Таксономия, классификация
Шигеллы - кишечные патогены человека и приматов, которые вызывают бактериальную дизентерию или шигеллезы. В соответствии с антигенной структурой О- антигена и биохимическими свойствами известные серотипы шигелл разделяют на четыре вида или серогруппы - S.dysenteriae (серогруппа А), S.flexneri (серогруппа В), S.boydii (серогруппа С) и S.sonnei (серогруппа Д). Наибольшее распространение имеют S. flexneri и S. sonnei.
2. Нозологические формы
Дизентерия - острая кишечная инфекция, которая характеризуется поражением дистального отдела толстой кишки с развитием колитического синдрома и общей интоксикацией организма. Выделяют острую дизентерию, хроническую дизентерию, а также колитический или гастроэнтероколитический варианты течения.
Эпидемиология и пути передачи
Бактериальная дизентерия распространена повсеместно. В некоторых регионах шигеллёз остаётся эндемичным и наиболее часто поражает детей в возрасте от 3 мес до 10 лет. Единственный природный резервуар шигелл — человек. Источник инфекции - человек с различными формами клинического проявления шигеллезов или бактерионосители. Основные механизмы передачи — фекально-оральный и контактно-бытовой (через воду, пищевые продукты). Определённую роль играют насекомые-переносчики (мухи, тараканы и др.), переносящие возбудитель на пищевые продукты. Механизм заражения - фекально - оральный. Для различных видов шигелл характерны преобладающие пути передачи (контактно- бытовой - для S.dysenteriae, пищевой - для S.sonnei, водный - для S.flexneri). Для эпидемического процесса характерна изменение структуры циркулирующих популяций возбудителей - смена ведущих видов, биоваров, сероваров, что связано как с изменениями популяционного иммунитета, так и с изменениями свойств возбудителя, особенно с приобретением различных плазмид (R, F, Col и др.). Инфицирующая доза - порядка 200 - 300 шигелл. Более легкое течение имеет дизентерия, вызванная шигеллами Зонне. Дизентерию регистрируют в течение всего года с подъёмом заболеваемости в тёплый сезон. Шигеллы довольно устойчивы во внешней среде: на ткани и бумаге сохраняются до 1 мес, в высохших испражнениях — до 5 мес, в почве — 3–4 мес, в воде — до 15 дней. На овощах и фруктах они остаются живыми не более 2 нед, в молоке и молочных продуктах — несколько недель. При 60°С погибают в течение 15–20 мин, при кипячении — мгновенно. Бактерии очень чувствительны к действию дезинфицирующих средств, содержащих хлор.
Морфологические и тинкториальные свойства
По морфологическим признакам шигеллы не отличаются от остальных энтеробактерий. Это неподвижные факультативно-анаэробные небольшие грамотрицательные палочки с закругленнымиконцами, расположенные беспорядочно. Капсул не имеют, спор не образуют.
Питательные среды и культуральные свойства
Не требовательны к питательным средам, чаще используют дифференциально-диагностические среды (Эндо, Левина, Плоскирева). На твёрдых средах образуют гладкие (S-) и шероховатые (R-) колонии. S-колонии круглые, куполообразные, гладкие, полупрозрачные в проходящем свете. R-колонии неправильной формы, плоские, тусклые, с шероховатой поверхностью и неровными краями. В жидких средах S-формы дают равномерное помутнение, R-формы — придонный осадок, среда остаётся прозрачной.
Среда Плоскирева - дифференциально-диагностическая среда, используемая для первичного посева материала от больных дизентерией. Шигеллы образуют прозрачные бесцветные колонии, т.к. не разлагают лактозу.
Антигенная стуктура
Определение антигенной структуры проводят для окончательной идентификации бактерий.У шигелл имеются О- и К- антигены. О- антигены имеют эпитопы различной специфичности - от общих для семейства энтеробактерий до типоспецифических. В классификации учитывают только термостабильные групповые (четыре группы или вида - А, В,С и Д) и типоспецифические (деление на серотипы). К термолабильным антигенам относятся К- антигены (они имеются в группах А и С). Термолабильные Аг (включающие К-Аг, сходный с К-Аг эшерихий) обнаружены у всех шигелл (за исключением бактерий Флекснера и Зонне). Они способны маскировать О-Аг и тем самым блокировать агглютинацию бактерий О-антисыворотками (действие снимают кипячением в течение 1 ч). Термостабильные О-Аг разделяют на типовые и групповые. Соответственно шигеллы разделяют на подгруппы (виды). Серовары и подсеровары обозначают арабскими цифрами (к последним добавляют прописные латинские буквы); серовар-специфичные (типовые) Аг обозначают римскими (I–VI), групповые — арабскими цифрами.
