Shigellae

Úplavica je infekčné ochorenie charakterizované celkovou intoxikáciou tela, hnačkou a špecifickou léziou sliznice hrubého čreva. Je to jedno z najčastejších akútnych črevných ochorení na svete. Úplavica je známa už od staroveku pod názvom „krvavá hnačka“, ale jej povaha sa ukázala byť iná. V roku 1875 ruský vedec F. A. Leš izoloval amébu Entamoeba histolytica od pacienta s krvavou hnačkou, v nasledujúcich 15 rokoch sa ustálila nezávislosť tohto ochorenia, pre ktoré zostal názov amébiáza.

Vlastní pôvodcovia úplavice sú veľkou skupinou biologicky podobných baktérií, združených v rode Shigella. Pôvodcu prvýkrát objavili v roku 1888 A. Chantemes a F. Vidal; v roku 1891 ho opísal A. V. Grigoriev a v roku 1898 K. Shiga pomocou séra získaného od pacienta identifikoval pôvodcu u 34 pacientov s úplavicou, čím definitívne dokázal etiologickú úlohu tejto baktérie. V nasledujúcich rokoch však boli objavení ďalší pôvodcovia úplavice: v roku 1900 S. Flexner, v roku 1915 K. Sonne, v roku 1917 K. Stutzer a K. Schmitz, v roku 1932 J. Boyd, v roku 1934 D. Large a v roku 1943 A. Sax.

V súčasnosti rod Shigella zahŕňa viac ako 40 sérotypov. Všetky sú to krátke, nepohyblivé, gramnegatívne tyčinky, ktoré netvoria spóry ani kapsuly a dobre rastú na bežných živných médiách, nerastú na hladovacom médiu s citrátom alebo malonátom ako jediným zdrojom uhlíka; netvoria H2S, nemajú ureázu; Vogesova-Proskauerova reakcia je negatívna; fermentujú glukózu a niektoré ďalšie sacharidy za vzniku kyseliny bez plynu (s výnimkou niektorých biotypov Shigella flexneri: S. manchester a S. newcastle); spravidla nefermentujú laktózu (s výnimkou Shigella Sonnei), adonitol, salicín a inozitol, neskvapalňujú želatínu, zvyčajne tvoria katalázu, nemajú lyzíndekarboxylázu a fenylalaníndeaminázu. Obsah G + C v DNA je 49 – 53 mol %. Shigelly sú fakultatívne anaeróby, optimálna teplota pre rast je 37 °C, nerastú pri teplotách nad 45 °C, optimálne pH média je 6,7-7,2. Kolónie na hustých médiách sú okrúhle, konvexné, priesvitné, v prípade disociácie sa tvoria drsné kolónie v tvare R. Rast na MPB prebieha vo forme rovnomerného zákalu, drsné formy tvoria sediment. Čerstvo izolované kultúry Shigella Sonnei zvyčajne tvoria kolónie dvoch typov: malé okrúhle konvexné (fáza I), veľké ploché (fáza II). Povaha kolónie závisí od prítomnosti (fáza I) alebo neprítomnosti (fáza II) plazmidu s mm 120 MD, ktorý určuje aj virulenciu Shigella Sonnei.

Medzinárodná klasifikácia Shigella je založená na ich biochemických charakteristikách (manitol-nefermentujúce, manitol-fermentujúce, pomaly laktózu fermentujúce Shigella) a vlastnostiach ich antigénnej štruktúry.

Shigella majú O-antigény s rôznou špecifickosťou: spoločné pre čeľaď Enterobacteriaceae, generické, druhové, skupinové a typovo špecifické, ako aj K-antigény; nemajú H-antigény.

Klasifikácia zohľadňuje iba skupinové a typovo špecifické O-antigény. Podľa týchto znakov sa rod Shigella delí na 4 podskupiny alebo 4 druhy a zahŕňa 44 sérotypov. Podskupina A (druh Shigella dysenteriae) zahŕňa šigely, ktoré nefermentujú manitol. Druh zahŕňa 12 sérotypov (1-12). Každý sérotyp má svoj vlastný špecifický typový antigén; antigénne väzby medzi sérotypmi, ako aj s inými druhmi šigel, sú slabo vyjadrené. Podskupina B (druh Shigella flexneri) zahŕňa šigely, ktoré zvyčajne fermentujú manitol. Shigelly tohto druhu sú si sérologicky príbuzné: obsahujú typovo špecifické antigény (I-VI), podľa ktorých sa delia na sérotypy (1-6/') a skupinové antigény, ktoré sa v každom sérotype nachádzajú v rôznom zložení a podľa ktorých sa sérotypy delia na subsérotypy. Okrem toho tento druh zahŕňa dva antigénne varianty - X a Y, ktoré nemajú typové antigény, líšia sa súbormi skupinových antigénov. Sérotyp S.flexneri 6 nemá subsérotypy, ale delí sa na 3 biochemické typy podľa vlastností fermentácie glukózy, manitolu a dulcitolu.

