5. Работы сотрудников кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии Одесского государственного медицинского университета по проблеме патогенеза клостридиальных инфекций

При изучении клостридиозов, этиология которых нередко носит полимикробный характер, следует указать на существенный вклад сотрудников нашей кафедры под руководством профессора С.М.Минервина в разработку многих вопросов патогенеза столбняка, газовой анаэробной инфекции и ботулизма.

Столбняк.

Известно, что столбнячная палочка часто ассоциируется с микроорганизмами различных видов, так как инфицирование про­исходит при травмах различного происхождения. Однако значе­ние микробов-ассоциантов в патогенезе столбнячной токсикоинфекции  изучено недостаточно. Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют и том, что наличие в ране микробных ассоциа­ций отягощает клиническую картину заболевания и вызывает большой процент летальности, чем при столбнячной инфекции. Логично возникает вопрос, какие причины обуславливают более тяжелое течение столбнячной интоксикации при выделении из ран палочки столбняка в ассоциации с другими микроорганизма­ми? На этот вопрос в значительной степени получен ответ в дис­сертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук, выполненной на кафедре микробиология О. А. Кириленко под руководством профессора С. М. Минервина.

В опытах на животных показано, что столбнячный токсин в смеси со стафилококковым токсином, токсинами кишечной палоч­ки и протея вызывал гибель животных, превышающую во много раз предполагаемый суммарный эффект. Усиление столбнячной интоксикации не связано с активацией тетанотоксина, а является результатом потенцирования летального действия.

Авторы установили, что при одновременном внутримышечном введении белым мышам и морским свинкам очищенного меченого столбнячного токсина и сублетальных доз стафилококкового ток­сина увеличивалась проницаемость гистогематических барьеров и клеточных мембран для тетаноспазмина под влиянием стафило­кокковой интоксикации. Повышенная фиксация меченого тетано­спазмина при введении стафилотоксина наблюдалась в мыщцах голени и бедра, сердечной мышце и головном мозге.

Авторы установили что стафилококковая ин­токсикация как местная, так и общая способствует быстрому про­никновению тетанотоксина в мышцы и головной мозг и фиксации в этих тканях больших количеств столбнячного токсина. Это об­стоятельно. в определенной мере может объяснить потенцирование действия столбнячного токсина в животном организме стафи­лококковым токсином. Возможно, что подобный механизм потен­цированного действия имеет место и при комбинированном вве­дении тетанотоксина с токсинами кишечной палочки и протея.

Учитывая данные о потенцированном действии столбнячного токсина под влиянием токсинов стафилококка, кишечной палоч­ки и протея, О. А. Кириленко считает, что специфическая терапия, антибиотики и химиотерапия гноеродной раневой ин­фекции должна занимать одно из ведущих мест в комплексной терапии столбняка.

         Газовая анаэробная инфекция.

С. М Минервиным (1956) было высказано предположение, что более тяжелое течение заболеваний токсикоинфекционной приро­ды, вызванных облигатными возбудителями в ассоциации с сопут­ствующими микробами, связано с комбинированным дейсгвием токсинов и продуктов метаболизма микробов-ассоциантов.

Наблюдениями С. М. Минервина и К. И Червяковой (1951) показано, что одновременное введение 1/2 DLM культуры CL. perfringens и фильтрата культуры Е coli приводило к гибели белых мышей, а усиление образования лецитиназы и гиалуронидазы на­блюдалось при совместном культивировании CL perfringens с кишечной палочкой, протеем и стафилококком. Согласно данным М. А. Левенштама (1956 -1960), совместное действие токсинов Cl. perfringens и стафилококка проявлялось усилением гемолити­ческих, лецитиназных и летальных свойств. Гемолитические свойства токсина Cl. perfringens усиливались токсином Cl. sordelli (С. П Жак, 1956; А В. Целух, 1959), а также лецитиназнои и желатинолитической активности и летального действия (А. В Целух, 1960). Н. В. Думкина (1960) и Ю. И. Донец (1962) на­блюдали усиление гемолитического и летального действия cмеси токсина Cl. perfringens с центрифугатом бульонной культуры протея. Примечательным является тот факт, что специфическая антитоксическая сыворотка против токсина CL perfringens не обладала превентивным эффектом при действии указанной смеси (Ю И. Донец, Н. В Думкина, 1962).

