часу возбудитель обнаруживается в околоушном лимфатическом узле, дренирующем ухо. К 36-му часу возбудитель обнаруживается в селезёнке и правом лёгком. На вскрытии (нижний ряд) возбудитель обнаруживается в ухе (3 х 103), околоушном лимфатическом узле (4 х 103), селезёнке (2 х 105) и правом лёгком (2 х 104)

113

Раздел II • 7. Патогенез

Рис. 7.9. Развитие инфекционного процесса при лёгочной форме сибирской язвы (аэрозольное заражение); мышиная модель, биолюминесцентный штамм

B. anthracis BIG19 luxABCDE (по Glomski I. J., 2007). Можно видеть, что (А)

споры прорастают в носовой полости, откуда к 27-му часу проникают в нижнечелюстной лимфатический узел (SLN на В), но не попадают в лимфатические узлы средостения (MNL и стрелки на В). Вегетативные клетки (В) также не обнаруживаются в сердце (Н), печени (L), тимусе (Т),

правом (RL) и левом (LL) лёгком

терии могут проникнуть в кровь и задержаться в лёгких, являющихся первым капиллярным руслом, встречающимся при возвращении крови с периферии(1).

1 Следует учесть, что в лёгкие попадают «длинные», хорошо инкапсулированные бактерии. Более того, опыты показывают, что такие бактерии (в отличие от «коротких») при внутривенном введении мышам обнаруживаются в лёгких через 2 минуты и вызывают гибель за 40 минут. При этом бактерии обнаруживаются только в лёг-

114

Мистерии сибирской язвы

При лёгочной (ингаляционной) форме инфекции, в случае аэро-

зольного и интраназального заражения (Рис. 7.9 и Рис.7.10), споры по-

падают в носовую полость и лёгкие. Первыми прорастают споры в носовой полости, преимущественно в назально-ассоциированных лимфоидных тканях, откуда уже вегетативные клетки попадают в нижнечелюстные лимфатические узлы. Несмотря на эффективную доставку спор в лёгкие, вегетативные бактерии в лёгких и лимфатических узлах средостения не обнаруживаются. В случае интратрахеального заражения (Рис. 7.11) возможно развитие двух сценариев. В первом случае споры из лёгких оказываются «выброшенными» в трахею в результате мукоцилиарного клиренса 1 , а также кашля, при его наличии, откуда они проникают в нижнечелюстные лимфатические узлы, в которых происходит их прорастание. Во втором случае споры прорастают в гортани, если она имеет повреждения, из которой также проникают в нижнечелюстные лимфатические узлы. Далее при всех видах заражения происходит системное распространение возбудителя.

При желудочно-кишечной форме инфекции (Рис. 7.12) споры проходят по желудочно-кишечному тракту и колонизируют слизистую тонкого кишечника, изъязвляя его стенки(2), однако в случае наличия повреждений в верхних отделах могут прорасти и в гортаноглотке. Интересно, что в фекалиях сначала обнаруживаются вегетативные клетки, и лишь спустя время – споры, свидетельствуя в пользу того, что бактерии сначала колонизируют просвет кишечника (преимущественно тонкого) и только после этого проникают в лимфатические узлы, откуда, как и в случае кожной формы, попадают в селезёнку и лёгкие.

ких (см. Glomski I. J., Piris-Gimenez A., et al. Primary involvement of pharynx and peyer's patch in inhalational and intestinal anthrax. PLoS Pathog. 2007; 3(6):e76; DOI: 10.1371/journal.ppat.0030076).

1Механизм защиты слизистой оболочки органов дыхания от внешних воздействий, обеспечиваемый преимущественно ворсинками реснитчатого эпителия и секреторными железами, в результате которого механические раздражители (включая патогены) эффективно удаляются во внешнюю среду.

2Можно встретить утверждение, что основным местом бактериальной инвазии являются пейеровы бляшки, однако эти данные были получены на мышиных моделях с использованием нетоксигенных штаммов (например, штамма B. anthracis 9602P, несущего делецию гена pagA, ввиду чего не способного синтезировать протективный антиген).

115

Раздел II • 7. Патогенез

Рис. 7.10. Развитие инфекционного процесса при лёгочной форме сибирской язвы (интраназальное заражение, 1 х 105 спор); мышиная модель, биолюминесцентный штамм B. anthracis BIG19 luxABCDE, окраска по Граму (по Glomski I. J., 2007).

