Shigellae

Úplavice je infekční onemocnění charakterizované celkovou intoxikací organismu, průjmem a specifickým postižením sliznice tlustého střeva. Patří mezi nejčastější akutní střevní onemocnění na světě. Úplavice je od starověku známá pod názvem „krvavý průjem“, ale její povaha se ukázala být odlišná. V roce 1875 ruský vědec F. A. Leš izoloval od pacienta s krvavým průjmem amébu Entamoeba histolytica, v následujících 15 letech byla stanovena nezávislost tohoto onemocnění, pro které zůstal název amébóza.

Vlastní původci úplavice jsou velkou skupinou biologicky podobných bakterií, sdružených do rodu Shigella. Původce byl poprvé objeven v roce 1888 A. Chantemesem a F. Vidalem; v roce 1891 jej popsal A. V. Grigorjev a v roce 1898 K. Shiga pomocí séra získaného od pacienta identifikoval původce u 34 pacientů s úplavicí a s konečnou platností prokázal etiologickou roli této bakterie. V následujících letech však byli objeveni další původci úplavice: v roce 1900 S. Flexnerem, v roce 1915 K. Sonnem, v roce 1917 K. Stutzerem a K. Schmitzem, v roce 1932 J. Boydem, v roce 1934 D. Largem a v roce 1943 A. Saxem.

V současné době rod Shigella zahrnuje více než 40 sérotypů. Všechny se jedná o krátké, nepohyblivé, gramnegativní tyčinky, které netvoří spory ani kapsle a dobře rostou na běžných živných médiích, nerostou na hladovícím médiu s citrátem nebo malonátem jako jediným zdrojem uhlíku; netvoří H2S, nemají ureázu; Voges-Proskauerova reakce je negativní; fermentují glukózu a některé další sacharidy za vzniku kyseliny bez plynu (s výjimkou některých biotypů Shigella flexneri: S. manchester a S. newcastle); zpravidla nefermentují laktózu (s výjimkou Shigella Sonnei), adonitol, salicin a inositol, nezkapalňují želatinu, obvykle tvoří katalázu, nemají lysindekarboxylázu a fenylalanindeaminázu. Obsah G+C v DNA je 49-53 mol %. Shigella jsou fakultativně anaeroby, optimální teplota pro růst je 37 °C, nerostou při teplotách nad 45 °C, optimální pH média je 6,7-7,2. Kolonie na hustých médiích jsou kulaté, konvexní, průsvitné, v případě disociace se tvoří drsné kolonie ve formě R. Růst na MPB probíhá formou rovnoměrného zákalu, drsné formy tvoří sediment. Čerstvě izolované kultury Shigella Sonnei obvykle tvoří kolonie dvojího typu: malé kulaté konvexní (fáze I), velké ploché (fáze II). Povaha kolonie závisí na přítomnosti (fáze I) nebo nepřítomnosti (fáze II) plazmidu s mm 120 MD, který také určuje virulenci Shigella Sonnei.

Mezinárodní klasifikace Shigella je založena na jejich biochemických charakteristikách (mannitol-nefermentující, mannitol-fermentující, pomalu laktózu fermentující Shigella) a vlastnostech jejich antigenní struktury.

Shigella mají O-antigeny různé specificity: společné pro čeleď enterobakterií, generické, druhově, skupinově a typově specifické, a také K-antigeny; nemají H-antigeny.

