Шигели

Дизентерія – це інфекційне захворювання, що характеризується загальною інтоксикацією організму, діареєю та специфічним ураженням слизової оболонки товстого кишечника. Це одне з найпоширеніших гострих кишкових захворювань у світі. Дизентерія відома з давніх часів під назвою «кривавий пронос», але її природа виявилася іншою. У 1875 році російський вчений Ф. А. Леш виділив амебу Entamoeba histolytica від хворого з кривавим проносом, у наступні 15 років було встановлено самостійність цього захворювання, за яким збереглася назва амебіаз.

Власне збудники дизентерії – це велика група біологічно подібних бактерій, об'єднаних у рід Shigella. Збудника вперше виявили в 1888 році А. Шантемесом та Ф. Відалем; в 1891 році його описав А. В. Григор'єв, а в 1898 році К. Шига, використовуючи сироватку крові, отриману від хворого, ідентифікував збудника у 34 хворих на дизентерію, остаточно довівши етіологічну роль цієї бактерії. Однак у наступні роки були відкриті й інші збудники дизентерії: у 1900 році – С. Флекснером, у 1915 році – К. Зонне, у 1917 році – К. Штутцером та К. Шміцем, у 1932 році – Дж. Бойдом, у 1934 році – Д. Ларджем, у 1943 році – А. Саксом.

Наразі рід Shigella включає понад 40 серотипів. Усі вони є короткими, нерухомими, грамнегативними паличками, які не утворюють спор або капсул і добре ростуть на звичайних поживних середовищах, не ростуть на середовищі голодування з цитратом або малонатом як єдиним джерелом вуглецю; не утворюють H2S, не мають уреази; реакція Фогеса-Проскауера негативна; ферментують глюкозу та деякі інші вуглеводи з утворенням кислоти без газу (за винятком деяких біотипів Shigella flexneri: S. manchester та S. newcastle); як правило, не ферментують лактозу (за винятком Shigella Sonnei), адонітол, саліцин та інозитол, не розріджують желатин, зазвичай утворюють каталазу, не мають лізиндекарбоксилази та фенілаланіндезамінази. Вміст G+C у ДНК становить 49-53 мол.%. Шигели є факультативними анаеробами, оптимальна температура для росту – 37 °C, вони не ростуть за температури вище 45 °C, оптимальний pH середовища – 6,7-7,2. Колонії на щільних середовищах круглі, опуклі, напівпрозорі, у разі дисоціації утворюються шорсткі колонії R-форми. Ріст на MPB відбувається у вигляді рівномірного помутніння, шорсткі форми утворюють осад. Свіжовиділені культури Shigella Sonnei зазвичай утворюють колонії двох типів: дрібні круглі опуклі (фаза I), великі плоскі (фаза II). Характер колонії залежить від наявності (фаза I) або відсутності (фаза II) плазміди з мм 120 м.д., що також визначає вірулентність Shigella Sonnei.

Міжнародна класифікація шигел ґрунтується на їх біохімічних характеристиках (манітолнеферментуючі, манітолферментуючі, повільнолактозоферментуючі шигели) та особливостях їх антигенної структури.

Шигели мають О-антигени різної специфічності: спільні для родини ентеробактерій, родові, видові, групові та типоспецифічні, а також К-антигени; Н-антигенів у них немає.

Класифікація враховує лише групові та типоспецифічні О-антигени. За цими ознаками рід Shigella поділяється на 4 підгрупи, або 4 види, та включає 44 серотипи. Підгрупа А (вид Shigella dysenteriae) включає шигели, які не ферментують маніт. Вид включає 12 серотипів (1-12). Кожен серотип має свій специфічний типовий антиген; антигенні зв'язки між серотипами, а також з іншими видами шигел, виражені слабо. Підгрупа В (вид Shigella flexneri) включає шигели, які зазвичай ферментують маніт. Шигели цього виду серологічно споріднені між собою: вони містять типоспецифічні антигени (I-VI), за якими їх поділяють на серотипи (I-6/') та групові антигени, які зустрічаються в різних складах у кожному серотипі та за якими серотипи поділяються на субсеротипи. Крім того, цей вид включає два антигенні варіанти - X та Y, які не мають типових антигенів, вони відрізняються наборами групових антигенів. Серотип S.flexneri 6 не має субсеротипів, але його поділяють на 3 біохімічні типи за особливостями ферментації глюкози, манітолу та дульцитолу.

