Эшерихиозы.

Заболевания, вызванные кишечной палочкой и зарактеризующиеся диареей, как правило, называют эшерхиозами.

Esch. coli может вызвать: острый энтерит детей раннего возраста, молодых животных, поросят, телят и ягнят; острый энтерит у лиц разного возраста, встречающийся главным образом в тропиках, включая дорожную диарею; дизентериеподобное заболевание у людей всех возрастов и геморрагический колит или «кровавый понос».

Штаммы, которые вызывают диарею, делятся на четыре группы с различными механизмами патогенности (Таблица 1).

1. Энтеропатогенные кишечные палочки (ЭПКП).

ЭПКП были сначала обнаружены при серотипировании в эпидемиологических исследованиях. Они вызывают энтерит у детей первых лет жизни, особенно в тропических странах; вспышки часто встречаются в больницах и могут давать высокую летальность, но такие вспышки стали редкими в промышленных странах.

Способность штаммов ЭПКП вызвать диарею была подтверждена пероральным заражением детей и взрослых, но механизм их действия недостаточно ясен. Большинство штаммов не продуцируют термостабильного (ТСT) или термолабильного (ТЛТ) энтеротоксина, а также Веро-токсина (ВТ) и неинвазивны.

Табл. 1. Основные группы кишечных палочек, вызывающих диарею

Патогенные группы	Общие серогруппы
1. Энтеропатогенные кишечные палочки (ЭПКП)	O26, O55, O86, O111, O114, O119, O125, O126, O127, O128, O142
2. Энтеротоксигенные кишечные палочки (ЭТКП)	O6, O8, O15, O25, O27, O63, O78, O115, O148, O153, O159, O167
3 Энтероинвазивные кишечные палочки (ЭИКП)	O28, O112, O124, O136, O143, O144, O152, O164
4. Веро-цитотоксин образующие кишечные палочки (ВТКП)	O157 ^*
^*ВТКП были обнаружены также и среди многих других серогрупп, но значение их в патологии человека намного менее значительно, чем О157.

Колонизация верхней части тонкой кишки встречается при энтерите новорожденных, связанном с ЭПКП, но механизм адгезии менее понятен, чем связанный с ЭТКП. У многих больных, как это видно при электронной микроскопии, ЭПКП интимно связаны с поверхностью слизистой оболочки и частично окружены чашеподобными выступами (пьедесталами) поверхности энтероцита, и в местах прикрепления ЭПКП пограничные микроворсинки отсутствуют. Такие штаммы Esch. coli были названы, прикрепляющимися или энтеро-адгезивными кишечными палочками (ЭАКП).

Ясно, что имеется значительное разнообразие среди штаммов, ранее названные ЭПКП. Некоторые из них энтеротоксигенны и более правильно их отнести к ЭТКП, в то время как другие образуют Веро-токсин, и их следует расценивать как ВТКП.

Термин ЭПКП лучше подходит для штаммов, которые не продуцируют токсинов. Многие из них высокоадгезивны к клеткам кишечного эпителия, и это представляет собой важный механизм патогенности. Однако, некоторые штаммы ЭПКП, связанные с диареей человека, не обладают ни одним из этих признаков, и механизм патогенности их до сих пор неясен.

Значение ЭПКП в качестве причины энтеритов у взрослых трудно оценить, так как немногие лабораторий ищут эти микроорганизмы у больных старше 3-х лет. Однако, несколько вспышек были описаны.

1. Энтеротоксигенные кишечные палочки (ЭТКП).

Эти штаммы продуцируют теромостабильный энтеротоксин (СТ), теромолабильный энтеротоксин (ЛТ) или оба токсина. Кроме того, они обладают факторами колонизации, которые являются специфическими для вида хозяина и которые позволяют микроорганизмам прочно прикрепляться к эпителию тонкой кишки.

