Shigellae

Dizenterija je nalezljiva bolezen, za katero so značilne splošna zastrupitev telesa, driska in specifična poškodba sluznice debelega črevesa. Je ena najpogostejših akutnih črevesnih bolezni na svetu. Dizenterija je bila že od antičnih časov znana pod imenom "krvava driska", vendar se je izkazalo, da je njena narava drugačna. Leta 1875 je ruski znanstvenik F. A. Lesh iz bolnika s krvavo drisko izoliral amebo Entamoeba histolytica, v naslednjih 15 letih pa je bila uveljavljena neodvisnost te bolezni, za katero je ostalo ime amebijaza.

Povzročitelji griže v samem pomenu besede so velika skupina biološko podobnih bakterij, združenih v rodu Shigella. Povzročitelja sta leta 1888 prvič odkrila A. Chantemes in F. Vidal; leta 1891 ga je opisal A. V. Grigoriev, leta 1898 pa je K. Shiga s serumom, pridobljenim od bolnika, identificiral povzročitelja pri 34 bolnikih z grižo in dokončno dokazal etiološko vlogo te bakterije. Vendar pa so v naslednjih letih odkrili še druge povzročitelje griže: leta 1900 S. Flexner, leta 1915 K. Sonne, leta 1917 K. Stutzer in K. Schmitz, leta 1932 J. Boyd, leta 1934 D. Large in leta 1943 A. Sax.

Trenutno rod Shigella vključuje več kot 40 serotipov. Vsi so kratke, negibne, gramnegativne paličice, ki ne tvorijo spor ali kapsul in dobro rastejo na običajnih hranilnih medijih, ne rastejo na gojišču za stradanje s citratom ali malonatom kot edinim virom ogljika; ne tvorijo H2S, nimajo ureaze; Voges-Proskauerjeva reakcija je negativna; fermentirajo glukozo in nekatere druge ogljikove hidrate v kislino brez plina (razen nekaterih biotipov Shigella flexneri: S. manchester in S. newcastle); praviloma ne fermentirajo laktoze (razen Shigella Sonnei), adonitola, salicina in inozitola, ne utekočinjajo želatine, običajno tvorijo katalazo, nimajo lizin dekarboksilaze in fenilalanin deaminaze. Vsebnost G + C v DNK je 49-53 mol %. Šigele so fakultativni anaerobi, optimalna temperatura za rast je 37 °C, ne rastejo pri temperaturah nad 45 °C, optimalni pH gojišča je 6,7–7,2. Kolonije na gostih gojiščih so okrogle, konveksne, prosojne, v primeru disociacije nastanejo hrapave kolonije v obliki R. Rast na MPB je v obliki enakomerne motnosti, hrapave oblike tvorijo usedlino. Sveže izolirane kulture Shigella Sonnei običajno tvorijo kolonije dveh vrst: majhne okrogle konveksne (faza I), velike ploščate (faza II). Narava kolonije je odvisna od prisotnosti (faza I) ali odsotnosti (faza II) plazmida z mm 120 MD, ki določa tudi virulenco Shigella Sonnei.

Mednarodna klasifikacija šigel temelji na njihovih biokemijskih značilnostih (nefermentirajoče manitol, fermentirajoče manitol, počasi fermentirajoče laktozo šigele) in značilnostih njihove antigenske strukture.

Šigele imajo O-antigene različne specifičnosti: skupne družini enterobakterij, generične, vrstne, skupinske in tipske, pa tudi K-antigene; nimajo H-antigenov.

Klasifikacija upošteva le skupinske in tipsko specifične O-antigene. Glede na te značilnosti je rod Shigella razdeljen na 4 podskupine oziroma 4 vrste in vključuje 44 serotipov. Podskupina A (vrsta Shigella dysenteriae) vključuje šigele, ki ne fermentirajo manitola. Vrsta vključuje 12 serotipov (1-12). Vsak serotip ima svoj specifični tipski antigen; antigenske povezave med serotipi, pa tudi z drugimi vrstami šigel, so šibko izražene. Podskupina B (vrsta Shigella flexneri) vključuje šigele, ki običajno fermentirajo manitol. Šigele te vrste so si serološko sorodne: vsebujejo tipsko specifične antigene (I-VI), po katerih se delijo na serotipe (I-6/') in skupinske antigene, ki se v vsakem serotipu nahajajo v različnih sestavah in po katerih se serotipi delijo na podserotipe. Poleg tega ta vrsta vključuje dve antigenski varianti - X in Y, ki nimata tipskih antigenov, razlikujeta se po naborih skupinskih antigenov. Serotip S.flexneri 6 nima podserotipov, vendar se deli na 3 biokemične tipe glede na značilnosti fermentacije glukoze, manitola in dulcitola.

