Kostyleva_A_V__Kuznetsov_O_Yu_Pseudomonas

инфекционного процесса на животных. Принципиально новый подход к изучению патогенеза синегнойной инфекции связан с исследованиями американск ого ученого Р. V. Liu, обнаружившего в культуральных фильтратах синегнойной палочки множество продуктов ее жизнедеятельности с широким спектром биологической активности в от-

ношении клеток и тканей высших организмов. Введение животным этих бесклеточных фильтратов воспроизводило наиболее тяжелые патологические реакции, характерные для синегнойной инфекции, причем токсический эффект намного превосходил дей-

ствие значительно более высоких доз эндотоксина. Исследования Р. V. Liu были про-

должены. Для изучения факторов патогенности синегнойной палочки использовали биохимические, генетические и цитотоксические методы, а также различные экспе-

риментальные модели. Обширная и разносторонняя информация о биологических и ферментативных свойствах экзопродуктов синегнойной палочки, выделенных и охарак-

теризованных в виде индивидуальных компонентов, составляет основу современного представления о патогенезе синегнойной инфекции.

Факторы патогенности синегнойной палочки и их роль

в патогенезе синегнойной инфекции

Патогенное действие P. аeruginosa определяется образованием веществ, проявляю-

щих свойства экзотоксинов, а также высвобождением эндотоксинов при гибели и распаде бактериальных клеток.

Экзотоксин А. Это внеклеточный белок с молекулярной массой 66000-71 500

Д, молекула которого состоит из одной полипептидной цепи с 4 дисульфидными связя-

ми изоэлектрической точкой 5,1. Токсин термостабилен, полностью деградирует под действием трипсина, панкреатической эластазы, проназы. Образуется 80-90% штамма-

ми синегнойной палочки. Обладает высокой летальной активностью для эксперимен-

тальных животных. В основе патологического процесса лежат глубокие нарушения клеточного метаболизма. Внутриклеточные процессы, обусловленные действием экзо-

токсина А, соответствуют таковым при действии дифтерийного токсина. Для синтеза in vitro необходима хорошая аэрация и соответствующая температура (оптимум 32° С)

Некротические изменения при местном введении экзотоксина А, нарушение про-

ницаемости микроциркуляторного русла органов и тканей свидетельствуют об уча-

стии этого токсина в преодолении микробами клеточно-анатомических барьеров. Дей-

ствием экзотоксина А можно объяснить и развитие нейтропении, характерной для

11

большинства нозологических форм синегнойной инфекции. Характер вызываемых этим токсином патологических реакций определяет его участие в инвазии и колонизации си-

негнойной палочкой, поражении тканевых и иммунных механизмов. Более значитель-

ный вклад токсина в развитие инфекционного процесса определяется глубоким пора-

жением всех органов и систем, приводящим к резкому нарушению жизненно важных функций.

При септицемии описаны повреждения эластичной ткани артериальных сосудов.

Сыворотка крови больных пневмонией содержит антитела к эластазе и протеазе. По дан-

ным 10-летнего наблюдения за больными муковисцидозом, осложненным хронической синегнойной инфекцией, титры специфических антител в легких постоянно нарастают.

Это свидетельствует о непрекращающейся продукции протеолитических ферментов.

Экзоэнзим S – термостабильный белок с АДФ-трансферазной активностью, который инактивируется под действием денатурирующих и восстанавливающих агентов, ионов

Cu2+ и Fe2+. Антитела к экзотоксину А его не нейтрализуют. В виде очищенного детерген-

тами препарата нетоксичен для подопытных животных (видимо к обезвреживанию ведет его очистка).

Цитотоксин. Обнаруживает выраженное цитотоксическое действие на полиморф-

ноядерные нейтрофилы (первоначально его называли лейкоцидином, однако впоследствии было обнаружено его действие на все клетки), способствует развитию нейтропении. Вы-

зывает ультраструктурные изменения в клетках, нарушения физиологических градиентов К+, Na+, Ca2+ и глюкозы через повышение проницаемости клеточных мембран, что ведет к набуханию клеток и потере ими крупных белковых молекул. Данный токсин продуцируют

96,7% культур патогенных штаммов, но в настоящее время нет прямых доказательств в пользу участия цитотоксина в патологических процессах, обусловленных образующими его штаммами синегнойной палочки.

