Столбнячный экзотоксин. Осложнения и прогноз. Симптомы столбняка у человека

Возбудитель столбняка Clostridium tetani описал Николайер в 1884 г. В чистой культуре получил Китазато в 1889 г.

Морфология . С. tetani - палочки размером 4-8 × 0,4-1 мкм с закругленными краями. Подвижны. Жгутики располагаются перитрихиально. Капсул не образуют. Образуют споры шаровидной формы, расположенные терминально, что придает бацилле вид барабанной палочки. Грамположительны. Старые культуры иногда теряют способность окрашиваться по Траму. Споры при окраске по Траму или метиленовым синим имеют вид колечек (см. рис. 4).

Культивирование . Возбудитель столбняка - строгий анаэроб. Высокочувствителен к кислороду. Поэтому палочки хорошо размножаются в глубине высокого столбика агара. Специальными средами для их выращивания служат: среда Вейнберга в модификации ЦИЭМ, среда Виллиса и Хоббса, среда Китта - Тароцци и др. Жидкие среды заливают слоем вазелинового масла для создания анаэробных условий. Перед посевом из среды удаляют кислород путем кипячения в водяной бане и быстрого охлаждения до температуры 40-50° С. Возбудители столбняка растут при температуре 35-37° С и рН среды 6,8-7,4. На плотных питательных средах рост появляется на 3-4-й день. Выросшие колонии сероватого цвета, иногда прозрачные с неровной зернистой поверхностью и вытянутыми краями - R-форма. В высоком столбике агара С. tetani образуют колонии в виде пушинок, иногда колонии бывают темные и напоминают чечевичные зерна. На кровяных средах вокруг колоний отмечается зона гемолиза. При посеве возбудителей столбняка на среду Китта - Тароцци среда мутнеет. Рост на среде Вильсона-Блера характеризуется почернением среды. Посевы на чашках ставят в анаэростат.

Ферментативные свойства . С. tetani обладают слабой ферментативной активностью. Углеводы не расщепляют (встречаются штаммы, расщепляющие глюкозу). Протеолитические свойства выражаются в восстановлении нитратов в нитриты, медленном свертывании молока и медленном разжижении желатина.

С. tetani образует фибрилизин.

Токсинообразование . С. tetani вырабатывают сильный экзотоксин, состоящий из двух компонентов: тетаноспазмина и тетанолизина. Тетаноспазмин (нейротоксин) поражает двигательные клетки нервной ткани, что приводит к спазматическому сокращению мышц. Тетанолизин гемолизирует эритроциты. Токсин, полученный из бульонной культуры в дозе 0,0000005, убивает белую мышь массой 20 г.

Антигенная структура . Клостридии столбняка делят на 10 сероваров. Разделение на серовары производят по Н-антигену, а на серогруппы - по О-антигену, Возбудители всех сероваров продуцируют токсин, который нейтрализуется антитоксической сывороткой любого типа.

Устойчивость к факторам окружающей среды . Вегетативные формы С. tetani при температуре 60-70° С погибают через 20-30 мин. Споры обладают большой устойчивостью, они выдерживают кипячение в течение 1-1,5 ч. В почве и на других предметах споры длительно сохраняются. Прямой солнечный свет убивает их через несколько часов.

Дезинфицирующие растворы: 5% раствор фенола, 1% раствор формалина губит их через 5-6 ч.

Восприимчивость животных . В естественных условиях столбняком болеют лошади и мелкий рогатый скот. Из экспериментальных животных к столбнячному токсину высоко чувствительны белые мыши, кролики, крысы. Заболевание у них протекает по типу восходящего столбняка. Начинается оно с сокращений поперечнополосатых мышц задних конечностей, затем вовлекаются мышцы туловища и т. д. Гибель наступает от паралича сердечной мышцы.

Источники инфекции . Возбудители столбняка широко распространены в природе. Многие животные являются носителями этих микроорганизмов, поэтому С. tetani обнаруживают в почве, куда они попадают из кишечника животных и человека. Заболевания столбняком чаще наблюдаются в сельской местности, особенно в районах с развитым животноводством. Споры могут разноситься с пылью, попадая на одежду и другие предметы.

Пути передачи и входные ворота . Входными воротами является поврежденная кожа и слизистые оболочки. Столбняк является раневой инфекцией и заболеваемость связана с травматизмом (особенно в военное время). Опасны ранения с глубокой травматизацией тканей, в которые заносится земля, инородные тела и т. д. Однако для возникновения заболевания иногда достаточно проникновения небольшой занозы.

Патогенез . Проникнув в глубину ткани, споры на месте внедрения начинают прорастать в вегетативные формы. Размножаясь, столбнячная палочка выделяет экзотоксин. Столбнячный токсин избирательно действует на клетки центральной нервной системы и обусловливает спазм двигательных мышц. У человека наблюдается нисходящий столбняк. Наиболее ранними признаками являются судороги жевательных мышц (тризм), затем начинается спазм лицевой и затылочной мускулатуры. Появляется "сардоническая улыбка". Затем сокращаются мышцы живота и нижних конечностей. Смерть наступает от асфиксии вследствие спазма дыхательной мускулатуры.

Иммунитет . Постинфекционного иммунитета нет, так как исход этого заболевания часто смертельный.

Искусственный иммунитет достигается путем введения анатоксина. Иммунитет антитоксический.

Специфическая профилактика . Основана на иммунизации анатоксином, являющимся компонентом АКДС. Прививки вакциной АКДС проводят всем детям в возрасте от 5-6 месяцев до 12 лет с последующей ревакцинацией, а также работникам сельского хозяйства, строителям и др. Специфическое лечение. Вводят внутримышечно противостолбнячную сыворотку. Хороший результат дает иммуноглобулин, полученный из крови доноров, иммунизированных против столбняка. Кроме этого, вводят антибиотики тетрациклиного ряда и пенициллин.

