Збудники ешеріхіозів

Ешеріхіози – захворювання, збудниками яких є кишкова паличка – Escherichia coli. Розрізняють ентеральні та парентеральні ешеріхіози. Ентеральні (кишкові, епідемічні) ешеріхіози – гострі інфекційні захворювання, які характеризуються переважно ураженням травного тракту. Збудниками цих захворювань є діареєгенні штами E. coli. Парентеральні ешеріхіози перебігають з ураженням будь-яких органів і викликаються умовно-патогенними штамами E. coli.

Кишкова паличка – представник нормальної мікрофлори товстого кишечнику людини та теплокровних тварин. Вперше була виділена із випорожнень людини у 1885 році Т. Ешеріхом. E. coli виконує ряд корисних функцій, у тому числі антагоніста патогенних кишкових бактерій, гнилісних бактерій, грибів р. Candida, приймає участь у синтезі вітамінів груп В, Е, К, частково розщеплює клітковину. У товстому кишечнику мешкають E. coli, які відносяться до серогруп 02, 07, 09 тощо.

E. coli може завдавати і шкоди людині. Умовно-патогенні штами, які мешкають у товстому кишечнику, при послабленні імунної системи організму можуть викликати різні гнійно-запальні захворювання за межами травного тракту: холецистити, піеліти, перитоніти, цистити, отити, менінгіти, ентерити і, навіть, колі-сепсис. Ці захворювання називають парентеральними ешеріхіозами.

Існують також і безумовно патогенні штами E. coli – діареєгенні, або ентеропатогенні, кишкові палички (ЕПКП), котрі, потрапляючи в організм ззовні, викликають спалахи захворювань, які називають ентеральними (кишковими, епідемічними) ешеріхіозами. Представники більш ніж 80 серогруп E. coli є ентеропатогенними (наприклад, 055, 0111, 015).

Від ЕПКП частіше страждають немовлята, в яких імунна система ще не сформувалася, не виробляються власні імуноглобуліни, що захищають від грамнегативних бактерій, а кислотність шлункового соку низька. У дітей розвивається коліентерит. Але ЕПКП можуть уражати і дорослих, причому ешеріхіоз може протікати, наприклад, за типом холери чи дизентерії. Крім того, E. coli може стати причиною харчових токсикоінфекцій.

Морфологічні, культуральні та фізіолого-біохімічні властивості. E. coli – типовий вид роду Escherichia, родини Enterobacteriaceae.

E. coli – дрібні (2 – 3 х 0,5 – 0,7 мкм), грамнегативні палички із заокругленими кінцями, в мазках розташовуються неупорядковано, спор не утворюють, деякі штами синтезують мікрокапсулу; джгутики перитрихіальні (рис. 12). Кишкова паличка – факультативний анаероб, добре росте на простих поживних середовищах, оптимальна температура 37°С, оптимальне рН 7,2 – 7,4. Добре розмножується при кімнатній температурі. На м'ясо-пептонному агарі розвивається у вигляді помірноопуклих напівпрозорих сіруватих колоній, в бульйоні викликає дифузне помутніння з утворенням осаду.

При посіві на диференціально-діагностичні середовища, які містять лактозу (Ендо, Левіна), кишкові палички утворюють забарвлені в колір індикатору колонії, оскільки здатні розщеплювати лактозу. Ешеріхії мають виражені сахаролітичні властивості (розщеплюють глюкозу, лактозу, маніт, мальтозу, арабінозу, галактозу з утворенням кислоти і газу); і протеолітичні властивості (розщеплюють білки до індолу). Желатину не розщеплюють, відновлюють нітрати в нітрити, утворюють сірководень.

E. coli – умовно-патогенні бактерії, їхня токсичність, антигенність та імуногенність пов'язані з ліпополісахаридним комплексом.

Антигенна структура та фактори патогенності. Кишкова паличка має соматичний (О), джгутиковий (Н) та поверхневий (К) антигени.

О-антиген термостабільний, не руйнується при температурі 120°С (витримує кип'ятіння і автоклавування). К-антиген являє собою комплекс термолабільних (L, B) та термостабільних (А та М) антигенів. Н-антиген – термолабільний. Кожен із антигенів неоднорідний: О-антиген нараховує понад 170 варіантів; К-антиген – понад 90; Н-антиген – понад 50. Будова О-антигена визначає належність до серогрупи, Н-антиген – її сероваріант. Антигенна характеристика діареєгенних E. coli включає в себе номера О- і Н-антигенів, наприклад, О55:Н5; О157:Н7.

Фактори патогенності діареєгенних E. coli. Здатність діареєгенних E. coli викликати захворювання обумовлена наявністю в них наступних факторів патогенності:

1. Фактори адгезії та колонізації. Вони необхідні для прикріплення до клітин тканини і колонізації. У патогенних E. coli виявлено 3 типи цих факторів. Всі вони кодуються плазмідними генами. Крім того, роль факторів колонізації виконують також бактеріальні ліпополісахариди.