Гемолизины. Штаммы синегнойной палочки продуцируют две гемолитические суб-

станции — термолабильный гемолизин с лецитиназной активностью (фосфолипаза С)

и термостабильный гемолизин (гликолипид или просто - фосфолипаза).

Фосфолипаза С — белок с изоэлектрической точкой 5,5 и необычно высокой для бактериальных фосфолипаз молекулярной массой 78 000 Д.

Термостабильный гемолизин (фосфолипаза) — гликолипид, состоящий из L-

рамнозы и 1-β-гидроксидеканоиновой кислоты. Сочетанная продукция двух гемолизинов предполагает их функциональное взаимодействие. Действительно гликоколипид, подобно детергенту, вызывает солюбилизацию фосфолипидов, являющихся субстратом для фос-

12

фолипазы С, тем самым потенцируя ее активность. Гликолипид относительно малотокси-

чен, LD50 при внутрибрюшинном поражении мышей составляет 5 мг. Активность глико-

липида подавляется сывороточными белками.

Таким образом, самостоятельная роль гликолипида в возникновении серьезных си-

стемных поражений организма вряд ли велика. Однако некоторые экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при кератитах синегнойной этиологии этот фактор может участвовать в локальных поражениях тканей, вызывая высвобождение ферментов из лейкоцитов.

Внутрикожное введение очищенной фосфолипазы С вызывает через 24-48 ч образо-

вание некроза, окруженного зоной эритемы, с центральным абсцессом. Внутрибрюшинное введение фермента приводит к некрозу печени и отеку легких. При интраназальном зара-

жении животных штаммами синегнойной палочки с высоким уровнем продукции фосфо-

липазы С элиминация бактерий из легких происходит значительно медленнее, чем при низкой продукции этого фермента. По-видимому, из-за того, что альвеолярная поверх-

ность легких покрыта сурфактантами, состоящими преимущественно из фосфолипидов,

создаются благоприятные условия для развития инфекционного процесса. Разрушение ле-

гочных сурфактантов в свою очередь вызывает образование бронхоэктазов и ателектазов,

ухудшающих течение и прогноз заболевания. Наиболее активные продуценты фосфолипа-

зы С выделены из мочевыводящих путей и респираторного тракта больных с бронхоле-

гочной инфекционной патологией. На уровне выявляемых концентраций этот фермент продуцируется всеми клиническими штаммами синегнойной палочки.

Энтеротоксический фактор. Обширные экспериментальные данные свидетель-

ствуют о наличии у синегнойной палочки энтеротоксического фактора. В чистом виде он пока не выделен и его патогенетическое значение трудно оценить, поскольку инфекции,

вызванные P.аeruginosa с диареей встречаются крайне редко (шанхайская или 5-дневная лихорадка). Вместе с тем известны некоторые его характеристики, которые свидетель-

ствуют о белковой природе: чувствительность к повышению температуры и разрушение под действием трипсина.

Фактор проницаемости. Многие вирулентные штаммы способны продуцировать данный фактор, который участвует в развитии патологических процессов в тканях. На его белковую природу указывают также лабильность к нагреванию и действию трипсина.

Также следует особо отметить способность Pseudomonas aeruginosa синтезировать

протеолитические ферменты (по крайней мере 3 различные протеазы, отличающиеся по своим характеристикам субстратной специфичности).

13

Нейтральная протеаза образуется в очень незначительных количествах, а данные о еѐ субстратной специфичности и участии в патологических процессах отсутствуют

Протеаза II (эластаза) обусловливает 75% всей протеолитической активности. Она расщепляет эластин, казеин, гемоглобин, фибрин, Ig, комплемент и другие белки, но слабо действует на коллаген. Мишень - пептидные связи между гидрофобными aминокисло-

тами. Относится к металлопротеиназам и инактивируется хелатами, ионами тяжѐлых ме-

таллов и сывороточным β-макроглобулином. Синтезируется как связанный с клеткой про-

фермент, аккумулирующийся в периплазматическом пространстве. Активируется путѐм ограниченного протеолиза щелочной протеазой или готовой порцией эластазы. Обнару-

жена у 85% штаммов.

