История рода Escherichia ведет свое начало с 1885 г., когда молодой педиатр Теодор Эрлих, выделил в кишечнике новорожденных самые разнообразные бактерии. Одну из них, встречающуюся чаще всего он назвал Bacterium coli commune (лат. Кишечная палочка, присутствующая у всех). Несмотря на свою повсеместную распространенность и очевидную безвредность, вплоть до начала ХХ века ее нередко рассматривали как возбудителя брюшного тифа, так как ее обнаруживали в материале от больных брюшным тифом. С 1937 г., когда после организации семейства Enterobacteriaceae, бактерии, вошли в его состав. С 1958 г. род Echerichia является типовым родом семейства, а E. Coli (кишечная палочка) – типовым видом рода.
Семейство : Enterobacteriaceae Род : Echerichia Вид : E. Coli; E. blatte; E. hermanii; E.vulneri; E. fergusonii; E. albertii Наибольшее медицинское значение имеет E. Coli В настоящее время классификация выглядит следующим образом :
Естественный биотоп эшерихий дистальный отдел кишечника теплокровных. Бактерии относятся к комменсалам нормальной флоры. У человека в среднем она составляет 1% микробной массы испражнений. В организм хозяина постоянно поступают новые серо –и- биовары E. Coli преимущественно: - пищевым; водным; контактным путем. Она достаточно устойчива вне организма хозяина, на основании чего ее рассматривают как санитарно-показательный микроорганизм. В почве и воде она сохраняется до 1-1,5 мес, в испражнениях – до 25 суток, на пищевых продуктах – от нескольких дней до нескольких недель, намного дольше в мясном фарше, молоке, овощных салатах, где при температуре 18 гр. они способны размножаться. При нагревании они быстро погибают: при 60 гр.- в течение 10 мин., при кипячении – мгновенно
Длительное время широкое носительство E. Coli служило неким «сертификатом безвредности» бактерий. Тем не менее с начала ХХ века стали появляться сообщения об обнаружении при различных эпизоотиях у молодняка различных животных. Эти заболевания получили название колибациллезов по одному из ранних названий бактерии Bacillus coli. В настоящее время они известны как колибактериозы. Поражения человека E. Coli, называют эшерихиозами. У кишечной палочки существует способность вызывать самые разнообразные заболевания.
непатогенные (резидентные) E. Coli патогенные (диареегенные) E. Coli возбудители внекишечных поражений
Основной механизм передачи E. Coli : -фекально - оральный Пути передачи E. Coli : -пищевой, -водный, -контактно – бытовой. При передаче патогенных сероваров между людьми главное значение имеют больные лица и бактерионосители. Так как многие животные являются природными хозяевами E. Coli, от них бакте6рии могут попадать в различные пищевые продукты, а оттуда – в организм человека. Наиболее драматично это обстоятельство проявляется в виде вспышек геморрагического колита с гемолитико – уремическим синдромом, вызванных энтерогеморрагической E. Coli О157:Н7 Этот серовар входит в состав кишечной флоры КРС, и при нарушении правил забоя и разделке туш КРС может попасть в мясо. При неправильной термической обработке мясных продуктов, особенно при приготовлении гамбургеров или бифштексов «с кровью», бактерии выживают в них, а затем попадают в организм человека. E. Coli способна контаминировать рыбу и морепродукты, а так же воду, овощи и фрукты.
В последнее десятилетие E. Coli стала распространенным нозокомиальным патогенном. В большинстве случаев заражение происходит при инвазивных диагностических процедурах, хирургических вмешательствах, т.е. происходит реализация артефициального пути передачи инфекции. Несмотря на традиционно сложившееся представление о «безвредности» E. Coli, именно эти представители семейства Enterobacteriaceae становятся достаточно частой причиной заболеваемости и смертности пациэнтов с иммунодифицитами, так и у лиц с нормальным иммунным статусом. Заболевание регистрируется во всех странах мира, но с конца 40 - 50 х годов ХХ века заболевания регистрировались в основном спорадически. Но последние исследования проведенные в Бразилии, Мексике, Африке и Азии показали, что ЭПКП в 30 – 40% случаев вызывают диареегенные заболевания у детей в возрасте до двух лет. Заболевания протекают очень тяжело, при этом летальность может достигать 50%.