Lipopolisaharidni antigen O v vseh vrstah Shigella flexneri vsebuje skupinski antigen 3, 4 kot glavno primarno strukturo, njegovo sintezo nadzoruje kromosomski gen, lokaliziran v bližini his-lokusa. Tipsko specifični antigeni I, II, IV, V in skupinski antigeni 6, 7, 8 so rezultat modifikacije antigenov 3, 4 (glikozilacija ali acetilacija) in jih določajo geni ustreznih konvertirajočih profagov, katerih mesto integracije se nahaja v lac-pro regiji kromosoma Shigella.

Novi podserotip S.flexneri 4 (IV:7, 8), ki se je v državi pojavil v osemdesetih letih prejšnjega stoletja in se razširil, se razlikuje od podserotipov 4a (IV;3,4) in 4b (IV:3, 4, 6) ter je nastal iz variante S.flexneri Y (IV:3, 4) kot posledica njene lizogenizacije s pretvorbo profagov IV in 7, 8.

Podskupina C (vrsta Shigella boydix) vključuje šigele, ki običajno fermentirajo manitol. Člani skupine se serološko razlikujejo med seboj. Antigenske povezave znotraj vrste so šibke. Vrsta vključuje 18 serotipov (1-18), od katerih ima vsak svoj glavni tip antigena.

Podskupina D (vrsta Shigella sonnei) vključuje šigele, ki običajno fermentirajo manitol in so sposobne počasi (po 24 urah inkubacije in kasneje) fermentirati laktozo in saharozo. Vrsta S. sonnei vključuje en serotip, vendar imajo kolonije faz I in II svoje lastne tipsko specifične antigene. Za intraspecifično klasifikacijo Shigella sonnei sta bili predlagani dve metodi:

• delitev na 14 biokemijskih tipov in podtipov glede na njihovo sposobnost fermentacije maltoze, ramnoze in ksiloze;
• delitev na fagotipove glede na občutljivost na niz ustreznih fagov.

Te metode tipizacije so predvsem epidemiološkega pomena. Poleg tega se Shigella Sonnei in Shigella Flexneri tipizirata z istim namenom glede na njuno sposobnost sinteze specifičnih kolicinov (genotipizacija kolicinov) in glede na njuno občutljivost na znane kolicine (kolicinotipizacija). Za določitev vrste kolicinov, ki jih proizvaja Shigella, sta J. Abbott in R. Shannon predlagala nize tipičnih in indikatorskih sevov Shigella, za določitev občutljivosti Shigella na znane vrste kolicinov pa se uporablja niz referenčnih kolicinogenih sevov P. Fredericka.

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

Odpornost na šigello

Šigele imajo dokaj visoko odpornost na okoljske dejavnike. Na bombažnem blagajnu in papirju preživijo 0–36 dni, v posušenih iztrebkih do 4–5 mesecev, v zemlji do 3–4 mesece, v vodi od 0,5 do 3 mesece, na sadju in zelenjavi do 2 tedna, v mleku in mlečnih izdelkih do nekaj tednov; pri temperaturi 60 °C umrejo v 15–20 minutah. Občutljive so na raztopine kloramina, aktivni klor in druga razkužila.