Микробиологическое исследование

Цель исследования: обнаружение возбудителя столбняка и столбнячного токсина (практически проводят редко).

Материал для исследования

1. Содержимое раны.

2. Кусочки ткани с пораженного участка.

3. Инородные тела, попавшие в рану.

4. С профилактической целью исследуют на стерильность перевязочный материал, кетгут, шелк и препараты для подкожного введения (см. "Санитарная микробиология").

5. Почва (см. "Санитарная микробиология").

Основные методы исследования

1. Микроскопический.

2. Биологический.

3. Бактериологический (выделение возбудителя столбняка).

Ход исследования

Второй - третий дни исследования

1. Если животные не погибли, продолжают за ними наблюдение. Признаки столбняка у мышей: взъерошенная шерсть, ригидность конечностей и хвоста ("хвост трубой"), паралич лапки, в которую введен токсин. Животные погибают в характерной позе: поджав передние лапки и вытянув задние. После гибели животного производят микроскопическое и бактериологическое исследование тканей из органов.

У контрольных мышей, получивших токсин одновременно с антитоксином, заболевание столбняком не возникает.

2. При отрицательном результате биологической пробы изучают посевы. Подозрительные колонии пересевают для выделения чистой культуры на среду Китта - Тароцци.

Четвертый - пятый дни исследования

Изучают культуральные свойства выделенных микроорганизмов. Делают мазки и микроскопируют их. Полученную культуру испытывают на наличие столбнячного токсина в биологической пробе (по той же схеме, табл. 51).

Контрольные вопросы

1. Опишите морфологические свойства возбудителя столбняка.

2. Каковы ферментативные свойства бацилл столбняка?

3. Токсинообразование и антигенная структура бацилл столбняка.

4. Патогенез столбняка.

5. Специфическая профилактика и лечение столбняка.

6. На каких животных и как ставят биологическую пробу?

Возбудитель столбняка – С. tetani . Вызывает остропротекающую неконтагиозную раневую инфекцию, при которой нервная система поражается экзотоксином микроба.

Болезнь возникает в результате различных травм и ранений при условии внесения в них спор возбудителя, что возможно при попадании почвы, и сопровождается тоническими и клоническими судорогами мышц.

Возбудитель столбняка открыт Н. Д. Монастырским (1883) и А. Николайером (1884), чистую культуру выделил в 1889 г. Китазато.

Морфология. С. tetani – крупная тонкая палочка с закругленными концами длиной 3-12 и шириной 0,3-0,8 мкм. В препаратах из пораженных тканей бактерии располагаются отдельно и группами по 2-3 клетки, из культур, особенно молодых, в жидких средах – в виде длинных изогнутых нитей. Столбнячная палочка подвижна (перитрих), имеет до 20 и более жгутиков; в старых культурах преобладают клетки без жгутиков. Капсулу не образует. Круглые споры, располагающиеся терминально, в 2-3раза шире клетки, в результате этого бактерия приобретает вид барабанной палочки. Споры формируются в культурах обычно через 2-3 суток, они также образуются и в организме. Палочки со спорами неподвижны. На 4-6 сутки культуры в жидких средах состоят исключительно из спор и почти не содержат вегетативных клеток, которые лизируются.

Вегетативные клетки хорошо окрашиваются спиртово-водными растворами анилиновых красок. Грамположительные, но в старых культурах часть бактерий грамотрицательные.

Культивирование. Возбудитель столбняка – строгий анаэроб. На поверхности плотных питательных сред растет в условиях анаэробиоза при остаточном давлении не выше 0,7 кПа. Оптимальные условия: рН 7,4-7,6 и температура 36-38 0 С; С. tetani . Споры границы роста лежат в пределах 14-43 0 С.

В среде Китта-Тароцци возбудитель растет медленно; обычно через 24-36 ч появляется интенсивное равномерное помутнение с незначительным газообразованием в виде единичных пузырьков, к 5-7 суткам выпадает рыхлый осадок, среда при этом становится прозрачной. Культуры, особенно на 3-5 сутки роста, издают своеобразный запах женого рога.

На глюкозо-кровяном агаре в анаэробных условиях образует нежные беловато-серые колонии с отростками и приподнятым центром, иногда в виде мелких круглых, напоминающих капельки росы. Колонии окружены слабой зоной гемолиза (2-4 мм). Если чашки дополнительно выдержать при комнатной температуре, зона гемолиза увеличится, при обильном посеве гемолиз может быть по всей поверхности среды. В высоком столбике агара через 1-2 суток вырастают плотные колонии, напоминающие чечевичное зерно, иногда диск (R-форма). В столбике желатина через 5-12 суток появляется рост в виде елочки и происходит медленное разжижение субстрата. Молоко свертывается медленно с образованием на 5-7 сутки мелких сгустков казеина, мозговая среда чернеет при продолжительном культивировании.

Биохимические свойства. В отличие от других патогенных клостридий возбудитель столбняка характеризуется слабой биохимической активностью: не сбраживает моносахариды и многоатомные спирты. Однако некоторые штаммы могут ферментировать глюкозу в зависимости от концентрации в среде ионов железа.

С. tetani обладает слабыми протеолитическими свойствами, вызывая медленную ферментацию протеинов и пептонов до аминокислот, которые затем разлагаются с образованием угольной кислоты, водорода, аммиака, летучих кислот и индола.

Токсинообразование. Возбудитель столбняка лишен факторов инвазивности, но обладает способностью синтезировать экзотоксин высокой активности. Столбнячный токсин получен и описан Берингом и Китазато (1890). Токсин обусловливает всю специфику патогенеза и клиническую картину столбняка.

