Морфологические и тинкториальные свойства возбудителя столбняка

Обновлено: 19.04.2024

Возбудитель столбняка будет первым патогенным представителем рода Clostridium, который мы обсудим.

Материалы предназначены исключительно для врачей и специалистов с высшим медицинским образованием. Статьи носят информационно-образовательный характер. Самолечение и самодиагностика крайне опасны для здоровья. Автор статей не дает медицинских консультаций: клинический фармаколог — это врач только и исключительно для врачей.

Автор: Трубачева Е.С., врач – клинический фармаколог

Микробиологические аспекты возбудителя

C.tetani является типичным представителем своего рода – являясь грамположительной палочкой. При этом надо помнить, что культуры молодых клостридий имеют совершенно отчетливые различия от старых.

C.tetani умеет двигаться, и эта способность зависит от количества жгутиков, при этом у молодых форм их больше, старые их теряют и перестают перемещаться.

C.tetani выделяет специфический столбнячный нейротоксин – тетаноспазмин.

C.tetani является облигатным (то есть строгим) анаэробом, что затрудняет его культивирование на питательных средах, так как для работы с этим конкретным возбудителем в частности и клостридиями вообще должна иметься хорошо оснащенная бак. лаборатория с соответствующими питательными средами, оборудованием, обеспечивающим засев и рост в отсутствие кислорода, а также анаэробными анализаторами. То есть это очень дорогостоящий и трудоемкий процесс, который может очень сильно отставать от процесса эпидемического и мало какому лечебному учреждению, особенно в провинции, по карману.

Эпидемиологические аспекты

Где же обитает C.tetani? Везде. Ввиду того, что возбудитель умеет образовывать споры, он очень устойчив во внешней среде, например, выживая до 40 лет в запаянных пробирках в лабораториях. Существует два взгляда на источник столбняка во внешней среде – почвенный и фекальный. Их сторонники столь же непримиримы, как фанаты iOS и Android, хотя истина как обычно где-то посередине, так как высокая плотность населения и животных, помноженная на благоприятные климатические и почвенные условия дадут постоянно действующий и по факту неиссякаемый очаг C.tetani где угодно.

Споры C.tetani устойчивы к кипячению, воздействию низких и очень низких температур (до -60 0 С), что объясняет их наличие в почве в условиях Крайнего Севера, где зиму клостридия проводит в виде споры, а летом превращается в вегетативную клетку. Помимо всего перечисленного, споры устойчивы и к воздействию радиации, что подтвердили исследования почвы в местах ядерных взрывов в Японии.

Антибиотики оказывают исключительно бактериостатическое действие, не влияя ни на споры, ни тем более на токсин и почти не дают никакого клинического эффекта.

Клинические аспекты

C.tetani вызывает столбняк – это острое токсико-инфекционное заболевание с судорожно-паралитическим синдромом и очень высокой летальностью. Заражение может произойти как на улице, и тогда мы можем наблюдать заболевание из двух фаз – бактериальной и токсической, а может быть столбняк как результат раневой инфекции, например, заражение вследствие некачественного оказания медицинской помощи, (постабортный или послеоперационный столбняк), а также столбняк новорожденных (или пупочный столбняк) у детей, родившихся на дому без акушерской помощи.

Главную роль в развитии заболевания играет столбнячный токсин – один из самых мощных биологических ядов (сильнее только ботулотоксин, о котором поговорим отдельно). Состоит из двух компонентов – тетаноспазмина и тетанолизина. Основную роль в развитии столбняка играет тетаноспазмин, который ответственен за клинические проявления, тяжесть заболевания и его исход. Именно тетаноспазмин вызывает классическую триаду столбняка:

В настоящее время столбняк чаще всего развивается после ранений нижних конечностей – уколы, порезы и т. п. при хождении босиком на природе. Инкубационный период может составлять 1-2 недели, но в особо тяжелых случаях клиника разворачивается через 3-5 дней, подтверждая общий принцип развития тяжелого и крайне тяжелого течения инфекционных заболеваний: чем короче инкубационный период, тем тяжелее течение заболевания и хуже его прогноз. Кроме того, столбняк может приехать с политравмой при ДТП, а в зонах военных конфликтов он такое же неизбежное зло, как и газовая гангрена.

Также необходимо помнить об отдельной форме столбняка – пупочном столбняке новорожденных, характерном для младенцев, родившихся вне стен лечебных учреждений, а также о постабортном столбняке как результате криминальных абортов.

Необходимо помнить дифференциальный признак с другими судорожными заболеваниями – при столбняке в судороги не вовлекаются пальцы ни рук, ни ног.

