Главная » Полезно знать » Возбудитель сибирской язвы: характеристика и пути передачи

Возбудитель сибирской язвы: характеристика и пути передачи

Возбудитель сибирской язвы: характеристика и пути передачи

Патогенные микроорганизмы представляют опасность для здоровья человека. Против многих микробов иммунная защита оказывается малоэффективной. Среди наиболее опасных агентов выделяется возбудитель сибирской язвы – бактерии вызывают тяжелые осложнения, могут привести к летальному исходу. Бациллы отличаются высокой патогенностью и вирулентностью, хорошо приспосабливаются к окружающей среде и способны годами сохранять активность.

Латинское название возбудителя сибирской язвы – Bacillus anthracis. Морфология антракса – палочковидная грамположительная неподвижная клетка, способная образовывать капсулы. Сибирская язва считается особо опасным инфекционным заболеванием. Основной источник инфицирования человека – зараженный рогатый скот.

Как была обнаружена бацилла

Возбудителем сибирской язвы является Bacillus anthracis. Злокачественный карбункул, иначе называемый бацилла антракса, был впервые упомянут в древних источниках. В библейских текстах заболевание называлось «священный огонь» – язва с угольно-черным основанием, окруженная воспаленной тканью. Изучение палочки сибирской язвы было длительным. Практически одновременно несколько ученых внесли значительный вклад в описание и выявление патогенного микроорганизма:

  1. В середине XVIII века (1766 год) впервые описана клиническая картина течения сибиреязвенной болезни.
  2. На фоне эпидемии среди коров Андреевский С.С. показал роль бактерий Bacillus anthracis, заразив себя бациллой от рогатого скота – Сибирь, 1788 год.
  3. В 1849 году бациллу сибирской язвы открыл А.Поллендер (Германия), в 1850 году бактерию выявил К.Давен (Франция), в 1854 году – Брауэль Ф.А. (Германия, Россия).
  4. Известный немецкий ученый Роберт Кох в 1877 году вырастил чистую сибиреязвенную бактерию, а в 1881 году Луи Пастер приготовил первую вакцину.
  5. Большой вклад в изучение микроорганизма внесли ученые Моран, Четыркин Р.С., Ценковский Л.С., Вальтер Хессе.

Поиски причины, вызвавшей болезнь, привели к одновременному открытию и выявлению бациллы несколькими учеными. Но считается, что именно Роббер Кох выделил бактерию Bacillus anthracis, вырастив чистую культуру. Название «сибирская язва» связывают со вспышками эпидемии в Сибири, когда Андреевский С.С. доказал путь передачи инфекционного агента от скота к человеку во время большой эпизоотии среди коров. Территориально инфекционное заболевание распространено в Южной Америке, Азии, Африке. Зарегистрированы вспышки в РФ.

Исследование возбудителя опасной болезни

Таксономическая принадлежность

Что такое Bacillus anthracis с точки зрения микробиологии:

  • грамположительная бактерия;
  • спорообразующая;
  • пребывает в неподвижном состоянии;
  • вызывает обширную интоксикацию, бактериальную инфекцию.

Возбудитель сибирской язвы относится к роду бацилл отдела Firmicutes (фирмикуты), принадлежит к факультативным анаэробам. Отличие от вируса: не погибает вне живых клеток, сохраняет активность, в неблагоприятных условиях образует бактериальную спору. Параметры таксономии и характеристики возбудителя сибирской язвы по микробиологии:

  1. Класс Shizomycetes (шизомицеты) – истинные дробящиеся грибы.
  2. Порядок Eeubacteriales, в микробиологии семейство Bacillaceae.
  3. По типичным признакам выделен вид Bacillus anthracis, род Bacillus.

Систематика и классификация сибиреязвенного возбудителя строится на сочетании морфологических свойств, культуральных признаков, физических характеристик. Бацилла представляет собой крупную палочку, 1-1,2х3-5 мкн, но увидеть ее можно только под микроскопом. Расположение может быть парным, одиночным, цепочкой. Бациллы образуют белковые капсулы в живых клетках, растут на простых (универсальных) питательных средах. По культуральным признакам факультативный анаэроб, хемоорганогетеротроф. Энергетические циклы происходят без участия кислорода, в воздушной среде клетки не погибают. Источник питания – органические вещества.

Открыватель палочки Коха

Строение микроба

Микроорганизм Bacillus anthracis, к которому особенно восприимчивы травоядные животные, относится к возбудителям-зооантропонозам. Вызываемая патогенами инфекция общая для животных и людей, причем животное может и не выступать посредником при передаче агента.