В составе столбнячного экзотоксина два компонента – тетаноспазмин и тетанолизин (тетаногемолизин). Тетаноспазмин избирательно действует на нервную систему и вызывает тонические сокращения поперечнополосатых мышц, тетанолизин – неспецифический гемолиз эритроцитов. Тетаноспазмин – основной токсический фактор, обладающий свойством нейротоксина, поражающего моторные нейроны центральной нервной системы; Цитопатический эффект в отношении клеток других тканей не проявляет. Вырабатывается в организме и культурах на вторые сутки инкубирования и достигает максимума на 5-7 сутки. Очищенный кристаллизованный тетаноспазмин – термолабильная протеаза, состоящая из 13 аминокислот с преобладанием аспарагина. Токсичность кристаллического тетаноспазмина составляет 66х10 6 ЛД 50 для белых мышей на 1 мг азота токсина. Тетанолизин – разрушающийся в присутствии кислорода гемолизин, имеющий общие свойства с бетатоксином С. perfringens , пневмолизином пневмококков и О-стрептолизином гемолитических стрептококков. В культуральной жидкости накапливается в значительном количестве уже через 20-30 ч; в старых культурах разрушается. Обладает гемолитическим, кардиотоксическим и летальным действиями.

Процессы образования тетаноспазмина и тетанолизина взаимно не обусловлены: некоторые штаммы могут продуцировать большое количество тетанолизина и малое тетаноспазмина.

Экзотоксин возбудителя столбняка нестоек и легко разрушается при высокой температуре (при 60 0 С – через 30 минут, при 65 0 С – через 5 минут), а также под влиянием прямых солнечных лучей, ионизирующих излучений и химических веществ: перманганата калия, азотнокислого серебра, йода, кислот, щелочей. Антибиотики и сульфаниламиды не разрушают этот токсин. Он не проникает через стенку кишечника и не инактивируется ферментами желудочно-кишечного тракта. Под действием формалина при 35-38 0 С переходит в анатоксин – нетоксический иммуногенный препарат.

К ферментам патогенности клостридий столбняка следует отнести РНК-азу и фибринолизин. РНК-аза токсична для лейкоцитов и ингибирует фагоцитоз; фибринолизин способствует всасыванию тетаноспазмина.

Антигенная структура. Подвижные штаммы клостридий столбняка в своем составе имеют соматический О- и жгутиковый Н-антигены. Термолабильный Н-антиген определяет типовую специфичность микроба. Описано 10 сероваров возбудителя столбняка, различающихся по структуре Н-антигена, обозначаемых цифрами I, II, III, IV и т. д. В природе чаще других встречают серовары I и II. Все они продуцируют иммунологически однородный экзотоксин, нейтрализуемый противостолбнячной сывороткой. Термостабильный О-антиген относится к групповым.

Антигенная структура столбнячного токсина изучена недостаточно.

Устойчивость. Вегетативные клетки С. tetani малоустойчивы к воздействию различных факторов внешней среды. Температура 60-70 0 С убивает столбнячные палочки в течение 30 минут, растворы обычных дезинфицирующих препаратов – через 15-20 минут.

Споры, напротив, весьма резистентны. В почве, высохшем кале, на различных предметах (гвозди, щепки, сельскохозяйственные орудия, колючки растений и др.), защищенных от света, они сохраняются в течение многих лет (так, например, на кусочке сухого дерева – до 11 лет). Прямой солнечный свет инактивирует споры через 3-5 суток. Во влажной среде при нагревании до 80 0 С сохраняют жизнеспособность 6 ч, а при нагревании до 90 0 С – 2 ч. Они также относительно устойчивы к различным дезинфектантам: 1 % раствор сулемы 5 % раствор фенола убивают их через 8-10 ч, 5 % раствор креолина – за 5, 1 % раствор формалина – за 6 ч, 0,5 % раствор соляной кислоты – за 30 минут, 10 % настойка йода – за 10, 1 % раствор азотнокислого серебра – за 1 минуту.

Патогенность. К столбняку восприимчивы все виды сельскохозяйственных животных, но наиболее чувствительны лошади. Болеют также собаки, кошки и дикие млекопитающие. Описаны случаи столбняка у кур, гусей и индюков. К столбнячному токсину исключительно восприимчив человек. Холоднокровные – лягушки, змеи, черепахи, крокодилы – невосприимчивы к столбняку при температуре ниже 20 0 С, но введенный токсин длительное время циркулирует в их организме.

Из лабораторных животных наиболее восприимчивы белые мыши, морские свинки и кролики. Инкубационный период у белых мышей продолжается до 36 ч, у морских свинок – до 48 ч, у кроликов – до 3-4 суток. Болезнь у них развивается по типу общего или восходящего (tetanus ascendes ) столбняка. Особенно характерно клиническая картина проявляется у белых мышей: ригидность хвоста и инокулированной лапки. Конечность вытянута, ограничена в подвижности, туловище искривлено в сторону инокулированной лапки, постепенно процесс захватывает и вторую половину тела. Положенная на спину мышь не может самостоятельно перевернуться. Погибающие животные принимают характерную позу с искривлением тела и вытянутыми лапками. Гибель их наступает в течение от 12 ч до 5 суток.

Патогенез. Основной патогенетический фактор при столбняке – экзотоксин, и в первую очередь тетаноспазмин, представляющий собой нейротоксин. Он не поражает кожу и не оказывает цитотоксического действия. Ферменты протеазы и фибринолизин, расплавляя кровяные сгустки и тромбы, способствуют распространению токсина за пределы очага размножения микробов. При глубоком ранении споры в условиях анаэробиоза быстро вегетируют, происходит интенсивное размножение бактерий и синтез токсина.

Экзотоксин поражает двигательные нервные центры, спинной и головной мозг, что в конечном итоге обусловливает основной симптомокомплекс столбняка. Под влиянием токсина снижается активность холинэстеразы и соответственно гидролиз ацетилхлорида, неизбежно ведущий к избыточному его образованию, вследствие чего концевая пластинка нервно-мышечного синапса приходит в состояние повышенного автоматического возбуждения. Судороги приводят к расстройству дыхания, развивается ларинготрахеоспазм, наступает гипоксия, респираторный и метаболический ацидоз. Под действием избыточного количества молочной кислоты может развиваться отек мозга. Животные погибают в результате асфиксии или паралича сердца.