Протеаза III (щелочная протеаза) гидролизует многие белки (в том числе γ-интер-

ферон), но не расщепляет эластин; внутривенное введение очищенного препарата вызыва-

ет кровоизлияния практически во всех внутренних органах; внутрикожное введение при-

водит к местным, позднее некротизирующимся кровоизлияниям.

Коллагеназа вызывает гидролиз коллагена в соединительных тканях. Это основной фактор вирулентности при инфекционных поражениях роговицы.

Внеклеточная слизь синегнойной палочки представляет собой макромолекуляр-

ный комплекс, покрывающий поверхность микробной клетки, но в отличие от капсулы не формирующий морфологически очерченного слоя в составе клеточной оболочки, а

легко выделяющийся во внешнюю среду. Слизь придает характерную вязкость бульон-

ным культурам и колониям мукоидных штаммов. Продукция слизи является одним из характерных видовых признаков синегнойной палочки.

Активный компонент, выделенный из слизевого материала синегнойной палочки и ответственный за его токсические и антигенные свойства, представляет собой глико-

липопротеид, состоящий из гексоз, глюкозаминов, уроновых кислот, липидов и белка.

Цитотоксин – кислый белок с соотношением кислых и основных аминокислот

49:12. Он выделен из ацетолизатов клеток синегнойной палочки. Из-за выраженного лей-

котоскического действия на гранулоциты крови человека этот белок был вначале назван лейкоцидином. Однако позднее было доказано, что при применении других клеточных моделей (клеток, изолированных из паренхиматозных органов, перевиваемых клеточных культур и опухолевых клеток) они оказались чувствительными к токсическому действию данного белка, обнаружив при этом сходные морфологические и функциональные призна-

ки интоксикации. До настоящего времени нет прямых доказательств об участии цитоток-

сина для штаммов синегнойной палочки в патологических процессах, которые были бы

14

обусловлены его действием. Токсин синтезирует 96,7% культур патогенных штаммов.

Антигенные свойства

Синегнойная палочка имеет довольно сложную антигенную структуру. Основные диагностически значимые антигены P.aeruginosa соматический (О-) и жгутиковый (Н-)

антигены. О-антиген представляет собой сложный макромолекулярный комплекс липопо-

лисахарида (ЛПС) с белками и липидами клеточной стенки. ЛПС является структурным компонентом О-соматического антигена и обусловливает его О-групповую специфич-

ность. Принципиально структура ЛПС P.aeruginosa аналогична строению ЛПС прочих грамотрицательных бактерий и включает липид А (базовая структура) и О-специфические боковые цепи. Вместе с тем для ЛПС P.aeruginosa обнаруживаются некоторые отличия,

которые определяются высокой антигенной вариабельностью.

Известно, что в состав липида А синегнойной палочки входят додекановая, 2-

гидроксидекановая и 3-гидроксидекановая кислоты. Базальная область ЛПС, представ-

ляющая собой его полисахаридную часть, подразделяется на внешнюю часть ядра и внутреннюю область. В ядерной части у синегнойной палочки обнаружены 3-диокси-

манно-октолузоновая кислота (прежнее название 2-кето-З-дезоксиоктоновая кислота,

или КДО) глюкоза, рамноза, галактозамин, ортофосфаты, пирофосфат, этаноламин, а

из гептоз — L-aмино-D-маннозогептоза. В препаратах ЛПС найдены жирные кислоты:

лауриновая, миристиновая, пальмитиновая, стеариновая, линолевая.

Химический состав ЛПС синегнойной палочки изучен довольно полно, однако его структура окончательно не установлена.

В составе эндотоксина синегнойной палочки имеется белковый компонент — так называемый ОЕР (original endotoxin protein). Белок А клеточной стенки оказался очень сходным с последним по данным электрофореза, ультрацентрифугирования, содержа-

нию азота, фосфора, константе седиментации. Это позволило сделать заключение об идентичности исследуемых протеинов. Методом количественного иммуноэлектрофоре-

за выявлено до 64 иммунопреципитатов, из которых 55 присутствовали постоянно.