Антигенная структура E. Coli достаточно сложна, и ее расшифровка представляет собой одну из наиболее сложных задач серотипирования среди прочих представителей энтеробактерий. У E. Coli выделяют следующие антигены: Соматический О – Ar Капсульный К- Ar Жгутиковый Н - Ar Слизистый М – Ar Поверхностные фимбриальные F – Ar Общие гетерогенные и рибосомальные антигены
АНТИГЕННАЯ СТРУКТУРА ОКА О-антиген Н-антиген К-антиген ОКА О6, О8, О15, О20, О25, О27, О6З, 078, О115, О128, О148, О149, О159 Н4, Н7, Н9, Н11, Н12, Н19, Н20, Н21, Н28, Н40 ОКВ О18, О20,О26, О28, О44, О55, О86, О111, О119, О124, О125, О126, О127, О128, О142, О151, О158, О159 Н2, Н6, Н7, НИ, Н12, Н14, Н18, Н21, Н27, Н34 ОКС О28, О112, О124, О136, О143, О144, О152, О164, О167 ОКД О26, 055, О111, О125, О128, О157 Н6, Н7, Н8, Н11 ОКЕ О1, О4, О6, О16, О18 Kl, К2, К5, К12, К13 Внек. локал. O 1, О2, Об, О22, О75,О78 Kl, К2, К5, К12, К15, К23 Внек. лок. О2, О6, О7, О16, О18ас, О83 К1
Серологическая идентификация E. Coli основана на определении О-, К -, Н - Ar и установлении на их основе принадлежности бактерий к тому или иному серовару по обозначению, принятому повсеместно. В соответствии с международно утвержденными принципами написания антигенной структуры на первом месте ставят О-, на втором-К-, на третьем -Н - Ar -. Каждая антигенная группа имеет свой номер. В соответствии с этим E. Coli разделяют на серовары по сочетанию О- или ОК – Ar,далее на серологические группы по сочетанию О-, К-, и Н – или О-,Н - Ar. Другие антигены определяют для установления факторов патогенности E. Coli, раскрытия механизмов патогенеза и решения эпидемиологических вопросов.
В настоящее время выделяют 80 К – Ar, обозначаемых арабскими буквами. Некоторые антигены выполняют роль рецепторов для бактериофагов. Изучение К– Ar E. Coli выявило внутривидовые связи, например, К18- К22-К 100. Кроме того у кишечной палочки выделены антигены сходные с антигенами бактерий, относящихся к другим родам или иным таксономическим группам. Ранее существовало разделение К – Ar L - A - B –типы, различающиеся по устойчивости к температуре прогрева. В настоящее время такого разделения не проводят, однако при серотипировании E. Coli по К– Ar необходимо помнить о наличии терморезистентных его вариантов. К– Ar слабо защищают E. Coli от фагоцитоза и бактериолиза.Многие штаммы, имеющие К–, проявляют гемолитические и дерматонекротические свойства. Они токсичны для мышей и наиболее патогенны для человека. поверхностные Оболочечные (микрокапсульные) Истинные капсульные антигены белковые фимбриальные К-Аг
В настоящее время известно 173 О – Ar, представленных липополисахаридо - протеиновым комплексом ( ЛПС ). ЛПС находится в клеточной стенке, и только отдельные участки специфических полисахаридных боковых цепей О – Ar обнаруживают за ее пределами. Полисахаридная часть представляет собой антигенную детерминанту, отвечающую за разнообразие антигенных разновидностей. Липидная часть О – Ar выполняет роль хелпера и определяет токсигенные свойства. В пределах О – группы серовары E. Coli могут иметь различный факторный состав, обозначаемый строчными буквами. Общий фактор в пределах группы обозначают буквой «а», дополнительные-« b », « c » и т.д.
