Сибиреязвенные бациллы (род Bacillus)

Сибирская язва (anthrax — злокачественный карбункул) - острая антропозоонозная инфекционная болезнь, вызываемая Bacillus anthracis, которая характеризуется тяжелой интоксикацией, поражением кожи, лимфатических узлов и других органов и высокой летальностью.

Заболевание сибирской язвой известно с глубокой древности под названием «священный огонь» или «персидский огонь». Болезнь впервые описана русским врачом С.С. Андриевским в 1786 г. во время эпидемии в Сибири. В конце XIX и начале XX веков случаи заболевания отмечались у тряпичников (Германия) и сортировщиков шерсти (Англия), являя собой пример острого инфекционного и в то же время профессионального заболевания с практически 100% летальностью. Возбудитель сибирской язвы Bacillus anthracis выделен Р. Кохом в 1876 г. Относится ко II группе патогенности – возбудитель особо опасно инфекции.

Особый интерес к проблеме СЯ в новейшей истории связан с возможностью использования спор B.anthracis в качестве бактериологического оружия. События 2001г. в США, продемонстрировали новый путь передачи инфекционного агента («язва в конверте»). По официальным данным, возбудителем сибирской язвы как агентом бактериологического оружия обладают Великобритания, Япония, Ирак, Россия и США. Однако, по оценкам экспертов, на сегодняшний день как минимум 17 стран или уже располагают готовым биологическим оружием, или завершают разработки в этой области.

Еще один аспект актуальности проблемы СЯ сегодня в России связан с наличием в стране, в т.ч. на Урале, большого количества скотомогильников, в которых споры B.anthracis могут сохраняться неопределенно долгое время. Доказано, что столетиями споры СЯ способны сохранять жизнеспособность в воде, почве и даже в высушенном состоянии, а при определенной влажности и температуре могут прорастать и накапливаться. Во Франции при институте имени Пастера 100 лет назад была захоронена погибшая от сибирской язвы лошадь. Почву с захоронения ежегодно берут на анализ. И все эти 100 лет споры сибирской язвы оказываются жизнеспособными.

Морфология. Сибиреязвенные бациллы — очень крупные 5—10 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. Вне организма хозяина образуют споры. Споры сибиреязвенных бацилл овальной формы размером 1,0x1,5 мкм, располагаются центрально или субтерминально, не превышают диаметра клетки, сильно преломляют свет (могут быть выявлены в нативном 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 попадании 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 наблюдается к концу первых суток культивирования.

В клиническом материале располагаются парами или короткими цепочками, окруженными общей капсулой. Капсулы образуются только у бактерий, выделенных из организма либо выращенных на питательной среде, содержащей животный белок (кровь, нативная сыворотка).

Культуральные свойства. Аэробы. Хорошо растут на простых питательных средах, бактерии можно выращивать на сыром или пареном картофеле, настое соломы, экстрактах злаков и бобовых и диапазоне температур от 12 до 45 ⁰С, температурный оптимум роста на плотной среде 35—37 "С, на жидкой 32—33 ⁰С Оптимум при 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, шероховатые матовые колонии (R-форма). Под лупой колонии имеют бугристый центр и более светлую периферию, по краям окруженную светлой зернистой каймой, которая образована пучками нитей клеток. Напоминают гриву льва или голову медузы. 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 достаточно высокая: обладают выраженной сахаролитической, протеолитической и липолитической активностью. Гидролизуют крахмал, образуют ацетилметилкарбинол. Выделяют желатиназу, в отличие от почвенных бацилл обладают слабой гемолитической, лецитиназной и фосфатазной активностью.

Антигенная структура. Содержит родовой соматический полисахаридный антиген и видовой белковый капсульный антиген. Образует белковый экзотоксин, обладающий антигенными свойствами. Капсульные антигены и экзотоксин кодируются плазмидами, потеря которых делает бактерии авирулентными. Сибиреязвенный экзотоксин имеет сложную структуру и включает в себя протективный антиген.

Факторы патогенности. Патогенен для человека и многих животных (крупный и мелкий рогатый скот, лошади, свиньи, дикие животные). B.anthracis вырабатывает три термолабильных белка: протективный антиген; летальный фактор; отечный фактор. Белки попарно соединяются с протективным антигеном образуют 2 экзотоксина: отечный токсин состоит из отечного фактора (89 кД) и протективного антигена (83 кД), летальный токсин состоит из летального фактора (90 кД) и протективного антигена.

Основная функция протективного антигена - формирование в мембране клетки каналов. Через них внутрь проникают остальные компоненты токсина - отечный и летальный факторы. На первом этапе протективный антиген связывается со специфическими рецепторами - мембранными белками I типа на поверхности мембраны клеток млекопитающих - главным образом макрофагов. После закрепления на мембране клетки-мишени под действием мембранной протеазы происходит образование гептамера (63 кД) из протективного антигена, с гептамером последовательно связываются отечный или летальный факторы. Образовавшийся комплекс проникает в цитоплазму клетки посредством рецептор-опосредованного эндоцитоза.