Антигенными свойствами обладают некоторые белки и полисахариды, как присут-

ствующие в клеточной стенке P.aeruginosa, так и продуцируемые в окружающую среду,

часть из которых имеют важное биологическое значение, являясь протективными.

При изучении перекрестных серологических реакций между антигенами синегной-

ной палочки и 36 других видов микроорганизмов было обнаружено 10 перекрестно реа-

гирующих антигенов. Из изученных видов 30 микроорганизмов, включая ряд грамотри-

15

цательных и 2 вида грамположительных, перекрестно реагируют с антигеном, представ-

ленным одной из линий преципитации в референс-системе, созданной для антигенного анализа синегнойной палочки. Этот антиген, обозначенный как «общий», был выделен

иохарактеризован. Он представляет собой белок с молекулярной массой 665 000-900 000

исостоит из субъединиц с молекулярной массой по 60 000.

Н-антигены или жгутиковые антигены представлены термофильными белками низ-

кой специфичности, что обусловлено различиями в строении флагеллинов. Выявлено 15

различных типов Н-антигенов. Показано, что препарат высокоочищенного Н-антиге-

на (молекулярная масса 53 000) оказывает защитное действие при заражении животных культурой синегнойной палочки, и эта защита связана с антигенным типом флагеллина.

На основании этого полагают, что препараты Н-антигенов (двух типов) могут использо-

ваться в качестве вакцинного препарата.

Кроме Н-антигенов, у штаммов синегнойной палочки идентифицировано два типа пилей (фимбрий): полярные тонкие выросты и неполярные более толстые пили, с кото-

рыми связывают передачу плазмидной лекарственной резистентности. Эти образования носят название пилиарных антигенов. Они не имеют диагностической значимости, но представляют предмет специальных исследований.

У мукоидных штаммов P.aeruginosa можно обнаружить капсульный антиген. До настоящего времени его диагностическая ценность была невелика, в связи с тем, что подходы к его дифференциации не разработаны.

Клинические проявления синегнойной инфекции у детей

Последние годы характеризуются увеличением роли условно-патогенных грамотри-

цательных бактерий в патологии человека. Среди них особое значение приобрели сине-

гнойные палочки, которые вызывают наиболее тяжелые формы воспалительных заболева-

ний.

Развиваясь, как правило, у больных со значительно сниженной реактивностью, сине-

гнойная инфекция является частью общей проблемы внутрибольничных инфекций, повы-

шенная заболеваемость которыми обусловлена в настоящее время широким распростра-

нением антибиотикорезистентных штаммов бактерий, не всегда качественными дезинфек-

ционными мероприятиями, интенсификацией диагностических и лечебных воздействий.

Общие особенности синегнойной инфекции у детей следующие:

1. Значительное преобладание среди больных синегнойной инфекции детей в воз-

16

расте до 1 года. На их долю приходится до 88% случаев заболеваний, причем в 66% она выявляется у новорожденных. Именно в этих группах детей наблюдается максимальное число летальных исходов, причем многие из них погибают в раннем неонатальном перио-

де.

2. Развитие синегнойных поражений на фоне тяжелых предшествующих заболева-

ний. У новорожденных наиболее часто встречаются вирусные, бактериальные и другие инфекции, в том числе внутриутробные, родовая травма, врожденные пороки развития,

недоношенность. У детей старше одного месяца предшествующими заболеваниями явля-

ются различные инфекционные процессы, а также соматические заболевания: патология почек, болезни крови, муковисцидоз, сахарный диабет.

3. Преобладание у детей раннего возраста молниеносных форм синегнойной инфек-

ции, приводящих через 2-5 дней к летальному исходу.

4. Сходство клинических симптомов синегнойной инфекции с гнойными заболева-

ниями другой этиологии, что требует обязательного применения для установления диа-

гноза целенаправленных бактериологических исследований.

5. Частое протекание синегнойной инфекции по типу смешанной бактериально-

бактериальной инфекции, или сочетание с вирусной и (или) микоплазменной инфекцией.