По форме микроорганизмы представляют собой продолговатые микробы, имеющие характерные закругленные края. Палочки располагаются одиночно, короткими или длинными цепочками, парами с внешне отсеченными окончаниями. В пораженных клетках хозяина образуют капсулы для защиты. Отличаются от других микробов семейства полной неподвижностью, что служит основным идентифицирующим признаком диагностики. Морфология возбудителя сибирской язвы имеет характерные свойства бактерии:

  1. Плотные слои – крупные колонии, жидкие среды – цепочки.
  2. Хорошая окраска анилиновыми красителями.
  3. По форме возбудители сибирской язвы палочки.
  4. Не имеют жгутиков, могут образовывать споры.
  5. Условия спорообразования – кислород, влажность.
  6. Центральное расположение спор, большой диаметр.
  7. Капсулообразование – защита внутри живых клеток.

Морфологические свойства четко определены: спорообразование начинается при температуре 30-35°C вне организма хозяина, капсулообразование – на кровяных и сывороточных основах, в живых клетках человека и животных. В крови, органах, тканях зараженных особей и трупах обнаруживается одиночное или парное расположение, короткие цепочки микроорганизмов из трех-четырех клеток. Колонии бактерий на плотных (твердых) средах культивирования (столбики агара) хорошо выраженные, нитевидные, гривообразные.

В микробиологии сибиреязвенные палочки определяют как бактерии с высокой вирулентностью колоний R-формы (неровные края, шероховатость) и потерей бациллами вирулентности при переходе в S-форму (круглые гладкие колонии). R-S-диссоциация бактерий характеризует приобретение клетками выраженных селективных преимуществ: устойчивость к фагоцитозу макрофагами, адаптивность к факторам окружающей среды, вирулентность к бактерицидному действию.

Зараженное животное

Жизненный цикл

Во внешней среде, то есть вне клеток живого организма, бактерии сибирской язвы находятся в виде спор. Основным очагом инфекции является почва, в которой живут бациллы. Различают первичные (прямое заражение) и вторичные (заражение новых территорий) инфекционные очаги. Пылевым путем бактерии попадают на шерсть травоядных животных, могут проникнуть в кишечник и дыхательные пути.

С этого момента начинается выработка экзотоксина. Болезнь стремительно разрушает иммунную защиту организма животных, моментально размножается и приводит к смерти носителя. Владельцы животных отмечают резкий падеж домашнего и фермерского скота. Трупы погибших животных разлагаются. Если их не сжигать, возбудители сибирской язвы снова попадают в почву и образуют споры, которые живут столетиями за счет органического почвенного состава.

Пути заражения человека включают не только передачу зоонозов от животных к людям. Потенциальную угрозу представляют пастбища, выгоны, скотобойни, скотомогильники и окружающая их территория, водоемы, растения. Содержать бактерии может дорожная пыль в местах выпаса, насекомые способны переносить инфекцию, в кишечник бациллы могут попасть с мясной и молочной продукцией.

Потеря клеткой капсулы уничтожает вирулентность микроба – способность заражать организм. Вирулентность не является идентичной патогенности, поскольку вызывать заболевание может определенное количество бактериальных клеток, а это в большой степени зависит от восприимчивости хозяина. Для отдельных заболеваний низкая вирулентность является признаком бессимптомного носительства и отсутствия отрицательных последствий.

Корова

Биохимические свойства

Bacillus anthracis образуют ферменты, определяющие биохимические свойства микроба. Ферментативные реакции клеток:

  • участвуют в образовании глюкозы, декстрина, сахарозы, других веществ;
  • слабое кислотообразование на основах с введением салицина, глицерина;
  • отсутствие сбраживания раффинозы, сорбита, инулина, арабинозы, галактозы;
  • выделение аммиака, утилизация цитратов, образование ацетилметилкарбинола;
  • редуцирование метиленового синего, восстановление нитратов в нитриты;
  • отдельные чистые культуры микробов (штаммы) образуют сероводород.

Ферментативная активность клеток хорошо выраженная, протеолитические свойства состоят в разжижении желатина, гидролизе крахмала, медленном свертывании молока.