Dejavniki patogenosti šigele

Najpomembnejša biološka lastnost šigel, ki določa njihovo patogenost, je sposobnost prodiranja v epitelijske celice, razmnoževanja v njih in povzročanja njihove smrti. Ta učinek je mogoče zaznati s keratokonjunktivalnim testom (vnos ene zanke kulture šigel (2-3 milijarde bakterij) pod spodnjo veko morskega prašička povzroči razvoj serozno-gnojnega keratokonjunktivitisa), pa tudi z okužbo celičnih kultur (citotoksični učinek) ali piščančjih zarodkov (njihova smrt) ali intranazalno belih miši (razvoj pljučnice). Glavne dejavnike patogenosti šigel lahko razdelimo v tri skupine:

• dejavniki, ki določajo interakcijo z epitelijem sluznice;
• dejavniki, ki zagotavljajo odpornost na humoralne in celične obrambne mehanizme makroorganizma in sposobnost razmnoževanja šigel v njegovih celicah;
• sposobnost proizvajanja toksinov in strupenih produktov, ki povzročajo razvoj samega patološkega procesa.

Prva skupina vključuje adhezijske in kolonizacijske faktorje: njihovo vlogo igrajo pilusi, proteini zunanje membrane in LPS. Adhezijo in kolonizacijo spodbujajo encimi, ki uničujejo sluz - nevraminidaza, hialuronidaza, mucinaza. Druga skupina vključuje invazijske faktorje, ki spodbujajo prodiranje šigel v enterocite in njihovo razmnoževanje v njih in v makrofagih s hkratnim pojavljanjem citotoksičnega in/ali enterotoksičnega učinka. Te lastnosti nadzorujejo geni plazmida z mm 140 MD (kodira za sintezo proteinov zunanje membrane, ki povzročajo invazijo) in kromosomski geni šigel: kcr A (povzroča keratokonjunktivitis), cyt (odgovoren za uničenje celic), pa tudi drugi geni, ki še niso bili identificirani. Zaščito šigel pred fagocitozo zagotavljajo površinski K-antigen, antigeni 3, 4 in lipopolisaharid. Poleg tega ima lipid A endotoksina šigel imunosupresivni učinek: zavira aktivnost imunskih spominskih celic.

Tretja skupina dejavnikov patogenosti vključuje endotoksin in dve vrsti eksotoksinov, ki jih najdemo v Shigella - Shiga in Shiga-podobne eksotoksine (SLT-I in SLT-II), katerih citotoksične lastnosti so najbolj izrazite pri S. dysenteriae. Shiga in Shiga-podobne toksine so našli tudi v drugih serotipih S. dysenteriae; proizvajajo jih tudi S. flexneri, S. sonnei, S. boydii, EHEC in nekatere salmonele. Sintezo teh toksinov nadzorujejo tox geni konvertirajočih fagov. Enterotoksine tipa LT so našli v Shigella flexneri, sonnei in boydii. Sintezo LT v njih nadzorujejo plazmidni geni. Enterotoksin spodbuja aktivnost adenilat ciklaze in je odgovoren za razvoj driske. Shiga toksin ali nevrotoksin ne reagira s sistemom adenilat ciklaze, ampak ima neposreden citotoksični učinek. Shiga in Shiga-podobni toksini (SLT-I in SLT-II) imajo molekulsko maso 70 kDa in so sestavljeni iz podenot A in B (slednja iz 5 enakih majhnih podenot). Receptor za toksine je glikolipid celične membrane. Virulenca Shigella sonnei je odvisna tudi od plazmida z molekulsko maso 120 MDa. Nadzoruje sintezo približno 40 polipeptidov zunanje membrane, od katerih jih je sedem povezanih z virulenco. Shigella sonnei s tem plazmidom tvori kolonije faze I in je virulentna. Kulture, ki so izgubile plazmid, tvorijo kolonije faze II in so brez virulence. Plazmidi z molekulsko maso 120–140 MDa so bili najdeni pri Shigella flexneri in Boyd. Lipopolisaharid Shigella je močan endotoksin.

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

Postinfekcijska imunost

Kot so pokazala opazovanja na opicah, po griži ostane močna in dokaj dolgotrajna imunost. Povzročajo jo protimikrobna protitelesa, antitoksini, povečana aktivnost makrofagov in limfocitov T. Pomembno vlogo ima lokalna imunost črevesne sluznice, ki jo posredujejo IgA. Vendar je imunost tipsko specifična in ne pride do močne navzkrižne imunosti.

