Владивостокский Государственный Медицинский Университет, кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии
Выполнил: Новак А.Л. 301 гр. л/ф Владивосток, 1998.
Возбудитель холеры относится к роду Vibrio. Это изогнутая, грамотрицательная, не образующая споры палочка, имеющая один полярно расположенный жгутик. По чувствительности к специфическому фагу (IV тип по Мукерджи) различают два биотипа холерного вибриона - классический (возбудитель азиатской холеры) и Эль-Тор. Каждый из них по 0-антигену подразделяется на 3 серологических типа: Огава (АВ), Инаба (АС) и редко встречающийся Гикошима (АВС), который некоторые авторы рассматривают как вариант серотипа Огава. Н-антиген холерных вибрионов - общий для всех серотипов.
Холерные вибрионы образуют термолабильный экзотоксин - холероген (относительная молекулярная масса - 82-84 кд). Он состоит из комплекса тяжелой субъединицы А, активирующей аденилатциклазу, и субъединицы В, представленной 4-6 легкими цепями и обеспечивающей связывание холеро-гена с рецепторами эпителиальных клеток тонкой кишки. Биолого-патогенетические свойства возбудителя Миновав желудочный барьер, вибрионы попадают в тонкую кишку с благоприятной для них средой и заселяют (колонизируют) поверхность кишечного эпителия. Процесс колонизации включает в себя хемотаксис вибрионов к слою слизи, покрывающему верхушки ворсинок тонкой кишки, проникновение через эту слизь, адгезию к рецепторам на исчерченной каемке кишечных эпителиоцитов и размножение на поверхности эпителия ворсинок и крипт. У больных холерой возбудитель может быть обнаружен на всем протяжении желудочно-кишечного тракта.
В желудке при рН не менее 5,5 вибрионы не обнаруживаются, в стуле их концентрация достигает 106-107. Размножившись до определенной концентрации, возбудитель вызывает заболевание посредством вырабатываемого им холерогена. Основную роль в развитии болезни играют вибрионы, которые находятся в тесной связи со слизистой оболочкой тонкой кишки, так как они выделяют холероген в непосредственной близости от его рецепторов на эпителиальных клетках - ган-глиозида GM1. После прикрепления холерного токсина к ганглиозиду субъединица А проходит через мембраны внутрь эпителиальной клетки, где происходит высвобождение фрагмента А1. Последний энзиматически расщепляет НАД и передает его АДФ-рибозную половину на регуляторный протеин аденилатциклазного комплекса, находящегося на внутренней стороне мембраны эпителиоцита.
В результате происходит активация аденилатциклазы, приводящая к повышению содержания цАМФ - одного из внутриклеточных стимуляторов кишечной секреции. Связывание холерного токсина с рецепторами на эпителиальных клетках происходит чрезвычайно быстро (через 1-3 мин); биохимические нзменения в клетке являются необратимыми. Возникающее заболевание сопровождается потерей огромных количеств жидкости с низким содержанием белка и высокой концентрацией ионов натрия, калия, хлоридов, гидрокарбонатов. Эта жидкость по составу отличается как от экссудата, так и от транссудата и ближе к составу кишечного секрета. Восприимчивость К холерному вибриону восприимчивы люди всех возрастов.
Чаще и тяжелее болеют холерой лица, злоупотребляющие алкоголем или перенесшие резекцию желудка. Кислотность желудочного сока играет важную роль в определении минимальной инфицирующей дозы - в опытах на добровольцах при нейтрализации желудочного сока гидрокарбонатом натрия количество вибрионов, необходимых для воспроизведения специфического процесса у человека, уменьшается с 10" до 104-10Ь микробных клеток. Клинические особенности Инкубационный период при холере длится от 1 до 5 дней. Клинические проявления холеры весьма варьируют, и тяжесть клинического течения определяется степенью обезвоживания. Заболевание начинается обычно внезапно.
