Морфология возбудителя столбняка, его культуральные, антигенные и биохимические свойства
Морфология возбудителя. Возбудитель столбняка — бактерии группы «Грамположительные палочки и кокки, образующие эндоспоры», семейства Clostridiaceae, рода Клостридии, вида Clostridiumtetani. Clostridiumtetani - грамположительная палочка, являющаяся облигатным анаэробом .Это подвижная крупная тонкая палочка с закругленными концами длиной 4—8 мкм и шириной 0,3—0,8 мкм, имеющая до 20 длинных жгутиков.
В присутствии кислорода и температуре не ниже 4 °C образует споры. Споры круглые, реже овальные; расположены терминально; их диаметр в 2-3 раза превышает толщину бактерий, вследствие чего спорангий имеет форму теннисной ракетки или барабанной палочки .
Их отличает высокая устойчивость к химическим и физическим воздействиям: они выживают в течение 8-10 ч в 1% растворе сулемы и 5% растворе фенола, выдерживают нагревание до 90 °C в течение 2 часов, при кипячении погибают только через 1—3 часа, в сухом состоянии переносят нагревание до 150 °C, в соленой морской воде живут до 6 месяцев. В испражнениях, почве, на различных предметах сохраняются больше 10 лет.
При отсутствии кислорода, температуре 37 °C и достаточной влажности споры прорастают в малоустойчивую вегетативную форму.
Возбудитель образует столбнячный экзотоксин — один из сильнейших бактериальных ядов, уступающий по силе лишь ботулиническому токсину. Токсин разрушается при нагревании, воздействии солнечного света, щелочной среды.
Культуральные свойства. Для культивирования на питательных средах необходимо обеспечивать анаэробные условия. На плотных питательных средах (МПА, желатин) образуют мелкие прозрачные колонии с неправильными краями, через некоторое время приобретают стеклянный блеск. Растёт в виде прозрачных или серовато-жёлтых шероховатых (R) и гладких (S) колоний. В жидких питательных средах растёт медленно, наблюдается слабое помутнение и лёгкий слой пылевидного осадка на стенках пробирки. При уколе в толщу плотной питательной среды образует мелкие колонии, похожие на кусочки ваты. Разжижает желатин с газообразованием. С. tetani не обладают сахаролитическими ферментами, не образуют каталазу, цитохромоксидазу и пероксидазу, протеолитические свойства слабо выражены.
Антигенные свойства. С. tetani имеют О- и Н-антигены. По Н-антигенам дифференцируются на 10 сероваров. Но, что существенно, все они продуцируют идентичные по антигенным свойствам экзотоксины: тетаноспазмин и тетанолизин.
Биохимические свойства. Основные продукты метаболизма — уксусная, масляная, пропионовая кислоты и этанол. Большинство штаммов не обладает сахаролитической активностью, но выделено несколько штаммов, ферментирующих глюкозу. Clostridiumtetani проявляет слабые протео-литические свойства; медленно расщепляет белки и пептоны до аминокислот (последние разлагаются до угольной кислоты, водорода, аммиака, летучих кислот и индола); для роста необходимы аргинин, гистидин, тирозин, валин, изолейцин, лейцин и триптофан. Бактерии образуют желатиназу и рениноподобный фермент, опосредующий появление затемнённых зон вокруг колоний С. tetani на молочномагаре.
Патогенез
При проникновении Clostridiumtetani пероральным путем, он не разрушается ферментами ЖКТ, но и не всасывается через слизистую оболочку кишечника, поэтому возбудитель столбняка безопасен при попадении в организм через рот. Заболевание развивается при проникновении возбудителя через поврежденные кожные покровы, что может наблюдаться при открытых ранах, ожогах, обморожениях и т. д. Особенно опасны глубокие повреждения, так как в глубине раны имеются анаэробные условия, особенно благоприятные для возбудителя столбняка. В анаэробных условиях Clostridiumtetani обильно продуцирует экзотоксины, обладающие как нейротоксическим (тетаноспазмин), так и гемолитическим (тетанолизин) действием. Тетаноспазмин по двигательным волокнам периферических нервов проникает в спинной и продолговатый мозг и там оказывает блокирующее действие на тормозные нейроны. Вследствие этого импульсы поступают к мышцам постоянно и некоординированно, что приводит к резкому повышению рефлекторной возбудимости нейронов и развитию длительных тонических судорог скелетной мускулатуры. Тетанолизин попадая в кровоток, совершает лизис эритроцитов, что в свою очередь вызывает развитие метаболического ацидоза. Возникает усиление слуховой и зрительной чувствительности. Процесс постоянно прогрессирует, и смерть больных наступает от асфиксии, развивающейся на фоне спазма гортани или в результате паралича сердца.