Lipopolysacharidový antigén O vo všetkých Shigella flexneri obsahuje ako hlavnú primárnu štruktúru skupinový antigén 3, 4, jeho syntézu riadi chromozomálny gén lokalizovaný v blízkosti his-lokusu. Typovo špecifické antigény I, II, IV, V a skupinové antigény 6, 7, 8 sú výsledkom modifikácie antigénov 3, 4 (glykozylácia alebo acetylácia) a sú určené génmi zodpovedajúcich konvertujúcich profágov, ktorých integračné miesto sa nachádza v lac-pro oblasti chromozómu Shigella.

Nový subsérotyp S.flexneri 4 (IV:7, 8), ktorý sa v krajine objavil v 80. rokoch 20. storočia a rozšíril sa, sa líši od subsérotypov 4a (IV;3,4) a 4b (IV:3, 4, 6) a vznikol z variantu S.flexneri Y (IV:3, 4) v dôsledku jeho lyzogenizácie premenou profágov IV a 7, 8.

Podskupina C (druh Shigella boydix) zahŕňa šigely, ktoré zvyčajne fermentujú manitol. Členovia skupiny sa od seba sérologicky líšia. Antigénne väzby v rámci druhu sú slabé. Druh zahŕňa 18 sérotypov (1-18), pričom každý má svoj vlastný hlavný typ antigénu.

Podskupina D (druh Shigella sonnei) zahŕňa šigely, ktoré zvyčajne fermentujú manitol a sú schopné pomaly (po 24 hodinách inkubácie a neskôr) fermentovať laktózu a sacharózu. Druh S. sonnei zahŕňa jeden sérotyp, ale kolónie fáz I a II majú svoje vlastné typovo špecifické antigény. Na intraspecifickú klasifikáciu Shigella sonnei boli navrhnuté dve metódy:

• ich rozdelenie do 14 biochemických typov a podtypov podľa ich schopnosti fermentovať maltózu, ramnózu a xylózu;
• rozdelenie na fágové typy na základe citlivosti na súbor zodpovedajúcich fágov.

Tieto metódy typizácie majú prevažne epidemiologický význam. Okrem toho sa Shigella Sonnei a Shigella Flexneri typujú na rovnaký účel podľa ich schopnosti syntetizovať špecifické kolicíny (genotypizácia kolicínov) a podľa ich citlivosti na známe kolicíny (kolicinotypizácia). Na určenie typu kolicínov produkovaných Shigella navrhli J. Abbott a R. Shannon súbory typických a indikátorových kmeňov Shigella a na určenie citlivosti Shigella na známe typy kolicínov sa používa súbor referenčných kolicinogénnych kmeňov P. Fredericka.

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

Rezistencia na Shigella

Shigella majú pomerne vysokú odolnosť voči faktorom prostredia. Prežívajú na bavlnenej tkanine a papieri 0-36 dní, v sušených exkrementoch až 4-5 mesiacov, v pôde až 3-4 mesiace, vo vode 0,5 až 3 mesiace, na ovocí a zelenine až 2 týždne, v mlieku a mliečnych výrobkoch až niekoľko týždňov; pri teplote 60 °C hynú za 15-20 minút. Sú citlivé na roztoky chlóramínu, aktívny chlór a iné dezinfekčné prostriedky.