Epidemiologija griže

Vir okužbe so samo ljudje. Nobena žival v naravi ne trpi za grižo. V poskusnih pogojih se griža lahko reproducira le pri opicah. Način okužbe je fekalno-oralni. Poti prenosa so voda (prevladuje pri Shigella flexneri), hrana, pri čemer imajo mleko in mlečni izdelki še posebej pomembno vlogo (prevladujoča pot okužbe pri Shigella sonnei), in kontaktno-gospodinjski, zlasti pri vrsti S. dysenteriae.

Značilnost epidemiologije griže je sprememba vrstne sestave povzročiteljev, pa tudi Sonnejevih biotipov in Flexnerjevih serotipov v določenih regijah. Na primer, do konca tridesetih let prejšnjega stoletja je S. dysenteriae 1 predstavljal 30–40 % vseh primerov griže, nato pa se je ta serotip začel pojavljati vse manj pogosto in skoraj izginil. Vendar se je v šestdesetih in osemdesetih letih prejšnjega stoletja S. dysenteriae ponovno pojavila na zgodovinskem prizorišču in povzročila vrsto epidemij, ki so privedle do nastanka treh hiperendemičnih žarišč – v Srednji Ameriki, Srednji Afriki in Južni Aziji (Indija, Pakistan, Bangladeš in druge države). Razlogi za spremembo vrstne sestave povzročiteljev griže so verjetno povezani s spremembami kolektivne imunosti in spremembami lastnosti bakterij griže. Zlasti vrnitev S. dysenteriae 1 in njegova široka razširjenost, ki je povzročila nastanek hiperendemičnih žarišč griže, je povezana s pridobitvijo plazmidov, ki so povzročili večkratno odpornost na zdravila in povečano virulenco.

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

Simptomi griže

Inkubacijska doba griže je 2-5 dni, včasih manj kot en dan. Nastanek infekcijskega žarišča v sluznici descendentnega debelega črevesa (sigmoidnega in rektuma), kamor prodre povzročitelj griže, je cikličen: adhezija, kolonizacija, prodiranje šigel v citoplazmo enterocitov, njihovo znotrajcelično razmnoževanje, uničenje in zavrnitev epitelijskih celic, sproščanje patogenov v črevesni lumen; po tem se začne nov cikel - adhezija, kolonizacija itd. Intenzivnost ciklov je odvisna od koncentracije patogenov v parietalni plasti sluznice. Zaradi ponavljajočih se ciklov vnetno žarišče raste, nastale razjede, ki se združujejo, povečajo izpostavljenost črevesne stene, zaradi česar se v blatu pojavijo kri, mukopurulentne grudice, polimorfonuklearni levkociti. Citotoksini (SLT-I in SLT-II) povzročajo uničenje celic, enterotoksin - drisko, endotoksini - splošno zastrupitev. Klinično sliko griže v veliki meri določa vrsta eksotoksinov, ki jih proizvaja patogen, stopnja njegovega alergenega učinka in imunski status telesa. Vendar pa mnoga vprašanja patogeneze griže ostajajo nejasna, zlasti: značilnosti poteka griže pri otrocih prvih dveh let življenja, razlogi za prehod akutne griže v kronično, pomen senzibilizacije, mehanizem lokalne imunosti črevesne sluznice itd. Najpogostejše klinične manifestacije griže so driska, pogosti nagoni: v hujših primerih do 50 ali večkrat na dan, tenezmi (boleči krči danke) in splošna zastrupitev. Narava blata je odvisna od stopnje poškodbe debelega črevesa. Najhujšo obliko griže povzroča S. dysenteriae 1, najblažjo pa Sonnejeva griža.

Laboratorijska diagnostika griže

Glavna metoda je bakteriološka. Material za študijo so iztrebki. Shema za izolacijo patogena: setev na diferencialno diagnostična Endo in Ploskirevova gojišča (vzporedno na obogatitveno gojišče s poznejšo setvijo na Endo, Ploskirevova gojišča) za izolacijo izoliranih kolonij, pridobitev čiste kulture, preučevanje njenih biokemijskih lastnosti in ob upoštevanju slednjih identifikacija z uporabo polivalentnih in monovalentnih diagnostičnih aglutinirajočih serumov. Proizvajajo se naslednji komercialni serumi.

Za šigele, ki ne fermentirajo manitola:

• na S. dysenteriae 1 in 2 (polivalentni in monovalentni),
• na S. dysenteriae 3-7 (polivalentne in monovalentne),
• na S. dysenteriae 8-12 (polivalentni in monovalentni).

