Возбудитель ботулизма

Ботулинический  токсин в жидких средах разрушается  при кипячении через 15-20 мин, в твердых субстратах – через 2 ч. Протеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта (пепсин, трипсин) не разрушают токсины типов А, В, С, D, F и усиливают активность токсина типа Е, что связано с тем, что у типа Е протоксин не активируется эндогенными протеазами. В кислой среде при pH 3,5-6,8 устойчивость токсинов больше, чем в щелочной среде, при pH 7,8 они значительно снижают свои токсические свойства, pH выше 8,5 их инактивирует. В зерне токсин может сохраняться месяцами; солнечный свет и высушивание его ослабляет, но полностью не обезвреживает зерно в течение 93 дней. Зерно, обработанное 1%-ным раствором едкого натра, теряет токсические свойства через 3-6 ч.

 

Патогенность.

 

В анаэробных условиях в организме животных, субстратах растительного и животного происхождения, а также на специальных питательных средах Cl.botulinum синтезирует чрезвычайно активный экзотоксин, относящийся к группе нейротоксинов. Самый сильный токсин вырабатывает тип А. Этот токсин превосходит по своей силе все известные природные яды, 10 мг кристаллического токсина способны отравить население всего земного шара.

Каждый  из семи типов возбудителя ботулизма  обладает оригинальным токсином, имеющим  только ему присущую антигенную структуру. В составе токсина различают не менее пяти факторов: нейротоксин, гемолизин, гемолизин-гемагглютинин, липазу и протеазу. Токсическими факторами Cl.botulinum также являются ферменты патогенности и среди них протеиназы, лецитиназы и декарбоксилазы.

Наиболее  чувствительны к ботулиническому токсину лошади, у них заболевание чаще вызывается токсинами типа В, реже типов А и С. Крупный рогатый скот поражается токсинами типов С и D, овцы и козы также чувствительны к типам C и D; у коз ботулизм встречается чрезвачайно редко, но они очень чувствительны к токсину типа С. Свиньи в естественных условиях проявляют к ботулизму значительную устойчивость, однако экспериментально заболевание можно вызвать всеми типами токсина, причем животные наиболее чувствительны к типам В и F, известны случаи заболевания свиней, обусловленные токсином типа А. Собаки, кошки, волки, кайоты, другие хищники, серые крысы резистентны к заболеванию. Исключение составляют норки, которые проявляют высокую чувствительность к ботулизму и поражаются чаще всего токсином типа С.

Описан  ботулизм песцов, черно-бурых лисиц  и ондатр.

К ботулизму  восприимчивы птицы, известно более 36 видов птиц, у которых зарегистрировано это заболевание и среди них куры, индейки, утки, гуси, чайки, голуби. Ботулизм у птиц вызывается преимущественно токсинами типов С, А и В.

Восприимчив к ботулизму и человек, в качестве этиологических факторов заболевания  у человека обнаружены клостридии типов  А, В и Е.

Рыбы, амфибии и рептилии к ботулизму  практически невосприимчивы. Лабораторные животные: белые мыши, морские свинки и кролики – восприимчивы к ботулиническим токсинам всех типов.

 

Патогенез.

 

Ботулизм  является токсикоинфекцией. Токсин удается обнаружить в тонком и толстом отделах кишечника, крови, печени, желчи, моче, иногда в мозге. Особенно сильно при ботулизме поражается центральная нервная система. Первыми повреждаются мышцы, иннервируемые черепно-мозговыми нервами. В настоящее время доказано одновременное действие токсина как на периферические, так и на центральные отделы нервной системы.

Из  крови токсин проникает в органы, поражая нервные элементы. Действуя на нейроны спинальных моторных центров и продолговатого мозга, вызывает развитие паралитического синдрома; поражение же периферических моторных нервно-мышечных приборов сопровождается нарушением передачи возбуждения с нерва на мышцу. При этом полная блокада передачи импульсов не наступает.

В больших  дозах токсин угнетает тканевое дыхание  головного мозга, а также является сосудистым ядом, поражающим нервную  систему сердца и сосудов. Это  приводит к нарушениям экстра- и интракардиального иннервационного аппарата (нервной трофики), дистрофии миокарда и понижению сократительной способности мелких кровеносных сосудов.

Длительное  время считалось, что ботулинический токсин блокирует терминальные участки нервных волокон и тем самым тормозит выброс ацетилхолина в пресинаптических окончаниях. В результате нарушается проведение возбуждения в синапсах центральной нервной системы и в мионевральных аппаратах. Однако последние исследования показали, что изменение обмена ацетилхолина не играет специфической роли в механизме поражения моторных и чувствительных нейронов при ботулизме. Предполагается, что механизм действия заключается в том, что молекулы ботулинического токсина с их выраженными полярными свойствами взаимодействуют с клеточными рецепторами, в структуру которых входят сиаловые кислоты, обладающие высоким отрицательным зарядом.