Первым клинически выраженным признаком холеры является понос. Типичные холерные испражнения представляют собой водянистую, мутновато-беловатую жидкость с плавающими хлопьями, напоминают по внешнему виду рисовый отвар и не имеют запаха. Мышечная слабость и судороги в икроножных мышцах - ранние симптомы холеры. Вслед за жидким стулом появляется обильная повторная рвота, быс диагноз холеры был подтвержден бактериологически у больных, в анамнезе значительной части которых имелось указание на употребление антибиотиков при появлении первых признаков заболевания. С помощью РНГА заболевания холерой удалось дополнительно установить еще у 21 % больных [Поляков И. И. и др., 1973]. При исследовании испражнений, содержимого кишечника и желчного пузыря умерших от острых кишечных заболеваний, испражнений здоровых лиц и проб воды обычно в практических условиях наблюдали полное совпадение результатов серологического и бактериологического методов исследования, что позволяет считать РНГА с антительным эритроцитарным диагностикумом достаточно надежным экспресс-методом при массовом обследовании на холеру.
Некоторыми авторами при индикации специфических антигенов холерного вибриона отдается предпочтение РТНГА. Холерные диагностикумы для этой реакции готовят из бараньих или человеческих О (I) группы эритроцитов, сенсибилизированных холерными 0-антигенами. Чувствительность метода - 104-106 бактерий в 1 мл при исследовании нативных испражнений и 10'-105 - после предварительного подращивания. Минимальное количество 0-антигена, выявляемого с помощью РТНГА, равно 0,04-0,16мкг/мл. РТНГА дает положительные результаты у 91% больных холерой, у 40% ре-конвалесцентов и 12% контактировавших с больными, 0-антиген холерного вибриона может быть определен через 1 мес от начала заболевания в фекалиях у всех переболевших людей, а спустя 5-6 мес - у половины обследованных, что, по-видимому, свидетельствует о более длительной экскреции специфического антигена в нежизнеспособной форме. Совпадение результатов бактериологического метода и РТНГА, по различным данным, наблюдается в 63-100% случаев.
Имеющиеся материалы дают основание считать целесообразным широкое испытание РТНГА. Положительную оценку при диагностике холеры получил МФА, позволяющий выявлять холерные вибрионы при содержании их не менее 10° в 1 мл. Использовать МФА целесообразно при исследовании нативного материала от больных и трупов. У больных холерой положительные результаты с помощью МФА были получены в течение 2 ч в 70-90% наблюдений при полном совпадении с результатами бактериологического анализа. Применение МФА при исследовании воды и смывов возможно лишь после предварительного подращивания или концентрирования материала. Представляется перспективным использование иммунотушевой окраски холерных вибрионов. Для выявления антигенов холерного вибриона применяют агрегат гемаг-глютинационную пробу (АГГ).
В основе её лежит использование для агрегации и фиксирования белков иммунной сыворотки на эритроцитах химического вещества из группы диазосоединений в виде препарата диазоль черного С. Эритроциты, сенсибилизированные агрегированными белками холерной 0-сыворотки, обладают высокой специфичностью и чувствительностью. С их помощью удается определить 0,01-0,005 мкг/мл "цельного" растворенного антигена, приготовленного по методу Буавена, и 4000-480 000 клеток холерного вибриона в микробных взвесях. Это позволяет считать АГГ одним из наиболее чувствительных иммунологических методов, который оправдал себя при обследовании людей. С помощью АГГ 0-антиген холерного вибриона обнаружен в 88,2% больных холерой и 78,3% вибриононосителей, причем в титрах 1 : 40 и выше 0-антиген определен у 76,1% больных и у 57,1% вибриононосителей. Серологически активный компонент эндотоксина обнаруживают в высоких титрах, чаще у тяжелых больных и в первые 3-5 дней болезни. В период реконвалесценции количество антигена в сыворотке крови снижается, но у 33% больных он сохраняется до 20-25 дней [Покровский В. И., Малеев В. В., 1978]. Для определения холерогена, помимо биопроб, используют и иммунологические методы - РНГА и АГГ. В опытах с бесклеточными супернатантами культур холерных вибрионов порог чувствительности обоих методов составлял 0,01-0,005 мкг/мл.