Термолабильный энтеротоксин (ЛТ). ЛТ близко родственен токсину, образуемому штаммами Vibrio cholerae. Оба являются белковыми комплексами, состоящими из одной субъединицы полипептида А и пяти субъединиц полипептида В с молекулярным весом примерно 25 000 и 11 500 соответственно. Субъединицы В ответственны за связывание токсина с эпителиальными клетками. После перемещения через мембраны эпителиальных клеток кишечника, субъединица А катализирует никотинаамидадениндинуклеотид (НАД)-зависимую активацию аденилатциклазы, что вызывает увеличение концентрации циклического аденозинмоносфата (цАМФ). В клетках ворсинок кишечника цАМФ подавляет адсорбцию натрия и вследствие этого хлоридов и воды, одновременно цАМФ увеличивает в клетках крипт секрецию и вызывает потерю хлоридов и воды, что ведет к профузному водянистому поносу. ЛТ оказался кодированным плазмидой у многих штаммов человеческого и животного происхождения, детально известна организация кодирующего оперона для субъединиц А и В.

Редкие штаммы E. coli продуцируют термолабильный токсин (ЛT-II), который имеет сходную биологическую активность с ЛТ, но не реагирует с иммунной сывороткой в реакции иммунодиффузии или нейтрализации. Структурные гены для LT-II, вероятно, являются хромосомными, хотя изучено немного таких штаммов.

Термостабильный энтеротоксин (СТ). В отличие от ЛТ, СТ Esch. coli имеют низкий молекулярный вес и слабо иммуногенны. Было выделено два главных класса термостабильных токсинов Esch. coli, они обозначены СТ_А и СТ_В (или СТ-I и CТ-II). СТ_А обнаруживается в тесте на мышатах-сосунках, у которых идет секреция в кишке в пределах 4 ч после внутрижелудочного введения. Этот токсин активирует гуанилатциклазу, что ведет к увеличению уровня циклического гуанинмонофосфата (цГМФ). Активность СТ_А быстрая, в то время как ЛТ действует после периода задержки. Механизм секреции, вызванной СТ_А через цГМФ не известен, но может играть роль кальций.

СТ_А оказался закодированным в плазмиде, и эти плазмиды могут также нести гены для ЛТ, факторов адгезии или резистентности к антибиотикам.

СТ_В отличается от СТ_А своей биологической активностью и нерастворимостью в метаноле. СТ_В стимулирует накопление жидкости в изолированной петле кишечника поросят, но не в тесте на мышатах-сосунках. Механизм действия СТ_В не известен, но, вероятно, он не действует через цАМФ или цГМФ.

Факторы адгезии. Энтеротоксина недостаточно, чтобы Esch. coli вызвал диарею. Микроорганизм должен также быть способным прочно прикрепиться к поверхности эпителиальных клеток слизистой оболочки тонкой кишки. Эта адгезия обычно опосредована фимбриями, которые связываются со специфическими рецепторами в мембране клетки. Адгезивные факторы или факторы колонизации являются антигенными и могут быть выявлены в реакции иммунодиффузии или агглютинации. Их присутствие может также демонстрироваться гемагглютинацией, экспериментальной колонизацией кишечника животных или методами культур клеток и органов. В отличие от гемагглютинации, обусловленной I типом пилей Esch. coli, факторы колонизации, связанные с диареей, не подавляются маннозой. Были описаны плазмиды, которые одновременно несут гены для фактора колонизации и продукции энтеротоксина.

Первый фактор колонизации у Esch. coli, первоначально признанный как поверхностный антиген (K88), контролируется трансмиссивной плазмидой и является по своей природе фимбриальным. Его важность в патогенезе энтерита поросят демонстрировалась в экспериментах, в которых показано, что потеря плазмиды K88 штаммом Esch. coli О141 сопровождается потерей его способности вызвать диарею при пероральном введении поросятам. Это способность восстанавливалась при введении плазмиды R88 от другого штамма Esch. coli. У свиней имеется ген, наследуемый по распределению Менделя, который определяет присутствие рецепторов для K88 в кишечном эпителии свиней. Свиньи, у которых нет этого рецептора, устойчивы к колонизации тонкой кишки штаммами Esch. coli с антигеном K88.

У штаммов ЭТКП, выделенных у человека, впоследствии было обнаружено несколько факторов колонизации и, несомненно, остаются еще невыявленные факторы.

ЭТКП редко обнаруживается в географических зонах, где гигиена и питание хорошие, но имеются сообщения о случайных вспышках диареи и спорадических заболеваниях. В развивающихся странах диарея является главной причиной смерти у детей до 5 лет жизни, и ЭТКП обусловливают значительную ее часть. В тяжелых случаях инфекции ЭТКП походят на холеру, поэтому их называют холероподобными эшерихиозами.