Устойчивость

Опасность и коварство этой бациллы заключается в высокой устойчивости к неблагоприятным условиям внешней среды и длительном сохранении активности клеток. Висцеральная форма жизни предполагает, что паразит активен в живом организме, а вне животного или человека характерно спорообразование. Микроорганизм, перешедший в состояние споры, уничтожить практически невозможно. Висцеральные клетки убиваются кипячением и дезинфицирующими средствами. Бактерии сибирской язвы могут продолжительное время находиться на скотомогильниках в форме спор. Устойчивость и жизнедеятельность бактерии в разных условиях:

  1. Невскрытый труп животного. Продукты гниения убивают клетки Bacillus anthracis за несколько дней. Зато возбудители более 60 лет активны в запаянных бульонах.
  2. Замороженное мясо. Жизнеспособность сохраняется две недели, засоленный мясной продукт – до полутора месяцев.
  3. Навозная жижа с сибиреязвенной кровью. Клетки погибают через пару часов, споры остаются вирулентными месяцами.
  4. Почвенная среда. Лучшие условия для бацилл, жизнеспособность сохраняется 50 лет и более.

Резистентность (устойчивость) возбудителя сибирской язвы довольно высока. Хорошей сопротивляемостью к негативным воздействиям обладают споровые клетки. Захоронение скота – прямая угроза заражению других животных и людей. На 2016 год в Московской области по официальным данным учтено 19 мест погребения трупов скота, но есть захоронения, не обозначенные на картах местности. На скотомогильниках бактерии Bacillus anthracis находятся в состоянии спор и сохраняют жизнеспособность десятилетиями, а по мнению некоторых ученых, столетиями.

Умерший олень

Способы уничтожения бактерий средствами дезинфекции позволяют эффективно бороться с возбудителем заболевания:

  1. На вегетативные клетки достаточно воздействовать растворами спирта, эфира, фенола, перекиси водорода, хлорной извести, формалина, хлорамина – 5 минут.
  2. Уничтожить бактерии в вегетативном состоянии за несколько часов помогает ультрафиолетовое излучение, нагревание до 50-55°C (час), кипячение (секунды).
  3. Споровые бациллы убить сложнее. Растворами спиртов, эфиров воздействуют на бациллы 50 дней, формалином – 15 минут, фенолом, хлорамином – часами.
  4. Справиться со споровыми клетками помогает воздействие сухим жаром (120-140°C) до 2-3 часов, автоклавированием от 110°C, текущим паром 10 минут.

Низкая температура окружающей среды -10…-12°C практически не влияет на жизнеспособность бактерий, они остаются активными от 12 до 24 дней. Bacillus anthracis высокочувствителен к левомицетину, лизоциму, пенициллину, хлортетрациклину. На этом свойстве строится выбор антибактериальных препаратов при сибиреязвенной болезни.

Патогенность

Болезнетворные бактерии выделяются в почву, пыль и внешнюю среду с испражнениями, слизистыми и кровавыми выделениями животных. К заболеванию восприимчивы травоядные. Возбудитель сибирской язвы поражает овец, коров, буйволов, свиней, оленей, лошадей, ослов, мулов, коз, верблюдов. Зарегистрированы случаи заражения диких зверей, инфицирование птиц. Из лабораторных животных к патогену чувствительны кролики, мыши, морские свинки.

Основными факторами патогенности при всплесках сибирской язвы выступают резистентность, вирулентность, короткий инкубационный период, несколько путей передачи заболевания, смертельная опасность заражения, эпидемиологическая составляющая. Случаи заболевания периодически регистрируют в регионах России.

Заразность

Бацилла антракса считается высокозаразной. Тяжесть протекания заболевания зависит от количества болезнетворных бактерий, попавших в организм. Имеет значение патогенез болезни, а также путь проникновения микроорганизмов. Сибирская язва у животных развивается стремительно и поголовно за счет получения больших доз инфекционных бацилл вместе с кормом, содержащим споры, от испражнений травоядного мелкого, крупного скота.

Переносчиком Bacillus anthracis могут стать насекомые (слепни, оводы, мухи), заражающие животных через укус. Симптомы проявляются мгновенно, сопровождаются лихорадкой, судорогами, нарушением работы сердца, мозга, кишечника. Испытывая мучительные страдания, через неделю животное погибает.

Опасения вызывают факторы патогенности возбудителя – высокая вирулентность и заразность болезни. Если человек вдохнет большую дозу бацилл, смертность наступает даже при лечении в стационаре. Способы проникновения бактерий в организм человека:

  • контактный;
  • алиментарный;
  • воздушно-пылевой;
  • трансмиссивный.