Эпизоотологические данные. К столбняку восприимчивы все виды домашних животных, особенно молодняк. Птицы относительно устойчивы. К столбняку восприимчив человек. Болезнь неконтагиозна.

Источник возбудителя – животные-клостридионосители, выделяющие возбудитель с калом. Основной путь заражения – при попадании спор возбудителя столбняка в раны, особенно глубокие с разрывом мышц.

Предубойная диагностика. У больных животных отмечаются напряженность, оцепенение, судороги мышц. Первые признаки болезни: затруднение в приеме корма и пережевывании, судороги жевательных мышц, напряженная походка, неподвижность ушных раковин, выпадение третьего века, наблюдается синюшность слизистых, иногда острый отек легких, перистальтика замедлена; у крупного рогатого скота прекращается жвачка, расширяется рубец, кал и моча выделяются с трудом. Животные стоят, широко расставив конечности. У овец и коз наблюдается судорожное сокращение мышц шеи, голова запрокинута (опистотонус).

Послеубойная диагностика. Характерных для столбняка патологоанатомических изменений не обнаруживают. Мышцы могут иметь цвет вареного мяса, разрывы волокон, мелкие гнездные кровоизлияния. В почках и печени иногда отмечают дегенеративные изменения, а на плевре и эпикарде – кровоизлияния. Диагноз болезни обычно устанавливают по данным предубойного исследования, а при необходимости проводят лабораторные исследования и биопробу на мышах.

Лабораторная диагностика. В лабораторию для исследования направляют кусочки тканей из глубоких слоев раневых поражений, гной, выделения из ран. При генерализации процесса возбудитель можно обнаружить во внутренних органах, поэтому берут от трупа кусочки печени и селезенки массой по 20-30 г и 10 мл крови. При возникновении столбняка вследствие родов или аборта направляют выделения из влагалища и матки, а при подозрении – труп новорожденного животного.

При исследовании выделяют возбудитель столбняка и его токсин. Мазки окрашивают по Граму. Наличие в препаратах грамположительных палочек с круглыми терминальными спорами дает основание подозревать столбняк. Однако нередко находят сапрофитные бактерии (С. tetanomorphum и С. putrificum ), очень похожие на клостридии столбняка. Поэтому микроскопия имеет только ориентировочное значение.

Материал засевают в среду Китта-Тароцци. Культуру микроскопируют и, если она загрязнена, прогревают 20 минут при 80 0 С или 2-3 минуты при 100 0 С. Затем производят пересев методом фракционирования на чашки Петри с глюкозокровяным агаром и выращивают в анаэробных условиях. После появления роста отбирают характерные колонии и производят отсев для выделения чистой культуры.

Биопробу проводят для обнаружения токсина в патологическом материале и культуре. Исследуемый материал растирают в стерильной ступке с кварцевым песком, добавляют двойной объем физиологического раствора. Смесь выдерживают 60 минут при комнатной температуре, после чего фильтруют через ватно-марлевый или бумажный фильтр. Фильтрат вводят внутримышечно в бедро задней лапки двум мышам в дозе 0,5-1 мл. Для достижения более быстрого результата рекомендуют вводить фильтрат в область корня хвоста в смеси с хлористым кальцием.

Если исследуют культуру возбудителя, то для накопления токсина ее предварительно выдерживают при 37-38 0 С в термостате 6-10 суток, фильтруют (или центрифугируют) и вводят в дозе 0,3-0,5 мл двум белым мышам.

Биопробу можно проводить и на морских свинках. Животные погибают обычно в течение от 12 ч до 5 суток. Наблюдают за подопытными животными не менее 10 суток.

Столбнячный токсин в культурах может быть обнаружен и при помощи реакций нейтрализации (РН) и непрямой гемагглютинации (РНГА) с танизированными эритроцитами.

Специфическая профилактика. У животных некоторых видов отмечается естественная устойчивость к столбняку. Известно, что крупный рогатый скот и свиньи болеют реже, чем другие виды животных. Предполагают, что у них с кормом поступают споры возбудителя столбняка, которые вегетируют в пищеварительном тракте с образованием токсина, который, всасываясь в очень небольших количествах, вызывает иммунитет. В нативных сыворотках коров, зебу, буйволов, баранов обнаруживают столбнячный антитоксин, в меньшем количестве его находят в сыворотках лошадей и верблюдов.

Принято считать, что иммунитет при столбняке в основном антитоксический. Вакцинация животных столбнячным анатоксином сообщает им стойкий и напряженный иммунитет, продолжающийся несколько лет. В 1924 г. французские исследователи Рамон и Декомбе получили анатоксин, который в дальнейшем активно использовали для профилактики столбняка.

У нас в стране применяют высокоэффективный концентрированный столбнячный анатоксин, представляющий собой преципитат 1 % квасцового анатоксина, изготовленный из нативного столбнячного токсина путем обработки его формалином, теплом, алюмокалиевыми квасцами и фенолом. Применяют его с профилактической целью в местностях, энзоотически неблагополучных по столбняку, особенно там, где зарегистрированы частые случаи заболевания взрослых животных и молодняка. Иммунитет наступает через 30 суток после прививки и сохраняется у лошадей в течение 3-5 лет, у других видов животных – не менее года.

Для пассивной иммунизации и лечения больных животных предложена антитоксическая противостолбнячная сыворотка ги-периммунизированных столбнячным анатоксином лошадей.

Ветеринарно-санитарная оценка и мероприятия. Больных животных к убою не допускают. При установлении болезни после убоя тушу со всеми органами и шкурой уничтожают. Остатки кормов, навоз, подстилку сжигают. Все обезличенные продукты (ноги, вымя, уши, кровь и др.), полученные от убоя других животных, смешанные с продуктами убоя от больных животных уничтожают.

