Патогенные клостридии обитают в кишечнике человека и животных. Оттуда вместе с испражнениями попадают во внешнюю среду (в почву, на одежду, кожу).
Анаэробная инфекция возникает при наличии рвано-ушибленных осколочных ран, при сдавлении тканей, обширных ожогах высоких степеней, отморожениях.
Газовая гангрена развивается при загрязнении ран почвой или различными материалами, содержащими споры анаэробов. Особенно благоприятны для возбудителей раны с разможженными тканями, где имеются глубокие карманы, некротизированные ткани, в глубине которых создаются анаэробные условия.
Предрасполагающими факторами для развития газовой гангрены у пациентов являются заболевания с расстройством микроциркуляции в нижних конечностях – сахарный диабет, облитерирующий атеросклероз и др.
Важную роль играет сопутствующая аэробная и факультативно-анаэробная инфекция, которая ведет к потреблению кислорода в очаге поражения и снижению окислительно-восстановительного потенциала в тканях. Отсюда газовая гангрена в большинстве случаев – это смешанная инфекция.
При этих условиях споры прорастают, выделяют экзотоксины и ферменты, приводящие к нарушению кровообращения, распространению некроза, распаду тканей, тяжелой интоксикации. Анаэробная инфекция протекает без ярко выраженного воспаления. Газовая гангрена дает различные клинические проявления в зависимости от места локализации.
Из-за цитолитических свойств экзотоксина разрушаются цитоплазматические мембраны, что приводит к высвобождению содержимого клеток и последующей их гибели. За счет увеличения проницаемости тканей и стенок сосудов в тканях выпотевает жидкость, что приводит к развитию отека. За счет сахаролитических ферментов расщепляется гликоген мышечной ткани и другие углеводы, что приводит к скоплению газа в подкожной клетчатке.
Газообразование – результат ферментативной активности клостридий, а некроз – это результат действия токсинов и ферментов. К системной интоксикации присоединяется токсическое действие продуктов тканевого разложения.
Инкубационный период заболевания может длиться от нескольких часов до 5 дней.
Различают 4 основные клинические формы газовой гангрены:
1. Эмфизематозная – характеризуется обильным газообразованием в ране, обычно вызывается C. perfringens и С. septiсum.
2. Токсическая – характеризуется быстрым развитием отека с резким побледнением кожи (C. novyi).
3. Смешанная – отличается отеком и газообразованием. Чаще вызывается ассоциацией анаэробов.
4. Флегмонозная – сопровождается отеком без тенденции к распространению. Отделяемое гнойное, т.к. присоединяется вторичная микрофлора.
Помимо газовой гангрены, C. perfringens сероваров А и С часто вызывают пищевые токсикоинфекции, обусловленные продукцией энтеротоксина. Они сопровождаются рвотой, диареей. Данная патология протекает благоприятно и завершается в течение нескольки дней.
Редким, но тяжелым клостридиальным поражением кишечника является некротический энтерит. Он возникает при заражении C. perfringens серовара С и связан с продукцией возбудителем некротизирующего β-токсина. Поражается стенка тонкого кишечника с развитием геморрагической диареи. Без лечения болезнь может закончиться летально.
Иммунитет
Иммунитет при газовой гангрене связан продукцией токсин-нейтрализующих АТ. Однако их протективная активность недостаточна для контроля инфекции и не предохраняет от повторного заражения.
Лабораторная диагностика
Материалом для исследования являются: отделяемое раны, фрагменты пораженных органов и тканей, перевязочный и шовный материал и т.д.
Ускоренный метод диагностики – газожидкостная хроматография. По спектру выделяемых жирных кислот (бутират и др.) способ позволяет быстро подтвердить наличие анаэробной инфекции в материале.
Наличие экзотоксинов в фильтрате исследуемого материала определяют в реакции преципитации, ИФА, РПГА. Для быстрого обнаружения экзотоксина в крови больного ставят РПГА с эритроцитарным поливалентным антитоксическим диагностикумом или ИФА.
Микроскопический метод. Кроме окрашенных по Граму мазков-отпечатков из ран, используется прямой метод иммунной флюоресценции с применением специфических люминесцирующих сывороток.
Бактериологический метод – измельченные ткани или отделяемое ран засевают на кровяной агар, среду Вильсон-Блера, Китта-Тароцци.
Посевы помещают в анаэростат и термостат, возбудителя идентифицируют по морфологическим, культуральным, биохимическим и токсигенным свойствам.
Обнаружение C.perfringens проводят по быстрому, в течение 3-х часов, почернению железосульфитной среды Вильсон-Блера и раннему (в течение 5-6 часов) створаживанию молока (среда Тукаева).
Быстрое определение C.novyi проводят с помощью бензидинового теста, для чего колонии, выросшие в анаэростате на глюкозо-кровяном агаре с бензидином, держат на воздухе. В условиях аэрации они быстро чернеют.