Наиболее распространенные посредники заражения человека сибирской язвой – домашние и фермерские травоядные животные (коровы, овцы, свиньи). Получить дозу инфекционных агентов можно через мясную, молочную продукцию.

Больная женщина

Антигенная структура палочек сибиреязвенной болезни включает полисахаридный и протеиновый антигены. Соматический антиген расположен в стенке микробной клетки, обладает высокой термоустойчивостью, против него антитела не продуцируются. Капсульный антиген структуры обеспечивает антифагоцитарное действие клеток.

Одним из важнейших факторов патогенности возбудителя язвы является наличие капсульного антигена. Проникая в живой организм хозяина, бактерия «окутывается» капсульной оболочкой, которая защищает ее от различных негативных воздействий, включая действие фагоцитарных клеток. Следующим важным параметром высокой патогенности сибиреязвенной палочки выступает сложный комплекс токсина:

  1. Эдематозный фактор отечности, связанный с геном суа, продуктом которого служит аденилатциклаза, вызывает отек тканей.
  2. Ген pag, протективный антиген, взаимодействует с мембранами клеток, индуцирует (способствует проявлению) синтез защитных антител.
  3. Летальный фактор, связанный с геном lef, приводит к смертельному исходу заболевания.

Факторы токсичности патогенной клетки действуют синергидно – совместно эффективно. В синтезе капсул сибиреязвенной палочки принимают участие плазмиды. Первый фактор трехкомпонентного экзотоксина имеет белково-углеродную структуру, второй и третий – чисто белковую природу.

Выращивание

Немецкому ученому Роберту Коху удалось вывести чистую культуру благодаря многочисленным экспериментам и случаю. Первоначально для культивирования возбудителя сибирской язвы Кох использовал жидкий бульон: сыворотку бычьей крови, пасту крахмала, яичный белок, желатин с бульоном. Но это не гарантировало чистоту полученных результатов. Микробиолог и сотрудник лаборатории Коха Вальтер Хессе предложил использовать в экспериментах агар-агар (полисахаридная смесь агарозы и агаропектина из водорослей). Агар-агар стал идеальной желеобразной основой питательных сред.

Рост и культивирование палочки имеют такие особенности:

  1. Сибиреязвенные бактерии на жидких питательных средах растут в виде рыхлой осадочной колонии. Наблюдается распад осадка на белые хлопья R-формы при встряхивании посева на МПБ (мясо-пептонный бульон).
  2. Проявление культуральных свойств возбудителя сибирской язвы на плотной поверхности МПА (мясо-пептонный агар): температура +37°C, бактерии формируют шероховатые снежинки R-формы, свойственные вирулентным штаммам.
  3. Культивирование на сывороточном агаре с вовлечением углекислоты позволяет выращивать S или M-формы с образованием капсульных палочек. В первом случае гладкие полупрозрачные, во втором – капсульные, мукоидные, слизистые.
  4. Посев бактерий на желатиновые столбики дает результат на 5-е сутки и ранее – колония в виде бело-желтого стержня-елочки. Верхний желатиновый слой разжижается в результате многостадийной ферментативной реакции.

Выращивание чистой культуры возбудителя выполняется на универсальных питательных средах МПА, МПБ, картофеле, сыворотке, злаковых, бобовых экстрактах, молоке. С пенициллиновыми средами бактерии через 3 часа образуют колонии цепочек в форме жемчужных ожерелий – сферопластов.

Ученые

Диагностика возбудителя

Для выявления Bacillus anthracis применяют бактериологический и биологический методы исследования. Важным признаком заболевания выступает обнаружение типичных морфологических свойств палочек. Лабораторная диагностика сибирской язвы выполняется на разных патогенных материалах:

  1. При кожной форме сибиреязвенной болезни (поражение кожных покровов) берут отделяемые вещества карбункула, содержимое околоязвенных пузырьков.
  2. Для постановки достоверного диагноза при кишечной форме заболевания исследуют мочу, испражнения пациентов.
  3. Если есть подозрение на легочную форму инфицирования, для постановки диагноза берут пробы мокроты для исследований в пульмонологии.
  4. Для определения септической формы сибиреязвенной болезни проводится дифференциальный анализ крови.

