XIII. Факультативно анаэробные грамотрицательные неспорообразующие палочки

13.1. Семейство энтеробактерий (Enterobacteriaceae)

Данное семейство включает более 40 родов и более 100 видов. Наиболее важными для человека являются роды Escherichia, Salmonella, Shigella, Yersinia, Klebsiella, Proteus, Morganella, Providencia, Citrobacter, Enterobacter.

К представителям семейства Enterobacteriaceae относятся грамотрицательные палочки, не образующие спор, подвижные (перитрихи) и неподвижные. Хорошо растут на простых питательных средах.

Хемоорганотрофы, факультативные анаэробы. Все представители ферментируют глюкозу.

Восстанавливают нитраты в нитриты.

Для всех представителей характерно отсутствие цитохромоксидазы и положительный каталазный тест.

13.1.1. Эшерихии

Классификация

Род Escherichia назван в честь Т. Эшериха, который в 1885 г. выделил из кишечника и описал главного представителя – кишечную палочку.

Данный род представлен 7 видами, основное значение имеет вид E. сoli. E. vulneris могут выделять из ран, E. hermannii из ран, крови, спинномозговой жидкости.

Вид E. сoli включает условно-патогенные кишечные палочки, которые являются постоянными обитателями кишечника человека, животных, птиц, рыб.

Морфология

Прямые грамотрицательные палочки размерами 1-1,5х2-6,0 мкм, в мазках располагаются одиночно, не имеют спор, перитрихи (редко неподвижны); большинство штаммов имеет микрокапсулу (некоторые – капсулу), реснички.

Культуральные свойства

E. сoli хорошо растет на простых питательных средах – колонии на агаре круглые, прозрачные, в мясопептонном бульоне вызывают диффузное помутнение всей среды.

Для культивирования применяют дифференциально-диагностические лактозосодержащие среды. На среде Эндо и среде МакКонки образуют красные с металлическим блеском лактозоположительные колонии, на среде Левина – темно-синие. Не растут на средах с цитратом

Штаммы, обитающие у человека и теплокровных животных, могут размножаться при 43⁰С, оптимальный рН 7,2-7,4, температурный оптимум – 37⁰С.

Биохимические свойства

Факультативные анаэробы. Активно метаболизируют углеводы. Ферментируют глюкозу, мальтозу, маннит и лактозу с выделением кислоты и газа.

Тесты на оксидазу, сероводород, желатин, уреазу отрицательны. Каталазоположительны, восстанавливают нитраты в нитриты.

Антигенная структура

У E. сoli имеет термостабильный О-АГ – ЛПС, по которому известно более 170 серогрупп (табл. 9).

На поверхности О-АГ расположен капсульный К-АГ, представленный несколькими фракциями (А, В, L). По К-АГ выделяют около 90 вариантов.

Термолабильный Н-АГ имеет белковую структуру, он связан с наличием жгутиков, разрушается при нагревании. По нему выделяют более 50 сероваров.

По наличию соматических, капсульных и жгутиковых антигенов составляют антигенные формулы фенотипа кишечной палочки, где на первое место ставят О-антиген, на второе – К, в скобках его тип (А, В, L), на третье – Н-антиген.

На практике используют также упрощенную классификацию диареегенных штаммов кишечной палочки по видам О-антигенов.

Таблица 9.

Классификация диареегенных E. сoli

Категория	Серогруппы
Энтеротоксигенные E. сoli	О6, О8, О15, О20, О25, О27, О63, О78, О80, О85, О115, О139, О148, О159, О167, О128ас
Энтероинвазивные E. сoli	О28, О29, О124, О136, О143, О144, О152, О164, О167
Энтеропатогенные E.сoli	О55, О111, О119, О125, О126, О127, О18, О44, О112, О114
Энтерогеморрагические E.сoli	О157, О26, О111, О145

Патогенные кишечные палочки отличаются от непатогенных антигенной структурой. Это обусловливает возможность их серологического типирования.

Патогенные группы эшерихий (виротипы) и их факторы вирулентности

Бактерии вида Е. соli являются частью нормальной микрофлоры кишечника. Однако некоторые представители вида обладают значительными фенотипическими отличиями от других.