Кроме специфического действия, лежащего в  основе патологического синдрома, характерного для ботулизма, токсин клостридий ботулизма ингибирует бактерицидную активность лейкоцитов.

Фагоцитоз спор Cl. Botulinum токсином не подавляется. Приблизительно через 8 ч после поглощения спор лейкоцитами они прорастают и переходят в вегетативные клетки. К этому времени бактерицидное действие лейкоцитов резко угнетается и фагоцитированные бактерии не разрушаются. Таким образом, захват спор лейкоцитами обеспечивает сохранение возбудителя в условиях макроорганизма, последующее ингибирование токсином способности переваривать вегетативные клетки создает условия для развития бактерий.

 

Ботулиновый токсин абсорбируется из ран, зараженных Cl.botulinum, или из желудочно-кишечного тракта при потреблении корма, зараженного бактериями и/или ранее образованными токсинами. Токсин также вырабатывается и всасывается в желудочно-кишечном тракте при потреблении корма, зараженного спорами.

 

Заражение ботулизмом может произойти также  аэрогенно при вдыхании пыли, содержащей токсин. Здесь в патогенезе ботулизма большую роль играет гипоксия. Развитие прогрессирующей острой дыхательной недостаточности обусловлено угнетением активности больших мотонейронов передних рогов спинного мозга, иннервирующих дыхательную мускулатуру. Гипоксическая гипоксия нарастает при обтурации бронхов аспирационными рвотными массами, слюной и пищей, что связано с парезами мышц гортани, глотки и надгортанника. Из-за гипосаливации воспаляется слизистая оболочка ротоглотки, может развиваться гнойный паротит вследствие восходящей инфекции. Гибель обычно наступает от вентиляционной дыхательной недостаточности и иногда от внезапной остановки сердца. Токсинемия вызывает угнетение ферментов пентозофосфатного шунта, ингибирование клеточных Na⁺/K⁺ насосов и обусловливает развитие гемической гипоксии.

Фармакологическое действие токсинов включает связывание Н-цепи с мембраной, поглощение токсина и расщепление L-цепью белка SNAP-25 — одного из белков семейства SNARE— на мембране синаптических пузырьков, что блокирует слияние синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной нервного окончания.

 

Схема патогенеза ботулизма

 

 

 

 

 

Эпизоотологические данные.

 

В качестве источника возбудителя ботулизма для животных служат вода, корма, внешне доброкачественные или плесневелые, прогнившие, прелые и т. д. Очень часто источником возбудителя оказывается силос, загрязненный землей, пометом птиц или трупами грызунов. Поскольку токсин находится только в отдельных частях силосной массы, не будучи распределен в ней равномерно, заболевают не все животные. В зависимости от типа токсина зараженные корма могут быть безвредными для крупного рогатого скота и опасными для лошадей и других видов животных, и наоборот.  
          Известны случаи болезни лошадей вследствие поения водой, загрязненной экскрементами птиц, а птиц вследствие поедания развивающихся на трупах личинок мух. В последние годы зарегистрированы энзоотии ботулизма у норок в звероводческих хозяйствах. Ботулизм, как и столбняк, относится к группе антропозоонозов, т. е. к числу болезней, общих для человека и животных, причем как человек, так и животные заражаются из окружающей среды, особенно из почвы.

Ботулизм, вызванный бактериальной инфекцией  желудочно-кишечного тракта с последующим  образованием токсина, называется токсико-инфекционным ботулизмом. Из лошадей разных возрастных групп он, как правило, возникает у жеребят: здоровая микрофлора ЖКТ у взрослых животных препятствует колонизации Cl.botulinum. Бактерии, вызывающие ботулизм, заселяют участки с некротизированными тканями, например язвы желудка. Предполагается, что у взрослых лошадей отравление травой может быть связано с токсикоинфекцией Cl.botulinum типа С. Токсикоинфекционный ботулизм также возникает в результате инфицирования пуповины или ран, например кастрационных, которые обеспечивают для инфекции анаэробные условия.

 

 

Клиническая картина.