Проводят санитарную обработку: механическая очистка помещения, смывание загрязнений с поверхностей 1 % раствором едкого натра (70-80 0 С), дезинфекция 5 % раствором едкого натра (70-80 0 С) и тщательное протирание поверхностей в момент нанесения раствора швабрами и т. п.; через 3, 6, 24 ч - дезинфекция повторяется 3 % раствором формальдегида и 3 % раствором едкого натра или хлорной известью с 5 % активного хлора (1 л/м 3). Спецодежду кипятят.

Столбняк – это острая инфекционная болезнь, вызываемая спорообразующим анаэробом Clostridium tetani (C.tetani), который вырабатывает один из самых сильных токсинов – тетаноспазмин, и при попадании в организм человека через рану или порез поражает центральную нервную систему, вызывая судороги. Для человека смертельная доза токсина составляет всего – 2,5 нанограмм на килограмм веса.

Столбнячная палочка очень устойчива к различным внешним воздействиям, переносит кипячение, устойчива к фенолу и другим химическим агентам. Она десятки лет может сохраняться в почве и на различных заражённых испражнениями предметах. Её можно обнаружить в домашней пыли, земле, солёной и пресной воде, фекалиях многих видов животных.

Что это такое?

Столбняк - зооантропонозное бактериальное острое инфекционное заболевание с контактным механизмом передачи возбудителя, характеризующееся поражением нервной системы и проявляющееся тоническим напряжением скелетной мускулатуры и генерализованными судорогами.

Больной не заразен для окружающих. Эпидемиологических мероприятий в очаге болезни не проводят. Иммунитет после болезни не развивается. Выздоровление после клинической формы столбнячной инфекции не обеспечивает защиты от нового заболевания. Небольшое количество столбнячного токсина, достаточное для развития заболевания, не обеспечивает продукцию необходимых титров антител.

Поэтому все больные с клиническими формами столбняка должны быть обязательно иммунизированы столбнячным анатоксином - сразу же после постановки диагноза или после выздоровления.

Возбудитель

Возбудитель столбняка - палочка Clostridium tetani. Она относится к бактериям, обитающим в безвоздушной среде, кислород оказывает на неё губительное действие. Тем не менее этот микроорганизм очень устойчив благодаря способности образовывать споры. Споры - это устойчивые формы бактерии, которые могут существовать в неблагоприятных условиях окружающей среды. В виде спор Clostridium tetani легко переносит высушивание, заморозку и даже кипячение. А при попадании в благоприятные условия, например, глубокую рану, спора переходит в активное состояние.

Споры Clostridium tetani обнаруживаются в почве, домашней пыли, фекалиях многих животных, природных водоёмах. Если эта спора так распространена в нашем окружении, то возникает вопрос, почему все люди не заразились столбняком? Дело в том, что этот микроб безопасен при проглатывании. Хоть он и не разрушается соляной кислотой и ферментами, но и не может всасываться через желудочно-кишечный тракт.

Как передаётся столбняк? Это раневая инфекция - возбудитель может проникнуть в организм через раны, ожоговые поверхности, участки обморожения. Clostridium tetani любит глубокие раны, так как в них возможно создание бескислородных условий.

Механизм развития заболевания

С момента попадания столбнячной палочки в благоприятные условия, она активно начинает размножаться, вырабатывая при этом столь вредный для живого организма экзотаксин. С током крови экзотаксин распространяется по всему организму и воздействует на спинной мозг, отделы продолговатого мозга и ретикулярную формацию.

В состав столбнячного токсина входит тетаноспазмин, представляющий большую опасность для нервной системы. Воздействуя на нее, он приводит к появлению тонических сокращений мускулатуры, а также запускает процесс тетаногемолизина, во время которого происходит процесс разрушения эритроцитов.

Симптомы столбняка у человека

В развитии столбняка у человека выделяют несколько клинических периодов:

1. Инкубационный период при столбняке составляет обычно около 8 дней, но может длиться до нескольких месяцев. При генерализации процесса, чем более удален очаг инфекции от ЦНС, тем продолжительнее инкубационный период. Чем короче инкубационный период, тем тяжелее протекает заболевание. Инкубационный период столбняка новорожденных в среднем от 5 до 14 дней, иногда от нескольких часов до 7 дней. Заболеванию могут предшествовать головная боль, раздражительность, потливость, напряжение и подергивание мышц в районе раны. Непосредственно перед началом болезни отмечаются озноб, бессонница, зевота, боли в горле при глотании, боли в спине, потеря аппетита. Однако инкубационный период может протекать бессимптомно.
2. Начальный период. Его продолжительность составляет около двух дней. Вначале инфицированный человек ощущает тянущую боль в области ранения, в то время, как рана целенаправленно идет на поправку. Одновременно с этим или немного позже у человека наблюдается тризм, под которым принято понимать – напряжение и сократительные движения жевательных мышц, в результате чего возникают проблемы с открытием рта. При тяжелом течении болезни может наблюдаться полная невозможность открыть рот в результате очень сильного смыкания зубов.
3. Период разгара болезни продолжается в среднем 8-12 дней, в тяжёлых случаях до 2-3 недель. Его длительность зависит от своевременности обращения к врачу, ранних сроков начала лечения, наличия прививок в период, предшествующий заболеванию. Развивается тоническое сокращение жевательных мышц (тризм) и судороги мимических мышц, вследствие чего у больного появляется сардоническая улыбка лат. risus sardonicus: брови подняты, рот растянут в ширину, углы его опущены, лицо выражает одновременно улыбку и плач. Далее развивается клиническая картина с вовлечением мускулатуры спины и конечностей («опистотонус»). Возникает затруднение глотания из-за спазма мышц глотки и болезненная ригидность (напряжение) мышц затылка. Ригидность распространяется в нисходящем порядке, захватывая мышцы шеи, спины, живота и конечностей. Появляется напряжение мышц конечностей, живота, который становится твёрдым как доска. Иногда наступает полная скованность туловища и конечностей, за исключением кистей и стоп. Возникают болезненные судороги, вначале ограниченные, а затем распространяющиеся на большие группы мышц, которые длятся от нескольких секунд до нескольких минут. В лёгких случаях судороги возникают несколько раз в сутки, в тяжелых - длятся почти непрерывно. Судороги могут возникать спонтанно, а могут появляться вследствие действия раздражителя, которым может стать яркий свет, прикосновение или звук. При возникновении судорог у человека наблюдается усиленное потоотделение, лицо синеет и вся мимика отражает ужасное страдание. Спазмирование мышц приводит к нарушению функций глотания, дыхания, мочеиспускания. В организме происходят застойные явления, нарушения обмена веществ, что отражается неблагоприятным образом на сердечной деятельности. Температура тела поднимается выше 40 градусов.
4. Период выздоровления характеризуется медленным, постепенным снижением силы и количества судорог и напряжения мышц. Может продолжаться до 2 месяцев. Этот период особенно опасен развитием различных осложнений.