Эпизоотология
К столбняку восприимчивы все виды млекопитающих, в большой степени — лошади, затем овцы, козы и крупный рогатый скот, свиньи; реже — собаки, кошки и другие плотоядные. Птицы относительно устойчивы, а холоднокровные не чувствительны к возбудителю. Молодые животные более восприимчивы к болезни, чем взрослые, особенно чувствительны новорожденные (заражаются через пуповину, загрязненную спорами возбудителя).
Источниками возбудителя инфекции и резервуаром служат здоровые животные, особенно травоядные, в кишечнике которых содержатся и размножаются С. tetani, с калом попадающие в почву. Основной фактор передачи возбудителя инфекции — почва, широкое присутствие в которой возбудителя обусловливает повсеместную стационарность болезни.
Столбняк регистрируется в виде спорадических случаев. Болезнь не-контагиозна. Заражение в естественных условиях происходит в результате попадания спор возбудителя с землей, навозом и пр. в раны.
Эпидемиология
Столбняк встречается во всех регионах земного шара, но частота заболеваемости и процент летальных исходоввозрастает по мере приближения к экватору. Наибольшее распространение столбняк имеет в странах с жарким и влажным климатом, в местностях, где отсутствуют или слабо применяются средства дезинфекции, профилактические прививки и вообще медицинская помощь — то есть в бедных и слаборазвитыхстранах Африки, Латинской Америки. Однако, и в развитыхгосударствах столбняк ежегодно уносит тысячи жизней.
В странах с невыраженной сменой сезонов (тропики и субтропики) заболевание встречается круглогодично, в странах с умеренным климатом имеет ярко выраженный сезонный характер (конец весны — начало осени).
Частота заболевания — 10—50 случаев на 100 000 населения в развивающихся странах и 0,1—0,6 в странах с обязательной иммунопрофилактикой.
80 % случаев столбняка приходится на новорожденных (при инфицировании через пуповину) а также на мальчиков до 15 лет из-за их повышенного травматизма. Среди взрослых около 60 % случаев столбняка приходится на лиц пожилого возраста. Наибольший процент заболевших и умерших наблюдается в сельской местности.
Летальность при заболевании столбняком очень высока (выше только у бешенства). Даже при применении самых современных методов лечения умирает 30—50 % заболевших, а в регионах, где отсутствуют профилактические прививки и квалифицированная медпомощь — около 80 %. Смертность у новорожденных достигает 95 %.
Каждый год в мире по официальным данным ВОЗ от столбняка умирает около 250 тысяч человек, подавляющее большинство из них — новорожденные. Однако, учитывая возможность большого количества незарегистрированных случаев и невыраженных форм болезни (особенно у новорожденных), общие потери от столбняка на планете можно оценить в 350—400 тысяч человек ежегодно.
В России по данным «Федерального центра государственного санитарно-эпидемиологичекого надзора» в 2000 году было зарегистрировано 33 случая заболевания столбняком, в 2001 году – 42 случая, 2002 год – 40 случаев, из них 2 – дети до 14 лет, 2003 год – 25 случаев, 2004 год – 35 случаев.
Клиническая картина
Общий (генерализованный) столбняк
Различают 4 периода болезни: инкубационный, начальный, разгара и выздоровления.
Инкубационный период при столбняке составляет в среднем от 5 до 14 дней, иногда от нескольких часов до 60 дней. Чем он короче, тем тяжелее протекает столбняк.