Можно видеть, что (А) споры прорастают в носовой полости, откуда к 44-му часу проникают в нижнечелюстной лимфатический узел (SLN на В), но не попадают в лимфатические узлы средостения (MNL и стрелки на В). В назальноассоциированной лимфоидной ткани (С) обнаруживается разрушение структуры ткани, инфильтрация многочисленными полиморфноядерными клетками, несколько областей лёгкого кровоизлияния и многочисленные бактериальные скопления, а также неповреждённый эпителиальный слой

116

Мистерии сибирской язвы

Рис. 7.11. Развитие инфекционного процесса при лёгочной форме сибирской язвы (интратрахеальное заражение); мышиная модель, биолюминесцентный штамм

B. anthracis BIG19 luxABCDE (по Glomski I. J., 2007). Можно видеть, что после интратрахеального введения (1 х 105 спор) возможно развитие двух сценариев: прорастание в нижнечелюстных лимфатических узлах (А, слева) и в гортани (А, справа и С), после чего происходит системное распространение возбудителя

117

Раздел II • 7. Патогенез

Рис. 7.12. Развитие инфекционного процесса при желу- дочно-кишечной форме сибирской язвы; мышиная модель, биолюминесцентный штамм B. anthracis BIG19 luxABCDE,

окраска (слева и посередине) гематоксилинэозином и (справа) по Граму (по

Glomski I. J., 2007).

Можно видеть, что после перорального введения (1 х 108 спор) возможно развитие двух сценариев: прорастание в гортаноглотке (А) и в желудочно-кишечном тракте (В). Во втором случае через 24–33 часа споры прорастают в пейеровой бляшке (РР), в которой обнаруживаются многочисленные нейтрофилы (стрелки). Далее инфекция распространяется в лимфатические узлы тонкого кишечника (JL), селезёнку (S), а также правое (RL) и левое (LL) лёгкое

118

Мистерии сибирской язвы

***

При подозрении на сибирскую язву у животных трупы вскрывать запрещается, поскольку доступ кислорода обеспечит спорообразование и выход спор во внешнюю среду. Вместе с тем прижизненная постановка диагноза бывает весьма затруднительной, а единственными «намёками» на сибирскую язву являются выделение кровянистой жидкости из естественных отверстий (Рис. 7.13), тестообразные припухлости и отёки в районе шеи1, подчелюстного пространства (Рис. 7.7-А), подгрудка и живота, а также вздутие трупа и его стремительное разложение (при почти полном отсутствии трупного окоченения, которое обнаруживается только в случае северных оленей). Могут присутствовать множественные точечные кровоизлияния на конъюнктиве глаз, а также слизистых оболочках носа, ротовой полости и ануса. При отсутствии вышеуказанных признаков трупы подвергают вскрытию, обращая внимание на характерную патологоанатомическую картину, при наличии которой, как уже говорилось ранее, вскрытие немедленно пре-

кращают!

Как правило, обнаруживаемая при вскрытии подкожная клетчатка пронизана мелкими кровоизлияниями, а её сосуды переполнены кровью, ввиду чего снятая шкура с внутренней стороны имеет тёмно-красный цвет (Рис. 7.14). Серозные покровы также испещрены мелкими кровоизлияниями. Лимфоузлы увеличены. Все паренхиматозные органы полнокровны, иногда окружены тёмной несвернувшейся кровью (Рис. 7.7-В). Селезёнка чаще всего сильно увеличена (спленомегалия), её пульпа размягчена (Рис. 7.15). Печень дряблая. В кишечнике обнаруживаются обширные кровотечения (Рис. 7.16), нарушения архитектуры ворсинок(2) (Рис. 7.17), но лёгкие повреждены незначительно (Рис. 7.18). У северных оленей обнаруживаются расширение и полнокровие сосудов головного мозга, отёк мозговых оболочек и частичные кровоизлияния в мозг.

1Наличие опухоли в области шеи у свиней считается достаточным для подозрения на сибирскую язву.

2Интересно, что, по-видимому, воспалительная реакция в кишечнике не развивается, поскольку имеет место сокращение популяции нейтрофилов и Т-клеток в тканях тонкой кишки, сокращение популяции В-клеток в тканях толстой кишки, а также отсутствие увеличения продукции провоспалительных цитокинов.

119