Антительный ответ. Инфицирование человека холерным вибрионом ведет к местному и системному ответу. Клинически выраженное заболевание холерой сопровождается ростом уровня сывороточн продуцируются, наоборот, высокоактивные IgG-антитела. Активность IgA-антител в сыворотке крови вибриононосителей незначительно выше по сравнению с больными. Чем тяжелее протекает заболевание, тем выше активность продуцируемых антител, относящихся к иммуноглобули-нам класса М, и ниже активность IgG-антител. Самым простым и легко воспроизводимым методом определения антимикробных антител является РА с живыми культурами холерного вибриона, но чувствительность этой реакции ограничена. Диагностические титры (1 : : 40 и выше) появляются, как правило, к концу 1-й недели заболевания, но лишь у 19,7% больных холерой. Исследование парных сывороток, полученных с интервалом 7-10 дней при наличии 4-кратного и более нарастания титров антител увеличивает частоту положительных результатов до 89,6% Гораздо большее значение придается в настоящее время выявлению виб-риоцидных антител. Вибриоцидный тест (ВТ) является более чувствительным в сравнении с РА, давая высокие титры, особенно у реконвалесцентов холеры (до 1 : 100 000). Нужно, однако, иметь в виду, что вибриоцидные антитела (титры до 1 : 1000) могут обнаруживаться и в сыворотках невакцинированных здоровых людей, никогда не болевших холерой, и у лиц, инфицированных бруцеллами, Yersinia enterocolitica 09, цитробактером. Агглютинины относительно меньше чувствительны к такой неспецифической стимуляции. Как и РА, ВТ позволяет регистрировать подъем специфических антител (4-кратный и более) у 90-95% больных с бактериологически подтвержденным диагнозом холеры [Watanabe Y., 1974]. В качестве антигена в РА и ВТ используют холерные вибрионы обоих серотипов. При необходимости пользоваться одним предпочтение отдают серотипу Огава, который чаще, чем Инаба, вступает в перекрестные реакции с гетерологичным серотипом холерного вибриона и реже дает неспецифические реакции с микробами других семейств. Хотя эти серологические реакции являются наиболее чувствительными, необходимость применения в них живых вибрионов создает определенные трудности при массовых обследованиях. Поэтому наибольшего внимания заслуживают антигенные эритроцитарные диагностикумы, которые позволили внедрить в практику РНГА и РТНГА. Эти реакции обладают достаточной чувствительностью и специфичностью, позволяя обнаруживать антитела у больных и переболевших холерой в титрах 1 : 640-1 : 1280. Наблюдаемые различия в титрах при параллельном использовании РНГА и ВТ обусловлены главным образом различиями в физико-химической природе выявляемых антител: IgG-антитела более эффективно обнаруживают бактерицидным методом (ВТ), IgM-антитела - в РНГА.
Для выявления антитоксинов в сыворотках применяют РН, результаты которой учитывают по отсутствию холерогенного эффекта в перевязанной петле тонкой кишки взрослых кроликов, в кишечнике крольчат-сосунков, на коже морских свинок (кроликов) в опытах in vivo и по отсутствию цитото-нического действия в культуре клеток СНО и Y-1 - в опытах in vitro. Наиболее стандартизованы кожная проба и модель перевязанной кишечной петли. У 73% больных в эндемичном по холере районе с помощью кожной пробы выявлено диагностически значимое 9-кратное и большее увеличение титров токсиннейтрализующих антител. Частота сероконверсии вибриоцидных антител и агглютининов в этой же группе больных была выше и составила 98 и 88% соответственно [Watanabe Y., 1974]. Анализ титров антитоксических антител при диареях нехолерной этиологии показал, что в пробах сывороток, взятых в острой стадии болезни, они колебались от << 10 до 270, но значимое нарастание титров в период рекон-валесценции было отмечено лишь у 2,5% больных.