Биохимические свойства
Шигеллы по сравнению с другими кишечными бактериями биохимически малоактивны. Не образуют сероводород на трехсахарно - железном агаре, не ферментируют мочевину.
Наименьшей ферментативной активностью обладают штаммы S.dysenteriae (серогруппа А), ферментирующие только глюкозу без газообразования, в отличие от других шигелл этот вид является маннит - отрицательным.
Шигеллы Флекснера ферментируют маннит, образуют индол, но не ферментируют лактозу, дульцит и ксилозу. Серотип Ньюкасл разделен на три биохимических типа. Для шигелл Флекснера более характерен водный путь передачи.
Шигеллы Бойда (серогруппа С) имеют близкую биохимическую активность, однако ферментируют дульцит, ксилозу и арабинозу. Имеют ряд серотипов, каждый из которых имеет свой главный типовой антиген.
Шигеллы Зонне (серогруппа Д) способны медленно ферментировать лактозу и сахарозу, имеют биохимические типы и фаготипы. Основной путь передачи - пищевой (чаще через молоко и молочные продукты).
Факторы патогенности
Главная биологическая характеристика шигелл - способность внедряться в эпителиальные клетки, размножаться в них и вызывать их гибель. У шигелл имеются ряд факторов, определяющих их взаимодействие со слизистой оболочкой кишечника. Это ферменты гиалуронидаза, муциназа, нейраминидаза, повышающие проницаемость и способствующие достижению бактериями поверхности эпителиального слоя стенки кишки.
Шигеллы обладают факторами адгезии и колонизации.Их функцию выполняют фимбрии,белки наружной мембраны, ЛПС, с помощью которых шигсллы прикрепляются к гликокаликсу микроворсинок эпителия, где и происходит колонизация.
Шигеллы имеют факторы инвазии, представленные белками наружной мембраны, и контролируемые генами инвазивных плазмид. Инвазины способствуют проникновению шигелл внутрь клеток. Кроме того, у шигелл обнаружен фактор межклеточного распространения, обладающий гемолитическими свойствами. Это белок наружной мембраны, который обеспечивает переход шигелл из одной клетки в другую, вызывая лизис межклеточных мембран.
Все виды шигелл обладают эндотоксином, вызывающим общую интоксикации. У шигелл имеются термолабильные экзотоксины: Шига-токсин (STL-I)проявляет одновременно цитотоксичекие, нейротоксические и энтеротоксические свойства, обладая тропизмом как к нервной системе, так и к слизистой толстого кишечника. Кроме того, Шига-токсин может вызывать гемолитический уремический синдром с развитием почечной недостаточности. Долгое время считалось, что экзотоксином обладает только S. disenteriae серовар I (бактерии Григорьева-Шига), но оказалось, что способностью к продукции Шига-токсина обладают и другие серовары S. disenreriae, а также остальные виды шигелл.
Шигаподобный токсин несколько отличается но антигенным свойствам, имея с Шига-токсином50-60% гомологии, но тем не менее нейтрализуется антителами к токсину STL-I. Этот токсинвызывает нарушение синтеза белка, всасывания ионов натрия и воды, приток жидкости в очаг воспаления. Шигаподобный токсин образуют не только шигеллы, но и некоторые сальмонеллы и диареегенные эшерихии.
Шига-токсин имеет типичную АВ-структуруи состоит из субъединицы А и 5 субъединиц В. В-пентамер присоединяется к колоноцитам через специфические гликолипидные рецепторы и способствует проникновению субъединицы А внутрь клетки, где она распадается на А1 и А2. Субъединица А1 приводит к прекращению синтеза белка на уровне 60S субъединицы рибосомы, последующим цитопатическим изменениям и возможной гибели клетки.