 Усиление гемолитических, летальных и лецитиназных свойств CL. perfringens наблюдалось под влиянием 0стрептолизина (А В. Целух, С М Вирон, 1963, В И Овчинников, А В Целух, 1968). Описано усиление гемолитической активности токсина CL perfringens продуктами жизне­деятельности CL sporogenes (С П. Жак, 1956, 1960; С П Жак, М.Ф. Даценко, 1968). Совместное действие токсина Сl. perfringens с токсином Cl. oedematiens и Cl. septicum проявлялось резким усилением гемолитических свойств (С П Жак, 1955-1960). Усиливались также летальный эффект, лецитиназная и гиалуронидазная активность (С П Жак, 1967, С. П Жак, М.Ф. Даценко, 1967).

В очагах поражения при экспериментальной газовой инфек­ции, вызванной Cl. perfringens в сочетании Cl. oedematiens или Cl. septicum, фибринолитическая активность экстрактов из пора­женных органов и тканей превышала таковую по сравнению с моноинфекцией (С. П Жак, А И. Мицкевич, Э. Э. Штефан, 1969).

Приведенные данные свидетельствуют о том, что патогенные (летальные, лецитиназные, гемолитичские и др.) свойства токсина основного возбудителя  газовой   анаэробной   инфекции Cl. perfringens усиливались под влиянием токсинов других возбу­дителей этого заболевания, а также продуктов метаболизма микроорганизмов, которые являются участниками микробных ассоциаций при анаэробной инфекции.

Таким образом, отягощение клинического течения газовой анаэробной инфекции при нахождении в ранах микробных ассоциаций можно объяснить усилением токсических свойств основного возбудителя под влиянием токсинов и продуктов жизнедеятельности микробов-ассоциантов.

В дальнейшем были проведены экспериментальные исследования по выяснению возможных механизмов совместного действия токсинов возбудителей газовой анаэробной инфекции с продуктами жизнедеятельности пепатогенных клостридий, которые, по данным литературы, являются участниками ассоциаций при газовой анаэробной инфекции.

Опытами на экспериментальных животных впервые было по казано, что не обладающие самостоятельной токсичностью продукты жизнедеятельности Cl. butyricum, Cl. aerofoetidum, Cl. putrificum, Cl. paraputrificum, Cl.. sphenoides повышали летальный эффект токсина Cl. perfringens. Гемолитическое действие токсина Cl. perfringens также усиливалось продуктами метаболизма указанных непатогенных клостридий (А. В. Целух, 1967-1976, А. В. Целух, С. М. Минервин, А. П. Тараненко, 1968). Важными явились данные о том, что усиление гемолитического эффекта токсина Cl. perfringens обусловлено влиянием термостабильной низкомолекулярной фракции фильтрата бульонной культуры Cl. butyricum, а одним из механизмов усиления гемолитических свойсгв токсина является действие продуктов жизнедеятельности на оболочку эритроцитов, что проявляется, в частности, снижением их осмотической резистентности (Л. В. Целух, П. 3. Протченко, Л. А. Синицына, М. Г. Мелешко, 1976).

В развитии инфекционного процесса и других патологических состояний важное значение, согласно данным литературы, отводится участию в них ферментов лизосом, которые представляют собой специализированную систему, осуществляющую определенные процессы в жизнедеятельности клетки. Увеличение проницаемости мембран лизосом происходит при действии различных экзогенных факторов, в том числе и токсинов микробного происхождения. В опытах in vitro и in vivo показано, что фильтрат бульонной культуры CL butyricum усиливал действие токсина Сl. perfringens на мембраны лизосом, что проявлялось увечичением активности маркерного фермента  - кислой фосфатазы (А. В. Целух, А. П. Левицкий, 1979; А В Целух, А. П. Левицкий, Э. Э. Штефан, 1980).

В экспериментах на животных было установлено, что при интоксикации, вызванной токсином Cl. perfringens и смесью токсина с продуктами метаболизма Cl. butyricum, происходят фазные изменения микроциркуляции. Стойкие нарушения микроциркуляторного русла под влиянием смеси токсина с продуктами жизнедеятельности CL. butyricum возникали раньше, чем при действии одного токсина (А В. Целух, Е А. Донских, Э. Э. Штефан, Ю. М. Штыхно, 1977).

