Эпидемиология: Развитию неклостридиальной анаэробной инфекции, вызванной анаэробными неспорообразующими микроорганизмами, способствует ряд факторов, снижающих обогащение тканей кислородом. К ним относятся: тканевая деструкция, нарушение кровоснабжения, ожоги. Возникновению неклостридиальной анаэробной инфекции могут способствовать: различные заболевания (гингивиты, аспирационные пневмонии, сахарный диабет, атеросклероз, лейкопения, рак различной локализации (кишечника, легких, матки), укусы животных), а также хирургические вмешательства и лечебные мероприятия (кортикостероидная, цитостатическая и иммунодепрессивная терапия). Неспорогенные анаэробы принимают участие в развитии широкого круга гнойно–воспалительных заболеваний различной локализации и различных форм течения – от поверхностных нагноений до тяжелых инфекций со смертельным исходом. Частота обнаружения неспорогенных анаэробов при различных инфекционных заболеваниях достаточно высока.
C.perfringens, C.novyi, C.septicum, C.histoliticum, C.sordellii, C.difficile, C.sporogenes
Морфологические свойства.
C.perfringens: толстая неподвижная палочка со слегка закруглёнными концами длинной 3,0-9,0 мкм и диаметром 0,9-1,3 мкм. Споры овальные, располагаются субтерминально или, чаще, центрально, образуются лучше в щелочной среде. В материале из ран и на среде с сывороткой образуют капсулу.
C.novyi: полиморфная толстая палочка с закругленными концами диаметром 0,8 – 1,4 мкм и длиной 1,6 – 2,5 мкм, нередко располагается в виде цепочек из 2—5 клеток. Капсулы не образует, подвижный перитрих (серотип С неподвижен). Споры овальные или круглые, располагаются субтерминально, редко — центрально.
Тинкториальные свойства.
Грамположительны.
Культуральные свойства.
C.perfringens: на жидких средах быстро растёт, вызывая помутнение. Молоко створаживает через 3—5 ч с образованием рыхлого сгустка и с отделением прозрачной сыворотки. На кровяном агаре образует колонии диаметром 2—5 мм с зоной гемолиза и приподнятым центром. В столбике агара образуются дисковидные колонии.
C.novyi: на жидких средах растет в виде легкого помутнения, дает большой осадок. На кровяном агаре она образует серые бугристые колонии с приподнятым центром, отходящими отростками и зоной гемолиза. В столбике с агаром дает хлопьевидные колонии.
Физиологические свойства.
C.perfringens – анаэробы, температурный оптимум для роста 45 °С.
C.novyi – анаэробы, Оптимальная температура для роста 40 – 45 °С.
Биохимические свойства.
C.perfringens: ферментирует глюкозу, лактозу, мальтозу и сахарозу с образованием кислоты и газа, но не ферментирует маннит. Разжижает желатин.
C.novyi: ферментирует глюкозу, мальтозу с образованием газа, не ферментирует лактозу. Желатин разжижает.
Факторы патогенности.
C.perfringens: обладает высокой инвазивностью и сильной токсигенностью. Первая связана со способностью возбудителя вырабатывать гиалуронидазу и другие ферменты, которые оказывают также и разрушающее действие на клетки соединительной ткани и мышцы. Главным фактором патогенности является вырабатываемый им сложного состава экзотоксин. Гемотоксическое, некротоксическое, нейротоксическое, лейкотоксическое и летальное действия связаны с различными компонентами экзотоксина. Отдельные штаммы С.perfringens синтезируют экзотоксины разного состава и разной антигенной специфичности, в соответствии с которой различают 6 серологических типов этого возбудителя: А, В, С, D, Е, F.
Серотип А – один из главных возбудителей газовой гангрены у людей. Его токсин содержит не менее 6 компонентов: альфа, эта, тэта, каппа, мю, ню, главным из которых является альфа-лецитиназа С.
C.novyi: Патогенность обусловлена его способностью продуцировать очень сильный экзотоксин сложного состава, вызывающий при заражении животных характерный бесцветный или розового цвета отек желеобразной консистенции. Токсин обладает также гемолитическим и летальным свойствами. Различают 3 основных типа С. Novyi – А, В и С. Тип А продуцирует альфа-, гамма-, дельта-, эпсилон-экзотоксины, с которыми связана его способность вызывать заболевание у людей.
Эпидемиология инфекции.
Заражение происходит при проникновении возбудителей газовой гангрены в рану. Клостридии чрезвычайно широко распространены в природе. Естественной средой их обитания служит кишечник травоядных животных и человека, а также почва, куда они поступают с испражнениями.
Патогенез инфекции.
Инкубационный период длится от нескольких часов до 5 дней, иногда дольше. Анаэробная инфекция продолжается 5—6 дней.