Это определяется способностью Е. соli к генетическим внутривидовым и межвидовым рекомбинациям. В результате отдельные возбудители приобретают гены патогенности, которые встраиваются в геном бактерий в составе островков патогенности. Данные гены кодируют основные факторы вирулентности –адгезины и токсины.

Бактерии, обладающие сходными факторами вирулентности, объединяют в группы патогенности или виротипы. Они вызывают диарейные кишечные инфекции, специфичные для каждой группы патогенных Е. соli.

Кроме того, как и многие другие представители кишечной микрофлоры, Е. соli могут вызывать неспецифические воспалительные инфекции разной локализации (мочевыводящих путей, абдоминальные и др.) Штаммы данных возбудителей обладают собственным набором факторов вирулентности.

Различные группы патогенности Е. соli и факторы их вирулентности представлены в Таблице.

Резистентность

Патогенез и характеристика инфекций

Как представители нормальной микрофлоры, кишечные палочки выполняют ряд физиологических функций: участвуют в пристеночном пищеварении, разлагают клетчатку, синтезируют витамины групп К, В, Е, являются антагонистами патогенных бактерий (выделяют колицины), стимулируют иммунитет.

Это санитарно-показательный микроорганизм, наличие которого указывает на фекальное загрязнение воды, пищи, предметов обихода.

Патогенные штаммы возбудителя вызывают 2 типа инфекционного процесса: диарейные кишечные инфекции и внекишечные инфекции (мочевыводящих путей, брюшной полости, респираторного тракта, менингиты новорожденных, бактериемию и сепсис)

Диарейные кишечные инфекции вызываются различными группами патогенных Е. соli.

Механизм их передачи фекально-оральный, пути передачи – алиментарный, водный, контактно-бытовой.

Источники инфекции – больные и бактерионосители, при энтерогеморрагических диареях могут быть животные (крупный рогатый скот).

Инфицирующая доза для большинства возбудителей значительна – 10⁶-10⁹ бактерий. Для энтерогеморрагических Е. соli она очень невелика (100 бактерий или даже менее).

Инкубационный период зависит от дозы микроорганизмов и обычно составляет несколько дней.

Энтеропатогенные E. сoli включают не менее 20 серогрупп. Они поражают новорожденных и детей 1-2 года жизни. Вызывают колиэнтерит.

Патогенез поражений определяется адгезией возбудителей к эпителию тонкого кишечника, повреждением микроворсинок, однако без инвазии в клетку.

Вирулентность этих бактерий связана с наличием особого генного локуса, который находится в составе хромосомного островка патогенности – локуса «стирания энтероцитов».

Данный локус кодирует различные факторы патогенности. Важнейшие из них – адгезин интимин и рецепторный для него белок Tir.

Для направленной доставки рецепторного Tir-белка в энтероциты у возбудителей имеется специализированная органелла инжектисома (или иглокомплекс). В ее состав входят сократительные белки. Инжектисома относится к системе III типа секреции бактерий, которая обеспечивает активное поступление белков патогенности в пораженные клетки.

В норме на энтероцитах Tir-рецептора нет. Однако он присутствует в бактериальной клетке. После контакта E. сoli с клетками эпителия тонкой кишки с помощью инжектисомы происходит впрыскивание белков, составляющих Tir-рецептор к интимину, внутрь эпителиоцита. Через некоторое время этот рецептор появляется на мембране энтероцита.

E. сoli посредством интимина присоединяется к внедренному Tir-рецептору. Это обеспечивает прочную адгезию микроба с поверхностью эпителиальных клеток. Кроме того, Tir-рецептор активирует перестройку внутриклеточного актина и других белков в месте прикрепления микробов.

В результате после присоединения большого количества бактерий происходит сглаживание и стирание микроворсинок эпителия кишечника. При этом может развиваться локальное воспаление.

Все это ведет к нарушению всасывания, расстройству электролитного обмена и диарее.

Энтеротоксигенные E. сoli вызывают заболевания по другому механизму. К ним принадлежит более 70 серогрупп. Они остаются основной причиной диареи детей младшего возраста в странах с теплым климатом. Вызывают холероподобные заболевания. У взрослых лиц вызывают «диарею путешественников» при посещении санитарно неблагополучных стран.

