12.1.3. Клостридии ботулизма

Ботулизм – инфекционная болезнь, характеризующаяся тяжелейшей интоксикацией организма с преимущественным поражением ЦНС, возникающей при употреблении пищевых продуктов, содержащих экзотоксины возбудителя.

Классификация

Возбудитель принадлежит к виду Clоstridium botulinum.

Открыт Э. Ван Эрменгемом в 1896 г., выделившим микроб из организма погибшего человека и остатков колбасы, которую тот принимал в пищу (отсюда название: лат. botulus – колбаса).

Морфология

Представляют собой палочки с закругленными концами, размерами 5-9х1,0 мкм, образуют субтерминальные споры, отсюда имеют вид теннисной ракетки, подвижны (перитрихи), грамположительны.

Культуральные свойства

C. botulinum – строгий анаэроб. Растет на среде Китта-Тароцци, температурный оптимум 25-35°С. При культивировании в анаэростате на кровяном агаре образует мелкие сероватые колонии с зоной гемолиза. В высоком столбике сахарного агара имеет вид пушинок или зерен чечевицы.

Биохимические свойства

Разлагает многие углеводы (глюкозу, мальтозу, глицерин и др.) с образованием кислоты и газа. Обладает отчетливой протеолитической активностью, при распаде белков выделяет сероводород и аммиак, разжижает желатин, коагулирует молоко. Восстанавливает нитраты в нитриты.

Антигенные свойства

Возбудитель имеет О и Н антигены, сходные у всех представителей вида. В зависимости от антигенной структуры экзотоксина различают 8 сероваров C. botulinum: А, В, С_1(a), С_2(b), D, Е, F, G. Наиболее патогенны для людей серовары А, В, Е и F. Для идентификации возбудителя используется антигенная специфичность токсинов.

Фактор патогенности

Экзотоксин известен как самый сильный из всех биологических ядов. Смертельная доза для человека составляет менее 0,1 нг/кг веса человека. Ботулинический экзотоксин оказывает сильнейшее нейротропное действие, блокируя нейромышечную передачу.

По биохимическому механизму действия он представляет собой протеолитический фермент Zn-металлопротеазу. Этот фермент с высокой специфичностью гидролизует белки пресинаптических мембран нейромышечных синапсов (везикуло-ассоциированный протеин, синаптобревин, целлюбревин и др.). При этом блокируется накопление и выделение нейромедиатора ацетилхолина, что приводит к нисходящему мышечному параличу.

Молекулярная масса токсина составляет 150 kD. Исходно он представляет собой протоксин, который переходит в свою активную форму под действием протеаз возбудителя или ферментов пищеварительного тракта (трипсина и др.) Образуется молекула, состоящая из двух цепей (легкой и тяжелой), которые соединяются дисульфидной связью. Тяжелая цепь (100 kD) обеспечивает специфическое связывание и проникновение токсина в синапс, легкая (50 kD) вызывает протеолитическую деградацию нейробелков.

Наличие генов, кодирующих экзотоксин ботулизма, связано с наличием бактериофага в геноме бактерий. Отсюда изредка ботулизм может вызываться и другими родственными видами клостридий – C. baratii и C. butyricum, имеющими данные гены.

Резистентность

Споры C. botulinum высокорезистентны к различным воздействиям, выдерживают кипячение в течение 6 часов, автоклавирование при 120^оС более 1 часа, длительное высушивание, замораживание при -253°С. Сохраняют жизнеспособность в 5% растворе фенола до 1 суток.

Для токсина также характерна высокая устойчивость к нагреванию – при 100°С может сохраняться до 10 минут; устойчив к кислой среде, замораживанию, действию пищеварительных ферментов.

С учетом высочайшей активности токсина, работа с ним ведется в условиях, соответствующих биобезопасности при работе с особо опасными инфекциями (II группа патогенности). Токсин может становиться потенциальным средством биотерроризма и биологического оружия.

Характеристика и патогенез заболевания

Патогенез

C. botulinum обитают в кишечнике животных, рыб, молллюсков, раков, оттуда попадают в почву с фекалиями. Споры клостридий длительное время находятся в окружающей среде без потери жизнеспособности.

Для размножения возбудителям необходимы анаэробные условия. Такие условия создаются при консервировании грибов, приготовлении мясных и рыбных и консервов, особенно в домашних условиях. После прорастания спор вегетативные формы продуцируют токсин. Он накапливается при аутолизе возбудителей. Образование токсина угнетается в кислой среде и при повышенной (6-8%) концентрации NaCl в продуктах.