Диагностические аспекты

Диагноз устанавливается по клинической картине и характерному анамнезу, так как мы помним, что основную клинику дает нейротоксин, а не сам возбудитель, и этого токсина нужно чрезвычайно мало. Обнаружить его, конечно, можно, но чаще всего это будет уже после гибели пациента. Поэтому столбняк – это тот случай, когда на первый план в диагностике выходит клиническая картина, а не лабораторные методы.

Чем лечить?

Как упомянуто выше, антибиотики (тетрациклины и метронидазол) умеют только подавлять размножение, но никак не лечить сам столбняк. Более того, EUCAST даже не приводит никаких данных по этому возбудителю (убедится можно тут), поэтому терапия носит исключительно патогенетический характер, то есть используется антитоксическая терапия и тщательная ПХО раны.

Но дело даже не в стоимости препаратов, а в том, что лечение столбняка проводится в самых дорогих отделениях наших стационаров – реанимационных, поэтому столбняк проще предотвратить, чем лечить.

Профилактические аспекты

В заключение хотелось бы сказать, что столбняк до сих пор не потерял и еще очень долго не потеряет своей значимости в структуре заболеваемости и летальности, поэтому помнить о нем необходимо даже в период эпидемий, связанных с другим возбудителем, особенно на фоне приостановленной плановой вакцинации, как это происходит сейчас.

Основные факторы патогенности столбняка — тетаноспазмин и тетанолизин. Действие этих токсинов на организм, в особенности тетаноспазмина, обусловливает развитие столбняка у человека и животных.

Тетаноспазмин

Тетаноспазмин — полипептид с дистантным механизмом действия, так как бактерии редко покидают пределы первичного очага инфицирования. Токсин фиксируется на поверхности отростков нервных клеток, проникает в них (за счёт лигандопосредованного эндоцитоза) и посредством ретроградного аксонного транспорта попадает в ЦНС.
• Механизм действия тетаноспазмина связан с подавлением высвобождения тормозных нейромедиаторов (в частности, глицина и у-аминомасляной кислоты) в синапсах (токсин связывается с синапти-ческими белками синаптобревином и целлюбревином).
• Первоначально тетаноспазмин действует на периферические нервы, вызывая местные тетанические сокращения мышц. Токсин появляется в культурах на 2-е сутки, достигая пика образования к 5-7-му дню.

Тетанолизин

Тетанолизин (тетаногемолизин) проявляет гемолитическое, кардиотоксическое и летальное действие. В патогенезе заболевания играет менее важную роль. Максимальное накопление токсина в культуре наблюдают уже через 20-30 ч; процессы его образования не связаны с синтезом тетаноспазмина.

Клиника столбняка. Клинические проявления столбняка. Формы столбняка

Ведущие проявления столбняка — судорожный синдром, включающий болезненные сокращения мышц (тетанус) и длительное напряжение мышц. К характерным признакам столбняка относят опистотонус — тетанический спазм, когда позвоночник и конечности согнуты, больной лежит на спине и опирается на затылок и пятки (рис. 15-6) и risus sardonkus (risus caninus) — подобие оскала, вызванного спазмом лицевых мышц.

Лёгкая форма столбняка (локальный столбняк) характеризуется периодическими спазмами в поражённой области.

Генерализованная форма столбняка (генерализованный столбняк). Наиболее частая форма столбняка с характерными мышечными спазмами. Характерны тонические спазмы лица и глотки, разбитость, тахикардия, аритмии, менингит, гипокальциемия. После выздоровления невосприимчивость к последующим заражениям не вырабатывается.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Столбняк – это острая токсическая раневая инфекция, характеризующаяся поражением нейротоксином двигательных клеток спинного и головного мозга, которая проявляется в виде судорог поперечно-полосатой мускулатуры.

История:

Упоминается заболевание в трудах Гиппократа и Авиценны; в 1865 г. описал клиническую картину Пирогов; в 1883 г. Н.Д.Монастырский (А. Николайер в 1884 г.) обнаружил возбудитель в мазках. В 1884 г. итальянцы Carle, Ratton воспроизвели экспериментальную инфекцию на кроликах; Ш. Китозато в 1889 г. выделил чистую культуру и получил столбнячный токсин; в 1890 г. Беринг и Китозато получили противостолбнячную сыворотку.

Таксономия:

Семейство: Bacillaceae

Род: Clostridium

Вид: Cl. tetani

Морфология: крупная палочка с закругленными концами, размеры 4-8 х 0,3-0,8 мкм; имеет жгутики- перитрих (около 20 жгутиков по периметру); капсулу не образует, споры располагаются на концах (терминально), напоминают “барабанные палочки”.

Тинкториальные свойства: грамположительные, по методу Ожешко споры окрашиваются в красный цвет, вегетативные формы – в синий.