Обладая выраженной протеолитической активностью, летальный токсин в сочетании с отечным индуцирует лизис макрофагов, вызывает отек и ингибирует рост клеток в культуре тканей. После связывания с рецепторами на поверхности макрофагов летальный токсин индуцирует поглощение клеткой кальция и нарушает внутриклеточный синтез макромолекул. Воздействуя на протеинфосфатазы, летальный токсин вызывает апоптоз и некроз клеток, что в конечном итоге приводит к быстрому, в течение 2 ч, лизису макрофагов. Эффекты летального токсина реализуются так же через активацию интерлейкина-1 и фактора некроза опухоли, которые выделяются из поврежденных макрофагов и приводят к нарушению свертывающей системы крови, способствуя развитию септического шока и распространенного отека тканей.

Устойчивость в окружающей среде. Вегетативная форма неустойчива к факторам окружающей среды, однако споры чрезвычайно устойчивы и сохраняются в окружающей среде десятки лет (в воде до 10 лет, в почве до 30 лет), выдерживают кипячение и автоклавирование. Спороцидным эффектом обладают активированные растворы хлорамина, горячего формальдегида, перекиси водорода.

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 алиментарным, аэрогенным и другими путями, при уходе за больными животными, убое, переработке животного сырья, употреблении мяса и других животноводческих продуктов. Восприимчивость к возбудителю относительно невысокая.

Ежегодно в мире регистрируется от 2000 до 20 000 случаев заболеваний сибирской язвой. Болезнь широко распространена во многих странах Африки, Азии, Южной и Центральной Америки, Среднего Востока и Карибского бассейна; в США и странах Европы наблюдаются единичные случаи. Вместе с тем сообщения о вспышках сибирской язвы появляются регулярно во всех частях мира, в том числе и в европейских странах. В 95% спорадических случаев сибирской язвы, регистрирующихся в том числе и в эндемичных регионах, наблюдается кожная форма болезни.

Заболевания людей сибирской язвой ежегодно регистрируются на территории 2 - 3 округов России. В период с 2001 по 2006 годы в Российской Федерации заболело сибирской язвой 54 человека, из них наибольшее количество заболевших отмечено в Оренбургской области, Республике Дагестан, Ставропольском крае, Республике Северная Осетия, Республике Калмыкия. В последние 3 года случаев заболеваемости сибирской язвой в нашей области не выявлено.

Патогенез. Входными воротами возбудителя сибирской язвы и большинстве случаев являются поврежденная кожа, значительно реже — слизистые оболочки дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта.

В основе патогенеза лежит действие экзотоксина возбудителя, отдельные фракции которого вызывают коагуляцию белков, отек тканей, приводят к развитию токсико-инфекционного шока. На месте внедрения возбудителя в кожу развивается сибиреязвенный карбункул — очаг геморрагически-некротического воспаления глубоких слоев дермы на границе с подкожной клетчаткой, сопровождающийся отеком и деструкцией тканей, в центре очага — некроз кожи с образованием буро-черной корки (anthrax — уголь), сопровождающейся отеком.

Возбудитель во входных ворот заносится макрофагами в регионарные 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 развивается воспаление с исходом в тотальный некроз, способствующий гематогенной генерализации инфекции.

Иммунитет. После перенесенного заболевания развивается стойкий перекрестный клеточно-гуморальный иммунитет, хотя отмечаются отдельные случаи повторного заболевания.

Клиническая картина. 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 клинические формы сибирской язвы, которые могут закончиться сепсисом. Генерализованные формы в 100% случаев заканчиваются летально; при кожной форме летальность не превышает 5%.

Лабораторная 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 помещают в герметичные сосуды и транспортируют закупоренными в опломбированных боксах или деревянных ящиках в лаборатории особо опасных инфекций.

Микробиологическую диагностику проводят с соблюдением правил техники безопасности при особо опасных инфекциях. Для диагностики применяют все 5 методов микробиологической диагностики. Первоначально из материала готовят мазки, которые окрашивают по Граму, а также по Романовскому—Гимзе и метиленовой синькой для выявления капсулы. Наличие в мазках крупных грамположительных стрептобацилл, окруженных капсулой, дает возможность поставить предварительный диагноз. Люминесцентная микроскопия применяется как дополнительный метод диагностики сибирской язвы, при этом сибиреязвенные бациллы, обработанные люминесцирующей сывороткой, выглядят как палочки с ободком, светящиеся зеленоватым светом. Наличие сибиреязвенного антигена в разложившемся или мумифицированном трупе животного, коже (свежей, сухой, невыделанной) и изделиях из нее, шкурках, мехе, шерсти определяют с помощью реакции термопреципитации по Асколи (кольцепреципитация).

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: характер 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.

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 сибиреязвенным антигеном.

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 считают положительной при наличии гиперемии диаметром более 16 мм и инфильтрата.

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

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. Иммунизацию проводят по эпидемиологическим показаниям и группам риска. Для экстренной профилактики назначают сибиреязвенный иммуноглобулин.

Неспецифическая профилактика сводится к 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. Санитарный надзор за предприятиями, занятыми переработкой животного сырья. Все поступающее сырье проверяют в реакции термопреципитации по Асколи, меховые изделия изготовляют из сырья, давшего отрицательный результат в реакции термопреципитации по Асколи.