Тип диареи – секреторный (невоспалительный), и связан с продукцией бактериями термолабильного и термостабильного энтеротоксинов. Токсины кодируются плазмидными генами.

Адгезию возбудителя на энтероцитах обеспечивают факторы колонизации (пили или фимбрии).

Действие термолабильного энтеротоксина аналогично действию токсина холерного вибриона. Токсин состоит из двух компонентов: А и В. Рецепторный компонент В состоит из 5 субъединиц. Он соединяется с ганглиозидными рецепторами на мембранах клеток эпителия, формирует канал в мембране и позволяет компоненту А проникать в клетки. Компонент А выполняет АДФ-рибозилирование внутриклеточных G-белков, что в итоге приводит к активации аденилатциклазы и накоплению внутриклеточного цАМФ. Далее активируются трансмембранные каналы, усиливается секреция ионов Cl^-, Na⁺ и воды с подавлениием их реабсорбции, что ведет к диарее.

Термостабильный энтеротоксин действует через внутриклеточную гуанилатциклазу, активируя секрецию электролитов и воды.

Энтероагрегативные E. сoli вызывают диарею вследствие своей выраженной способности к адгезии к эпителию и самоагрегации. Они обычно не продуцируют токсинов, однако обладают 2-мя типами фимбрий, обеспечивающих плотное прикрепление и взаимодействие микробных клеток.

В отличие от предыдущих возбудителей, они вызывают диффузную адгезию микробов к эпителию на большом протяжении и их агрегацию между собой. Это ведет к повреждению эпителиальных клеток и препятствует нормальному водно-электролитному обмену. В итоге возникает диарея длительностью более 2-х недель.

Энтероинвазивные E. сoli (9 серогрупп) отличаются от вышеперечисленных возбудителей. Они проявляют большее сходство с шигеллами, которые при инфекции проникают внутрь пораженных клеток. Так же, как и шигеллы, они неподвижны и не способны ферментировать лактозу.

Патогенность бактерий связана со способностью внедряться в эпителиоциты слизистой оболочки толстого кишечника, размножаться внутри клеток и разрушать их.

Эти свойства кодируются хромосомными и плазмидными генами патогенности. Одна из плазмид кодирует структуру III типа секреции, которая обеспечивает доставку факторов патогенности в пораженные клетки. После их впрыскивания происходит перестройка внутриклеточного актина и захват прикрепившихся возбудителей клетками кишечника.

Кроме того, бактерии этой группы способны продуцировать энтеротоксин.

Воспаление при данной инфекции менее выражено, чем при шигеллезе, отсюда геморрагический колит наблюдается редко. Обычно возникает диарея различной длительности.

Наиболее угрожающие жизни заболевания и осложнения, вызывают эшерихии, относящиеся к группе энтерогеморрагических кишечных палочек (ЭГКП). У больных возникает тяжелый геморрагический колит, который может осложняться гемолитико-уремическим синдромом (ГУС) с развитием острой почечной недостаточности и возможным летальным исходом.

Бактерии данной группы продуцируют сильнодействующие экзотоксины, блокирующие синтез белка в пораженных клетках.

Вместе с экзотоксином возбудителей шигеллеза (шигатоксином) они образуют общее семейство токсинов. Отсюда они получили название шигаподобных токсинов 1 и 2 типа или веротоксинов (от названия лабораторных культур клеток Vero, на которых определяют их цитотоксическое действие).

Способность к синтезу токсинов определяется наличием умеренных бактериофагов в геноме бактериальных клеток.

Наиболее вероятным резервуаром ЭГКП является крупный рогатый скот. Человек может заражаться при употреблении в пищу зараженного мяса или других пищевых продуктов, контаминированных возбудителем. Возможна контактно-бытовая передача инфекции, в том числе от больных и персонала.

Считалось, что заболевания вызывает ограниченная группа возбудителей, при этом основным серотипом является E. сoli 0157:Н7. В настоящее время показано, что не менее 30 серогрупп эшерихий могут быть причиной болезни.

Инкубационный период составляет в среднем 5-7 дней.