C.hystolytiсum активно расплавляют кусочки ткани в среде Китта-Тароцци.
В реакции нейтрализации на мышах используют специфические противогангренозные сыворотки. Учет проводят по выживаемости животных.
Лечение
Лечение газовой гангрены комплексное и включает тщательную хирургическую обработку ран, дезинтоксикационную инфузионную терапию, назначение антибиотиков (β-лактамов, аминогликозидов и др.), которые подавляют рост анаэробов и сопутствующей микрофлоры.
При тяжелых интоксикациях возможно применение противогангренозных поливалентных антитоксических сывороток или иммуноглобулинов против наиболее частых видов возбудителей (C. perfringens, C. novyi, C. septicum), однако их активность снижается в условиях нарушенного кровообращения в пораженных тканях.
Профилактика
Профилактика заболевания неспецифическая. Анатоксин против газовой гангрены существенно менее эффективен, чем анатоксины столбняка либо дифтерии в профилактике соответствующих болезней. Предупреждение инфекции возможно при адекватном хирургическом лечении пациентов и назначении антибиотиков, активных в отношении клостридий.
Клостридии ботулизма
Ботулизм – инфекционная болезнь, характеризующаяся тяжелейшей интоксикацией организма с преимущественным поражением ЦНС, возникающей при употреблении пищевых продуктов, содержащих экзотоксины возбудителя.
Классификация
Возбудитель принадлежит к виду Clоstridium botulinum.
Открыт Э. Ван Эрменгемом в 1896 г., выделившим микроб из организма погибшего человека и остатков колбасы, которую тот принимал в пищу (отсюда название: лат. botulus – колбаса).
Морфология
Представляют собой палочки с закругленными концами, размерами 5-9х1,0 мкм, образуют субтерминальные споры, отсюда имеют вид теннисной ракетки, подвижны (перитрихи), грамположительны.
Культуральные свойства
C. botulinum – строгий анаэроб. Растет на среде Китта-Тароцци, температурный оптимум 25-35°С. При культивировании в анаэростате на кровяном агаре образует мелкие сероватые колонии с зоной гемолиза. В высоком столбике сахарного агара имеет вид пушинок или зерен чечевицы.
Биохимические свойства
Разлагает многие углеводы (глюкозу, мальтозу, глицерин и др.) с образованием кислоты и газа. Обладает отчетливой протеолитической активностью, при распаде белков выделяет сероводород и аммиак, разжижает желатин, коагулирует молоко. Восстанавливает нитраты в нитриты.
Антигенные свойства
Возбудитель имеет О и Н антигены, сходные у всех представителей вида. В зависимости от антигенной структуры экзотоксина различают 8 сероваров C. botulinum: А, В, С1(a), С2(b), D, Е, F, G. Наиболее патогенны для людей серовары А, В, Е и F. Для идентификации возбудителя используется антигенная специфичность токсинов.
Фактор патогенности
Экзотоксин известен как самый сильный из всех биологических ядов. Смертельная доза для человека составляет менее 0,1 нг/кг веса человека. Ботулинический экзотоксин оказывает сильнейшее нейротропное действие, блокируя нейромышечную передачу.
По биохимическому механизму действия он представляет собой протеолитический фермент Zn-металлопротеазу. Этот фермент с высокой специфичностью гидролизует белки пресинаптических мембран нейромышечных синапсов (везикуло-ассоциированный протеин, синаптобревин, целлюбревин и др.). При этом блокируется накопление и выделение нейромедиатора ацетилхолина, что приводит к нисходящему мышечному параличу.
Молекулярная масса токсина составляет 150 kD. Исходно он представляет собой протоксин, который переходит в свою активную форму под действием протеаз возбудителя или ферментов пищеварительного тракта (трипсина и др.) Образуется молекула, состоящая из двух цепей (легкой и тяжелой), которые соединяются дисульфидной связью. Тяжелая цепь (100 kD) обеспечивает специфическое связывание и проникновение токсина в синапс, легкая (50 kD) вызывает протеолитическую деградацию нейробелков.
Наличие генов, кодирующих экзотоксин ботулизма, связано с наличием бактериофага в геноме бактерий. Отсюда изредка ботулизм может вызываться и другими родственными видами клостридий – C. baratii и C. butyricum, имеющими данные гены.
Резистентность
Споры C. botulinum высокорезистентны к различным воздействиям, выдерживают кипячение в течение 6 часов, автоклавирование при 120оС более 1 часа, длительное высушивание, замораживание при -253°С. Сохраняют жизнеспособность в 5% растворе фенола до 1 суток.
Для токсина также характерна высокая устойчивость к нагреванию – при 100°С может сохраняться до 10 минут; устойчив к кислой среде, замораживанию, действию пищеварительных ферментов.
С учетом высочайшей активности токсина, работа с ним ведется в условиях, соответствующих биобезопасности при работе с особо опасными инфекциями (II группа патогенности). Токсин может становиться потенциальным средством биотерроризма и биологического оружия.