Faktory patogenity Shigella

Najdôležitejšou biologickou vlastnosťou šigel, ktorá určuje ich patogenitu, je schopnosť prenikať do epitelových buniek, množiť sa v nich a spôsobiť ich smrť. Tento účinok možno zistiť pomocou keratokonjunktiválneho testu (zavedenie jednej slučky kultúry šigel (2 – 3 miliardy baktérií) pod dolné viečko morčaťa spôsobuje rozvoj serózno-hnisavej keratokonjunktivitídy), ako aj infekciou bunkových kultúr (cytotoxický účinok) alebo kuracích embryí (ich smrť), alebo intranazálne bielych myší (rozvoj pneumónie). Hlavné faktory patogenity šigel možno rozdeliť do troch skupín:

• faktory určujúce interakciu s epitelom sliznice;
• faktory, ktoré zabezpečujú odolnosť voči humorálnym a bunkovým obranným mechanizmom makroorganizmu a schopnosť shigella reprodukovať sa v jeho bunkách;
• schopnosť produkovať toxíny a toxické produkty, ktoré spôsobujú vývoj samotného patologického procesu.

Prvá skupina zahŕňa adhézne a kolonizačné faktory: ich úlohu zohrávajú pily, proteíny vonkajšej membrány a LPS. Adhéziu a kolonizáciu podporujú enzýmy, ktoré ničia hlien - neuraminidáza, hyaluronidáza, mucináza. Druhá skupina zahŕňa invázne faktory, ktoré podporujú prenikanie shigel do enterocytov a ich rozmnožovanie v nich a v makrofágoch so súčasným prejavom cytotoxického a/alebo enterotoxického účinku. Tieto vlastnosti sú riadené génmi plazmidu s mm 140 MD (kóduje syntézu proteínov vonkajšej membrány, ktoré spôsobujú inváziu) a chromozomálnymi génmi shigel: kcr A (spôsobuje keratokonjunktivitídu), cyt (zodpovedný za deštrukciu buniek), ako aj ďalšími génmi, ktoré ešte neboli identifikované. Ochranu shigel pred fagocytózou zabezpečuje povrchový K-antigén, antigény 3, 4 a lipopolysacharid. Okrem toho má lipid A endotoxínu shigel imunosupresívny účinok: potláča aktivitu imunitných pamäťových buniek.

Tretia skupina faktorov patogenity zahŕňa endotoxín a dva typy exotoxínov nachádzajúcich sa v Shigella - Shiga a Shiga-like exotoxíny (SLT-I a SLT-II), ktorých cytotoxické vlastnosti sú najvýraznejšie u S. dysenteriae. Shiga a Shiga-like toxíny boli nájdené aj v iných sérotypoch S. dysenteriae; produkujú ich aj S. flexneri, S. sonnei, S. boydii, EHEC a niektoré salmonely. Syntézu týchto toxínov riadia tox gény konvertujúcich fágov. Enterotoxíny typu LT boli nájdené v Shigella flexneri, sonnei a boydii. Syntézu LT v nich riadia plazmidové gény. Enterotoxín stimuluje aktivitu adenylátcyklázy a je zodpovedný za vznik hnačky. Shiga toxín alebo neurotoxín nereaguje s adenylátcyklázovým systémom, ale má priamy cytotoxický účinok. Shiga a Shiga-like toxíny (SLT-I a SLT-II) majú molekulovú hmotnosť 70 kDa a pozostávajú z podjednotiek A a B (druhá z 5 identických malých podjednotiek). Receptorom pre tieto toxíny je glykolipid bunkovej membrány. Virulencia Shigella sonnei závisí aj od plazmidu s molekulovou hmotnosťou 120 MDa. Riadi syntézu približne 40 polypeptidov vonkajšej membrány, z ktorých sedem je spojených s virulenciou. Shigella sonnei s týmto plazmidom tvoria kolónie fázy I a sú virulentné. Kultúry, ktoré stratili plazmid, tvoria kolónie fázy II a sú bez virulencie. Plazmidy s molekulovou hmotnosťou 120 – 140 MDa boli nájdené u Shigella flexneri a Boyd. Lipopolysacharid Shigella je silný endotoxín.

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

Postinfekčná imunita

Ako ukázali pozorovania na opiciach, po prekonaní úplavice pretrváva silná a pomerne dlhotrvajúca imunita. Je spôsobená antimikrobiálnymi protilátkami, antitoxínmi, zvýšenou aktivitou makrofágov a T-lymfocytov. Významnú úlohu zohráva lokálna imunita črevnej sliznice, sprostredkovaná IgA. Imunita je však typovo špecifická a silná skrížená imunita sa nevyskytuje.