Возбудитель достигает эпителия толстого кишечника. Его прикрепление происходит по механизму, общему с энтеропатогенными кишечными палочками. В нуклеоиде ЭГКП содержится аналогичный локус «стирания энтероцитов», который кодирует адгезин интимин и рецепторный для него белок Tir.

При помощи системы III типа секреции (инжектисомы) происходит доставка Tir-рецептора в энтероциты и плотная адгезия к ним бактерий посредством интимина.

Далее бактерии продуцируют шигаподобные экзотоксины. Как и многие другие токсины, они состоят из двух компонентов: А и В. Рецепторный компонент В соединяется с гликолипидным рецептором Gb₃ (глоботриозилцерамидом) на мембранах клеток.

После связывания с рецепторами токсины посредством эндоцитоза проникают в цитоплазму. Компонент А токсина распадается на 2 субъединицы, при этом фракция А1 обладает ферментативной N-гликозидазной активностью. Она разрушает гликозидные связи в 28S рРНК большой субъединицы рибосом и тем самым блокирует синтез белка в эпителиоцитах (цитотоксический эффект), вызывая их гибель. Поражение эндотелия сосудов вызывает дистрофию и некроз стенки кишечника.

После проникновения токсинов в кровоток они связываются с клетками с высокой плотностью Gb₃-рецепторов, в частности с эндотелием почечных клубочков и сосудов микроциркуляции. Разрушение клеток почечных клубочков может приводить к нарушению функции органа и почечной недостаточности.

ЭГКП обладают и другими факторами вирулентности, в частности, гемолизинами, которые кодируются плазмидными генами. Также они продуцируют сериновую протеазу, которая разрушает фактор свертывания V.

Кроме того, бактерии имеют плазмиды с генами устойчивости к антибиотикам. Они способны к продукции β-лактамаз расширенного спектра действия.

Множественное действие факторов вирулентности приводит к развитию деструктивного гемоколита.

При обычном течении симптомы болезни постепенно угасают, однако в 6-8% случаев заболевание осложняется гемолитикоуремическим синдромом. ГУС чаще возникает у детей младшего возраста или у пожилых людей. Он сопровождается гемолитической анемией, тромбоцитопенией и почечной недостаточностью. Летальность при ГУС может достигать 5% и более, осложнения в виде почечной недостаточности и поражения ЦНС – у 15-30% больных.

В мае 2011 года в ФРГ и соседних европейских странах возникла эпидемическая вспышка энтерогеморрагической инфекции, вызванной кишечной палочкой. Эпидемия продлилась в течение двух месяцев. Всего в 16 странах было зарегистрировано 4321 случаев заболевания, из них 50 человек умерло (летальность превышает 1%). Среди заболевших преобладали женщины. Более чем у 25% из них возник гемолитико-уремический синдром.

Заражение, вероятнее всего, было связано с употреблением в пищу контаминированных продуктов, в первую очередь – проросших семян некоторых бобовых (пажитник).

Оказалось, что инфекция вызвана E. сoli нового серовара О104:Н4, который до этого вызывал патологию лишь в единичных случаях.

Изучение генома возбудителя показало, что бактерии серовара О104:Н4 не имеют генов интимина, однако обладают адгезинами, характерными для энтероагрегативных кишечных палочек. Также они продуцировали шигаподобный токсин 2 типа, кодируемый генами бактериофага, и β-лактамазы расширенного спектра действия. Возникновение такого штамма связывают с горизонтальным переносом генов между бактериями и их последующей рекомбинацией.

Анализ эпидемии подтвердил, что среди популяций E. сoli постоянно происходит интенсивный генетический обмен, обеспечивающий быстрое распространение генов патогенности и приводящий к появлению новых вирулентных штаммов.

Помимо специфических диарейных заболеваний, E. сoli регулярно вызывают внекишечные инфекции.

Это оппортунистические инфекции, условиями для которых являются попадание возбудителя в норме стерильный биотоп (брюшная полость, мочевыводящие пути, ЦНС), повреждение тканевых барьеров, снижение иммунитета, развитие смешанной инфекции и т.д.

Наиболее часто возникают заболевания мочевыводящих путей, вызванные уропатогенными эшерихиями. Известно несколько таких серогрупп.