Степени тяжести

В зависимости от тяжести течения столбняк может быть:

1. Легким – имеет длительный инкубационный период (более 20 дней), нерезко выраженные тризм, сардоническую улыбку и дисфагию. Напряжения в других мышцах практически нет, температура тела нормальная или повышена до 37,5°С. Симптомы болезни формируются в течении 5-6 дней. Эта форма болезни развивается у больных, имеющих частичный иммунитет.
2. Средне-тяжелая стадия длиться от 2-х до 3-х недель. Вся симптоматика проявляется и нарастает в течении трех дней. Характерен судорожный синдром, возникающий пока один раз в сутки. Признаки гипергидроза, тахикардии и субфебрилитета остаются в умеренных пределах.
3. Тяжелым – инкубационный период 7-14 дней, симптомы возникают за 24-48 ч. Резко выраженное мышечное напряжение сопровождается судорожными подергиваниями несколько раз в час. Показатели сердцебиения, давления, температуры резко повышены.
4. Стадия крайне тяжелого течения заболевания характеризуется очень коротким этапом инкубации (до семи дней) и моментальным развитием – регулярных, длительных судорожных синдромов, до пяти минут, и мышечными спазмами в сопровождении тахипноэ (поверхностное учащенное дыхание), признаками тахикардии, удушья и кожного цианоза.

Как выглядит столбняк:фото

На фото ниже показано, как проявляется заболевание у человека.

[свернуть]

Диагностика

Диагностика столбняка основывается на клинике заболевания. Большое значение имеет анамнез. Выделение и опознавание микроорганизма проводится редко. Определяется содержание токсина в мышцах.

В начале болезни следует отличать столбняк от периостита, гингивита, абсцессов заглоточного пространства, воспаления нижнечелюстных суставов, когда больной не может раскрыть рот. При столбняке присутствует длительное напряжение жевательных мышц и их подёргивания. В более поздние сроки следует дифференцировать столбняк с эпилептическими припадками, отравлением стрихнином, истерией у женщин.

У новорождённых столбняк надо отличать от последствий родовой травмы, менингита. В сомнительных случаях прибегают к спинномозговой пункции. У детей постарше следует дифференцировать столбняк с истерией и бешенством.

Последствия

Осложнения могут быть различными: , сепсис, инфаркт миокарда, разрывы мышц и сухожилий, вывихи и спонтанные переломы, тромбозы и эмболии, отёк лёгких, временный паралич черепно-мозговых нервов, контрактуры мышц, компрессионная деформация позвоночника (сохраняется в отдельных случаях до 2-х лет) и т.п.

Лечение столбняка

Человек, у которого проявляются симптомы столбняка, подлежит немедленной госпитализации в стационар. Для того чтобы произвести нейтрализацию токсина столбняка, больному вводится специальная противостолбнячная сыворотка или он принимает специфический иммуноглобулин. В качестве терапии судорожного синдрома используется ряд лекарственных средств - наркотические, седативные, нейроплегические. Также для лечения столбняка используют миорелаксанты.

Если у больного наблюдается выраженное расстройство дыхания, то прежде чем начинать лечение столбняка, необходимо произвести все нужные реанимационные мероприятия. Далее для лечения применяются слабительные средства, больному ставится газоотводная трубка, и если есть такая необходимость, то пациенту проводится катетеризация мочевого пузыря. Чтобы не допустить у больного возникновения пневмонии, больного столбняком следует очень часто переворачивать, также необходимо постоянная стимуляция дыхания, а также кашля. Чтобы упредить в дальнейшем лечение осложнений бактериального характера, используются антибиотики.

Лечение столбняка также предполагает преодоление обезвоживания путем использования вливаний внутривенно раствора бикарбоната натрия. Для этой цели применяется еще ряд препаратов: полиионные растворы, гемодез, альбумин, реополиглюкин, плазма.

Прививка от столбняка

Дети прививаются от столбняка пятикратно. Первая прививка делается в 3 месяца, далее в 4,5 мес., в полгода, в 1,5 года, затем в 6-7 лет.

Ревакцинация взрослых проводится в возрасте, начиная с 18-ти лет. Если в детстве был проведен полный курс противостолбнячной вакцинации, то достаточно одной прививки в 10 лет. При первичной вакцинации взрослого, ставятся 2 прививки с месячным интервалом, а через год еще одна. Прививка ставится внутримышечно (обычно под лопатку, в плечо или бедро). После прививки возможны побочные явления: припухлость в месте прививки, умеренная боль, повышение температуры (допускается ее сбивать жаропонижающими средствами). Все подобные симптомы в норме должны проходить за 2-3 дня.