Epidemiológia úplavice

Zdrojom infekcie sú iba ľudia. Žiadne zvieratá v prírode netrpia úplavicou. V experimentálnych podmienkach sa úplavica môže reprodukovať iba u opíc. Spôsob infekcie je fekálno-orálny. Cesty prenosu sú voda (prevláda u Shigella flexneri), potrava, pričom mlieko a mliečne výrobky zohrávajú obzvlášť dôležitú úlohu (prevládajúca cesta infekcie u Shigella sonnei) a kontaktno-domácnosť, najmä u druhu S. dysenteriae.

Charakteristickým znakom epidemiológie úplavice je zmena druhového zloženia patogénov, ako aj Sonneho biotypov a Flexnerových sérotypov v určitých regiónoch. Napríklad do konca 30. rokov 20. storočia predstavoval S. dysenteriae 1 30 – 40 % všetkých prípadov úplavice a potom sa tento sérotyp začal vyskytovať čoraz menej často a takmer úplne zmizol. V 60. – 80. rokoch 20. storočia sa však S. dysenteriae opäť objavila na historickej scéne a spôsobila sériu epidémií, ktoré viedli k vzniku troch hyperendemických ohnísk úplavice – v Strednej Amerike, Strednej Afrike a Južnej Ázii (India, Pakistan, Bangladéš a ďalšie krajiny). Dôvody zmeny druhového zloženia patogénov úplavice sú pravdepodobne spojené so zmenami kolektívnej imunity a zmenami vlastností baktérií úplavice. Najmä návrat S. dysenteriae 1 a jeho rozsiahle rozšírenie, ktoré spôsobilo vznik hyperendemických ložísk úplavice, je spojené s jeho získaním plazmidov, ktoré spôsobili viacnásobnú rezistenciu na lieky a zvýšenú virulenciu.

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

Príznaky úplavice

Inkubačná doba úplavice je 2-5 dní, niekedy menej ako deň. Vznik infekčného ložiska v sliznici zostupného hrubého čreva (sigmoid a konečník), kam preniká pôvodca úplavice, je cyklický: adhézia, kolonizácia, prenikanie šigel do cytoplazmy enterocytov, ich intracelulárna reprodukcia, deštrukcia a odmietnutie epitelových buniek, uvoľňovanie patogénov do črevného lúmenu; potom začína ďalší cyklus - adhézia, kolonizácia atď. Intenzita cyklov závisí od koncentrácie patogénov v parietálnej vrstve sliznice. V dôsledku opakovaných cyklov zápalové ložisko rastie, vznikajúce vredy, spájanie, zvyšujú obnaženie črevnej steny, v dôsledku čoho sa v stolici objavuje krv, mukopurulentné hrudky, polymorfonukleárne leukocyty. Cytotoxíny (SLT-I a SLT-II) spôsobujú deštrukciu buniek, enterotoxín - hnačku, endotoxíny - celkovú intoxikáciu. Klinický obraz úplavice je do značnej miery určený typom exotoxínov produkovaných patogénom, stupňom jeho alergénneho účinku a imunitným stavom organizmu. Mnohé otázky patogenézy úplavice však zostávajú nejasné, najmä: charakteristiky priebehu úplavice u detí prvých dvoch rokov života, dôvody prechodu akútnej úplavice na chronickú, význam senzibilizácie, mechanizmus lokálnej imunity črevnej sliznice atď. Najtypickejšími klinickými prejavmi úplavice sú hnačka, časté nutkanie na stolicu: v závažných prípadoch až 50 alebo viackrát denne, tenezmus (bolestivé kŕče konečníka) a celková intoxikácia. Povaha stolice je určená stupňom poškodenia hrubého čreva. Najzávažnejšiu formu úplavice spôsobuje S. dysenteriae 1, najmiernejšiu je Sonneho úplavica.

Laboratórna diagnostika úplavice

Hlavnou metódou je bakteriologická. Materiálom pre štúdiu sú výkaly. Schéma izolácie patogénu: výsev na diferenciálne diagnostické Endo a Ploskirevove médiá (paralelne na obohacovacie médium s následným výsevom na Endo, Ploskirevove médiá) na izoláciu izolovaných kolónií, získanie čistej kultúry, štúdium jej biochemických vlastností a s prihliadnutím na tieto vlastnosti identifikácia pomocou polyvalentných a monovalentných diagnostických aglutinačných sér. Vyrábajú sa nasledujúce komerčné séra.