Ліпополісахаридний антиген O у всіх Shigella flexneri містить груповий антиген 3, 4 як основну первинну структуру, його синтез контролюється хромосомним геном, локалізованим поблизу his-локусу. Типоспецифічні антигени I, II, IV, V та групові антигени 6, 7, 8 є результатом модифікації антигенів 3, 4 (глікозилювання або ацетилювання) та визначаються генами відповідних конвертуючих профагів, сайт інтеграції яких розташований у lac-pro-ділянці хромосоми Shigella.

Новий субсеротип S.flexneri 4 (IV:7, 8), який з'явився в країні в 1980-х роках і набув широкого поширення, відрізняється від субсеротипів 4a (IV;3,4) та 4b (IV:3, 4, 6), і виник з варіанта S.flexneri Y (IV:3, 4) в результаті його лізогенізації шляхом перетворення профагів IV та 7, 8.

Підгрупа C (вид Shigella boydix) включає шигели, які зазвичай ферментують маніт. Члени групи серологічно відрізняються один від одного. Антигенні зв'язки всередині виду слабкі. Вид включає 18 серотипів (1-18), кожен зі своїм власним основним типом антигену.

Підгрупа D (види Shigella sonnei) включає шигели, які зазвичай ферментують маніт і здатні повільно (після 24 годин інкубації та пізніше) ферментувати лактозу та сахарозу. Вид S. sonnei включає один серотип, але колонії фаз I та II мають власні типоспецифічні антигени. Для внутрішньовидової класифікації Shigella sonnei було запропоновано два методи:

• поділ їх на 14 біохімічних типів і підтипів відповідно до їхньої здатності ферментувати мальтозу, рамнозу та ксилозу;
• поділ на фаготипи на основі чутливості до набору відповідних фагів.

Ці методи типування мають переважно епідеміологічне значення. Крім того, Shigella Sonnei та Shigella Flexneri типуються з тією ж метою за їхньою здатністю синтезувати специфічні коліцини (генотипування коліцинів) та за їхньою чутливістю до відомих коліцинів (коліцинотипування). Для визначення типу коліцинів, що продукуються шигелами, Дж. Ебботт та Р. Шеннон запропонували набори типових та індикаторних штамів шигел, а для визначення чутливості шигел до відомих типів коліцинів використовується Набір референтних коліциногенних штамів П. Фредеріка.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Резистентність до шигел

Шигели мають досить високу стійкість до факторів навколишнього середовища. Вони виживають на бавовняній тканині та папері протягом 0-36 днів, у висохлих екскрементах – до 4-5 місяців, у ґрунті – до 3-4 місяців, у воді – від 0,5 до 3 місяців, на фруктах та овочах – до 2 тижнів, у молоці та молочних продуктах – до кількох тижнів; за температури 60°C гинуть через 15-20 хвилин. Чутливі до розчинів хлораміну, активного хлору та інших дезінфікуючих засобів.