Обладая высокой специфичностью, метод определения токсиннейтрализующих антител несколько уступает по чувствительности методам определения вибриоцидных и агглютинирующих антител. Высокой разрешающей способностью обладают ИФМ и РИМ, использующие меченный энзимом или радиоактивным веществом антиген и позволяющие определять связывание 0,001-1 нг иммунного белка исследуемой сыворотки. Титры антитоксических антител, регистрируемые ИФМ, выше титров, которые определяются с помощью внутри адсорбцией SIgA на холерных вибрионах, что приводит к стойкому снижению количества вибрионов в стуле больных и сокращает продолжительность их выделения из кишечника. Концентрация этого иммуноглобулина и время его появления в кишечном содержимом не связаны с сывороточным IgA. Количество IgG- и IgM-антител в кишечном содержимом реконвалесцентов холеры также увеличивается (в 5-7 раз), но в фекалиях антитела класса IgM не обнаруживают. Для обнаружения антител в интестинальной жидкости и фекалиях больных могут быть использованы ВТ, РИМ с холерными антигенами, меченными радиоактивным йодом, непрямой флюоресцентно-серологический метод.
Нарастание специфических антител указывает на наличие заболевания холерой. Однако кишечно-копрологическая диагностика холеры еще недостаточно разработана. В слюне больных и вибриононосителей повышен уровень IgA и IgG. Одновременно появляются и специфические антитела (агглютинины), содержание которых у больных холерой выше, чем у виброноносителей (30 АЕ и 14 АЕ соответственно). Диагностический титр специфических агглютининов слюны может оказаться значительно ниже сывороточного. Определению состояния повышенной чувствительности при холере в реакции ГЗТ посвящены единичные работы. Описаны положительные аллергические реакции у 89% переболевших холерой и вибриононосителей (при отсутствии их в контрольной группе) в ответ на внутрикожное введение аллергена из убитых холерных вибрионов. Однако имеющихся данных недостаточно, чтобы высказать суждение об аллергической перестройке организма при холере или о диагностической значимости применяемых тестов.
Иммунитет После болезни у человека вырабатывается выраженный иммунитет, который сохраняется длительное время, поэтому случаи повторных заболеваний холерой крайне редки. Опыты на добровольцах показали, что в течение 3 лет (срок наблюдения) люди, переболевшие холерой в результате экспериментального заражения, оставались устойчивыми к повторному заражению холерными вибрионами [Levine M. et al., 1981]. Основная роль в иммунитете к холере принадлежит антителам, продуцируемым местно (в кишке), хотя определенный вклад в защиту вносят циркулирующие антитела при высоких их концентрациях, когда они проникают в просвет кишки из крови, что подтверждено экспериментами на животных. Более высокий уровень защиты наблюдается при синергическом действии антибактериальных и антитоксических антител в кишке. Основная роль антибактериальных SIgA состоит в том, чтобы препятствовать хемотаксису вибрионов к эпителию и прилипанию их к поверхности слизистой оболочки кишечника в результате блокирующего действия на структуры для прилипания (лиганды) на поверхности бактериальных клеток.
Снижение колонизации и адгезии холерных вибрионов способствует более быстрому их выведению из кишечника при перистальтике и тем самым уменьшает возможность приживления возбудителя в кишечном тракте. Действие кишечных IgA-антител против холерогена обусловлено главным образом блокадой его В-субъединицы, что препятствует связыванию токсина с ганглиозидом GM1 на поверхности эпителиоцитов. Антитела, блокирующие токсический сайт на А-субъединице холерогена, оказывают меньшее защитное действие.
1. Л.Б. Хазенсон, Н.А. Чайка: Иммунологические основы диагностики и эпидемологического анализа кишечных инфекций. "Медицина",1987.
2. В.Д. Тимаков, В.С. Левашев, Л.Б.Борисов: Микробиология. "Медицина", 1983.
3. Лекция по теме.
4. Методическая разработка кафедры.