Ботулизм

Ботулизм – острое инфекционное заболевание, обусловленное специфическим действием нейротоксина Clostridium botulinum  и характеризующееся развитием прогрессирующих вялых параличей и гастроинтестинального синдрома.

Этиология.

Возбудители ботулизма относятся  к семейству Васilaсеае, роду Clostridium. Свое название — Clostridium botulinum — они получили от слов «botulus» (колбаса) и «closter» (веретено). Это палочки с закругленными концами, строгие анаэробы. В молодых культурах возбудитель грамположителен, в старых — может быть грамотрицательным. Палочки подвижны, имеют жгутики, расположенные по всей поверхности тела (число их от 4 до 35). Культивирование микроорганизма осуществляют на твердых и жидких питательных средах в анаэробных условиях (кровяной агар, печеночный агар, желатина с глюкозой, мясопептонный бульон с кусочками печени или мясного фарша на дне и т.д.). Оптимум роста — температура +30 °С, рН 7,3—7,6, но некоторые возбудители (тип Е) могут размножаться и при температуре холодильника ( + 3 °С). Палочки (вегетативные формы) термолабильны, они погибают при кипячении через 10—15 мин. Концентрация соли более 15 % и сахара более 50 % тормозит

размножение их, они чувствительны к некоторым антибиотикам (пенициллин, препараты тетрациклинового ряда, левомицетин).

При попадании в неблагоприятные  условия вегетативные формы образуют споры, напоминающие теннисные ракетки (имеют утолщение на одном конце). Споры исключительно устойчивы к воздействию физических и химических факторов. В высушенном состоянии они сохраняются десятилетиями, хорошо переносят низкие температуры, замораживание и даже не погибают при температуре —190 °С. Кипячение уничтожает споры лишь через несколько часов, а автоклавирование при температуре + 120 °С — через 30 мин. Устойчивы споры к действию дезинфицирующих растворов, кислот и щелочей.

Основным фактором патогенности Cl.botulinum является токсин, вырабатываемый вегетативными формами. Это самый сильный из известных токсинов: он значительно сильнее цианистого калия, более чем в 300 000 раз активнее нейротоксина гремучей змеи. Ботулотоксин — полипептид с молекулярной массой около 150 000 Д. Антигенные свойства токсина лежат в основе деления Cl.botulinum на 8 типов (А, В, Cv С2, D, Е, F, G). Эта антигенная специфичность очень высока, поэтому моноспецифические противоботулинические сыворотки не дают перекрестных реакций. В микробной клетке токсин синтезируется как термолабильный белок-предшественник, в котором токсический компонент экранирован дополнительной полипептидной цепочкой, удаление ее происходит при участии протеолитических ферментов. Все типы Cl.botulinum, кроме типа Е, обладают для этого автономным набором протеолитических ферментов. Тип Е и некоторые штаммы типов А и В собственных протеаз не имеют, поэтому активация протоксина происходит под действием экзогенных протеаз (пищеварительных ферментов в тонкой кишке человека). Предполагают, что способность к токсинообразованию индуцируется специфическим бактериофагом. Основная точка приложения действия токсина — мотонейроны спинного мозга, нервно-мышечные синапсы.

Токсин устойчив к действию низких температур, хорошо сохраняется и даже накапливается в замороженном продукте. В водных растворах с рН ниже 7,0 он сохраняет свою активность в течение многих суток, устойчив при рН 3,5—6,5, но быстро разрушается под действием 2—3 % щелочных растворов и при кипячении (полная инактивация происходит через 20 мин).

Экзотоксин — главная токсическая  субстанция, образуемая Cl.botulinum. Однако было замечено, что при лизисе микробов резко увеличивается концентрация токсина, то есть появляются эндотоксические субстанции, особенности и свойства которых изучены еще недостаточно. Поэтому сейчас чаще, чем термин «экзотоксин», употребляют термин «нейротоксический комплекс», характеризуя токсичность Cl.botulinum.

Кроме нейротоксической, различные  штаммы Cl.botulinum обладают лейкотоксической (подавляют фагоцитоз без разрушения лейкоцитов), а также гемолитической и лецитиназной активностью.

Эпидемиология.

Возбудители ботулизма повсеместно  распространены в природе. Споры Cl.botulinum типов А, В, G, реже — Е выделяют из почвы, Е — из прибрежного ила, берегового песка (вот почему рыба чаще оказывается инфицированной возбудителями типа Е). В окружающей среде споры долго (десятилетиями) сохраняются, а при определенных условиях могут превращаться в вегетативные формы и даже накапливаться в почве и особенно — в трупах животных. А.А.Сохин (1979) даже считает, что биологический смысл токсинообразования — смерть хозяина и превращение его в среду для интенсивного размножения патогенных микробов.