Klasifikace bere v úvahu pouze skupinové a typově specifické O-antigeny. Podle těchto znaků je rod Shigella rozdělen do 4 podskupin, respektive 4 druhů, a zahrnuje 44 sérotypů. Podskupina A (druh Shigella dysenteriae) zahrnuje shigely, které nefermentují mannitol. Druh zahrnuje 12 sérotypů (1-12). Každý sérotyp má svůj vlastní specifický typový antigen; antigenní vazby mezi sérotypy, stejně jako s jinými druhy shigel, jsou slabě vyjádřeny. Podskupina B (druh Shigella flexneri) zahrnuje shigely, které obvykle fermentují mannitol. Shigelly tohoto druhu jsou si sérologicky příbuzné: obsahují typově specifické antigeny (I-VI), podle kterých se dělí na sérotypy (1-6/') a skupinové antigeny, které se v každém sérotypu nacházejí v různém složení a podle kterých se sérotypy dělí na subsérotypy. Kromě toho tento druh zahrnuje dvě antigenní varianty - X a Y, které nemají typové antigeny, liší se sadou skupinových antigenů. Sérotyp S.flexneri 6 nemá subsérotypy, ale dělí se na 3 biochemické typy podle znaků fermentace glukózy, mannitolu a dulcitolu.

Lipopolysacharidový antigen O u všech druhů Shigella flexneri obsahuje jako hlavní primární strukturu skupinový antigen 3, 4, jeho syntézu řídí chromozomální gen lokalizovaný v blízkosti his-lokusu. Typově specifické antigeny I, II, IV, V a skupinové antigeny 6, 7, 8 jsou výsledkem modifikace antigenů 3, 4 (glykosylace nebo acetylace) a jsou určeny geny odpovídajících konvertujících profágů, jejichž integrační místo se nachází v oblasti lac-pro chromozomu Shigella.

Nový subserotyp S.flexneri 4 (IV:7, 8), který se v zemi objevil v 80. letech 20. století a rozšířil se, se liší od subserotypů 4a (IV;3,4) a 4b (IV:3, 4, 6) a vznikl z varianty S.flexneri Y (IV:3, 4) v důsledku její lysogenizace přeměnou profágů IV a 7, 8.

Podskupina C (druh Shigella boydix) zahrnuje shigely, které obvykle fermentují mannitol. Členové skupiny se od sebe sérologicky liší. Antigenní vazby v rámci druhu jsou slabé. Druh zahrnuje 18 sérotypů (1-18), každý s vlastním hlavním typovým antigenem.

Podskupina D (druhy Shigella sonnei) zahrnuje Shigelly, které obvykle fermentují mannitol a jsou schopné pomalu (po 24 hodinách inkubace a později) fermentovat laktózu a sacharózu. Druh S. sonnei zahrnuje jeden sérotyp, ale kolonie fází I a II mají své vlastní typově specifické antigeny. Pro vnitrodruhovou klasifikaci Shigella sonnei byly navrženy dvě metody:

• rozdělení do 14 biochemických typů a podtypů podle jejich schopnosti fermentovat maltózu, rhamnózu a xylózu;
• rozdělení na fágové typy na základě citlivosti na soubor odpovídajících fágů.

Tyto metody typizace mají především epidemiologický význam. Kromě toho se Shigella Sonnei a Shigella Flexneri typují za stejným účelem na základě jejich schopnosti syntetizovat specifické koliciny (genotypizace kolicinů) a na základě jejich citlivosti na známé koliciny (kolicinotypizace). Pro určení typu kolicinů produkovaných Shigella navrhli J. Abbott a R. Shannon soubory typických a indikátorových kmenů Shigella a pro stanovení citlivosti Shigella na známé typy kolicinů se používá sada referenčních kolicinogenních kmenů P. Fredericka.

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

Rezistence na Shigella

Shigella mají poměrně vysokou odolnost vůči faktorům prostředí. Přežívají na bavlněné tkanině a papíru 0–36 dní, v sušených exkrementech až 4–5 měsíců, v půdě až 3–4 měsíce, ve vodě 0,5 až 3 měsíce, na ovoci a zelenině až 2 týdny, v mléce a mléčných výrobcích až několik týdnů; při teplotě 60 °C hynou za 15–20 minut. Jsou citlivé na roztoky chloraminu, aktivní chlór a další dezinfekční prostředky.