Они вызывают внегоспитальный циститы и восходящие пиелонефриты. У детей могут приводить к хроническим инфекциям. Вирулентность связана с наличием различных типов адгезинов, обусловливающих прикрепление бактерий к эпителию мочевого тракта. Адгезины в основном кодируются хромосомными генами в составе островков патогенности.

Специфичными для уропатогенных эшерихий являются Р-фимбрии. Они связываются с гликосфинголипидными рецепторами уроэпителия. Также в адгезии участвуют маннозочувствительные фимбрии, гемагглютинин и т.п. Плотное прикрепление бактерий, их разрушение с выделением ЛПС эндотоксина вызывает воспалительную реакцию (нейтрофильную инфильтрацию, местное выделение провоспалительных цитокинов и т.д.), что ведет к прогрессированию процесса.

Кроме того, уропатогенные E. сoli продуцируют гемолизины, гены которых находятся в плазмидах или нуклеоиде. Помимо эритроцитов, эти токсины повреждают эндотелий сосудов и почечный эпителий.

E. сoli могут участвовать в развитии абдоминальных инфекций (холецистита, аппендицита, перитонита), вызывать бактериемию и сепсис.

Особенно опасен менингит новорожденных и детей 1 месяца жизни, обусловленный кишечной палочкой. Наиболее часто он возникает у недоношенных детей. Бактерии проникают в ЦНС через фенестрированный эндотелий сосудистых сплетений головного мозга. Большинство возбудителей относится к серотипу О18:К1. Они обладают специализированными адгезинами (S-фимбриями). Вариант К1 капсульного АГ обеспечивает устойчивость бактерий в кровотоке к действию комплемента. Летальность при заболевании может превышать 50%.

Иммунитет после большинства после заболеваний группоспецифический, слабовыраженный. Естественный пассивный иммунитет против возбудителей колиэнтерита у детей раннего возраста обеспечивается sIgA-антителами грудного молока матери. Материнские антитела IgM против патогенных E. сoli не проходят через плаценту. У взрослых резистентность определяется антагонизмом нормальной флоры кишечника и sIgA-антителами против патогенных штаммов.

Лабораторная диагностика инфекций

Основной метод – бактериологический с идентификацией выделенной культуры серологическим и, при необходимости, молекулярно-генетическим методом.

Материалом для исследования при эшерихиозах в зависимости от их формы являются фекалии, рвотные массы, моча, гной, кровь, секционный материал.

При установлении диагноза коли-энтерита посев делают на дифференциально-диагностические среды Эндо, МакКонки или Левина, выявляют красные или темно-фиолетовые лактозоположительные колонии. Затем ставят реакцию агглютинации на стекле с поливалентными ОК-сыворотками, которые содержат антитела к наиболее часто встречающимся сероварам, вызывающим колиэнтериты. Обычно проверяют не менее 10 колоний с разных чашек.

При положительном результате выделяют чистую культуру на скошенном агаре или среде Клиглера, Ресселя. С чистой культурой ставят реакцию агглютинации на стекле с моновалентными сыворотками, содержащими антитела к определенному серовару. Затем ставят развернутую реакцию агглютинации в пробирках с кипяченой культурой для определения О-антигена и с живой культурой для определения К-антигена. После этого делают заключение о выделенном сероваре.

Одновременно изучают биохимические свойства.

Для выделения энтерогеморрагических кишечных палочек применяют агар с сорбитолом, поскольку ЭГКП, в отличие от других эшерихий, сорбитол не ферментируют. Кроме того, они не обладают ферментом глюкуронидазой, что также используется в диагностике.

Для обнаружения энтеротоксинов может быть использован ИФА.

Наиболее специфическим для диагностики заболеваний, вызванных диареегенными E. сoli, является молекулярно-генетический метод – различные варианты ПЦР, молекулярная гибридизация. Эти реакции позволяют обнаружить гены патогенности E. сoli, отвечающие за синтез их цитотоксинов и адгезинов.

Лечение

Лечение зависит от формы заболевания. При неосложненных диареях, вызванных энтеротоксигенными штаммами, антибиотикотерапия не показана. Лечение симптоматическое, направленное на поддержание водно-электролитного баланса.

Для лечения колитов, протекающих с симптомами воспаления, рекомендованы фторхинолоны (норфлоксацин и др.), цефалоспорины.

