Факторы патогенности сальмонелл

Сальмонеллы, как и шигеллы – возбудители, паразитирующие внутриклеточно. Гены, кодирующие их вирулентные свойства, расположены в нуклеоиде и плазмидах.

Сальмонеллы имеют не менее 10 генетических островков патогенности, которые могут встречаться у многих возбудителей. Кроме того, S. Typhi обладает главным островом патогенности, отличающим ее от остальных представителей.

В патогенезе инфекций ведущую роль играют два островка патогенности SPI-1 и SPI-2, локализованные в нуклеоиде. Часть генов этих островов получена в результате трансдукции умеренных бактериофагов.

Оба острова отвечают за образование структур III типа секреции (инжектисом и эффекторных белков инвазии), которые различаются между собой.

Белки-эффекторы острова SPI-1 отвечают за проникновение возбудителя в клетки эпителия и развитие энтероколита.

Часть из них образует инжектисому (или иглокомплекс). Остальные после контакта бактерий с эпителием при помощи инжектисомы попадают внутрь клеток.

Данные белки перестраивают актин клеточного цитоскелета, что приводит к образованию складок на поверхности М-клеток пейеровых бляшек и эпителия кишечника. Тем самым эпителиальные клетки приобретают способность к захвату бактерий, которые проникают внутрь макропиноцитозом.

Кроме того, белки вирулентности острова SPI-1 активируют мембранные каналы в эпителии, что усиливает секрецию хлоридов и приводит к диарее.

При попадании в макрофаги эти молекулы активируют каспазу-1. С одной стороны, это стимулирует продукцию провоспалительных цитокинов (ИЛ 1, хемокина нейтрофилов ИЛ 8 и др.) С другой стороны – активируется гибель макрофагов посредством апоптоза. Тем самым эти белки вызывают иммуновоспалительный процесс в кишечной стенке с проникновением туда нейтрофилов.

Эффекторные молекулы другого островка патогенности SPI-2 ответственны за выживание бактерий внутри фагоцитов и клеток пораженных органов. Тем самым они определяют развитие не местной, а системной инфекции при сальмонеллезе.

Белки острова SPI-2 также образуют инжектисому, с помощью которой возбудители проникают в клетки. После попадания бактерий в фагоциты, они сохраняются внутри вакуолей, где способны размножаться. Эффекторные молекулы подавляют ферменты дыхательного взрыва, что обеспечивает длительное выживание сальмонелл. Кроме того, данные белки поддерживают структуру стенки вакуолей, содержащих возбудителей.

Еще один островок патогенности SPI-3 кодирует ферменты, обеспечивающие сальмонелл катионами магния. Это также необходимо для выживания бактерий внутри фагоцитов.

При разрушении из сальмонелл выделяется эндотоксин, который через рецепторы TLR-4 на клетках стимулирует выделение провоспалительных цитокинов. Обладает пирогенным действием, повреждает эндотелий сосудов.

Часть возбудителей способна продуцировать энтеротоксины, которые вызывают секреторную диарею.

Главный островок патогенности S.Тyphi определяет инвазивность возбудителя, а также способность к продукции капсульного Vi-АГ.

Две плазмиды S.Тyphi содержат гены устойчивости к антибиотикам. Кроме того, часть сальмонелл имеет набор генов множественной устойчивости к антибиотикам, которые находятся в нуклеоиде.

Патогенез и характеристика заболеваний

Сальмонеллами вызываются 3 группы поражений: брюшной тиф и паратифы, сальмонеллезные гастроэнтериты и септицемии. Развитие их зависит от вирулентности возбудителя, его инфицирующей дозы и состояния иммунитета макроорганизма. Для возникновения брюшного тифа требуется 10³-10⁵ микробных клеток. Для развития сальмонеллезов инфицирующая доза существенно выше – 10⁶-10⁹ бактерий, но при высокой вирулентности возбудителя или при иммунодефицитном состоянии человека количество бактерий может быть во много раз меньше.

Брюшной тиф и паратифы – это острые инфекционные болезни, для которых характерно воспалительное повреждение тонкого кишечника с разрушением лимфоидной ткани и язвообразованием, бактериемия, лихорадка, общая интоксикация, увеличение селезенки и печени.