В настоящее время выделяют 56 Н – Ar, представленных жгутиковыми антигенами белковой природы. Они термолабильны и имеют факторные антигенные субварианты. В одноименных ОК – и О - группах обнаруживаются штаммы с разными Н – Ar. Это позволяет диффенренцировать бактерии на серовары, что имеет большое значение для эпидемиологических исследований. Серотипирование E. Coli по Н – Ar затруднено, так как свежевыделенные штаммы малоподвижны, и содержание в них Ar недостаточно для диагностики. В настоящее время доступны Н – сыворотки 15 наименований. Н – Ar E. Coli отличает серологическая обособленность( для них не установлены антигенные связи с Н – Ar других родов энтеробактерий)
Этот антиген является общим для всех слизистых форм энтеробактерий, поэтому не проявляет типоспецифичность. Он «макскирует» клетку и обеспечивает инааглютинабельность.
АНТИГЕННАЯ СТРУКТУРА О-антиген Н-антиген К-антиген ОКА О6, О8, О15, О20, О25, О27, О6З, 078, О115, О128, О148, О149, О159 Н4, Н7, Н9, Н11, Н12, Н19, Н20, Н21, Н28, Н40 ОКВ О18, О20,О26, О28, О44, О55, О86, О111, О119, О124, О125, О126, О127, О128, О142, О151, О158, О159 Н2, Н6, Н7, НИ, Н12, Н14, Н18, Н21, Н27, Н34 ОКС О28, О112, О124, О136, О143, О144, О152, О164, О167 ОКД О26, 055, О111, О125, О128, О157 Н6, Н7, Н8, Н11 ОКЕ О1, О4, О6, О16, О18 Kl, К2, К5, К12, К13 Внек. лок. O 1, О2, Об, О22, О75,О78 Kl, К2, К5, К12, К15, К23 Внек. лок. О2, О6, О7, О16, О18ас, О83 К1
Диареегенные E. Coli не являются однородной группой. Они подразделяются на 5 основных категорий, исходя из наличия у них определенных факторов патогенности, их генетической детерминации, особенностей эпидемиологии, патогенеза и клинических проявлений вызываемого ими заболевания. - ЭНТЕРОТОКСИГЕННЫЕ КИШЕЧНЫЕ ПАЛОЧКИ (ЭТКП) - ЭНТЕРОИНВАЗИВНЫЕ КИШЕЧНЫЕ ПАЛОЧКИ (ЭИКП) - ЭНТЕРОГЕМОРРАГИЧЕСКИЕ КИШЕЧНЫЕ ПАЛОЧКИ (ЭГКП ) - ЭНТЕРОАГРЕГАТИВНЫЕ КИШЕЧНЫЕ ПАЛОЧКИ (ЭАКП ) - ДИФФУЗОАДГЕЗИВНЫЕ КИШЕЧНЫЕ ПАЛОЧКИ (ДАКП)
Возбудители относящиеся к этой группе выступают основными возбудителями диарей у детей в развивающихся странах. Поражения вызываемые ими были известны в 40-50гг. ХХ века. Следует отметить не совсем корректную «универсальность» термина ЭПКП, так как это название распространяется на все диареегенные E. Coli. Основная группа риска – дети до двух лет. Наиболее часто заболевания регистрируются у детей в возрасте 6-и мес. В экспериментах на добровольцах было показано, что после нейтрализации кислого желудочного сока, инфицирующая доза ЭПКП составляет 10 8 -10 9 микробных тел. Вероятно избирательная способность вызывать заболевания у детей младшего возраста обусловлена низкой по сравнению со взрослыми кислотностью желудка. Другой возможный механизм этого феномена может быть связан с утратой взрослыми определенных рецепторов на эпителиоцитах кишечника. Тем не менее к настоящему времени зарегистрированы эпидемические вспышки и у взрослых, в том числе и людей, относящихся к группам риска.