Дополнительно для лабораторной диагностики и обнаружения возбудителя сибирской язвы делают забор проб продуктов питания, смывов с объектов внешней среды, патогенного материала животных. Чтобы достоверно дифференцировать Bacillus anthracis от других микроорганизмов, выделяют культуру возбудителя из образцов. Проведение бактериоскопического исследования одновременно с биологической пробой:

  1. Посев патогенных образцов на питательные среды и кровяной агар.
  2. Инкубация культуры при +37°C не менее 18 часов.
  3. Подкожное заражение живых лабораторных животных.
  4. Идентификация форм колоний по типичным признакам.
  5. Забор материала у погибших лабораторных животных.
  6. Повторная биологическая проба с введением чистого штамма.

Окончательные результаты исследований в микробиологии и бактериоскопии оценивают по диагностическим признакам сибирской язвы: капсулообразование, специфическая патогенность, неподвижность, лецитиназная активность, отсутствие гемолиза.

Когда выявить возбудитель невозможно методами бактериоскопии и биопробы, применяют реакцию Асколи. Высокочувствительный метод термокильцепреципитации позволяет обнаружить незначительное количество палочек. Токсигенность возбудителя сибирской язвы выявляют с помощью реакции, определяющей соматический антиген бацилл. Основа метода – получение экстракта термостойкого антигена токсина холодным способом или кипячением с фильтрацией субстанции.

Исследования проводятся в узкой пробирке. Преципитирующие сыворотку компоненты при инфицировании Bacillus anthracis включают в себя выявление реакции по нескольким ступеням контроля. Медленное наслаивание термоэкстракта на преципитирующие сыворотки способствует образованию тонкого слоя преципитата на границе двух жидкостей. Образование осадка – признак неспецифической реакции.

Реже при лабораторном исследовании используют метод серологической диагностики. Патологическим материалом служит мех, кожа, свежие пробы, загнившие образцы. Аллергический тест используют для проверки больных, переболевших, вакцинированных людей. Проба на белково-полисахаридный комплекс на основе гидролиза вегетативных форм сибиреязвенных бактерий выполняется внутрикожно введением антраксинома. Через 2-4 суток оценивают результат. Реакция положительная при гиперемии, инфильтрации тканей более 15 мм. Сложная диагностика позволяет с высокой достоверностью определить наличие/отсутствие в организме возбудителя сибирской язвы.

Эпидемиология заболевания

Сибирская язва – опасное инфекционное заболевание бактериальной природы с кратким инкубационным периодом, сильной интоксикацией организма и летальным исходом. Очаги и вспышки преимущественно регистрируют в сельскохозяйственных районах среди поголовья крупного рогатого и домашнего скота. В результате болезни животных заражаются люди. Бактерии попадают в почву, при благоприятных условиях десятилетиями сохраняют жизнеспособность в виде спор.

Лечение сибиреязвенной болезни

Первоначальным очагом воспаления выступает карбункул на коже, напоминающий язву. Внутри карбункула расположены омертвевшие ткани (некроз), вокруг очага наблюдается воспаление. Заболевание характеризуется поражением лимфатических узлов. Прогрессирование болезни наступает за счет проникновения возбудителя во все органы с кровью.

Основные пути передачи сибирской язвы:

  1. Контактный. Заболевают люди, работающие с зараженными животными: скотники, пастухи, работники молокозаводов, мясокомбинатов, скотобоен. Признаки: глубокое поражение кожи с воспалительным процессом геморрагически-некротического характера, отек тканей, вовлечение лимфоузлов.
  2. Пищевой (алиментарный). Возбудители попадают в желудочно-кишечный тракт с инфицированными продуктами – молоком, мясом, что говорит о повреждении слизистой оболочки ЖКТ болезнью. Первичный очаг (карбункул) отсутствует, бациллы заражают кровь, вызывают сепсис.
  3. Воздушно-пылевой. В медицинской практике встречается у сотрудников производств по выделке кож, меха, шерсти зараженных животных. Опасна пыль у дорог, по которым перемещаются стада овец, коров. Характерно инфицирование дыхательных путей. Бактерии проникают в лимфоузлы, вызывают некроз, сепсис.
  4. Трансмиссионный. Передача палочки происходит при укусах насекомых – слепней, мух. В их ротовых полостях бактерии сохраняют жизнеспособность до пяти дней. Реже встречается лабораторный путь заражения, когда сотрудники лабораторий получают Bacillus anthracis при несоблюдении правил работы с патогенным материалом.

В эпидемиологии сибирской язвы основой патогенеза служит выработка бактериями экзотоксина. Поскольку споры долгое время живут в почве, остается риск заражения животных, а от них – человека. Немногочисленные случаи заболевания людей регистрируют в России, Беларуси, Киргизии, Таджикистане, странах Азии и Африки.

Adblock
detector