Сделать прививку от столбняка и получить подробную консультацию можно в любой поликлинике по месту жительства.

Профилактика столбняка

Неспецифическая профилактика заболевания заключается в предупреждении травматизма в быту и при производстве, соблюдение правил асептики и антисептики в операционных, родильных залах, при обработке ран.

Специфическая профилактика столбняка проводится в плановом или экстренном порядке. Согласно национальному календарю прививок вакцинация проводится у детей с 3 месяцев трехкратно вакциной АКДС (или АДС), первая ревакцинация осуществляется через 1–1,5 года с последующими ревакцинациями каждые 10 лет.

Тетаноспазмин (TeNT) - синтезируется в виде одной полипептидной цепи с м.м. 150,7 кД, построен из 1315 аминокислотных остатков. Внеклеточно расщепляется на 2 неидентичных полипептидных цепи с м.м. 95 (107) и 55 (53) кД, соединенных дисульфидной связью. Из культуральной жидкости С. tetani была выделена протеаза, 3 нг которой было достаточно, чтобы расщепить 50 мг внутриклеточного столбнячного токсина до 2 цепочечной формы. Внутриклеточно эта протеаза не была найдена, т.е. расщепление происходит внеклеточно.

Токсин связывается с рецепторами мембран аксонных окончаний (G T1 и G D1b) за счет тяжелой цепи.

В ране после проростания клостридий из спор и начала синтеза токсина он захватывается нервными окончаниями нескольких нейронов периферической нервной системы и последовательно транспортируется в соответствующие клеточные тела путем ретроградного внутриаксонного переноса (приблизительно 75 мм в день). Сорбируется нейронами относящимися исключительно к a-типу. Считается что токсин ингибирует тормозящие синаптические импульсы на спинномозговых моторных нейронах.

Гены, кодирующие TeNT, локализованы на плазмиде . Как и ботулинический токсин легкие цепи тетаноспазмина содержат цинксвязывающие последовательности, необходимые для осуществления протеазной активности токсина, зависящей от ионов цинка.

Клеточными мишенями TeNT является группа белков, необходимых для стыковки и соединения синаптических пузырьков с пресинаптическими плазматическими мембранами с последующим высвобождением нейромедиаторов (везикулоассоциированный мембранный протеин).

TeNT воздействует на центральную нервную систему, поражая два вида нейронов. Он первоначально связывается с рецепторами пресинаптической мембраны моторных нейронов, но затем с помощью обратного везикулярного транспорта перемещается в спинной мозг, где может внедриться в тормозные и вставочные нейроны. Расщепление везикулоассоциированного мембранного протеина и синаптобревина в этих нейронах приводит к блокаде экзоцитоза и непрекращающейся деятельности двигательных моторных нейронов спинного мозга, которые в свою очередь вызывают мышечные сокращения (контрактуры).

Первыми появляются тонические сокращения жевательных и мимических мышц, а затем - тоническое напряжение и спазм мышц затылка и спины. Смерть от асфиксии и поражения жизненно важных центров при полном сохранении сознания.

Таким образом различия в клинических проявлениях интоксикации BoNT и TeNT (пониженный тонус мышц и спастический паралич соответственно) являются прямым следствием воздействия данных токсинов на различные нейроны и блокирования различных нейротрансмиттеров.

Экзоэнтеротоксин V. cholera и термолабильный токсин (LT) E. coli

Холера серьезное диарейное заболевание, которое провоцируется колонизацией тонкого кишечника патогенными штаммами Vibrio cholerae . В последние 200 лет произошло семь пандемий холеры. Большинство эпидемических штаммов V. cholerae относились к O1 серогруппе, хотя в последние 8 лет штаммы V. cholerae серогруппы O139 также были связаны со вспышками болезни. O1 серогруппа V. cholerae была разделена на штаммы классического биотипа, которые, были ответственны за первые шесть пандемий холеры, и биотип Эль-Тор , который был причиной седьмой пандемии. Биотип Эль-Тор и классические штаммы традиционно дифференцируются путем лабораторного изучения их гемолитической активности, гемагглютинирующей активности, чувствительности к бактериофагам, чувствительности к полимиксину и в реакции Voges-Proskauer на продукцию ацетоина. В последние годы также стало возможным генетическое тестирование. Однако, несмотря на фенотипические и генотипические различия, у разных биотипов V. cholerae признаки инфекции вызванной штаммами обоих биотипов O1 являются клинически неразличимы. Клинические проявления холеры почти полностью обусловлены продукцией мощного экзотоксина A-B-типа, который относят к сложным токсинам.

Гены, которые кодируют токсин холеры, ctxAB, находятся в пределах генома филаментозного, умеренного бактериофага известного как CTX.

Холероген (экзоэнтеротоксин V. cholerae ).

Глобулярный белок, построен из двух нековалентно связанных доменов (А и В). Сложный токсин. А субъединица состоит из двух доменов А 1 и А 2 , ассоциированных друг с другом дисульфидным мостиком. Субъединица В (холерогеноид) состоит из 5 одинаковых пептидов и отвечает за прикрепление токсина к эпителиальным клетками тонкой кишки. Рецепторами для токсина служат моносиаловые ганлиозиды G m 1 . Токсин реагирует с его углеводным участком [галактоза-a1-3-NАцГал-b1-4 галактоза -NацНейраминовая кислота a 2 -3].

Холерогеноид сорбируется на поверхности слизистой оболочки ворсинок, в области крипт, а также на M клетках пейровых бляшек. Одна молекула холерогена, учитывая наличие у нее 5 мономеров холерогеноида (В-субъединиц) может связываться одновременно с несколькими рецепторами. Однако моносиаловых ганглиозидов на клетках кишки имеется только 5% от их общего количества. Основная масса рецепторов имеет в терминальных участках по 2 и 3 остатка сиаловых кислот. Для превращения этих рецепторов в моносиаловые V. cholerae может использовать свою нейраминидазу.