Различают следующие формы газовой гангрены:
Анаэробная инфекция мягких тканей конечностей и туловища.
Анаэробная инфекция мозга.
Послеродовая или послеабортная анаэробная инфекция.
Анаэробная инфекция органов брюшной полости и брюшины.
Анаэробная инфекция органов грудной полости.
Анаэробный остеомиелит.
Для газовой гангрены характерны: прогрессирующий некроз тканей, отек, газообразование в тканях и отравление организма токсинами возбудителя и продуктами распада тканей. Клостридии — некропаразиты, благоприятной средой для их размножения служат мертвые или поврежденные ткани. Поэтому наиболее опасны тяжелые повреждения с обширной раневой поверхностью, нарушением кровообращения, гематомами, размозжением мышц, раздроблением костей, образованием слепых ходов и т. п.
Попадая в такие раны, клостридии начинают быстро размножаться в глубине поврежденной ткани (анаэробные условия) и выделять экзотоксины. Обладая высокой инвазивностью, они проникают и в здоровую ткань, вначале повреждая ее, а затем и некротизируя своими токсинами и ферментами. Особенно бурно процесс протекает в мышечной ткани, содержащей гликоген и являющейся хорошей питательной средой для клостридий.
В патогенном действии клостридий и их токсинов различают две стадии:
Образование отека. Вследствие действия токсина повышается проницаемость кровеносных сосудов для плазмы и клеток крови. Развитие отека приводит к сдавливанию ткани; кроме того, с отечной жидкостью поступает токсин. Все это приводит к повреждению тканей и делает их доступными для размножения клостридий.
Развитие газовой гангрены, т. е. некроз мышечной и соединительной тканей. Газообразование является результатом ферментативной активности клостридий, а некроз — следствием некротоксического действия токсинов и ферментов. Токсины не только действуют местно, но и вызывают сильнейшую общую интоксикацию (нейротоксическое действие). К специфической бактериальной интоксикации присоединяется отравление продуктами тканевого разложения. Чем больше зона поражения, тем сильнее и разнообразнее интоксикация организма.
Иммунитет.
В основном опосредуется антитоксинами. Роль антимикробных антител второстепенна.
Лабораторная диагностика.
Материалом для исследования служат кусочки пораженных тканей (некротизированная и пограничные с ней участки) и отечная жидкость. Кроме того, исследованию в случае необходимости подвергают перевязочный и шовный материал (шелк, кетгут), одежду, образцы почвы; при пищевых интоксикациях, вызванных клостридиями – испражнения и продукты.
Микробиологическая диагностика заключается в выделении из исследуемого материала возбудителя и его идентификации, основанной на изучении морфологических, культуральных, биохимических свойств и определении токсигенности. Исследование состоит из нескольких этапов:
Бактериоскопия отделяемого раны или экссудата.
Выделение возбудителя и его идентификация.
Заражение белых мышей исследуемым материалом, фильтратом бульонной культуры или кровью больных для обнаружения токсина.
Идентификация токсина клостридий с помощью реакций нейтрализации специфическими антитоксическими сыворотками в биологических пробах на белых мышах или культурах клеток.
Видовое название возбудителя и его систематическое положение.
С.botulinum. Clostridium относится к классу Clostridia.
Морфологические свойства.
С.botulinum – довольно крупные полиморфные палочки с закругленными концами, длиной 4—9 мкм, диаметром 0,5—1,5 мкм, иногда образуются укороченные формы. Располагаются беспорядочно, иногда парами или в виде коротких цепочек. В старых культурах могут образовывать длинные нити. Подвижны, имеют перитрихиальные жгутики. Капсулы не образуют, споры овальные, располагаются субтерминально, придавая палочке форму, напоминающую теннисную ракетку
Тинкториальные свойства.
Грамположительны.
Культуральные свойства.
Тип А и протеолитические штаммы типов В, С, D и F – обильно растут на питательном бульоне. На кровяном агаре с 0,5-1% раствором глюкозы образуют гладкие или шероховатые колонии диаметром 3— 8 мм, окруженные зоной гемолиза. В начале роста колонии очень мелкие, блестящие, в виде капелек росы. Затем они увеличиваются, становятся сероватыми с ровными или неровными краями. В агаре столбиком колонии дискообразные или в виде «пушинок». Молоко пептонизируют.
Тип E и непротеолитические штаммы типов В и F – Обильный рост на среде Китт-Тароцци с газообразованием. Колонии на кровяном агаре 1—3 мм в диаметре, с неровными краями, матовой поверхностью, мозаичной структурой, с зоной гемолиза. Молоко свертывают, но не пептонизируют.