Pre Shigella, ktoré nefermentujú manitol:

• na S. dysenteriae 1 a 2 (polyvalentné a monovalentné),
• na S. dysenteriae 3-7 (polyvalentné a monovalentné),
• na S. dysenteriae 8-12 (polyvalentné a monovalentné).

Na manitol fermentujúci Shigella: na typické antigény S. flexneri I, II, III, IV, V, VI, na skupinové antigény S. flexneri 3, 4, 6,7,8 - polyvalentné, na antigény S. boydii 1-18 (polyvalentné a monovalentné), na antigény S. sonnei fázy I, fázy II, na antigény S. flexneri I-VI + S. sonnei - polyvalentné.

Pre rýchlu identifikáciu Shigella sa odporúča nasledujúca metóda: podozrivá kolónia (laktózonegatívna na Endo médiu) sa preosie na médium TSI (trojitý cukrový železný) – trojcukrový agar (glukóza, laktóza, sacharóza) so železom na stanovenie produkcie H2S; alebo na médium obsahujúce glukózu, laktózu, sacharózu, železo a močovinu.

Akýkoľvek organizmus, ktorý rozkladá močovinu po 4 až 6 hodinách inkubácie, je pravdepodobne organizmus druhu Proteus a možno ho vylúčiť. Organizmus, ktorý produkuje H2S, má ureázu alebo produkuje kyselinu na šikmej pôde (fermentuje laktózu alebo sacharózu), možno vylúčiť, hoci kmene, ktoré produkujú H2S, by sa mali vyšetrovať ako možní členovia rodu Salmonella. Vo všetkých ostatných prípadoch by sa mala kultúra pestovaná na týchto médiách vyšetriť a ak fermentuje glukózu (zmena farby v kolóne), izolovať v čistej forme. Zároveň sa môže vyšetriť v aglutinačnom teste na sklíčku s vhodnými antisérami proti rodu Shigella. V prípade potreby sa vykonajú ďalšie biochemické testy na overenie príslušnosti k rodu Shigella a skúma sa aj motilita.

Na detekciu antigénov v krvi (vrátane CIC), moči a stolici možno použiť nasledujúce metódy: RPGA, RSK, koaglutinačná reakcia (v moči a stolici), IFM, RAGA (v krvnom sére). Tieto metódy sú vysoko účinné, špecifické a vhodné na včasnú diagnostiku.

Na sérologickú diagnostiku možno použiť: RPGA s príslušnými erytrocytovými diagnostickými vzorkami, imunofluorescenčnú metódu (v nepriamej modifikácii), Coombsovu metódu (stanovenie titra neúplných protilátok). Diagnostickú hodnotu má aj alergický test s dyzenterínom (roztok proteínových frakcií Shigella flexneri a Sonnei). Reakcia sa berie do úvahy po 24 hodinách. Za pozitívnu sa považuje pri prítomnosti hyperémie a infiltrátu s priemerom 10 – 20 mm.

Liečba úplavice

Hlavná pozornosť sa venuje obnoveniu normálneho metabolizmu vody a soli, racionálnej výžive, detoxikácii, racionálnej antibiotickej liečbe (s prihliadnutím na citlivosť patogénu na antibiotiká). Dobrý účinok dosahuje včasné použitie polyvalentného bakteriofága proti úplavici, najmä tabliet s pektínovým povlakom, ktoré chránia fág pred pôsobením žalúdočnej šťavy HCl; v tenkom čreve sa pektín rozpúšťa, fágy sa uvoľňujú a prejavujú svoj účinok. Na profylaktické účely by sa mal fág podávať aspoň raz za tri dni (jeho doba prežitia v čreve).

Špecifická prevencia úplavice

Na vytvorenie umelej imunity proti úplavici sa používali rôzne vakcíny: z usmrtených baktérií, chemické, alkoholové, ale všetky sa ukázali ako neúčinné a boli zrušené. Vakcíny proti Flexnerovej úplavici boli vytvorené zo živej (mutantnej, od streptomycínu závislej) Shigella Flexneri; ribozomálne vakcíny, ale ani tie nenašli široké uplatnenie. Preto problém špecifickej prevencie úplavice zostáva nevyriešený. Hlavným spôsobom boja proti úplavici je zlepšenie systému zásobovania vodou a kanalizácie, zabezpečenie prísnych hygienických podmienok v potravinárskych podnikoch, najmä v mliekarenskom priemysle, v detských zariadeniach, na verejných miestach a pri udržiavaní osobnej hygieny.