Na manitol, ki fermentira Shigella: na tipične antigene S. flexneri I, II, III, IV, V, VI, na skupinske antigene S. flexneri 3, 4, 6,7,8 - polivalentne, na antigene S. boydii 1-18 (polivalentne in monovalentne), na antigene S. sonnei faze I, faze II, na antigene S. flexneri I-VI + S. sonnei - polivalentne.

Za hitro identifikacijo Shigella se priporoča naslednja metoda: sumljivo kolonijo (laktozno negativno na gojišču Endo) ponovno zasejemo na gojišče TSI (trojni sladkorni železov medij) – agar s tremi sladkorji (glukoza, laktoza, saharoza) z železom za določitev produkcije H2S; ali na gojišče, ki vsebuje glukozo, laktozo, saharozo, železo in sečnino.

Vsak organizem, ki po 4 do 6 urah inkubacije razgradi sečnino, je verjetno organizem vrste Proteus in ga je mogoče izključiti. Organizem, ki proizvaja H₂S ali ima ureazo ali proizvaja kislino na poševni podlagi (fermentira laktozo ali saharozo), je mogoče izključiti, čeprav je treba seve, ki proizvajajo H₂S, raziskati kot možne člane rodu Salmonella. V vseh drugih primerih je treba kulturo, vzgojeno na teh gojiščih, pregledati in jo, če fermentira glukozo (sprememba barve v koloni), izolirati v čisti obliki. Hkrati jo je mogoče pregledati v testu aglutinacije na stekelcu z ustreznimi antiserumi proti rodu Shigella. Po potrebi se izvedejo drugi biokemični testi za preverjanje pripadnosti rodu Shigella, preuči pa se tudi gibljivost.

Za odkrivanje antigenov v krvi (vključno s CIC), urinu in blatu se lahko uporabijo naslednje metode: RPGA, RSK, koaglutinacijska reakcija (v urinu in blatu), IFM, RAGA (v krvnem serumu). Te metode so zelo učinkovite, specifične in primerne za zgodnjo diagnostiko.

Za serološko diagnostiko se lahko uporabijo: RPGA z ustreznimi eritrocitnimi diagnostikumi, imunofluorescenčna metoda (v posredni modifikaciji), Coombsova metoda (določanje titra nepopolnih protiteles). Diagnostično pomemben je tudi alergijski test z dizenterinom (raztopina beljakovinskih frakcij Shigella flexneri in sonnei). Reakcija se upošteva po 24 urah. Za pozitivno velja ob prisotnosti hiperemije in infiltrata s premerom 10-20 mm.

Zdravljenje griže

Glavna pozornost je namenjena obnovi normalne presnove vode in soli, racionalni prehrani, razstrupljanju in racionalni antibiotični terapiji (ob upoštevanju občutljivosti povzročitelja na antibiotike). Dober učinek daje zgodnja uporaba polivalentnega dizenteričnega bakteriofaga, zlasti tablet s pektinsko oblogo, ki ščiti fag pred delovanjem želodčnega soka HCl; v tankem črevesu se pektin raztopi, fagi se sprostijo in pokažejo svoj učinek. Za profilaktične namene je treba fag dajati vsaj enkrat na tri dni (njegovo obdobje preživetja v črevesju).

Specifično preprečevanje griže

Za ustvarjanje umetne imunosti proti griži so bila uporabljena različna cepiva: iz ubitih bakterij, kemična, alkoholna, vendar so se vsa izkazala za neučinkovita in so bila ukinjena. Cepiva proti Flexnerjevi griži so bila ustvarjena iz živih (mutantnih, od streptomicina odvisnih) bakterij Shigella Flexneri; ribosomska cepiva, vendar tudi ta niso našla široke uporabe. Zato problem specifične preventive griže ostaja nerešen. Glavni način boja proti griži je izboljšanje sistema oskrbe z vodo in kanalizacije, zagotavljanje strogih sanitarnih in higienskih pogojev v živilskih podjetjih, zlasti v mlečni industriji, v otroških ustanovah, javnih prostorih in pri vzdrževanju osebne higiene.