Faktory patogenity Shigella

Nejdůležitější biologickou vlastností shigel, která určuje jejich patogenitu, je schopnost pronikat do epiteliálních buněk, množit se v nich a způsobovat jejich smrt. Tento účinek lze detekovat pomocí keratokonjunktiválního testu (zavedení jedné kličky kultury shigel (2-3 miliardy bakterií) pod spodní víčko morčete způsobuje rozvoj serózně-hnisavé keratokonjunktivitidy), dále infekcí buněčných kultur (cytotoxický účinek) nebo kuřecích embryí (jejich smrt), případně intranazálně bílých myší (rozvoj pneumonie). Hlavní faktory patogenity shigel lze rozdělit do tří skupin:

• faktory určující interakci s epitelem sliznice;
• faktory, které zajišťují odolnost vůči humorálním a buněčným obranným mechanismům makroorganismu a schopnost shigella se v jeho buňkách rozmnožovat;
• schopnost produkovat toxiny a toxické produkty, které způsobují vývoj samotného patologického procesu.

První skupina zahrnuje adhezní a kolonizační faktory: jejich roli hrají pily, proteiny vnější membrány a LPS. Adhezi a kolonizaci podporují enzymy, které ničí hlen - neuraminidáza, hyaluronidáza, mucináza. Druhá skupina zahrnuje invazivní faktory, které podporují pronikání shigel do enterocytů a jejich reprodukci v nich a v makrofágech se současným projevem cytotoxického a/nebo enterotoxického účinku. Tyto vlastnosti jsou řízeny geny plazmidu s mm 140 MD (kóduje syntézu proteinů vnější membrány, které způsobují invazi) a chromozomálními geny shigel: kcr A (způsobuje keratokonjunktivitidu), cyt (zodpovědný za destrukci buněk), jakož i dalšími geny, které dosud nebyly identifikovány. Ochranu shigel před fagocytózou zajišťuje povrchový K-antigen, antigeny 3,4 a lipopolysacharid. Kromě toho má lipid A endotoxinu shigel imunosupresivní účinek: potlačuje aktivitu imunitních paměťových buněk.

Třetí skupina faktorů patogenity zahrnuje endotoxin a dva typy exotoxinů nacházejících se u Shigella - Shiga a Shiga-like exotoxiny (SLT-I a SLT-II), jejichž cytotoxické vlastnosti jsou nejvýraznější u S. dysenteriae. Shiga a Shiga-like toxiny byly nalezeny i u jiných sérotypů S. dysenteriae; produkují je také S. flexneri, S. sonnei, S. boydii, EHEC a některé salmonely. Syntézu těchto toxinů řídí tox geny konvertujících fágů. Enterotoxiny typu LT byly nalezeny u Shigella flexneri, sonnei a boydii. Syntézu LT u nich řídí plasmidové geny. Enterotoxin stimuluje aktivitu adenylátcyklázy a je zodpovědný za rozvoj průjmu. Shiga toxin neboli neurotoxin nereaguje s adenylátcyklázovým systémem, ale má přímý cytotoxický účinek. Shiga a Shiga-like toxiny (SLT-I a SLT-II) mají molekulovou hmotnost 70 kDa a skládají se z podjednotek A a B (druhá z 5 identických malých podjednotek). Receptorem pro tyto toxiny je glykolipid buněčné membrány. Virulence Shigella sonnei závisí také na plazmidu s molekulovou hmotností 120 MDa. Ten řídí syntézu asi 40 polypeptidů vnější membrány, z nichž sedm je spojeno s virulencí. Shigella sonnei s tímto plazmidem tvoří kolonie fáze I a jsou virulentní. Kultury, které plazmid ztratily, tvoří kolonie fáze II a postrádají virulenci. Plazmidy s molekulovou hmotností 120-140 MDa byly nalezeny u Shigella flexneri a Boyd. Lipopolysacharid Shigella je silný endotoxin.

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

Postinfekční imunita

Jak ukázala pozorování na opicích, po úplavici přetrvává silná a poměrně dlouhotrvající imunita. Je způsobena antimikrobiálními protilátkami, antitoxiny, zvýšenou aktivitou makrofágů a T-lymfocytů. Významnou roli hraje lokální imunita střevní sliznice, zprostředkovaná IgA. Imunita je však typově specifická a silná zkřížená imunita se nevyskytuje.