 

После инкубационного периода, продолжающегося  от нескольких часов до нескольких дней, заболевают животные, потреблявшие один и тот же содержащий токсин корм. Течение и тяжесть симптомов ботулизма определяются количеством принятого с кормом токсина, поэтому различают ее молниеносную (смерть наступает через несколько часов), острую, подострую и хроническую формы.  
           Характерный симптом ботулизма — паралич языка и жевательных мышц. Язык свисает изо рта, посиневший, опухший, иногда в язвах, распространяя отвратительный запах. Захватывание корма, жевание, глотание сильно затруднены или невозможны. Наблюдаются также потоотделение, слюнотечение, истечение из носа, окуломоторные расстройства, потеря голоса.  
           Желудочно-кишечные расстройства наблюдаются не всегда, но у лошадей могут быть колики. Пульс и дыхание учащены, чувствительность, рефлексы и память сохраняются. Температура тела остается нормальной и снижается ниже нормы незадолго до смерти, которая наступает спустя 24—48 ч при острой форме и 2—7 дней при подострой. Прево и др. (1955) описали случаи острого течения ботулизма типа С у крупного рогатого скота во Франции, напоминающие болезнь того же типа у лошадей. Авторы считают, что источником возбудителя токсико-инфекции был полностью разложившийся труп кошки.

 

 

Патологоанатомические данные.

 

Патологоанатомические изменения при ботулизме имеют неспецифический характер. Они обусловлены гиперемией, полнокровием внутренних органов, отёком головного мозга, точечным кровоизлияниям в слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта. Выражены признаки нарушения микроциркуляции в головном мозге. При этом деструктивные изменения нервных клеток умеренные. А в сосудистых стенках микроциркуляторного русла проявляются дистрофические изменения.

Отмечают  желтушность подкожной клетчатки. Паренхиматозные органы могут быть без видимых изменений. Легкие часто отечны, а в случае осложнений отмечают пневмонию или гангрену легких.

 

Диагностика.

 

Материалом  для исследования служат пробы кормов, послуживших причиной заболевания, содержимое желудка, кишечника, кровь, паренхиматозные органы свежих трупов погибших животных. Основным методом  лабораторного диагноза ботулизма  является обнаружение в исследуемых субстратах токсина; параллельно проводят выделение культуры, но это удается не всегда.

Микроскопия первичного материала в данном случае диагностического значения не имеет.

Бактериологическое  исследование. Для выделения культур исследуемый материал тщательно растирают в ступе со стерильным песком и заливают двойным количеством физиологического раствора. Посевы лучше всего делать на регенерированных жидких питательных средах с 0,5% глюкозы (Китта-Тароцци, бульон Хоттингера, мясо-казеиновый гидролизат и др.); pH должно быть в пределах 7,2-7,4. Среду заливают слоем вазелинового масла толщиной 0,5 см.

Посевы  проводят в два флакона, один из них  прогревают 20 мин при 80С на водяной  бане для освобождения от неспоровых форм бактерий. Культуры выращивают при 35-37С; если имеется подозрение на типы Е и F, то при 28-30С. Типичный рост появляется на 2-3-и сутки. Культуру микроскопируют и дополнительно высевают на глюкозо-кровяной агар Цейсслера. Перед посевом культуру обязательно прогревают при 80С в течение 20 мин.

Для выделения культуры сеять можно  в высокий столбик агара с  глюкозой.

Биологическое исследование осуществляют для обнаружения ботулинических токсинов. Материал растирают и разводят, как и в предыдущем случае, затем для экстрагирования выдерживают при комнатной температуре 1-2 ч, пропускают через ватно-марлевый фильтр, можно центрифугировать при 3000 об/мин – 30 мин. Цитратную кровь и сыворотку не разводят, но исследуют сразу после взятия: токсин в них разрушается очень быстро.

Для обнаружения токсина берут четыре белые мыши по 16-18 г каждая. Двум из них исследуемый материал (0,5-0,8 мл) вводят внутрибрюшинно или внутривенно (в хвостовую вену), две другие остаются контрольными. Им инокулируют предварительно прогретый в течение 30 мин при100С экстракт.

При наличии ботулинического токсина  две первые мыши гибнут через 1-4 дня, контрольные остаются живы.

Для серологического диагноза используют реакцию нейтрализации токсинов гомологичными антитоксическими сыворотками. С этой целью берут 5 пробирок, в каждую из них вносят 2,4 мл исследуемого экстракта и добавляют по 0,6 мл антисыворотки типов А, В, С, Е (каждый тип в одну пробирку), пятая пробирка контрольная и содержит вместо сыворотки 0,6 мл физиологического раствора. Смеси выдерживают 30 мин при 37С в термостате и содержимое каждой пробирки вводят внутрибрюшинно в дозе 1 мл двум мышам. Результаты учитывают через 4-6 ч, затем через 24 ч и далее в течение четырех дней. Мыши, получившие смесь токсина и гомологичной сыворотки, выживают, остальные и контрольные гибнут.