Споры и вегетативные формы с  пищей и водой попадают в кишечник человека, теплокровных животных, птиц, рыб. В некоторых регионах, особенно с низким уровнем санитарной культуры, инфицированность животных и птиц достигает 15—40%. Размножение Cl.botulinum в кишечнике человека, теплокровных животных и птиц не сопровождается в большинстве случаев токсинообразованием, хотя такое возможно у маленьких детей и очень редко бывает у взрослых. Тем не менее человек, птицы, животные, выделяющие возбудителей, не являются источником инфекции, так как для развития заболевания необходимо, чтобы в организм попал токсин. Это происходит обычно тогда, когда человек употребляет в пищу продукты, в которых произошло размножение возбудителя и токсинообразование. Наиболее часто это колбасы, буженина, консервы мясные и овощные, консервированные грибы. Если мясо животных было инфицировано после забоя, то неправильное хранение туш, разделка без соблюдения санитарных правил, недостаточная термическая обработка полуфабрикатов могут привести к накоплению токсина. При приготовлении колбас следует особенно тщательно обрабатывать кишки, где при жизни животного могли находиться возбудители. При приготовлении консервов из овощей и грибов следует особенно тщательно промывать их, так как остатки почвы могут содержать ботулинические палочки.

В некоторых странах  рыбные продукты служат более частой причиной заболевания, чем овощные. Инфицирование рыбы может происходить эндогенным и экзогенным путями. Решающее значение приобретают условия транспортировки, обработки и хранения рыбы. Так, рыба, хранившаяся и транспортированная навалом, без тары, оказалась в 7 раз чаще инфицированной, содержащей в мякоти токсин. Если из такой рыбы сварить уху или ее поджарить, токсин инактивируется и заболевание не возникнет. Но ее нельзя использовать для приготовления таранки, так как высокая концентрация соли токсин не разрушит, а только нарушает вегетацию возбудителя. При засолке рыбы следует помнить, что продукция токсина в ней может происходить до засола и в первые дни после засола, пока концентрация соли в продукте еще недостаточна для задержки токсинообразования. Накопление токсина в пищевом продукте обычно не изменяет его органолептических свойств. Но некоторые штаммы клостридий типов А и В, образующие протеолитические ферменты, могут изменять вкусовые качества продукта. Человек, попробовав такую пищу, от нее отказывается, но иногда для возникновения заболевания достаточно бывает даже того ничтожного количества, которое он взял в рот, пробуя еду.

Опасно употребление в пищу консервов  из бомбажных банок, даже если вкусовые и другие качества продукта не изменены. Сам CI.botulinum бомбаж не вызывает, наличие его часто может быть обусловлено присутствием также и других газообразующих возбудителей.

Кроме заражения при употреблении в пищу инфицированных продуктов, возможен еще один путь — раневой. При этом почва, содержащая споры и (или) вегетативные формы, попадает в глубокие раны, где имеются анаэробные условия.

Восприимчивость к ботулизму всеобщая, но чувствительность к токсину человека и различных животных неодинакова. Так, токсин типов А, В, Е вызывает заболевание преимущественно у человека, С, D — у животных (особенно у крупного рогатого скота, лошадей), а также у птиц.

Заболеть ботулизмом можно в  любом возрасте, но если у взрослых заболевание возникает преимущественно  в результате поступления экзогенного токсина, то у маленьких детей при заражении спорами или вегетативными формами токсинообразование может наступить в кишечнике. Причина этого феномена еще недостаточно изучена, ее пока пытаются объяснить составом микрофлоры у детей младшего возраста. Дети, находящиеся на искусственном вскармливании, в большей степени предрасположены к развитию заболевания. Есть сведения о том, что фактором передачи инфекции может быть и мед, в котором хорошо сохраняются споры. Если ребенку в возрасте до 1 года дадут такой мед, споры прорастают, вегетативные формы начинают продуцировать токсин и развивается заболевание.

Ботулизм регистрируется в виде вспышек и спорадических случаев, причем при вспышках заболевают иногда не все, употреблявшие инфицированный продукт, что связано с неравномерностью, «гнездностью» распределения в нем токсина. Отмечено также, что при групповых вспышках чаще и тяжелее болеют женщины. Одним из объяснений этого феномена является то, что женщины обычно в меньшей дозе и реже употребляют алкогольные напитки, которые оказывают инактивирующее действие на токсин. Однако прием алкоголя уже на фоне начавшегося заболевания не оказывает никакого благоприятного влияния на течение патологического процесса.

Заболевания регистрируют во все времена  года, но наиболее высок уровень  — в осеннее и зимнее время (период забоя скота, использования консервов).

Патогенез.

Патогенез ботулизма изучен еще  недостаточно, существует много споров в отношении характера его действия на ЦНС, вегетативную нервную систему и другие структуры. Основой развития заболевания является нарушение передачи нервных импульсов на мышечные волокна, что приводит к развитию вялых параличей.