S. flexneri, S. boydii и S. sonnei могут продуцировать LT-энтеротоксины, контролируемые Ent-плазмидами. Таким образом, патогенность шигелл связана с их способностью проникать в клетки эпителия толстой кишки, размножаться в них, переходя из клетки в клетку и приводя к их гибели, с одновременной продукцией эндо- и экзотоксинов.
Патогенез
Взаимодействие шигелл со слизистой оболочкой кишечника начинается с адгезии и колонизации пристеночного слоя. Бактерии прикрепляются к рецепторам, имеющимся у эпителиоцитов толстой кишки, что вызывает уплотнение нитей актина и накопление миозина вокруг участка прикрепления. Формируются псевдоподии, происходит захват бактерий и они оказываются внутри фагосомы. Затем стенка фагосомы лизирустся и шигеллы поступают в цитоплазму, где интенсивно размножатся. Они не обладают подвижностью, но во время размножения на конце бактерии образуется «хвост» из нитей актина, выполняющий роль пропеллера, который помогает бактериям переходить в соседние клетки. Мембраны этих клеток были предварительно лизированы, синтезированным в это же время фактором межклеточного распространения гемолизином. Такой процесс многократно повторяется, сопровождается гибелью колоноцитов и способствует распространению шигелл в ткани, развитию воспалительного процесса с изъязвлением эпителия. Воспаление усугубляется действием вырабатываемого шигеллами экзотоксина, обладающего цитотоксическими, нейротоксическими и энтеротоксическими свойствами. Его действие приводит к местной гиперсекреции жидкости и развитию диареи, блокирует синтез белка как в колоноцитах толстой кишки, так и в нервных клетках, что приводит к их цитопатическим изменениям. Важную роль в патогенезе дизентерии играет эндотоксин, вызывающий лихорадочное состояние, поражение сердечно-сосудистой системы, нервной системы, надпочечников, органов пищеварения. При дизентерийной инфекции часто развивается дисбактериоз, что отягощает ее течение
Дизентерия антропонозная инфекция с фекально-оральным механизмом передачи. Заражение происходит от больных людей, чаще если у них легкая форма болезни или хроническая дизентерия, а также от бактерионосителей. Заболевание распространяется через грязные руки, загрязненные предметы, инфицированные продукты и воду. Это широко распространенное заболевание, болеют люди всех возрастов, но чаще дети первых лет жизни (1-2 года). Наиболее типичные признаки дизентерии - понос, тенезмы (болезненные спазмы прямой кишки) и частые позывы, общая интоксикация. Характер стула определяется степенью поражения толстого кишечника.
Инкубационный период от 1 до 7 дней. Начало острое. Клиника: повышение температуры до 38 - 39 С, слабость, головная боль, тошнота, рвота, снижение АД; синдром интоксикации более выражен при колитических формах дизентерии. Стул частый (от 5 до 20 раз в сутки), при тяжелом течении - "без счета". Колитический вариант острой дизентерии характеризуется скудным стулом с примесью слизи и прожилками крови, иногда по типу "ректального плевка" - слизь с прожилками крови без каловых масс, а при наличии энтерита обильный; патологические примеси в стуле: слизь и прожилки крови (при катаральном проктосигмоидите крови в стуле нет). Боли в животе локализуются по ходу толстого кишечника, но чаще в области спазмированной сигмовидной кишки, носят спастический характер. При дизентерийном колите характерно наличие ложных позывов на дефекацию, тенезмов (болезненных сокращений ануса после акта дефекации). Синдром дегидратации развивается при гастроэнтероколитическом и гастроэнтеритическом вариантах. Выраженной дегидратации не наступает. Осложнения встречаются преимущественно при тяжелом течении шигеллеза Флекснера в виде инфекционно-токсического шока, кишечного кровотечения, кишечной непроходимости. У абсолютного большинства больных развиваются нарушения микробной экологии кишечника (дисбактериозы).
Иммунитет
После заболевания отмечается развитие местного иммунитета - усиливается синтез лимфоидными клетками слизистой оболочки кишечника SIgА, которые покрывают слизистую оболочку и препятствуют адгезии и проникновению шигелл в эпителиальные клетки. АТ к Аг возбудителя возникают в 1-ю неделюзаболевания, достигая максимального титра на 2-й неделе. Но напряженный иммунитет они не формируют.Иммунитет типоспецифический, нестойкий.