ЭТКП является частой причиной «диареи путешественников». Это – распространенная по всему миру болезнь, обычно краткой продолжительности, часто начинающаяся остро с частого жидкого стула и сопровождающаяся различными симптомами в виде тошноты, рвоты и спазмов кишечника. Она встречается наиболее часто среди путешествующих из местностей с хорошей гигиеной и умеренным климатом в районы с более низкими стандартами, особенно в жарких странах.

Имелось несколько исследований диареи путешественников в Мексике, где «туриста» (местное название болезни) достигала уровня 29-48 %, например, среди студентов и добровольцев Корпуса Мира, ЭТКП были обнаружены в различных наблюдениях у 45-72 % пострадавших. Точно так же в африканских странах ЭПКП были найдены у 31-75 % добровольцев Корпуса Мира, страдающих диареей.

Источники и способы распространения инфекции ЭТКП в странах с теплым климатом недостаточно выяснены, но вероятно, что важную роль в распространении инфекции играет вода, загрязненная человеческими или животными сточными водами,

3. Энтероинвазивные кишечные палочки (ЭИКП). ЭИКП вызывают заболевание, идентичное дизентерии, вызванной шигеллами, у лиц любого возраста – дизентериеподобный эшерихиоз.

Эпидемиология и экология ЭИКП плохо изучены, но нет данных о наличии резервуара у животных или в окружающей среде. Наблюдения показывают, что ЭИКП вызвали примерно 5 % всех диарей в местностях со слабой гигиеной. Вспышки иногда описываются в Великобритании и США, особенно в школах и больницах для умственно отсталых. Инфекции обычно связаны с пищей, но имеется также свидетельства о взаимном заражении. Наиболее частая серогруппа - О124.

Шигеллы и ЭИКП вызывают бактериальное заболевание с механизмом инвазии, при котором микроорганизмы проникают через эпителиальные клетки толстой кишки и размножаются внутриклеточно. Чтобы сохранить жизнеспособность при продвижении через верхние отделы кишечника, они должны сопротивляться действию кислотности желудка, желчных солей и панкреатических ферментов. Им помогает в этом наличие полной липополисахаридной капсулы. Механизм инвазивности зависит от присутствия некоторых наружных мембранных белков, которые расщепляются панкреатическими ферментами во время продвижения по тонкой кишке, делая микроорганизмы временно неинвазивными. Предполагается, что эти белки восстанавливаются в толстой кишке. Как только микроорганизмы прибывают в просвет толстой кишки, они сталкиваются с окружающей средой, в которой они должны конкурировать с резидентской флорой за доступные источники углерода. Эти факторы окружающей среды, вероятно, обеспечивают действие селекции для сохранения инвазивного фенотипа, который позволяет шигеллам и ЭИКП покинуть просвет и занять внутриклеточную нишу, в которой бесконечный источник углерода доступен форме глюкозы крови хозяина.

В ходе распространяющегося процесса микроорганизмы сначала проникают через слой слизи с помощью глюкозидаз, продуцируемых нормальной флорой. Затем они присоединяются к поверхности клетки, где они, вероятно, стимулируют процесс эндоциитоза, который не разрывает цитоплазменную мембрану. Внутриклеточные микроорганизмы короткое время содержатся в пределах эндоцитозной вакуоли. Способность к лизису этих вакуолей является важным признаком вирулентности, так как микроорганизмы, неспособные к этому, не в состоянии распространиться к соседним клеткам.

После эндоцитоза наступает подавление синтеза белков клеток хозяина. Транспорт глюкозы и аминокислот продолжается, но эти питательные вещества используются для размножения бактерий. Наблюдается разрушение ткани и в результате воспаление, которое является основной причиной признаков бактериальной дизентерии.

Вирулентность шигелл и ЭИКП зависит как от хромосомных, так и от плазмидных генов. Большая плазмида (120 мегадальтон у Sh. sonnei и 140 мегадальтон у остальных шигелл и ЭИКП) несет гены для экспрессии наружных мембранных белков, необходимых для инвазии, так же, как и гены, необходимые для вставки этих белков в мембрану клетки. Плазмидные гены также требуются для способности выделяться из эндоцитозной вакуоли и внедрения в смежные клетки хозяина. Хромосомные гены вирулентности включают гены, необходимые для экспрессии гладких липополисахаридов, и гены аэробактин-железосвязывающей системы.