Epidemiologie úplavice

Zdrojem infekce je pouze člověk. Žádné zvíře v přírodě netrpí úplavicí. V experimentálních podmínkách se úplavice může reprodukovat pouze u opic. Způsob infekce je fekálně-orální. Cesty přenosu jsou voda (převládající u Shigella flexneri), potrava, přičemž obzvláště důležitou roli hraje mléko a mléčné výrobky (převládající cesta infekce u Shigella sonnei), a kontaktně-domácí, zejména u druhu S. dysenteriae.

Charakteristickým rysem epidemiologie úplavice je změna druhového složení patogenů, jakož i Sonneho biotypů a Flexnerových sérotypů v určitých regionech. Například do konce 30. let 20. století představoval S. dysenteriae 1 30–40 % všech případů úplavice, poté se tento sérotyp začal vyskytovat stále méně často a téměř vymizel. V 60. a 80. letech 20. století se však S. dysenteriae znovu objevila na historické scéně a způsobila sérii epidemií, které vedly ke vzniku tří hyperendemických ložisek – ve Střední Americe, Střední Africe a Jižní Asii (Indie, Pákistán, Bangladéš a další země). Důvody změny druhového složení patogenů úplavice jsou pravděpodobně spojeny se změnami kolektivní imunity a změnami vlastností bakterií úplavice. Zejména návrat S. dysenteriae 1 a jeho široké rozšíření, které způsobilo vznik hyperendemických ložisek úplavice, je spojeno s jeho získáním plazmidů, které způsobily mnohočetnou lékovou rezistenci a zvýšenou virulenci.

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

Příznaky úplavice

Inkubační doba úplavice je 2-5 dní, někdy i méně než den. Vznik infekčního ložiska ve sliznici sestupného tračníku (sigmoid a rektum), kam proniká původce úplavice, je cyklický: adheze, kolonizace, průnik shigel do cytoplazmy enterocytů, jejich intracelulární reprodukce, destrukce a odmítnutí epiteliálních buněk, uvolnění patogenů do střevního lumen; poté začíná další cyklus - adheze, kolonizace atd. Intenzita cyklů závisí na koncentraci patogenů v parietální vrstvě sliznice. V důsledku opakovaných cyklů zánětlivé ložisko roste, vzniklé vředy, které se spojují, zvyšují obnažení střevní stěny, v důsledku čehož se ve stolici objevuje krev, hlenohnisavé hrudky, polymorfonukleární leukocyty. Cytotoxiny (SLT-I a SLT-II) způsobují destrukci buněk, enterotoxin - průjem, endotoxiny - celkovou intoxikaci. Klinický obraz úplavice je do značné míry určen typem exotoxinů produkovaných patogenem, stupněm jeho alergenního účinku a imunitním stavem organismu. Mnoho otázek patogeneze úplavice však zůstává nejasných, zejména: charakteristiky průběhu úplavice u dětí prvních dvou let života, důvody přechodu akutní úplavice do chronické, význam senzibilizace, mechanismus lokální imunity střevní sliznice atd. Nejtypičtějšími klinickými projevy úplavice jsou průjem, časté nutkání: v těžkých případech až 50krát a vícekrát denně, tenesmus (bolestivé křeče konečníku) a celková intoxikace. Povaha stolice je určena stupněm poškození tlustého střeva. Nejtěžší formu úplavice způsobuje S. dysenteriae 1, nejmírnější je Sonneho úplavice.

Laboratorní diagnostika úplavice

Hlavní metodou je bakteriologická. Materiálem pro studium jsou stolice. Schéma izolace patogenu: výsev na diferenciálně diagnostická média Endo a Ploskirev (paralelně na obohacovací médium s následným výsevem na média Endo a Ploskirev) pro izolaci izolovaných kolonií, získání čisté kultury, studium jejích biochemických vlastností a s přihlédnutím k těmto vlastnostem identifikace pomocí polyvalentních a monovalentních diagnostických aglutinačních sér. Vyrábějí se následující komerční séra.