Клинические и экспериментальные данные многих исследователей свидетельствуют о том, что при газовой анаэробной инфекции поражаются различные структуры и отделы центральной нервной системы. Клинические наблюдения свидетельствуют также о том, что в процесс вовлекаются высшие вегетативные отделы ЦНС. Были проведены исследования с целью изучения изменений функционального состояния коры головного мозга экспериментальных животных при интоксикации, вызваной токсином CL. perfringeus и смесью токсина с продуктами жизнедеятельности CL. butyricum и выяснения механизма действия токсина на ЦНС. Эти исследования были проведены на кафедре патологической физиологии (зав профессор Р.Ф. Макулькин) при консультации академика Г. Н. Крыжановского.  Электрофизиологические исследования показали, что при интоксикации, вызванной токсином Cl. perfringens происходили фазные изменения электрической активности коры головного мозга экспериментальных животных: фаза десинхронизации и фаза депрессии (А. В. Целух, Р.Ф. Макулькин, Г.Н. Крыжановский, 1976)

При совместном действии токсина и фильтрата бульонной культуры Cl.butyricum десинхронизация электрической активности коры головного мозга и последующее ее угнетение наступали в более ранние сроки, чем при изолированном введении одного токсина (А. В. Целух, Р. Ф. Макулькин, Г. Н. Крыжановский, 1976). Десинхронизация электрической активности коры головного мозга при интоксикации, вызванной токсином Cl perfringens, возникает в результате вовлечения в патологический процесс ретикулярной формации ствола мозга, о чем свидетельствует отсутствие десинхронизации в условиях перерезки среднего мозга и на фоне действия аминазина. (А. В. Целух, Р. ф. Макулькин, А. А. Шандра, 1977). Установ­ленные патогенные эффекты токсина CL. perfringens и их усиление продуктами жизнедеятельности непатогенных клоcтридий по ле­тальному тесту, по действию на эритроциты, лизосомальный ап­парат, микроциркуляторное русло и по данным изменения функ­ционального состояния деятельности коры головного мозга экспeриментальных животных свидетельствуют о том, что мишенями токсина могут быть многие важнейшие органы и ткани, что по­зволило сделать важный в практическом отношении вывод о полисистемной природе газовой анаэробной инфекции (А. В. Целух,1981).

Представление о полисистемном характере газовой анаэроб­ной инфекции послужило основанием для разработки комплекс­ной патогенетической терапии этого заболевания. Такой подход был необходим еще и потому, что, несмотря на эффективность применения гангренозных анатоксинов и антитоксических сыво­роток с профилактической целью, а также в сочетании с кисло­родом под давлением для лечения, терапия газовой анаэробной инфекции антитоксическими сыворотками не достигает цели. Ис­ходя из современных данных о патогенезе газовой анаэробной инфекции и полисистемном характере этого заболевания, были разработаны А. В. Целухом, Н. В Караманом, Г. Н. Крыжановским и А. П. Доценко методические рекомендации (1981) по комплексной терапии больных анаэробной инфекцией. Методи­ческими рекомендациями предусматривается комплексная патоге­нетическая терапия: хирургическое лечение, антибактериальная, трансфузионная и инфузионняя терапия, лечение противогангренозными сыворотками и другими медикаментозными средствами, корригирующими деятельность различных органов н систем, ко­торые вовлекаются в патологический процесс.

Известно, что токсины основных возбудителей газовой ана­эробной инфекции по своему составу чрезвычайно сложные и со­держат различные компоненты, многие из которых являются фер­ментами и обладают соответствующим специфическим действием

Сравнительное изучение лейкотоксической, гемолитическои и 'гецитиназной активности токсинов основных возбудителей газо­вой анаэробной инфекции было детально проведено И. А. Сьпником (1957—1969). Автором было показано, что максимальным лейкотоксическим действием обладали четырехсуточные фильтраты бульонных культур возбудителей газовой анаэробной инфекции. К этому времени гемотоксины и лецитиназа в исследуемых фильтратах, как правило, не определялись. На основании этих данных И. А. Сытником было высказано предположение, что лейкотоксины и гемотоксины являются различными субстанциями. В опытах с применением ионнообменной хроматографии было получено 3 фракции токсина CL. perfringens, обладавших лейкотоксической активностью, две из которых были лишены летальной н лецшиназной активности (А. Л. Головатюк, 1974; А. В Целух, П. 3. Протченко, А. Я. Головатюк, 1976).

Ботулизм

Проф. С. М. Минервин доказал, что ботулизм является токсикоинфекцией, однако, причины, кото­рые приводят к размножению палочек ботулизма в организме долгие годы оставались неясными. С. П. Жак и К. И. Червякова (1956) по предложению С М. Минервина занялись изучением фа­гоцитоза при ботулизме. Ими было установлено, что токсин бо­тулизма как in vitro, так и, особенно, in vivo резко подавлял фагоцитарную функции лейкоцитов. В дальнейшем оказалось, что антитоксическая сыворотка способна в значительной степени восстановить фагоцитарную функцию лейкоцитов, даже если ток­син действует in vivo.