Наиболее частыми формами синегнойной инфекции в педиатрической практике яв-

ляются пневмония и сепсис.

Нозокомиальная (внутрибольничная) пневмония составляет около 15% всех гос-

питальных инфекций, но занимает первое место по показателям летальности. Ее возбуди-

тели отличаются от возбудителей внебольничной пневмонии. Следует отметить, что в стационарах могут наблюдаться эпидемические вспышки, вызванные нозокомиальными возбудителями.

Для исследовательских целей могут быть предложены следующие диагностические критерии нозокомиальной пневмонии:

1. Появление свежих очагово-инфильтративных изменений в легких на рентгено-

грамме.

2.Проявление двух из следующих ниже признаков из первой подруппы: - Лихорадка свыше 39,3 °С; - Бронхиальная гиперсекреция;

- PaO2/FiO2 менее 240 мм рт.ст.

3.Проявление двух из следующих ниже признаков из второй подруппы:

17

-Тахипноэ, крепитация/влажные хрипы, бронхиальное дыхание или кашель;

-Лейкопения (менее 4000 Г/л) или лейкоцитоз (более 12 000 Г/л) с палочкоядерным сдвигом (более 10%);

-Появление гнойной мокроты/бронхиального секрета: обнаружение при цитологи-

ческом исследовании более 25 полиморфноядерных лейкоцитов в поле зрения при малом увеличении (х100).

Патогенез

Существует несколько взаимосвязанных причин, объясняющих столь частое разви-

тие внутрибольничных легочных инфекций, вызванных синегнойной палочкой.

1. В стационарах сосредоточено большое количество ослабленных больных. В

первую очередь это относится к палатам интенсивной терапии, где существует много фак-

торов, предрасполагающих к развитию пневмонии. Одним из них является интубация тра-

хеи, которая резко ослабляет защитные механизмы дыхательных путей.

2. Снижение уровня сознания, вызванное имеющимися заболеваниями и анестезией,

предрасполагает к развитию аспирации. Риск аспирации возрастает при интубации трахеи,

желудочно-кишечном зондировании и в лежачем положении.

3. Основными возбудителями нозокомиальной пневмонии являются грамотрицатель-

ные бактерии, которые попадают в нижние дыхательные пути или в результате аспирации желудочного содержимого, или «микроаспирации» секрета верхних дыхательных путей.

Сама колонизация верхних дыхательных путей грамотрицательной флорой является отра-

жением тяжести течения основного заболевания и наиболее часто встречается у больных в коматозном состоянии, с уремией и полиорганной недостаточностью, и реже — при са-

харном диабете, инфекциях верхних дыхательных путей и функциональных нарушениях.

Предполагается, что источником грамотрицательных бактерий является собственная флора толстой кишки, а колонизация верхних дыхательных путей отражает повышенное сродство этих микроорганизмов к респираторному эпителию (подтверждается in vitro).

Таким образом, колонизация верхних дыхательных путей, вызванная ослаблением организма тяжелым заболеванием, может привести путем повторной микроаспирации со-

держимого ротоглотки и к инфицированию нижних дыхательных путей. Впрочем, возмо-

жен и второй вариант, когда бактерии проглатываются и в отсутствии соляной кислоты колонизируют желудок. В нижние дыхательные пути они попадают вместе с аспирацион-

ными массами.

Практически во всех сообщениях указывается, что в 50-70% случаев пневмония вы-

18

зывается грамотрицательными бактериями. Среди них наиболее часто встречается Pseudomonas aeruginosa.

Факторами риска, предрасполагающими к развитию нозокомиальных пневмоний,

являются: эндотрахеальная интубация или трахеостомия, сопутствующие состояния (хро-

нические заболевания легких, гипотрофия), повышенный риск аспирации при нарушениях сознания, оперативное вмешательство на органах брюшной полости или грудной клетки,

патологическая колонизация верхних дыхательных путей или верхнего отдела желудочно-

кишечного тракта, нарушение защитных сил организма.