Pro Shigella, které nefermentují mannitol:

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

K manitolu fermentujícímu Shigella: k typickým antigenům S. flexneri I, II, III, IV, V, VI, k skupinovým antigenům S. flexneri 3, 4, 6,7,8 - polyvalentní, k antigenům S. boydii 1-18 (polyvalentní a monovalentní), k antigenům S. sonnei fáze I, fáze II, k antigenům S. flexneri I-VI + S. sonnei - polyvalentní.

Pro rychlou identifikaci Shigella se doporučuje následující metoda: podezřelá kolonie (laktózonegativní na Endo médiu) se znovu vyseje na médium TSI (trojitý cukr a železo) – agar se třemi cukry (glukóza, laktóza, sacharóza) s železem pro stanovení produkce H2S; nebo na médium obsahující glukózu, laktózu, sacharózu, železo a močovinu.

Jakýkoli organismus, který po 4 až 6 hodinách inkubace rozkládá močovinu, je pravděpodobně organismus rodu Proteus a lze jej vyloučit. Organismus, který produkuje H₂S, má ureázu nebo produkuje kyselinu na šikmé půdě (fermentuje laktózu nebo sacharózu), lze vyloučit, ačkoli kmeny, které produkují H₂S, by měly být vyšetřeny jako možné členy rodu Salmonella. Ve všech ostatních případech by měla být kultura pěstovaná na těchto médiích vyšetřena a pokud fermentuje glukózu (změna barvy ve sloupci), izolována v čisté formě. Zároveň ji lze vyšetřit v aglutinačním testu na sklíčku s vhodnými antiséry proti rodu Shigella. V případě potřeby se provedou další biochemické testy k ověření příslušnosti k rodu Shigella a studuje se také motilita.

K detekci antigenů v krvi (včetně CIC), moči a stolici lze použít následující metody: RPGA, RSK, koaglutinační reakce (v moči a stolici), IFM, RAGA (v krevním séru). Tyto metody jsou vysoce účinné, specifické a vhodné pro včasnou diagnostiku.

Pro sérologickou diagnostiku lze použít: RPGA s odpovídajícími erytrocytárními diagnostiky, imunofluorescenční metodu (v nepřímé modifikaci), Coombsovu metodu (stanovení titru neúplných protilátek). Diagnostickou hodnotu má také alergický test s dysenterinem (roztok proteinových frakcí Shigella flexneri a Sonnei). Reakce se bere v úvahu po 24 hodinách. Za pozitivní se považuje při přítomnosti hyperémie a infiltrátu o průměru 10-20 mm.

Léčba úplavice

Hlavní pozornost je věnována obnovení normálního metabolismu vody a soli, racionální výživě, detoxikaci, racionální antibiotické terapii (s přihlédnutím k citlivosti patogena na antibiotika). Dobrý účinek má včasné použití polyvalentního úplavicového bakteriofága, zejména tablet s pektinovým povlakem, který chrání fág před působením žaludeční šťávy HCl; v tenkém střevě se pektin rozpouští, fágy se uvolňují a projevují svůj účinek. Pro profylaktické účely by měl být fág podáván alespoň jednou za tři dny (doba jeho přežití ve střevě).

Specifická prevence úplavice

K vytvoření umělé imunity proti úplavici se používaly různé vakcíny: z usmrcených bakterií, chemické, alkoholové, ale všechny se ukázaly jako neúčinné a byly zrušeny. Vakcíny proti Flexnerově úplavici byly vytvořeny z živé (mutantní, na streptomycinu závislé) Shigella Flexneri; ribozomální vakcíny, ale ani ty nenašly široké uplatnění. Proto problém specifické prevence úplavice zůstává nevyřešen. Hlavním způsobem boje proti úplavici je zlepšení vodovodního a kanalizačního systému, zajištění přísných hygienických podmínek v potravinářských podnicích, zejména v mlékárenském průmyslu, v dětských zařízeních, na veřejných místech a při dodržování osobní hygieny.