После прикрепления следует стадия интернализации токсина в клетку. В дальнейшем токсин катализирует гидролиз НАД до никатинамида и АДФ-рибозы и рибозилирует Gs белок (ГТФ-связывающий белок), который управляет активностью фермента клетки - аденилатциклазы. Инактивация ГТФ-азы приводит к тому, что аденилатциклаза остается все время активной, что в свою очередь приводит к накоплению в клетке цАМФ. Такое увеличение концентрации цАМФ нарушает транспорт электролитов в кишечнике: подавляется абсорбция ионов натрия и повышается секреция ионов хлора. Осмотическое давление в полости кишки повышается по сравнению с внутриклеточным осмотическим давлением и в полость кишки из клеток начинает секретироваться вода. В конечном итоге изменения ионных потоков приводят к развитию секреторной диареи.

Схожее строение и механизм действия имеет и LT энтеротоксин E. coli (ETEC),. Гены, которые кодируют этот токсин, расположены в пределах генома филаментозного, лизогенного бактериофага известного как f1 или на ent плазмиде вместе с st геном, кодирующим ST токсин.

Термостабильный токсин (ST) бактерий, вызывающих пищевые токсикоинфекции

Описано два семейства термостабильных токсинов (ST), являющихся агентами диарей: STa (или STI) и STb (или STII). STa токсины продуцируются самыми разнообразными бактериями, вызывающими заболевания желудочно-кишечного тракта: энтеротоксигенными E.coli (ETEC), V.cholerae , Vibrio mimicus , Yersinia enterocolitica , Citrobacter freundii и Klebsiella spp.

Патогенные для человека штаммы ETEC могут продуцировать или только Sta, или оба токсина (и STa и STb). SТa токсины различных штаммов ETEC являются родственными, но отличными друг от друга токсинами. Гены, кодирующие STa (est A) у ETEC, входят в состав мобильного генетического элемента (транспозон), который может располагаться как на плазмиде, так и в хромосоме. Они обнаружены во множестве репликонов. SТa транслируется в виде молекулы-предшественника, состоящей из 72 остатков аминокислот, которая после двукратного расщепления в процессе "созревания" выделяется во внешнюю среду.

Токсины, относящиеся к семейству SТa, имеют в С-области последовательность протяженностью 13 аминокислотных остатков, определяющую токсичность и термостабильность токсина. Так, известно, что шесть остатков цистеина, связанных между собой тремя дисульфидными "мостиками", в составе данного домена обусловливают токсичность этой молекулы.

Связывание STa со специфичным клеточным рецептором приводит к активации мембраноассоциированной гуанилатциклазы, которая в свою очередь превращает внутриклеточный ГМФ в циклический ГМФ. Такое увеличение концентрации цГМФ нарушает транспорт электролитов в кишечнике: подавляется абсорбция ионов натрия и повышается секреция ионов хлора. Изменения ионных потоков приводят к развитию секреторной диареи, характерной для инфекций, вызванных ETEC. ETEC вызывают диарею путешественников и являются основным этиологическим фактором диареи у детей во всем мире.

Цитотоксический некротизирующий фактор (CNF)

CNF типов 1 и 2 (CNF1/2), продуцируемые E.coli , принадлежат к группе бактериальных токсинов, модифицирующих Rho-подсемейство малых ГТФ-связывающих белков, которые являются регуляторами актинового цитоскелета. [ Большинство токсинов этого семейства, включающего основные клостридиальные цитотоксины и С3-экзоэнзим C.botulinum , инактивируют Rho] . CNF1, CNF2 и дерматонекротический токсин Bordetella spp. являются уникальными представителями своего семейства, так как обладают способностью активировать Rho. CNF1 сходен с CNF2 по аминокислотному составу на 99%, однако далее будет детально рассмотрен лишь CNF1 в связи с его ролью в развитии внекишечных инфекций, вызванных E.coli , особенно инфекций мочевыводящих путей.

Ген, кодирующий CNF1, локализован на хромосоме уропатогенных E.coli в составе так называемого "островка патогенности". Токсин синтезируется в виде гидрофильного полипептида с молекулярной массой примерно 115 кДа, который сохраняется первое время в цитоплазме из-за отсутствия сигнальной последовательности. Недавние исследования структуры и действия CNF1 показали, что токсин имеет два различных четко выраженных домена: связывающий и ферментативный. N-концевая часть CNF1, включающая два потенциальных трансмембранных домена, содержит домен, ответственный за связывание с клеткой мишенью. Эта часть молекулы сходна по аминокислотному составу с токсином Pasteurella multocida - мощным митогеном, который считают этиологическим фактором развития прогрессирующего атрофического ринита у свиней. С-концевая часть представляет собой ферментативный домен токсина. Он имеет участок длиной 100 аминокислотных остатков, гомологичный дерматонекротическому токсину, который, возможно, является активным центром токсина.

В эукариотических клетках, пораженных CNF1, развивается ряд характерных явлений: складчатость мембраны, фокальная адгезия и напряжение актиновых волокон, а также репликация ДНК без клеточного деления - феномен, в результате которого образуются гигантские многоядерные клетки. Столь драматические изменения в клетках, подвергшихся воздействию CNF1, являются результатом способности токсина модифицировать Rho. Недавно было установлено, что эта модификация заключается в дезаминировании остатка глутамина в позиции 63. Подобное изменение аминокислоты вызывает образование доминирующего активного Rho белка, не способного гидролизовать ГТФ. In vivo CNF1 вызывает некроз кожи у кроликов после внутрикожной инъекции и персистирующее воспаление у мышей. Эпидемиологические данные подтверждают значение CNF1 как фактора вирулентности при внекишечных инфекциях у человека, однако прямые доказательства роли токсина в развитии данных заболеваний еще предстоит доказать.