Проникает в организм ботулотоксин главным образом с пищей. При этом он начинает всасываться уже в полости рта. В желудке под действием соляной кислоты токсин не разрушается, он может даже частично здесь всасываться. Но основная масса его всасывается, не повреждая слизистой оболочки, в тонкой кишке. Пищеварительные ферменты не только не разрушают ботулотоксин, но и принимают участие в активации протоксина (Е, некоторые штаммы В), при этом активность токсина увеличивается в десятки и даже сотни раз. В толстой кишке всасывание токсина практически не происходит. Даже если в кишечнике прорастают попавшие туда споры, токсинообразование у взрослых обычно не происходит, хотя исследования последних лет полностью возможность такого явления исключить не могут. Попавший из кишечника в кровь и лимфу токсин может циркулировать там до 2—3 нед, постепенно накапливаясь. Во время циркуляции часть его может связываться с белками, а часть фиксируется в нервной ткани.

Доза поступившего в организм токсина  определяет длительность инкубационного периода. При значительной дозе инкубационный период короткий (до нескольких часов), симптомы нарастают быстро, иногда стремительно. Если количество попавшего с пищей токсина невелико, если он всасывается постепенно, если идет постепенный процесс активации токсина в тонкой кишке, инкубационный период будет растягиваться во времени, а симптомы нарастают постепенно.

Характер взаимодействия ботулотоксина с нервной системой еще недостаточно изучен, существует две основные теории, касающиеся этой проблемы, — теория центрального и теория периферического действия ботулотоксина. Согласно первой теории, токсин избирательно поражает большие мотонейроны передних рогов спинного мозга, подавляя их функциональную активность, что проявляется замедлением транспортировки аксоплазмы. Однако в последние годы больше сторонников приобрела теория периферического действия ботулотоксина, согласно которой основным местом приложения действия токсина являются нервно-мышечные синапсы.

В норме возникновение нервных  импульсов (потенциалов действия) обусловлено  движением через мембрану клетки внутрь и наружу электролитов К+ и Na+. В норме импульс, поступивший в мотонейроны передних рогов спинного мозга, по аксонам передается к эффекторным органам (мышцам) через сипапсы. Синапс (греч. synapsis — соприкосновение, соединение) — структура, обеспечивающая эту передачу. Его образуют пресинаптическая мембрана (поверхность нервного окончания), синаптическая щель, заполненная межклеточной жидкостью, и постсинаптическая мембрана (поверхность мышечного волокна). В соме мотонейрона образуется фермент холинацетилтрансфераза, который транспортируется в нервное окончание, где катализирует синтез ацетилхолина, накапливающегося в особых пузырьках. Эти пузырьки с ацетилхолином после их заполнения «подходят» к пресинаптической мембране и «выливают» свое содержимое (то есть медиатор ацетилхолин) в синаптическую щель. Ацетилхолин действует на постсинаптическую мембрану, передавая таким образом импульс мышечным волокнам. Скорость выделения ацетилхолина в значительной мере зависит от концентрации Са2+ в межклеточной среде, так как Са2+ индуцирует слияние синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной.

Ботулотоксин необратимо блокирует выделение ацетилхолина из нервно-мышечных соединений. При этом он сначала связывается сам с наружной поверхностью пресинаптической мембраны, затем быстро (уже через 20 мин) проникает внутрь нервного окончания, не повреждая мембрану (посредством пиноцитоза). А затем постепенно блокирует выделение медиатора (ацетилхолина). Более того, ботулотоксин обладает способностью связывать ацетилхолин, проникший все же в синаптическую щель. Десять молекул ботулотоксина при этом способны заблокировать 1 синапс. Таким образом, нарушается передача импульса с нервного волокна на мышечное, что приводит к прогрессирующим нисходящим парезам и параличам. При этом ботулотоксин не нарушает проведение импульса по аксонам до синаптической щели, не влияет на выработку и активность холинацетилтрансферазы и ацетилхолина, не уменьшает чувствительность постсинаптических мембран к ацетилхолину. Но помимо блока выделения медиатора, ботулотоксин снижает чувствительность активных зон к Са2 + , что также сказывается на передаче нервных импульсов.

Как полагают, избирательное действие токсина проявляется и в больших  мотонейронах спинного мозга, ядрах черепных нервов, вегетативных нервных ганглиях (здесь происходит угнетение функции парасимпатической части вегетативной нервной системы при неизмененной или даже несколько повышенной активности симпатической). Повреждение передачи импульсов в больших мотонейронах приводит к развитию парезов и вялых параличей всех мышц. Возникает дефицит кислорода в результате нарушения вентиляции легких из-за слабости диафрагмы и межреберных мышц, развивается гипоксическая гипоксия.