Материал: Эшерихии

11

Экзотоксины. К числу экзотоксинов эшерихий относятся энтеротоксины и шига-подобные токсины.

Энтеротоксины стимулируют гиперсекрецию эпителиальными клетками кишечника ионов натрия, калия, хлора, бикарбонат-ионов, что приводит к нарушению водно-солевого обмена и развитию диареи. Существуют термолабильные энтеротоксины (LT - labile toxin) и термостабильные энтеротоксины (SТ - stable toxin).

Среди термолабильных энтеротоксинов выделяют LT-1 и LT-2. В патологии человека ведущее значение имеет LT-1. Ген, кодирующий LT-1 (elt или etx) расположен на плазмиде. Молекула LT-1 состоит из субъединиц А и В. Фрагмент В связывается с рецепторами на мембране энтероцитов (Gm1-ганглиозид) и формирует трансмембранный канал, по которому субъединица А проникает в клетку и активирует аденилатциклазу. В результате этого в клетке повышается уровень цАМФ и нарушается водно-солевой обмен: подавляется всасывание натрия, хлоридов и воды на вершине ворсинок и стимулируется секреции этих ионов в криптах.

Среди термостабильных энтеротоксинов также выделяют два типа: ST-1 (STa) и ST-2 (STb). Гены, кодирующие синтез ST-1 (estА), входят в состав мобильного генетического элемента. От человека выделяют кишечные палочки, синтезирующие преимущественно ST-1. Энтеротоксин ST-1 связывается с рецептором энтероцитов и увеличивает внутриклеточную концентрацию циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ). В результате этого стимулируется секрецию хлоридов и ингибируется абсорбцию натрия, что приводит к потере жидкости кишечником. Рецепторы к этому токсину в большей степени имеются на энтероцитах тонкой кишки, поэтому тонкая кишка преимущественно и вовлекается в патологический процесс.

Шига-подобный токсин аналогичен экзотоксину Shigella dysenteriae. Его называют SLT, Stх (Shiga-like toxin или Shiga toxin) или VT (Verotoxin). Шига-

подобный токсин E. coli и токсин S. dysenteriae отличаются только одной аминокислотой. Различают два типа этого токсина: SLT-1 (Stx-1) и SLT-2 (Stx-2). SLT-1 нейтрализуется антисывороткой к токсину Шига, а SLT-2 не нейтрализуется антисывороткой к токсину Шига. Шига-подобные токсины внутри энтероцитов блокируют биосинтез белка. Синтез токсинов SLT-1 и SLT-2 контролируется как генами бактериальной хромосомы, так и генами умеренных бактериофагов 933J (SLT-1) и 933W (SLT-2). Рецепторами для SLT служат гликолипиды Gb3 и Gb4. Штаммы эшерихий образуют оба токсина одновременно или только какой-нибудь один из этих токсинов. Кишечные палочки, продуцирующие Шига-подобный токсин, обозначаются как STEC. К этой группе относится штамм E. coli О157:Н7. Именно этот токсин обусловливает развитие геморрагического колита, гемолитикоуремического синдрома (ГУС, HUS).

Эндотоксин эшерихий представляет собой липополисахарид (ЛПС), который определяет специфичность О-антигена бактерий (рисунок 13).

12

О-антиген

Полисахаридное

ядро

Липид А

Рисунок 13 – Структура липополисахарида.

Антигенная специфичность обусловлена структурой повторяющейся боковой цепочки углеводов (О-антигена). ЛПС вызывает повреждение сосудов микроциркуляторного русла слизистой оболочки кишечника, обусловливает экспрессию цитокинов, что приводит к развитию воспаления.

Гемолизин – термолабильный высокомолекулярный белок, лизирующий эритроциты. Гемолизин является порообразующим цитолизином. Ген гемолизина (hly) может локализоваться как на хромосоме, так и на плазмиде патогенных эшерихий. Синтез гемолизина отмечается у многих энтеропатогенных, энтеротоксигенных, уропатогенных штаммов. Возможен горизонтальный перенос плазмид, содержащих hly-ген, между энтеробактериями.

CNF (цитотоксический некротический фактор) типа 1 и 2 (CNF 1/2) представляет собой деамидазу, повреждающую белки, которые являются регуляторами актинового цитоскелета. Этот фактор обнаружен у уропатогенных штаммов кишечной палочки. Ген, кодирующий CNF, локализуется на хромосоме в составе “островка патогенности”. В эукариотических клетках CNF вызывает складчатость мембраны, реорганизацию актиновых волокон, изменение репликации ДНК с образованием гигантских многоядерных клеток.

CLDT (cytolethal distending toxin - цитолетальный дилатирующий или разрыхляющий токсин) обусловливает фрагментацию ядра, увеличение и гибель клетки. Кодируется геном cdt.

Колицины – термостабильные белки, подавляющие рост родственных бактерий. Известно 25 различных колицинов (А, В, С, D и др.). Считают, что колициногенность у патогенных эшерихий способствует их распространению в кишечнике и поэтому может рассматриваться как один из факторов патогенности.