Для нормализации микробиоценоза кишечника возможно назначение пробиотиков (колибактерина, бифидобактерина и др.)

Сложным является лечение геморрагических колитов, обусловленных ЭГКП. Рекомендуется по возможности избегать антибиотикотерапии, поскольку она может провоцировать развитие гемолитико-уремического синдрома. С одной стороны, антибиотики не действуют на выделенные токсины, с другой – гибель клеток может приводить к увеличению их концентрации. Кроме того, лечение антибиотиками стимулирует передачу генов токсигенности, которые кодируются бактериофагами, другим бактериям, в т.ч. нормальным E. сoli. В этом отношении следует исключить препараты, влияющие на метаболизм нуклеиновых кислот бактерий, в первую очередь – фторхинолоны и ко-тримоксазол. Препаратами выбора здесь являются карбапенемы.

Для предупреждения ГУС исследуется возможность применения антитоксических моноклональных АТ против токсигенных энтерогеморрагических штаммов E. сoli О157:Н7 и др.

Уропатогенные E. сoli чувствительны к большинству антибиотиков, кроме ампициллина и ко-тримоксазола. Для лечения внегоспитальных циститов и пиелонефритов назначают фторхинолоны или комбинированные β-лактамы, цефалоспорины III или IV поколения,.

Профилактика

Основное значение имеют неспецифические санитарно-гигиенические мероприятия предупреждения инфекции в родильных домах, детских садах, молочных кухнях и т.д.

13.1.2. Шигеллы

Шигеллез (бактериальная дизентерия) – это инфекционное заболевание, вызываемое бактериями рода Shigella, протекающее с преимущественным поражением толстого кишечника.

Первые представители рода были впервые открыты в 1888 г. Шантемесом. В 1898 г. они были подробно описаны японским бактериологом К. Шига, в честь которого получили свое название.

В различных странах бактериальная дизентерия составляет от 20 до 60 % кишечных инфекций.

Классификация

Род подразделяется на 4 вида:

S. dysenteriaе – серогруппа А, 13 сероваров;

S. flexneri – серогруппа В, 6 сероваров, 11 подтипов;

S. boydii – серогруппа С, 18 сероваров;

S. sonnei – серогруппа D, 1 серовар.

В генетическом отношении все виды шигелл имеют более 90% гомологии ДНК как между собой, так и с эшерихиями. Отсюда их можно отнести к одному геновиду. Однако различия в фенотипе, во многом обусловленные мобильными элементами генома, приводят к значительным отличиям видов по их патогенности.

Бактерии серогрупп В и D чаще всего вызывают шигеллез.

Морфология

Мелкие, грамотрицательные неподвижные палочки, имеют пили, которые обеспечивают адгезию; спор не имеют, могут иметь микрокапсулу.

Культуральные свойства

Факультативные анаэробы, хемоорганотрофы. Растут на простых питательных средах в виде мелких, полупрозрачных, бесцветных колоний. Склонны к диссоциации на S- и R-формы. На дифференциально-диагностических средах также дают бесцветные колонии, т.к. не расщепляют лактозу. В жидких средах S-формы дают равномерное помутнение, R-формы – придонный осадок.

Биохимические свойства

Все шигеллы менее активны, чем другие кишечные бактерии.

Углеводы ферментируют до кислот без газа. Индивидуальные биовары, например S. flexneri биовар Newcastle, способны образовать небольшое количество газа.

Наименьшей ферментативной активностью обладают S. dysenteriae, ферментирующие лишь глюкозу без газообразования.

Дифференциальным биохимическим признаком является ферментация маннита: S. dysenteriae не разлагает маннит, представители групп В, С, D маннитположительны.

В отличие от других видов, S. sonnei могут медленно в течение нескольких дней разлагать лактозу и сахарозу.

Оксидазоотрицательны, каталазоположительны.

Не образуют H₂S. S. flexneri продуцируют индол.

Антигенная структура

Антигенный комплекс шигелл включает О-АГ – липополисахарид клеточной стенки, по которому бактерии делятся на серогруппы и серовары. К-АГ схож у всех видов и способен маскировать О-АГ. Тормозит агглютинацию О-антисыворотками, что снимается кипячением в течение одного часа. Определение антигенной структуры проводят для окончательной идентификации бактерий.