Непротеолитические штаммы типов С и D – молоко не свертывают и не пептонизируют. Рост на среде Китт-Тароцци с умеренным газообразованием. На кровяном агаре колонии круглые, с неровными краями, слегка приподняты, гладкие, серовато-белого цвета, полупрозрачные, окружены зоной гемолиза.
Тип G – На кровяном агаре колонии круглые, диаметром 0,5—1,5 мм, с ровными краями, приподнятые, полупрозрачные, серые, гладкие, с блестящей поверхностью. На среде Китт-Тароцци рост умеренный, без ферментации глюкозы; молоко пептонизируют медленно.
Физиологические свойства.
С.botulinum – анаэробы, температурный оптимум для роста: Тип А и протеолитические штаммы типов В, С, D и F 30-400, Тип E и непротеолитические штаммы типов В и F 25-370, Непротеолитические штаммы типов С и D 30-370, Тип G 30-370.
Биохимические свойства.
Возбудители, относящиеся к протеолитический группе, способны гидролизовать казеин и продуцировать H2S.
Факторы патогенности.
Главный фактор патогенности ботулизма – экзотоксины. Хотя они отличаются по антигенным свойствам, их биологическая активность одинакова. Все они – варианты одного нейротоксина. Антигенная специфичность и летальная активность определяются различными детерминантами экзотоксина.
Нейротоксические компоненты любого серотипа ботулинических токсинов и любого типа токсического комплекса имеют сходную структуру и биологические свойства. Они синтезируются в виде единой полипептидной цепи, которая не обладает значительной токсической активностью. Эта полипептидная цепь превращается в активный нейротоксин только после ее разрезания бактериальной протеазой или протеазами кишечного тракта человека. В результате точечного гидролиза возникает структура, состоящая из двух связанных между собой дисульфидными связями цепей – тяжелой (Н-цепь), и легкой (L-цепь). Н-цепь ответственна за прикрепление нейротоксина к рецепторам мембраны клеток, а L-цепь осуществляет специфическое блокирующее действие нейротоксина на холинергическую передачу возбуждения в синапсах.
Помимо выраженной нейротоксической активности, различные типы С.botulinum обладают лейкотоксической, гемолитической и лецитиназной активностью.
Для выделения клостридий используют следующие среды:
Жидкие накопительные (казеиновые или мясные, содержащие 1 % глюкозы и кусочки печени, перед посевом кипятят и заливают вазелиновым маслом для создания анаэробных условий), молоко.
Плотные — кровяной агар Цейсслера (15 % дефибринированной крови + 2 % глюкозы); кровяной агар с бензидином (колонии С. novyi на такой среде чернеют на воздухе); среда Вильсона—Блера в длинных стеклянных трубочках (С. perfringens в такой среде уже через 3—4 ч вызывает почернение в месте своего размножения за счет образования сернистого железа из Na2S.H FeCl3 и бурное газообразование за счет ферментации глюкозы); среда Виллиса—Хоббса (содержит, кроме питательного агара, лактозу, индикатор, яичный желток и обезжиренное молоко). На этой среде колонии С.perfringens окрашены в цвет индикатора (ферментируют лактозу), имеют ореол опалесценции (наличие лецитиназы); колонии С.novyi бесцветные (не ферментируют лактозу), окружены зоной опалесценции (лецитиназа); колонии С.septicum окрашены в красный цвет (ферментируют лактозу), но не имеют зоны опалесценции; колонии С. histolyticum — бесцветны, окружены зоной просветления; колонии С.sordellii, С.sporogenes и С.difficile — бесцветные (не ферментируют лактозу), но колонии С.sordellii имеют ореол опалесценции (имеют лецитиназу).
Для ускоренной диагностики газовой гангрены предложен следующий метод: посев производится в столбик полужидкого агара, к которому добавляется антитоксическая сыворотка. В такой среде с гомологичной антитоксической сывороткой клостридии вместо диффузного помутнения образуют изолированные колонии, а в препаратах-мазках из них имеют вид стрептобацилл (располагаются цепочками).
Лечение и профилактика.
Главный метод предупреждения газовой гангрены – своевременная и правильная хирургическая обработка ран. В случае особо тяжелых ранений, которые могут повлечь развитие газовой гангрены, больному с профилактической целью вводят антитоксические сыворотки против наиболее частых возбудителей – С.perfringens, С.novyi и С.septicum. При отсутствии эффекта сыворотки вводят повторно. Серотерапия должна обязательно сочетаться с эффективной антибиотикотерапией и соответствующим общеукрепляющим лечением.
Противогангренозные моно- и поливалентные сыворотки. Состав: очищенные и концентрированные методом ферментативного гидролиза сыворотки лошадей, иммунизированных анатоксинами или токсинами возбудителей газовой гангрены. Назначение: для лечения и профилактики. Способ применения: внутримышечно, в тяжёлых случаях – внутривенно капельным способом.