Заболеванию могут предшествовать головная боль, раздражительность, потливость, напряжение и подергивание мышц в районе раны. Непосредственно перед началом болезни отмечаются озноб, бессонница, зевота, боли в горле при глотании, боли в спине, потеря аппетита. Однако инкубационный период может протекать бессимптомно.
Начальный период продолжается до 2 дней. Наиболее ранний симптом — появление тупых тянущих болей в области входных ворот инфекции, где к этому времени может наблюдаться полное заживление раны. Практически одновременно или спустя 1-2 дня появляется тризм — напряжение и судорожное сокращение жевательных мышц, что затрудняет открывание рта. В тяжелых случаях зубы крепко стиснуты и открыть рот невозможно.
Период разгара болезни продолжается в среднем — 8-12 дней, в тяжелых случаях до 2-3 недель. Его длительность зависит от своевременности обращения к врачу, ранних сроков начала лечения, наличия прививок в период, предшествующий заболеванию.
Развиваются судороги мимических мышц, вследствие чего у больного появляется «сардоническая улыбка» брови подняты, рот растянут в ширину, углы его опущены, лицо выражает одновременно улыбку и плач.
Возникает затруднение глотания из-за спазма мышц глотки и болезненная ригидность (напряжение) мышц затылка. Ригидность распространяется в нисходящем порядке, захватывая мышцы шеи, спины, живота и конечностей. Появляется напряжение мышц конечностей, живота, который становится твердым как доска. Иногда наступает полная скованность туловища и конечностей, за исключением кистей и стоп.
Возникают болезненные судороги, вначале ограниченные, а затем распространяющиеся на большие группы мышц, которые длятся от нескольких секунд до нескольких минут. В легких случаях судороги возникают несколько раз в сутки, в тяжелых — длятся почти непрерывно.
Судороги появляются спонтанно или при незначительных раздражениях (прикосновение, свет, голос). Во время судорог лицо больного покрывается крупными каплями пота, делается одутловатым, синеет, выражает страдание, боль. В зависимости от напряжения той или иной мышечной группы тело больного может принимать самые причудливые позы. Больной выгибается на постели в дугообразное положение, опираясь только пятками и затылком – это состояние называется опистотонус (Приложение 2). Все мышцы настолько напряжены, что можно видеть их контуры. Ноги вытянуты в струну, руки согнуты в локтях, кулаки сжаты.
Некоторые больные предпочитают лежать на животе, при этом их ноги, руки и голова не касаются постели.
Больные испытывают страх, скрежещут зубами, кричат и стонут от боли.
В период между судорогами расслабления мышц не происходит.
Сознание обычно сохранено. Больные обильно потеют. Возникает стойкая бессонница. Наблюдаются апноэ(остановка дыхательных движений), цианоз, асфиксия.
Спазмы мышц приводят к затруднению или полному прекращению функций дыхания, глотания, дефекации и мочеиспускания, расстройству кровообращения и развитию застойных явлений во внутренних органах, резкому усилению обмена веществ, нарушению сердечной деятельности. Температура поднимается до 41-42 °C.
Период выздоровления характеризуется медленным, постепенным снижением силы и количества судорог и напряжения мышц. Может продолжаться до 2 месяцев. Этот период особенно опасен развитием различных осложнений.
Диагностика столбняка проводится, опираясь исключительно на клиническую картину.
Лечение столбняка
Больной подлежит немедленной госпитализации. Лечение проводят в специализированных противостолбнячных центрах. Перед транспортировкой вводят нейролептическую смесь следующего состава: 2,5% раствор аминазина (нейролептик, уменьшает спонтанную двигательную активность и расслабляет скелетную мускулатуру) - 2 мл, 2% раствор пантопона (болеутоляющее и снотворное средство) - 1 мл, 2% раствор димедрола (антигистаминный препарат, расслабляет гладкую мускулатуру) - 2 мл, 0,05% раствор скополамина (уменьшает двигательную активность, оказывает снотворное действие) - 0,5 мл. Через 30 мин в/м вводят 5-10 мл 10% раствора гексенала или тиопентала (снотворное, наркотическое средство).