Фактори патогенності шигел

Найважливішою біологічною властивістю шигел, яка визначає їх патогенність, є здатність проникати в епітеліальні клітини, розмножуватися в них та викликати їх загибель. Цей ефект можна виявити за допомогою кератокон'юнктивальної проби (введення однієї петлі культури шигел (2-3 млрд бактерій) під нижню повіку морської свинки викликає розвиток серозно-гнійного кератокон'юнктивіту), а також шляхом інфікування клітинних культур (цитотоксичний ефект) або курячих ембріонів (їх загибель), або інтраназально білих мишей (розвиток пневмонії). Основні фактори патогенності шигел можна розділити на три групи:

• фактори, що визначають взаємодію з епітелієм слизової оболонки;
• фактори, що забезпечують стійкість до гуморальних та клітинних захисних механізмів макроорганізму та здатність шигел до розмноження в його клітинах;
• здатність виробляти токсини та токсичні продукти, що викликають розвиток самого патологічного процесу.

До першої групи належать фактори адгезії та колонізації: їхню роль відіграють пілі, білки зовнішньої мембрани та ЛПС. Адгезії та колонізації сприяють ферменти, що руйнують слиз – нейрамінідаза, гіалуронідаза, муциназа. До другої групи належать фактори інвазії, що сприяють проникненню шигел в ентероцити та їх розмноженню в них та в макрофагах з одночасним проявом цитотоксичного та (або) ентеротоксичного ефекту. Ці властивості контролюються генами плазміди з mm 140 MD (вона кодує синтез білків зовнішньої мембрани, що викликають інвазію) та хромосомними генами шигел: kcr A (викликає кератокон'юнктивіт), cyt (відповідає за руйнування клітин), а також іншими генами, які ще не ідентифіковані. Захист шигел від фагоцитозу забезпечується поверхневим К-антигеном, антигенами 3,4 та ліпополісахаридом. Крім того, ліпід А ендотоксину шигел має імуносупресивну дію: він пригнічує активність клітин імунної пам'яті.

Третя група факторів патогенності включає ендотоксин та два типи екзотоксинів, що містяться у Shigella - Шига та Шига-подібні екзотоксини (SLT-I та SLT-II), цитотоксичні властивості яких найбільш виражені у S. dysenteriae. Шига та Шига-подібні токсини також були виявлені в інших серотипах S. dysenteriae; вони також продукуються S. flexneri, S. sonnei, S. boydii, EHEC та деякими сальмонелами. Синтез цих токсинів контролюється генами tox конвертуючих фагів. Ентеротоксини типу LT були виявлені у Shigella flexneri, sonnei та boydii. Синтез LT у них контролюється плазмідними генами. Ентеротоксин стимулює активність аденілатциклази та відповідає за розвиток діареї. Шига-токсин, або нейротоксин, не реагує з аденілатциклазною системою, але має прямий цитотоксичний ефект. Шиґа та Шиґа-подібні токсини (SLT-I та SLT-II) мають молекулярну масу 70 кДа та складаються з субодиниць A та B (остання з 5 ідентичних малих субодиниць). Рецептором для токсинів є гліколіпід клітинної мембрани. Вірулентність Shigella sonnei також залежить від плазміди з молекулярною масою 120 МДа. Вона контролює синтез близько 40 поліпептидів зовнішньої мембрани, сім з яких пов'язані з вірулентністю. Shigella sonnei з цією плазмідою утворюють колонії фази I та є вірулентними. Культури, що втратили плазміду, утворюють колонії фази II та позбавлені вірулентності. Плазміди з молекулярною масою 120-140 МДа були виявлені у Shigella flexneri та Boyd. Ліпополісахарид Shigella є сильним ендотоксином.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ]

Постінфекційний імунітет

Як показали спостереження на мавпах, після дизентерії зберігається сильний і досить тривалий імунітет. Він викликається антимікробними антитілами, антитоксинами, підвищеною активністю макрофагів і Т-лімфоцитів. Значну роль відіграє місцевий імунітет слизової оболонки кишечника, опосередкований IgA. Однак імунітет є типоспецифічним, і сильного перехресного імунітету не виникає.