- Адгезию на эпителии тонкого кишечника. Среди факторов адгезии E. Coli выделяют пили, инъекционные токсины, белок Tir. При адгезии на энтероците агрегативные пили устанавливают достаточно прочную «кабельную связь» с рецепторами клетки, после чего кишечные палочки формируют микроколонии на поверхности эпителия, прочно соединенные между собой. Белок Tir после фосфорилирования представляет собой димер, мономеры которого имеют вид спирали и формируют замкнутую петлю, располагающуюся между бактерией и клеточной мембраной. К ее проксимальным концам прикрепляются молекулы адгезина ЭПКП - ИНТИМИНА
«Сглаживание» микроворсинок каемчатого эпителия кишечника. Все гены, необходимые для реализации феномена «прикрепления-сглаживания», расположены в хромосомном «острове патогенности» LEE или как его называют локус «сглаживания энтероцитов». Он кодирует синтез интимина.
- Повреждение цитоскелета энтероцитов. В отличие от многих возбудителей кишечных инфекций ЭПКП не распознают какие - либо рецепторы для специфической адгезии на энтероцитах, а сами синтезируют их предшественников и «имплантируют» их в клеточную мембрану.
Повреждение микроворсинок Само по себе способно вызвать диарею за счет нарушения всасывания. Однако очень короткий инкубационный период между заражением и развитием диареи(несколько часов) не позволяет связать развитие последней только с синдромом мальабсорбции. Ген Esp C из группы SPATE Имеет определенное значение в повреждении энтероцитов и способен проявлять активности термолабильного энтеротоксина in vitro. Протеин киназа С Активизируется после адгезии ЭПКП, что приводит к повышению проницаемости мембран энтероцитов in vitro и in vivo с потерей жидкости и электролитов.
Легкие цепи миозина Их фосфорилирование повышает проницаемость слизистой оболочки и приводит к нарушению межклеточных контактов. Увеличение внутриклеточного содержания Са Подавляет абсорбцию Na и Cl и стимулирует секрецию Cl энтероцитами. Таким образом, повышение уровня Са может стимулировать развитие секреторного ответа на адгезию ЭПКП. Развитие местной воспалительной реакции, выявленное в экспериментах, оказывает влияние на проницаемость мембран энтероцитов. Поражения, вызываемые ЭПКП, причисляют к диареям, но это не совсем верно, так как при вызываемых ими поражениях ведущее место принадлежит функциональным нарушениям в энтероцитах, а не развитию воспалительного ответа.
Бактерии составляют вторую по времени выделения группу диареегенных E. Coli, известную с конца 60-х гг. ХХ века. Наиболее часто ЭТКП вызывают заболевания у детей в странах третьего мира, где в общей структуре острых кишечных инфекций на их долю приходится 10 -30%. Большинство эпидемических вспышек вызывают штаммы – продуценты ST.У жителей развитых стран заболевания регистрируются в виде так называемой диареи туристов, поэтому в эндемичных районах Латинской Америки они так же известны под названием «месть Монтесумы»
Адгезию бактерий на эпителии тонкого кишечника Она осуществляется за счет активности комплекса пилиарных и фимбриальных факторов группы CFA (колонизационный антигенный фактор) и CS фактор ( поверхностный антиген E. Coli ). Они создают преимущество ЭТКП в колонизации эпителия перед резидентными штаммами Coli. У значительной части ЭТКП, выделенных от человека, обнаружен новый тип фимбрий, отличающийся значительной длиной и получивший название Longus. Выделение токсинов. Основные факторы патогенности ЭТКП - ST и LT, кодируемые плазмидными и фаговыми tox - генами. По способности продуцировать токсины выделены штаммы бактерий, продуцирующие только развитие секреторного ответа Выделение токсинов ST или LT либо одновременно токсины обоих типов.