2. Фактори інвазії. За їхньою допомогою ентероінвазивні E. coli проникають до епітеліальних клітин кишечника, розмножуються в них та викликають руйнування. Роль факторів інвазії виконують білки зовнішньої мембрани, які кодуються плазмідою.

3. Екзотоксини. У діареєгенних E. coli виявлено два типи екзотоксинів: цитотоніни та цитотоксини. Цитотоніни стимулюють гіперсекрецію клітинами кишечнику рідини, яка містить іони Na⁺, K⁺, Cl^– та бікарбонати. Це призводить до порушення водно-сольового обміну та розвитку діареї. Цитотоксини обумовлюють руйнування клітин ендотелію капілярів і стінки кишечнику.

Виявлено два варіанти цитотонінів: термолабільні ентеротоксини (LT – від англ. labile toxin – лабільний токсин) та термостабільні ентеротоксини (ST – від англ. stable toxin – стабільний токсин). Голомолекула LT складається із 2 фрагментів А і В. Фрагмент В виконує дві функції: з'єднується з рецептором клітини і формує внутрішньомембранний канал. Субодиниця В LT імунологічно подібна субодиниці В холерогена. Фрагмент А складається із двох пептидних ланцюгів: А₁ (власне токсин) і А₂ (зв'язує В і А). Пептид А₁ активує аденілатциклазу, яка є в мембрані; аденілатциклаза гідролізує АТФ. Це призводить до накопичення циклічного АМФ (цАМФ), який викликає цитотонічний ефект, що призводить до порушення водно-сольового обміну. Відомо 2 типи термолабільного ентеротоксину (LT I і LT II). Існує також 2 термостабільних токсина ST-I i ST-II. ST-I підвищує проникність капілярів і стимулює накопичення не цАМФ, а циклічного ГМФ (цГМФ), який викликає діареєгенний ефект подібно цАМФ.

Цитотоксини. У діареєгенних E. coli виявлено два типи цитотоксинів, подібних екзотоксину Shigella dysenteriae I і тому названих шигаподібними токсинами SLT (Shiga-like toxin): SLT-I (антигенно майже ідентичний токсину Шига і нейтралізуєься антисироваткою до нього) і SLT-II (антигенно відрізняється від SLT-I і не нейтралізується антисироваткою до токсину Шига). Синтез обох токсинів контролюється генами помірних конвертуючих фагів.

4. Ендотоксини – ліпополісахариди, які визначають антигенну специфічність бактерій, форму колоній (перетворення S-колоній у R-колонії), викликають ендотоксикози.

Таким чином, фактори патогенності діареєгенних E. coli контролюються не тільки хромосомними, але і плазмідними генами та генами помірних конвертуючих фагів, і патогенні варіанти кишкової палички можуть виникати в результаті поширення серед них плазмід і помірних фагів. Залежно від наявності тих чи інших факторів патогенності діареєгенні E. coli поділяються на наступні категорії: ентеротоксигенні E. coli (enterotoxigenic – ЕTEC), ентероінвазивні E. coli (enteroinvasive – EIEC), ентеропатогенні E. coli (enteropathogenic – EPEC), ентерогеморагічні E. coli (enterohaemorrhagic – EHEC). Крім того, виділена провізорна група ентероадгерентних E. coli (enteroadherence – EAEC).

ЕТЕС – включає 17 серогруп. Фактори адгезії і колонізації фімбріальної структури та ентеротоксини (LT чи ST, або обидва) кодуються однією і тією ж плазмідою. Колонізують ворсинки без пошкодження. Ентеротоксини викликають порушення водно-сольового обміну. Процес локалізується в тонкому кишечнику. Інфікуюча доза 10⁸ ‑ 10¹⁰ клітин. Захворювання перебігає по типу холероподібної діареї. Поширюється водним шяхом, рідко – харчовим. Хворіють діти у віці від 1 до 3 років та дорослі.

EIEC – включають 9 серогруп, патогенність пов'язана зі здатністю проникати до епітеліальних клітин слизової оболонки кишечника і розмножуватись в них, викликаючи руйнування. Ці властивості кодуються як хромосомними, так і плазмідними генами. Плазміда і білки, які вона кодує, подібні до шигельозних, чим і пояснюється подібність EIEC з шигелами. Інфікуюча доза 10⁵ клітин. Процес локалізується в нижньому відділі клубової та товстої кишки. Захворювання перебігає за типом дизентерії – спочатку водяниста діарея, потім ‑ колітичний синдром. Хворіють діти 1,5 – 2 років, підлітки та дорослі. Поширюється харчовим та водним шляхом.

ЕРЕС – група включає 9 серогруп класу 1 та 4 серогрупи класу 2. У серогруп класу 1 є плазміда (60 МД), яка контролює синтез фактора адгезії та колонізації. У серогруп класу 2 ця плазміда відсутня, їхня патогенність обумовлена іншими чинниками. ЕРЕС колонізують плазмолему ентероцитів, викликають порушення поверхні епітелія з утворенням ерозій та помірного запалення. Інфікуюча доза 10⁵ ‑ 10¹¹ клітин. Процес локалізується в області тонкої кишки. Захворювання супроводжується водянистою діареєю та зневодненням. Хворіють переважно діти першого року життя. Способ зараження – контактно-побутовий, рідше – харчовий.