Епідеміологія дизентерії

Джерелом інфекції є лише людина. Жодна тварина в природі не хворіє на дизентерію. В експериментальних умовах дизентерія може відтворюватися лише у мавп. Спосіб зараження – фекально-оральний. Шляхи передачі – водний (переважає для Shigella flexneri), харчовий, причому особливо важливу роль відіграють молоко та молочні продукти (переважний шлях зараження для Shigella sonnei), та контактно-побутовий, особливо для виду S. dysenteriae.

Особливістю епідеміології дизентерії є зміна видового складу збудників, а також біотипів Зонне та серотипів Флекснера в окремих регіонах. Наприклад, до кінця 1930-х років S. dysenteriae 1 становив 30-40% усіх випадків дизентерії, а потім цей серотип став зустрічатися все рідше і майже зник. Однак у 1960-1980-х роках S. dysenteriae знову з'явився на історичній арені та спричинив серію епідемій, що призвели до формування трьох гіперендемічних її вогнищ – у Центральній Америці, Центральній Африці та Південній Азії (Індія, Пакистан, Бангладеш та інші країни). Причини зміни видового складу збудників дизентерії, ймовірно, пов'язані зі змінами колективного імунітету та змінами властивостей дизентерійних бактерій. Зокрема, повернення S. dysenteriae 1 та його широке поширення, що спричинило формування гіперендемічних вогнищ дизентерії, пов'язане з набуттям ним плазмід, що спричинили множинну лікарську стійкість та підвищену вірулентність.

[ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ]

Симптоми дизентерії

Інкубаційний період дизентерії становить 2-5 днів, іноді менше доби. Формування інфекційного вогнища у слизовій оболонці низхідної ободової кишки (сигмоподібної та прямої), куди проникає збудник дизентерії, відбувається циклічно: адгезія, колонізація, проникнення шигел у цитоплазму ентероцитів, їх внутрішньоклітинне розмноження, руйнування та відторгнення епітеліальних клітин, вихід збудників у просвіт кишечника; після цього починається інший цикл - адгезія, колонізація тощо. Інтенсивність циклів залежить від концентрації збудників у парієтальному шарі слизової оболонки. В результаті повторних циклів запальний вогнище розростається, утворені виразки, з'єднуючись, збільшують оголення кишкової стінки, внаслідок чого у калі з'являються кров, слизисто-гнійні грудочки, поліморфноядерні лейкоцити. Цитотоксини (СЛТ-I та СЛТ-II) викликають руйнування клітин, ентеротоксин - діарею, ендотоксини - загальну інтоксикацію. Клінічна картина дизентерії значною мірою визначається видом екзотоксинів, що виробляються збудником, ступенем його алергенної дії та імунним статусом організму. Однак багато питань патогенезу дизентерії залишаються нез'ясованими, зокрема: особливості перебігу дизентерії у дітей перших двох років життя, причини переходу гострої дизентерії в хронічну, значення сенсибілізації, механізм місцевого імунітету слизової оболонки кишечника тощо. Найбільш типовими клінічними проявами дизентерії є діарея, часті позиви: у важких випадках до 50 і більше разів на добу, тенезми (больові спазми прямої кишки) та загальна інтоксикація. Характер стільця визначається ступенем ураження товстої кишки. Найважчу форму дизентерії викликає S. dysenteriae 1, найлегшу - дизентерія Зонне.

Лабораторна діагностика дизентерії

Основний метод – бактеріологічний. Матеріалом для дослідження є кал. Схема виділення збудника: посів на диференційно-діагностичні середовища Ендо та Плоскірєва (паралельно на середовище збагачення з подальшим посівом на середовища Ендо, Плоскірєва) для виділення ізольованих колоній, отримання чистої культури, вивчення її біохімічних властивостей та, з урахуванням останніх, ідентифікація за допомогою полівалентних та моновалентних діагностичних аглютинуючих сироваток. Випускаються такі комерційні сироватки.