Применение метода определения фагоцитарного показателя, по данным авторов, позволяет определить наличие значительно меньших количеств токсина ботулизма, чем при постановке биологической пробы.

В дальнейшем В. Р. Савиным (1954) было показано, что ток­син ботулизма может быть обнаружен в пищевых продуктах ме­тодом определения фагоцитарного показателя. При постановке реакции фагоцитоза с применением Специфических моновалентных сывороток можно определить не только наличие токсина бо­тулизма, но одновременно и тип токсина, что имеет чрезвычайно важное практическое значение для своевременной специфической терапии больных ботулизмом.

При изучении механизмов патогенетического действия токсина боту­лизма Ю. И. Донцом (1958) было установлено, что токсин боту­лизма типа А и В угнетает фагоцитарную функцию клеточных элементов воспалительного эксудата как in vitro, так и in vivo В опытах с блокадой РЭС трипановой синью и тушью показано, что токсин ботулизма угнетает поглотительную функцию клетоь РЭС. Таким образом, был выяснен механизм патогенетического действия токсина ботулизма, который заключается в подавлении основной защитной функции организма, выполняемой соответст­вующими клеточными элементами. При этом возбудитель ботулизма получает возможность размножаться в организме (прежде всего  лимфатических элементах кишечника) и продуцировать новые порции токсина. Понятными стали далеко нередкие случаи длитель­ного (до 14-ти дней.) инкубационного периода, чего раньше объяснить было невозможно. Таким образом, стала более ясной картина  этого тяжелого заболевания, ботулизм -  всегда токсикоинфекция, так как при отравлении в организм попадают и токсин и возбудитель. При наличии большого количества токсина в про­дукте он сам по себе может вызвать тяжелейшую интоксикацию и смерть больного, а дополнительная продукция токсина хотя. И имеет место, но играет уже второстепенную роль. Если же токсина попало относительно мало, то немедленная интоксикация ма­ло выражена, а в ряде случаев (длительный инкубационный период) вовсе не имеет место. Однако токсин производит свое па губное действие на фагоцитирующие .клетки, и микробы получают возможность размножаться и продуцировать токсин уже в орга­низме. Этот образовавшийся в организме токсин и приводит к заболеванию, нередко смертельному.

С. М. Минервин предложил рациональную терапию ботулизма: вводить сыворотку не только па­рентерально, но и в кишечник через зонд.

Представлял интерес изучить характер связи специфического токсического (летального) действия ботулинического токсина с его лейкотоксической активностью. Изучение этой связи показало, что наибольшей летальной активностью обладала фрак­ция, содержащая белки с молекулярной массой более 200000. Эта же фракция обладала наиболее выраженной лейкотоксичес­кой активностью. Другие фракции токсина также обладали ле­тальной и лейкотоксической активностью. Следовательно, леталь­ная и лейкотоксическая активность оказались сопутствующими друг другу (А. В. Целух, П. 3. Протченко, 1973).

В 1937 г. С.М.Минервин открыл интересный феномен действия ботулинического токсина – «парадоксальный феномен». Ранее этот феномен был открыт Берингом для дифтерийного токсина. При этом отмечается исключительно интересный факт, который состоит в том, что малые (значитель­но меньше 1 ДЛМ) дозы токсина ботулизма при ежедневном «ведении вызывают гибель животных с типичными явлениями бо­тулизма даже в том случае, когда суммарная доза токсина мень­ше 1 ДЛМ. На кафедре получены предварительные данные при изучении механизма парадоксальной чувствительности (Ю. И. Донец и Н. Б. Рассказова), свидетельствующие о тяжелых пора­жениях некоторых звеньев иммунологической системы экспери­ментальных животных

РЕКОМЕНДОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Пятк³н К. Д., Кривоше¿н Ю.С. М³кроб³олог³я. - К : Высшая школа, 1992. - 432 с.

Тимаков В.Д., Левашев В.С., Борисов Л.Б. Микробиология. - М : Медицина, 1983. - 312 с.

2. Борисов Л.Б., Козьмин-Соколов Б.Н., Фрейдлин И.С. Руководство к лабораторным занятиям по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии / под ред. Борисова Л.Б. – Г. : Медицина, 1993. – 232 с.

3. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: Учебник под ред. А.А.Воробьева. – М.: Медицинское информационное агентство, 2004. - 691 с.

4. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология /ред. Л.Б.Борисов, А.М.Смирнова. - М: Медицина, 1994. - 528 c.