Алиментарный путь передачи приводит к развитию пищевого ботулизма – наиболее частой формы болезни. Редко возможен раневой ботулизм. Эта форма возникает при загрязнении некротизированных тканей раны почвой.

Представляет опасность ботулизм новорожденных. Он связан с длительным выживанием возбудителя в кишечнике детей до 6 месяцев жизни, где отсутствует полноценная нормальная микрофлора. В этом случае возбудитель продуцирует токсин непосредственно в кишечнике.

Ботулинический токсин обладает нейротропностью. Он попадает с пищей в кишечник и адсорбируется на клетках эпителия. После активации под действием протеаз быстро всасывается через стенку желудка и тонкого кишечника в кровь и обусловливает длительную токсинемию. Токсин накапливается в периферических нервных окончаниях мотонейронов передних рогов спинного мозга и бульбарных отделов ЦНС. При этом он попадает в нервно-мышечные синапсы и ингибирует кальций-зависимое освобождение ацетилхолина. В результате наступает симметричный вялый нисходящий паралич мышц.

Инкубационный период зависит от количества поступившеего токсина. Он продолжается от 6-24 часов до 2-10 дней или даже более длительно. Чем короче инкубационный период, тем тяжелее протекает болезнь.

Заболевание начинается остро, при этом температура остается нормальной. Возможны различные варианты ботулизма с преобладанием симптомов поражения ЖКТ или расстройством зрения и дыхательной функции. В первом случае заболевание начинается с появления сухости во рту, тошноты, рвоты, диареи. Во втором случае первые проявления болезни связаны с нарушением зрения (больной жалуется на туман перед глазами и двоение). В результате паралича мышц гортани появляется осиплость голоса, а затем голос может пропадать. Отмечается расстройство аккомодации, опущение верхнего века (птоз), расширение зрачка – мидриаз, головная боль, головокружение.

Кроме поражения ЦНС, ботулотоксин вызывает периферические нарушения нервно-мышечной передачи, которые проявляются вялостью движений, развитием параличей мышц (глазных, глоточных, гортанных, шеи, конечностей, диафрагмы).

Больной может погибнуть от паралича дыхательных мышц и сердечной недостаточности. Летальность при заболевании составляет 20-40%. При воздоровлении от ботулизма происходит постепенная медленная регенерация синапсов пораженных нейронов.

Иммунитет

После перенесенного заболевания протективный иммунитет не формируется. Антитела, которые вырабатываются в течение заболевания, направлены против определенного серовара токсина.

Лабораторная диагностика

1.Экспресс-метод – постановка ИФА или РПГА с эритроцитарным антительным антитоксическим диагностикумом с целью быстрого обнаружения экзотоксина в крови больного или исследуемом материале.

2. Биологический метод (реакция нейтрализации токсина антитоксином in vivo, биопроба) позволяет обнаружить экзотоксин в материале (остатки пищи, рвотные массы, промывные воды желудка, испражнения, кровь, секционный материал – печень, кишечник, желудок). Мышам внутрибрюшинно вводят фильтрат материала в смеси с поливалентной противоботулинической сывороткой А, В, Е. Другая группа мышей получает материал без сыворотки. В том случае, когда животные второй группы погибают, ставят развернутую реакцию нейтрализации для определения типа экзотоксина.

3. Бактериологический метод. Материал засевают на среду Китта-Тароцци, далее производят пересев в высокий столбик сахарного агара, а затем идентифицируют культуру. В реакции нейтрализации определяют экзотоксин. Токсигенность культуры может быть подтверждена при помощи ПЦР.

Лечение и профилактика

Больным с ранними признаками ботулизма, а также лицам, принимавшим зараженную пищу, вводят гетерологичную противоботулиническую антитоксическую сыворотку. Когда неизвестен серовар токсина, вводят поливалентную сыворотку против токсинов А, В, С, Е, а после определения типа экзотоксина – соответствующую моновалентную.

Комплексное лечение ботулизма включает промывание желудка и другие методы детоксикации, инфузионную терапию, при необходимости выполняется искусственная вентиляция легких.

Для специфической профилактики возможно применение анатоксинов типов А, В, Е, в том числе в составе ряда ассоциированных вакцин.