Для шигел, які не ферментують маніт:

• до S. dysenteriae 1 та 2 (полівалентний та моновалентний),
• до S. dysenteriae 3-7 (полівалентні та моновалентні),
• до S. dysenteriae 8-12 (полівалентні та моновалентні).

До маніту, що ферментує шигели: до типових антигенів S. flexneri I, II, III, IV, V, VI, до групових антигенів S. flexneri 3, 4, 6,7,8 - полівалентні, до антигенів S. boydii 1-18 (полівалентні та моновалентні), до антигенів S. sonnei фази I, фази II, до антигенів S. flexneri I-VI + S. sonnei - полівалентні.

Для швидкої ідентифікації шигел рекомендується наступний метод: підозрілу колонію (лактозонегативну на середовищі Ендо) пересівають на середовище TSI (потрійнегативне залізо) – трицукровий агар (глюкоза, лактоза, сахароза) із залізом для визначення утворення H2S; або на середовище, що містить глюкозу, лактозу, сахарозу, залізо та сечовину.

Будь-який організм, який розщеплює сечовину після 4-6 годин інкубації, ймовірно, є організмом Proteus і може бути виключений. Організм, який продукує H₂S, має уреазу або продукує кислоту на скошеному середовищі (ферментує лактозу або сахарозу), може бути виключений, хоча штами, що продукують H₂S, слід досліджувати як можливих представників роду Salmonella. В усіх інших випадках культуру, вирощену на цих середовищах, слід дослідити та, якщо вона ферментує глюкозу (зміна кольору в колонці), виділити в чистому вигляді. Одночасно її можна дослідити в реакції аглютинації на предметному склі з відповідними антисироватками до роду Shigella. За необхідності проводяться інші біохімічні тести для підтвердження приналежності до роду Shigella, а також досліджується рухливість.

Для виявлення антигенів у крові (в тому числі в ЦІК), сечі та калі можна використовувати такі методи: РПГА, РСК, реакція коаглютинації (в сечі та калі), ІФМ, РАГА (в сироватці крові). Ці методи є високоефективними, специфічними та придатними для ранньої діагностики.

Для серологічної діагностики можуть бути використані: РПГА з відповідними еритроцитарними діагностикумами, метод імунофлуоресценції (у непрямій модифікації), метод Кумбса (визначення титру неповних антитіл). Діагностичне значення має також алергічна проба з дизентерином (розчин білкових фракцій шигел Флекснера та Зоннеї). Реакцію враховують через 24 години. Вона вважається позитивною за наявності гіперемії та інфільтрату діаметром 10-20 мм.

Лікування дизентерії

Основна увага приділяється відновленню нормального водно-сольового обміну, раціональному харчуванню, детоксикації, раціональній антибіотикотерапії (з урахуванням чутливості збудника до антибіотиків). Гарний ефект дає раннє застосування полівалентного дизентерійного бактеріофага, особливо таблеток з пектиновою оболонкою, яка захищає фаг від дії шлункового соку HCl; у тонкому кишечнику пектин розчиняється, фаги вивільняються та проявляють свою дію. З профілактичною метою фаг слід давати не рідше одного разу на три дні (термін його виживання в кишечнику).

Специфічна профілактика дизентерії

Для створення штучного імунітету проти дизентерії використовувалися різні вакцини: з убитих бактерій, хімічні, спиртові, але всі вони виявилися неефективними та були зняті з виробництва. Вакцини проти дизентерії Флекснера створені з живих (мутантних, стрептоміцинзалежних) Shigella Flexneri; рибосомні вакцини, але вони також не знайшли широкого застосування. Тому проблема специфічної профілактики дизентерії залишається невирішеною. Основним способом боротьби з дизентерією є покращення системи водопостачання та каналізації, забезпечення суворих санітарно-гігієнічних умов на підприємствах харчової промисловості, особливо молочної промисловості, у дитячих закладах, громадських місцях та у підтримці особистої гігієни.