ST 1 – его действие способствует повышению уровня цАМФ в клетках эпителия, что приводит к нарушению транспорта ионов железа, потере электролитов и нарушению всасывания NaCl с последующим выходом жидкости из клеток. ST 2 - токсин вызывает атрофию ворсинок каемчатого эпителия кишечника, он не влияет на уровень цАМФ, но нарушает всасывание электролитов и воды, а так же стимулирует секрецию бикарбонатов энтероцитами и высвобождение простогландина и серотонина
Плазмидные гены локуса, кодирующего белки, выделяемые мембраной ( mxi ), и локуса, кодирующего поверхностно представляемые антигены( spa ). Они участвуют в синтезе и секреции многих белков, обеспечивающих проявление всего патогенного потенциала ЭТКП. Энтеротоксин шигелл ( ShET ) -2 играет в развитии диареи ведущую роль. Его действие напоминает активность термостабильного токсина ЭТКП. Белок Sen. Мутации гена, ответственного за синтез этого белка способствуют снижению энтеротоксичности. Роль этого белка до конца не изучена, но установлено, что он отвечает за развитие водянистой диареи.
Бактерии составляют сравнительно недавно открытую группу микроорганизмов, вызывающих наиболее тяжелые кишечные поражения: геморрагический колит ( при полном отсутствии лейкоцитов в испражнениях и признаков лихорадки)и гемолитико – уремический синдром( микроангиопатия, сочетающаяся с почечной недостаточностью, тромбоцитопенией и поражением ЦНС). С начала изучения ЭГКП было установлено, что бактерии отличает способность синтезировать мощные Vera —цитотоксины VT ( Verotoxin –англ.)
VT -1 и VT -2 из группы А ⁄В токсинов, активность которых впервые была установлена in vitro на клетках Vero ( клетки почек зеленых мартышек ). Бактерии могут синтезировать один или два типа токсина одновременно, поэтому бактерии первоначально получили название VTEC ( Vero –токсин продуцирующие E. Coli ).
Патогенез заболевания включает действие нескольких факторов патогенности. Характер первичного взаимодействия ЭГКП с энтероцитами протекает по типу интимин – зависимой адгезии, характерной для ЭПКП. У ЭГКП обнаружен остров патогенности LE Е, содержащий гены, кодирующие синтез интимина, сериновой протеазы espA. В результате чего возникают характерные изменения поверхности эпителия в виде «чаш» и « пьедесталов» с прикрепившимися бактериями. Происходит сглаживание микроворсинок энтероцитов. Повреждение цитоскелета и каймы эпителия кишечника приводит к развитию диарейного синдрома.
Шигаподобный токсин -играет ведущую роль в развитии гемоколита -не влияет на электролитный баланс в энтероцитах цитотоксическое действие связано с подавлением синтеза белка развивается местное воспаление возникает отек и повреждение капилляров толстого кишечника.
Энтерогемолизин -способен повреждать эритроциты in vivo -служить в качестве инструмента высвобождения железа, стимулирующего в качестве стимулятора роста -синтезируется при недостатке железа в окружающей среде, что стимулирует утилизацию гемоглобина Поверхностный мебранный протеин А Система сидерофоров позволяет бактериям утилизировать гемоглобин в качестве источника железа
Высококонсервативная плазмида p О157. -ее содержат все штаммы серовара О157:Н7, -участвует в синтезе энтерогемолизина Сериновая протеаза EspP -участвует в повреждении цитоскелета эукариотических клеток - участвует в развитии геморрагических поражений.
Патогенез поражений остается плохо изученным. Установлено, что он включает в себя два этапа : образование толстого слоя слизистого геля над кишечным эпителием, в который заключены бактерии повреждение энтероцитов посредством выделения цитотоксинов. I этап II этап