Методы лабораторной диагностики
Основной метод диагностики - бактериологический; применяют также серологический и молекулярно-генетический методы, аллергическую пробу.
Бактериологическое исследование. Исследуемый материал - испражнения, которые берут из судна, отбирая пробы, содержащие слизь и гной, в стерильную пробирку. Нередко материал берут непосредственно из верхнего отдела прямой кишки с помощью тампона, проволочной петли и ректальной трубки. Бактериологическое исследование необходимо проводить в кратчайший срок после взятия материала («у постели больного»), т.к. шигеллы в испражнениях быстро погибают. Обычно материал помещают в консервирующую смесь, содержащую физиологический раствор NaCl с глицерином, или в транспортную среду - селенитовую среду обогащения или среду с желчью. В результате срок исследования продлевается до 24 часов при условии хранения проб в холодильнике.
Схема бактериологического исследования дизентерии
| Этапы исследования | Ход исследования | Результат |
| Предварительный этап | Посев исследуемого материала на жидкую селенитовую среду | Среда помутнела |
| 1-й | Посев исследуемого материала или пересев с селенитовой среды на чашки со средой Левина или Плоскирева для получения изолированных колоний | На среде выросли различные колонии, в том числе лактозонегативные |
| 2-й | Пересев лактозонегативных колоний некомбинированную среду Клиглера или Ресселя уколом в столбик или штрихом по скошенной поверхности. Часть колоний засевают в Api 20 Е тест-систему | Столбиковая часть комбини- рованной среды закислилась, скошенная поверхность имеет нейтральный или щелочной рН |
| 3-й | Идентификация чистой культуры на основании изучения: 1. морфологии – окраска по Граму и препарат «раздавленная капля» 2. учет результатов биохимического тестирования 3.Серологическая идентификация: РА на стекле с поливалентными дизентерийными сыворотками Чувствительность к АБ методом бумажных дисков | 1 культура неподвижна, в окрашенном препарате в поле зрения – небольшие грамм- палочки с закругленными концами, расположенные беспорядочно 2.Биохимическая характеристика соответствует……. 3. При положительной реакции агглютинации культура относится к роду шигелл и виду….. Учет чувствительности к АБ |
| 4-й | Учет результатов идентификации по проведенному исследованию | Заключение: из исследуемого материала выделена культура …..чувствительная к АБ…… |
Серологический метод. Его проводят с целью выявления антител в сыворотке больного при затянувшихся, хронических формах заболевания, а также для ретроспективной диагностики. Антитела можно выявить с помощью РИГА или развернутой реакции агглютинации («дизентерийный Видаль»). В последнее время рекомендуется в качестве основной серологической реакции использовать РСК (также и для обнаружения антигенов).
Антигены шигелл определяют в испражнениях или исследуя колонии, выросшие на чашках с дифференциально-диагностическими средами, в реакциях: РИФ, РИГА, ИФА. КОА (экспресс-методы диагностики). Антигены S. sonnei обнаруживают в пищевых продуктах и в объектах внешней среды, используя «Шигелла-тест» - диагностическую систему для постановки- ИФА.
В трудных для диагностики случаях заболевания иногда применяют молекулярно-генетические методы исследования: ПЦР или генное зондирование.
В качестве дополнительного экспресс-метода диагностики у детей, особенно при стертых и субклинических формах дизентерии, может быть использована внутрикожная аллергическая проба с дизентерином.
Лечение и профилактика
Важное значение имеют общие санитарно-гигиенические мероприятия: контроль за источниками водоснабжения, системой общественного питания, производством молока, мяса, магазинами, рынками и т.п. Для специфической профилактики в стадии разработки находится химическая дизентерийная вакцина. В эпидемических очагах можно применять специфический бактериофаг. Лечение проводят антибиотиками широкого спектра действия - тетрациклины и левомицетин при обязательном определении чувствительности, так как распространены антибиотикорезистентные и антибиотикозависимые штаммы. Высокоэффективны химиопрепараты - сульфаниламиды (сульгин, фталазол) и фторхинолоны (ципрофлоксацин, норфлоксацин, ломефлоксацин). Также в большинстве случаев необходимы симптоматическая терапия, восполнение потерь жидкости и электролитов.