Факторы вирулентности

Шигеллы – возбудители, паразитирующие внутриклеточно. Гены, кодирующие комплекс вирулентных свойств, расположены в хромосоме и плазмидах.

Все патогенные штаммы содержат большие плазмиды (120 – 140 кД), определяющие «инвазивный фенотип» шигелл. Белки инвазии кодируются, главным образом, генным локусом ipa/spa (ipa – инвазивные плазмидные АГ).

Этот локус отвечает за образование структур III типа секреции (инжектисомы и белков инвазии). У шигелл эта система называется секретон III. С помощью инжектисомы бактерия впрыскивает белки вирулентности Ipa, Vir и другие внутрь клеток. Они перестраивают внутриклеточный актин и обеспечивают попадание шигелл в эпителий.

Ведущий фактор патогенности – экзотоксин (цитотоксин Шига). Он кодируется хромосомным stx-геном. Вызывает гибель клеток, воспаление и приток жидкости в очаг поражения.

Шига-токсин продуцируется главным образом шигеллами из группы А – S. dysenteriaе.

Токсин состоит из двух субъединиц: А и В. Компонент В обеспечивает связывание токсина с гликолипидным Gb3- рецептором на мембранах. Компонент А (фермент с гликозидазной активностью) разрушает 28S pPHK в большой субъединице клеточных рибосом. Это вызывает необратимое нарушение синтеза белка и гибель клеток. Нарушается всасывание Na и воды, что приводит к аккумуляции жидкости в подслизистой оболочке. У токсина Шига установлена гемолитическая активность in vitro.

Все возбудители продуцируют эндотоксин – ЛПС клеточной стенки, оказывающий провоспалительное действие.

Резистентность

Шигеллы обладают невысокой устойчивостью к действию внешних факторов. Наиболее резистентны S. sonnei, которые в водопроводной воде сохраняются до 2,5 месяцев, в воде открытых водоемов – до 1,5 месяцев. В продуктах, особенно молочных, могут не только сохраняться, но и размножаться.

Патогенез и характеристика заболевания

Шигеллез распространен повсеместно, особенно в развивающихся странах. Ежегодно в мире возникает до 150 млн случаев заболевания, при этом более 1 млн заканчивается летально. Около 70% пациентов – это дети в возрасте 1-5 лет

Шигеллез – антропонозная инфекция.

Источники инфекции – больные люди и бактерионосители. Основной механизм передачи – фекально-оральный. Пути передачи различны: при дизентерии Зонне преобладает пищевой путь, при дизентерии Флекснера – водный. Возможен контактно-бытовой путь передачи. Определенную роль играют насекомые – пассивные переносчики – мухи, тараканы и др., переносящие возбудителей на пищевые продукты.

Инфицирующая доза весьма невелика – 10-100 клеток, особенно для шигелл из группы А – S. dysenteriaе. Инкубационный период длится от 1 до 7 дней (чаще 1-2 дня).

После заражения шигеллы попадают в желудочно-кишечный тракт и достигают толстой кишки.

Проникновение бактерий в эпителий обеспечивается белками III типа секреции. После контакта инжектисомы с М-клетками пейеровых бляшек ipa-белки (ipaВ и ipaС) образуют пору в мембране этих клеток. Внутрь М-клетки впрыскивается около 30 вирулентных белков (белки-эффекторы), что приводит к полимеризации внутриклеточного актина с перестройкой цитоскелета. При этом М-клетка образует псевдоподии и сама захватывает прикрепившиеся микроорганизмы.

Дальнейшее распространение шигелл в соседние здоровые эпителиоциты происходит с помощью дополнительного механизма инвазивности, который получил название «образование актиновой кометы». При этом белок вирулентности шигелл vir G активирует полимеризацию внутриклеточного актина. Из него образуется жгутикоподобная структура, которая прикрепляется к полюсу бактериальной клетки.

Тем самым исходно неподвижный возбудитель приобретает способность к внутри- и межклеточному перемещению. Это обеспечивает латеральную (боковую) инвазию шигелл в соседние клетки.