Лечение включает в себя:
· Борьбу с возбудителем в первичном очаге инфекции (вскрытие, санация и аэрация раны)
· Противосудорожное лечение (тотальная миорелаксация). Также для уменьшения судорог назначают хлоралгидрат (болеутоляющее, снотворное средство) в клизмах (по 50-150 мл 3- 5% раствора).
· Поддержание жизненно важных функций организма (искусственная вентиляция легких, контроль сердечной деятельности).
· Профилактику и лечение осложнений (борьба с сопутствующими инфекциями, тромбозом, профилактика механических повреждений при судорогах).
· Полноценное питание и уход, коррекция водно-электролитного баланса, кислотно-щелочного равновесия.
Больной помещается в отдельную затемненную палату, где исключается возможность воздействия внешних раздражителей (шум, свет и т. д.). Устанавливается круглосуточное медицинское наблюдение (пост). Больному нельзя покидать постель.
Питание больных в период разгара болезни очень затруднено, так как сильное напряжение мышц препятствует введению пищи через зонд и внутривенно. Рекомендуется питание жидкими продуктами (молоко, бульон и т. д.). Обильное питье. Период лечения в стационаре составляет от 1 до 3 месяцев.
Лабораторная диагностика
Бактериологическое исследование - исследуется материал, взятый из раны:
· гной,
· кусочки тканей,
· инородные тела,
· обрывки одежды,
· тампоны, закладываемые в рану при перевязке,
· перевязочный материал, содержащий выделения из раны,
· в случаях столбняка после родов или аборта берут на исследование выделения из влагалища и матки,
· при подозрении на столбняк у новорожденного исследованию подвергают выделения из пуповины,
· при исследовании трупа также берут материал из раны, если она имеется, из различных воспалительных очагов и старых рубцов.
В некоторых случаях столбняка происходит генерализация инфекции, возбудитель может быть обнаружен во внутренних органах. Поэтому берут на исследование от трупа кровь, кусочки печени и селезенки. Для обнаружения столбнячного токсина в посевах применяют РНГА и биологическую реакцию нейтрализации токсина антитоксином стандартной противостолбнячной сыворотки на белых мышах.
Обнаружение столбнячного токсина: исследуемый материал растирают в стерильной ступке, добавляют двойной объем физиологического раствора. Часть материала засевают в 2 флакона с жидкой питательной средой. Для постановки реакции нейтрализации на животных экстракт исследуемого материала вводят внутримышечно 2 мышам по 0,5 мл экстракта, а еще двум мышам те же дозы с противостолбнячной сывороткой. В зависимости от количества токсина симптомы столбняка у животных развиваются на первые или вторые сутки. У животных, получивших токсин с противостолбнячной сывороткой симптомы не появляются, что свидетельствует о наличии в исследуемом материале столбнячного токсина.
Одновременно с постановкой реакции нейтрализации производят посев растертого материала в 2 флакона или 2 пробирки с питательной средой под слоем вазелинового масла. Возбудитель столбняка — строгий анаэроб и очень чувствителен к кислороду. Микроб хорошо растет в глубине жидких питательных сред при наличии в них глюкозы, кусочков печени или мышц (среда Китта-Тароцци). Для культивирования столбнячной палочки применяют бульон Мартена (мясо-пептонный с добавлением глюкозы, подщелоченной раствором соды), среду Вейнберга (мясной агар). Перед посевом из среды удаляют кислород путем кипячения 15 мин, а затем охлаждают до 40-50 °С и в нее добавляют 0,5 % глюкозы. На чашках с агаром при температуре 35—37 °С через 2—4 суток вырастают отдельные прозрачные или слегка сероватые колонии величиной 2—5 мм с неровной зернистой поверхностью, края шероховатые, ветвящиеся. На кровяномагаре колония бывает окружена зоной гемолиза. После культивирования на 2-е, 4-е, 6-е и 10-е сутки микроскопируют мазки из посевов и исследуют культуральную жидкость на наличие столбнячного токсина. Для этого ставят реакцию нейтрализации с противостолбнячной сывороткой. При обнаружении в посеве столбнячного токсина и наличии грамположительных палочек с крупными спорами дают положительный ответ (Приложение 3).