Клинические проявления пневмонии

Клинически синегнойная пневмония характеризуется выраженными признаками ин-

токсикации вплоть до развития тяжелой неврологической симптоматики в виде судорог,

заторможенности и потери сознания. Характерно развитие инфекционно-токсического шока нередко в сочетании с глубоким нарушением гемостаза по типу диссеминированного внутрисосудистого свертывания крови. Особенностью является острый и молниеносный характер развития и течения (в 4/5 случаев длительность заболевания составляет 3-5 дней,

приводя к летальному исходу).

У детей раннего возраста повышение температуры часто отсутствует, характерна ги-

потермия, снижение физиологических рефлексов, мышечная гипотония. У большинства детей возникают симптомы дыхательной недостаточности, связанные преимущественно с накоплением в дыхательных путях большого количества слизисто-гнойной или гнойной мокроты зеленого цвета, которая характеризуется вязкостью, часто содержит примесь крови и крошковидный детрит. Самостоятельно мокрота отделяется плохо, что требует частого проведения санации трахеобронхиального дерева. В крови наблюдается тенденция к лейкопении, но с выраженным палочкоядерным нейтрофильным сдвигом, нормальной СОЭ. Рентгенологически выявляется двустороннее поражение легких различной распро-

страненности. Однако, достаточно высока частота рентген-негативного воспалительного процесса в легких (в этих случаях диагноз устанавливался клинически), обусловленного ацинарным характером поражения и умеренно выраженной лейкоцитарной инфильтраци-

ей легких.

Необходимо выделить синегнойную деструктивную пневмонию, для которой харак-

терны следующие признаки:

-позднее поступление в хирургическое отделение;

-массивная антибактериальная терапия на предшествующих этапах лечения;

19

- множественный мелкоочаговый характер деструкции с преимущественным пора-

жением нижних долей обоих легких, развитие интерстициальной эмфиземы, которая зача-

стую распространяется на средостение и приводит к пневмомедиастинуму;

- поражение плевральных листков протекает по типу парциального пио-, пневмо-

или пиопневмоторакса с длительным выделением из плевральной полости незначительно-

го количества газа и гнойно-геморрагического выпота;

- распространенный двусторонний гнойный или катарально-гнойный эндобронхит.

Диагноз синегнойной пневмонии требует подтверждения повторным выделением синегнойной палочки из дыхательных путей или очагов деструкции, плеврального содер-

жимого.

Сепсис при синегнойной инфекции

Сепсис представляет собой генерализованную форму гнойно-воспалительной ин-

фекции, вызванную условно патогенной бактериальной микрофлорой, основой патогенеза которой является бурное развитие системной (генерализованной) воспалительной реакции организма в ответ на первичный септический очаг.

Системная воспалительная реакция (СВР), в свою очередь, представляет собой об-

щебиологическую неспецифическую иммуноцитологическую реакцию организма челове-

ка в ответ на действие повреждающего эндогенного или экзогенного фактора. В случае развития сепсиса СВР развивается в ответ на первичный гнойно-воспалительный очаг.

Для СВР характерно нарастание, главным образом, продукции провоспалительных и, в

меньшей степени, противовоспалительных цитокинов практически всеми клетками чело-

веческого организма, в том числе и иммунокомпетентными.

Такая направленность медиаторного ответа СВР на раздражитель обозначается как СВР с преимущественно провоспалительной направленностью. Наряду с ней может наблюдаться СВР с преимущественно противовоспалительной направленностью медиа-

торного ответа.

Наконец, одной из наиболее тяжелых и наименее купируемых является смешанная антагонистическая реакция, или дисрегуляция СВР, так называемый «медиаторный хаос», «медиаторный шторм». Бурное, неадекватное действию повреждающего фактора, разви-

тие СВР в конечном итоге способствует индуцированному апоптозу и в некоторых случа-

ях некрозу клеток, что и определяет повреждающее действие СВР на организм.

Необходимо подчеркнуть, что СВР, будучи неспецифической общебиологической реакцией организма человека, лежит в основе всех тяжелых как инфекционных, так и не-

инфекционных патологических состояний (травма, ишемия, аутоиммунный процесс и др.).

20