EIEC i EPEC – збудники внутрішньолікарняних спалахів.

ЕНЕС – включають 4 серогрупи. Патогенність пов'язана із наявністю фактора адгезії фімбріального типу, який кодується плазмідою (60 МД). Токсигенність обумовлена здатністю синтезувати шигаподібні токсини (SLT-I чи SLT-II). Токсини руйнують клітини ендотелію дрібних кровоносних судин. Утворення згустків крові та осадження фібріну викликає порушення кровотоку та кровотечі, ішемію та некроз у клітинній стінці. Спостерігається уремічний, гемолітичний синдром, який нерідко закінчується летально. Інфікуюча доза не встановлена. Початок захворювання гострий: виникають кишкові спазми, пронос, спочатку водянистий, потім – з кров'ю. Хворіють діти та дорослі. Поширюється харчовим шляхом.

Резистентність. E. coli в зовнішньому середовищі зберігається протягом декількох тижнів і місяців. Вона більш стійка до дії фізичних та хімічних факторів середовища, ніж сальмонели та шигели. E. coli чутлива до дії високих температур: при нагріванні до 55°С гине протягом години, при 60°С – через 15 хв; у 5% розчині фенолу, в 3% розчині хлораміну та в розчині сулеми (1:1000) – гине через декілька хвилин. Пряме сонячне опромінення вбиває E. coli теж протягом декількох хвилин.

Імунітет. У осіб, які перенесли кишкову колі-інфекцію, виробляється групоспецифічний слабонапружений імунітет. У серогруп E. coli не спостерігається перехресного імунітету, внаслідок чого можливі повторні захворювання.

Лабораторна діагностика ешеріхіозів, збудниками яких є діареєгенні E. coli, проводиться за стандартною схемою; особливість досліджень полягає в тому, що бактеріологічний аналіз базується на визначенні антигенних властивостей, а не на вивченні біохімічних ознак, які вважаються додатковими для встановлення родової належності.

Матеріалом для дослідження слугують випорожнення, кров, блювотні маси, жовч, дуоденальний вміст, сеча, секційний матеріал тощо. При висіві досліджуваного матеріалу використовують диференціально-діагностичні середовища (Ендо, Плоскірєва, Левіна, Аселя-Лібермана). У деяких випадках здійснюють мікроскопію мазків забарвлених за Грамом (кров, сеча, спинно-мозкова рідина тощо.). Після виділення чистої культури проводять оксидазний тест, ставлять пробну реакцію аглютинації з полівалентними ОК-антисироватками, з імуноглобулінами та адсорбованими О-сироватками, мікроскопують мазки з колоній. Ешеріхії різних серогруп можуть давати перехресні реакції з антисироватками. Біохімічну активність визначають за допомогою стандартних наборів чи проводять дослідження на мінімальному диференціальному ряді. Після цього вивчають антигенну структуру.

Ідентифікацію діареєгенних типів можна проводити використовуючи специфічні маркери.

• Бактерії типа ЕНЕС ідентифікують посівом на агар Мак-Конкі з сорбітом (замість лактози); штами ЕНЕС не ферментують сорбіт.

• У бактерій EIEC визначають здатність викликати кон'юнктивіт у морських свинок, інвазію клітин HeLa і Hep-2, відсутність рухливості та здатності утворювати лізиндекарбоксилазу.

• У бактерій типа ЕТЕС виявляють токсини – термостабільний, на мишатах-сисунках, та термолабільний ‑ на культурах клітин Y1 наднирників; відсутність властивості розщеплювати сорбозу.

• У бактерій типа EIEC визначають здатність викликати кон'юнктивіт у морських свинок, інвазію клітин HeLa і Hep-2, відсутність рухливості та ферменту лізиндекарбоксилази.

• Для швидкої ідентифікації штамів ЕРЕС проводять реакцію коаглютинації на склі для виявлення білка зовнішньої мембрани, який кодується плазмідою 60 МД.

Найбільш швидкою та специфічною діагностикою захворювань, викликаних діареєгенними E. coli, є методи із застосуванням відповідних ДНК-зондів. Вони дозволяють виявити безпосередньо гени плазмід, які відповідають за патогенність E. coli та синтез цитотоксинів.

Лікування. Використовують антибіотики. Для відновлення порушеного водно-сольового обміну застосовують оральні сольові розчини.

Профілактика. У попередженні колі-інфекцій особливу роль приділяють своєчасному виявленню хворих, їхній госпіталізації, раціональному лікуванню. Необхідно систематично досліджувати працівників дитячих закладів і матерів дітей, хворих на диспепсії. Велике значення у профілактиці колі-ентеритів має дотримування санітарно-гігієнічного режиму в дитячих закладах, захист води та харчових продуктів від забруднення фекаліями, боротьба з мухами, систематичне підвищення санітарно-гігієнічної культури населення. Профілатика дизентерієподібних захворювань та інших ешеріхіозів забезпечується проведенням загальносанітарних заходів.