Наиболее тяжело протекает брюшной тиф.

Это заболевание представляют собой серьезную проблему для здравоохранения, особенно в развивающихся странах. Ежегодно в мире возникает от 15 до 30 млн случаев брюшного тифа, при этом регистрируется от 250 до 500 тыс. летальных исходов. В развивающихся странах в основном болеют дети и лица молодого возраста. В развитых странах заболевание встречается в виде спорадических случаев.

Брюшной тиф и паратиф А – антропонозные инфекции, резервуаром которых является человек. Возбудители паратифов В и С выделены также от некоторых животных и птиц.

Источниками инфекции являются больные или бактерионосители, которые выделяют возбудителя с испражнениями, мочой, слюной. Основной механизм заражения – фекально-оральный (пути водный, пищевой и контактно-бытовой).

Период инкубации может длиться до 2-3 недель.

При попадании через рот, преодолев защитные барьеры желудка, бактерии проникают в тонкую кишку (фаза инфицирования). В патогенезе важнейшую роль играют инвазивные белки системы III типа секреции (см. выше). Некоторые из белков инвазии проявляют транслоказную активность – образуют инжектисому и обеспечивают проникновение сальмонелл внутрь эпителиальных М-клеток и энтероцитов. Остальные блокируют метаболизм зараженных клеток, приводя к нарушению их функции. Происходит усиление выработки хемокинов (например, ИЛ-8), других провоспалительных цитокинов энтероцитами и макрофагами кишечника.

Сальмонеллы сохраняют жизнеспособность в вакуолях пораженных клеток и вызывают апоптоз макрофагов, активируя каспазу-1.

Далее возбудители проникают в регионарные лимфоузлы, где интенсивно размножаются, что приводит к развитию воспалительного процесса и сенсибилизации лимфоцитов (первичная регионарная инфекция).

В результате нарушения гемолимфатического барьера сальмонеллы попадают в кровь (фаза бактериемии). Возбудители брюшного тифа выживают и размножаются в фагоцитах, а после гибели последних в больших количествах попадают в кровь. При этом Vi-АГ ингибирует действие сывороточных и фагоцитарных бактерицидных факторов.

В это время появляются клинические симптомы заболевания (первая неделя болезни). Температура повышается до 39-40^о. Под влиянием бактерицидных свойств крови и вследствие фагоцитоза сальмонеллы разрушаются, освобождается эндотоксин, который поражает сосуды микроциркуляции и обладает выраженным нейротропным действием. В тяжелых случаях в результате поражения ЦНС возникает status typhosus (сильная головная боль, бессонница, резкая слабость, апатия, нарушение сознания, вплоть до комы). Поражение кишечника сопровождается отеком, слущиванием эпителия. Расстройство вегетативной нервной системы сопровождается метеоризмом, болями в животе. Развивается диарея.

На 2 неделе заболевания (разгар болезни) сальмонеллы с кровью разносятся по внутренним органам, поражают печень, желчный пузырь, селезенку, почки, на коже появляется сыпь. Со 2-й недели сальмонеллы с желчью вновь попадают в тонкий кишечник, лимфоидные образования которого уже сенсибилизированы антигенами сальмонелл. В результате возникает аутоиммунная воспалительная реакция, иногда образуются некрозы в местах скопления лимфоидных клеток. Следствием некрозов слизистой оболочки могут быть кровотечения, перфорация кишечника.

После разгара болезни происходит постепенное угасание клинических проявлений заболевания. Выделение возбудителей из организма происходит с фекалиями, мочой, потом, слюной, грудным молоком (у кормящих женщин). Иммунный ответ обеспечивает постепенную элиминацию сальмонелл.

Пациенты, получавшие антибиотики, выписываются из стационара не ранее 21-го дня нормальной температуры. Перед выпиской проводят трехкратное бактериологической исследование фекалий и мочи и однократное исследование желчи.

Обычно заболевание завершается выздоровлением. Летальность не превышает 0,5-1%. Тем не менее, в отсутствие адекватной медицинской помощи при отдельных вспышках брюшного тифа в тропических странах летальность превышала 30%.

Паратифы А и В протекают более благоприятно. Клиническая симптоматика их сходная. В целом для этих болезней характерно более легкое течение в сравнении с брюшным тифом.