Факторы патогенности диареегенных Е. coli контролируются не только хромосомными генами, но и генами плазмид и умеренных бактериофагов. У Е. coli обнаружены Со1-, R-, F-, Н1у- и Ent-плазмиды. Расположение факторов патогенности Е. coli представлены на рисунке 14.

14

Эпидемиология, патогенез и клиника эшерихиозов

Экология эшерихий. Естественным местом обитания эшерихий является дистальный отдел кишечник человека, животных, птиц, пресмыкающихся, рыб. Эшерихии относятся к санитарно-показательным микроорганизмам. Присутствие кишечной палочки в воде, почве, на пищевых продуктах, предметах обихода свидетельствует о фекальном загрязнении объектов внешней среды.

Эпидемиология. Источником инфекции при эшерихиозе является больной человек или бактерионоситель, хотя здоровое носительство выявляется редко – в 2- 3% случаев. В некоторых случаях источником инфекции является крупный рогатый скот и овцы (при инфицировании энтерогеморрагическими эшерихиями). Механизм передачи инфекции – фекально-оральный. Пути передачи – водный, пищевой, бытовой. По данным ВОЗ, заражение энтеротоксигенными и энтероинвазивными эшерихиями чаще происходит пищевым путем, а энтеропатогенными эшерихиями – контактно-бытовым путем. Нередко заболевания связаны с инфицированным молоком и молочными продуктами. Заболевания, вызванные патогенными эшерихиями, чаще всего встречается у путешественников (диарея путешественников), посещающих страны с жарким климатом. Предполагается, что распространению инфекций способствует загрязнение объектов внешней среды сточными водами, нарушение санитарно-гигиенических условий, контаминация эшерихиями продуктов питания (мясных, молочных и овощных продуктов). По данным ВОЗ, эшерихиозы занимают первое место среди диарейных заболеваний у новорожденных и детей раннего возраста.

Патогенез и клиника заболеваний. Заболевания, вызванные эшерихиями, отличаются механизмами развития и клиническими проявлениями. Различают следующие группы кишечных палочек:

-непатогенные (резидентные) эшерихии;

-эшерихии, вызывающие внекишечные заболевания и имеющие эндогенное происхождение;

-диареегенные эшерихии экзогенного происхождения.

Непатогенные (резидентные) эшерихии являются представителями нормального микробиоценоза кишечника человека. Они совместно с другими представителями нормального микробиоценоза кишечника обеспечивают колонизационную резистентность организма. Типичным представителем непатогенных кишечных палочек является штамм E. coli O6:К5:Н1 Nissle 1917, на основе которого селекционирован вариант E. coli М-17, используемый при производстве пробиотиков.

В некоторых случаях эшерихии могут проникать в другие экологические ниши (например, в мочеполовую систему, в желчные пути, органы дыхания и др.). В результате смены экологической ниши такие бактерии могут вызывать гнойновоспалительные процессы, особенно на фоне иммунодефицита (условнопатогенные эшерихии). Такие внекишечные заболевания возникают, как правило, эндогенно и вызываются штаммами, имеющими измененную ферментативную активность по сравнению с резидентными эшерихиями.

Среди эшерихий выделяют группу патогенных эшерихий, способных вызывать инфекционные заболевания с локализацией патологического процесса во

15

внутренних органах. К патогенным эшерихиям относятся возбудители парентеральных эшерихиозов или экстраинтестинальные патогенные эшерихии (Extraintestinal pathogenic E. coli - возбудители внекишечных заболеваний) и диареегенные (интестинальные) эшерихии (Diarheagenic E. coli -

возбудители острых кишечных инфекций). Патогенные эшерихии имеют экзогенное происхождение. К возбудителям парентеральных эшерихиозов относятся уропатогенные эшерихии (UPEC - Uropathogenic E. coli), эшерихии, вызывающие

менингиты новорожденных (NMEC – Neonatal Meningitis E. coli),

ассоциированные с сепсисом патогенные эшерихии (SePEC – Sepsis associated pathogenic E. coli).

Диареегенные эшерихии в зависимости от наличия тех или иных факторов патогенности и патогенетических особенностей заболевания подразделяются на следующие группы:

-энтеротоксигенные E. сoli (Enterotoxigenic E. coli - ETEC,

энтеротоксигенные кишечные палочки - ЭТКП);

-энтероинвазивные E. сoli (Enteroinvasive E. coli - EIEC, энтероинвазивные кишечные палочки - ЭИКП);

-энтеропатогенные E. сoli (Enteropathogenic E. coli - EPEC,

энтеропатогенные кишечные палочки - ЭПКП);

-энтерогеморрагические E. сoli (Enterohemorragic E. coli - EHEC,

энтерогеморрагические кишечные палочки - ЭГКП).

-энтероагрегативные (энтероагрегирующие, энтероадгезивные или энтероадгерентные) кишечные палочки (Enteroaggregative E. coli - EAEC, энтероагрегативные кишечные палочки - ЭАгКП);

-диффузно-адгерентные (диффузно-агрегативные, диффузно-агрегирующие) кишечные палочки (Diffusely Adherent E. coli - DAEC, диффузно-адгерентные кишечные палочки - ДАКП).

Распределение эшерихий на патогенетические группы представлено на рисунке 16.

E.coli

Рисунок 16 – Распределение эшерихий на патогенетические группы.