Сходным образом инфицируются макрофаги. Белки инвазивности (ipaВ и др.) стимулируют продукцию провоспалительных цитокинов ИЛ 1, ИЛ 18, хемокина для нейтрофилов ИЛ 8. Кроме того, они вызывают гибель фагоцитов посредством апоптоза через активацию каспазы-1. Усиление продукции цитокинов происходит также под действием эндотоксина шигелл.

Активное выделение цитокинов приводит к повреждению кишечной стенки. Они активируют иммунное воспаление в кишечнике с привлечением нейтрофилов. При неосложненном течении инфекции нейтрофилы обеспечивают постепенное удаление возбудителя.

Массивное разрушение кишечного эпителия и эндотелия сосудов кишечника происходит под действием Шига-токсина. Попадая в кровь, Шига-токсин может повреждать почки с развитием гемолитико-уремического синдрома и почечной недостаточности.

Повреждение кишечной стенки ведет к проникновению бактерий в подлежащие ткани с развитием кровоизлияний и воспалительной реакции подслизистой оболочки. При этом нарушается всасывание воды и электролитов, что приводит к развитию диареи.

Эндотоксин при попадании в кровоток вызывает лихорадку и общую интоксикацию.

Для заболевания характерно повышение температуры тела до 38-39⁰С, боли в животе, диарея. Испражнения жидкие, с примесью слизи и крови (гемоколит). Характерны болезненные тенезмы – безуспешные позывы к дефекации. Наиболее тяжелую форму дизентерии вызывают S. dysenteriae (группа А). Могут быть осложнения – кишечные кровотечения, коллапс, перфорация кишечника, парапроктиты. Бывают более легкие, стертые и атипичные формы дизентерии, которые трудно диагностировать. Иногда заболевание переходит в хроническую форму или формируется носительство.

Иммунитет

После перенесенного заболевания иммунитет непрочный и непродолжительный. Чаще всего он видо- и типоспецифичен.

Лабораторная диагностика

Основным методом диагностики дизентерии является бактериологический.

В качестве исследуемого материала берут испражнения. Необходимо предохранять материал от внешних воздействий, чтобы предотвратить гибель шигелл. Наилучшим способом является взятие фекалий тампоном из прямой кишки.

Посев производят немедленно после получения испражнений до приема антибиотиков. В качестве среды накопления для посева применяют жидкую селенитовую среду (в состав входит МПБ, лактоза, селенит натрия). Она особенно хорошо стимулирует рост шигелл Зонне.

Используют среды Мак Конки или Плоскирева (включает МПА, лактозу, соли желчных кислот, индикатор нейтральный красный). Шигеллы дают рост бесцветных лактозоотрицательных колоний.

Для выделения чистой культуры их пересевают на среды Клиглера или Ресселя. На агаре Клиглера бактерии ферментируют только глюкозу, не образуют газ (кроме некоторых вариантов S. flexneri)

Дифференцируют по биохимическим свойствам (определяют ферментацию маннита, лактозы, сахарозы и др. углеводов). Реакция на сероводород отрицательна. Образование индола характерно примерно для половины штаммов серогрупп А, В, С.

Идентифицируют серогруппу и серовар в реакции агглютинации со специфическими сыворотками.

Редко используют серологический метод для диагностики стертых и бессимптомных форм дизентерии (РПГА с эритроцитарным диагностикумом шигелл Флекснера и Зонне).

В качестве эпидмаркеров определяют фаготип, выделение колицинов. Применяют генетические методы (оценка плазмидного профиля, рестрикционный анализ и т.д.)

Лечение

Проводят дезинтоксикационную и инфузионную терапию для компенсации потерь воды и электролитов.

С учетом нарастающей резистентности шигелл к ампициллину, ко-тримоксазолу и тетрациклинам, при назначении антибиотиков используют фторхинолоны (норфлоксацин и др.), цефалоспорины III поколения (цефтриаксон) или азитромицин.

Профилактика

Большое значение имеют санитарно-гигиенические мероприятия, направленные на разрыв механизма передачи возбудителей: санитарный контроль за источниками водоснабжения, пищевыми продуктами, соблюдение личных санитарно-гигиенических правил. Вакцинация не проводится из-за отсутствия эффективных вакцин.