Культуральные свойства: требовательны к питательным средам (белок), в среде Китта-Тароци дают равномерное помутнение; на кровяном агаре колонии 4-6 мм, круглые, с неровным краем в виде пушинок с плотным коричневым центром (S формы), чечевицеобразные (R формы).

оптимальная температура 37°C;

замедленный рост 24-36 часов.

Биохимические свойства: инертны, сахара не расщепляют (иногда глюкозу, лактозу, сахарозу; протеолитическая активность слабая; медленно свертывают молоко (4-7 дней) и разжижают желатин; образуют желатиназу и рениноподобный фермент, восстанавливают нитраты.

Антигенная структура: О и Н антигены; Н-типоспецифические, различают 10 сероваров, но все выделяют одинаковый токсин; серотипирование в практике не применяется.

Факторы патогенности:

экзотоксин (по силе II место среди биологических токсинов) состоит из двух фракций: тетаноспазмин и тетанолизин.

Тетаноспазмин – полипептид с дистантным механизмом действия, так как бактерии остаются в первичном очаге, он фиксируется на поверхности отростков нервных клеток, проникает в них путем лигандопосредованного эндоцитоза и посредством ретроградного аксонного транспорта попадает в ЦНС, подавляет высвобождение тормозных нейромедиаторов в синапсах.

Тетанолизин (тетаногемолизин, мембранотоксин) проявляет гемолитическое, кардиотоксическое и летальное действие, подавляет фагоцитоз.

б) фермент агрессии: желатиназа.

Резистентность:

а) вегетативные формы молоустойчивы во внешней среде: при t° 60-70 °C погибают в течение 30 мин., в обычных дез. растворах – 15-20 мин.;

в) токсин – нестойкий, устойчив к ферментам желудочно-кичшечного тракта.

Роль в патологии: столбняк (раневая токсическая инфекция).

Эпидемиология:

Естественной средой обитания является кишечник животных и человека.

Пути передачи: контактный.

Факторы передачи: почва, пыль, предметы обихода.

Патогенез:

Инкубационный период 5-14 дней.

При анаэробных условиях в ране споры прорастают и выделяют экзотоксин, который по нейрогенным, гемотогенным, лимфогенным путям попадает в ЦНС (спинной мозг, продолговатый мозг, ретикулярную формацию ствола), вызывая параличи вставочных нейронов рефлекторных дуг спинного и продолговатого мозга. Вырабатываемые в мотонейронах импульсы поступают к мышцам непрерывно, вызывая тоническое напряжение скелетных мышц. Поражается симпатическая нервная система: повышается артериальное давление, тахикардия, спазм сосудов, гемолиз.

Клиника: болезнь у человека протекает в виде нисходящего столбняка: тризм жевательных мышц, затем – мимических (risus sardonicus), ригидность мышц шеи, спины, живота, конечностей (опистотонус); через 1-2 дня начинаются клонические сокращения групп мышц.

Тетанус – длительное непрервыное сокращение скелетных мышц, обусловленное действиемп частых стимулов, мышцы не успевают полностью расслабиться от предыдущего сокращения или очередной стимул падает на фазу продолжающегося сокращения. Во время клонических судорог могут быть вывихи суставов, переломы конечностей, сопровождающиеся сильными болями. Приступы повторяются через 10 ' – 1 час, могут провоцироваться звуковыми, световыми, тактильными раздражителями; может быть спазм мышц глотки, диафрагмы, дыхательных мышц. Смерть наступает в результате асфиксии.

Столбняк новорожденных: в возрасте 3-10 дней, через пупочную рану заражение происходит, заболевание протекает по типу генерализованной инфекции: нарушение сосания, поза “лягушонка”: запрокинутая голова, согнутые конечности, страдальческое выражение лица.

При послеродовом (послеабортном) столбняке возможно молниеносное течение, связанное с параличом.

Иммунитет:

а) постинфекционный не создается, т.к. микродозы токсина, вызывающие заболевание, недостаточны для выработки иммунитета;

б) поствакцинальный (после введение анатоксина) – прочный, длительный (4-5 лет).

Лабораторная диагностика: основной метод бактериологический, определение экзотоксина в РБН.

Профилактика:

предупреждение травматизма, своевременная обработка ран, автоклавирование перевязочного материала.

плановая иммунизация (активная):

вакцинация с 3-х месяцев жизни трехкратно с интервалами в 30-45 дней АКДС (4,5 мес., 6 мес.).

1- ревакцинация в 18 месяцев однократно АКДС;

2- ревакцинация в 7 лет АДС или АДС-М для ослабленных детей однократно;

3-ревакцинация в 14 лет, а затем через каждые 10 лет до 56-летнего возраста однократно АДС.

• пассивная – введение противостолбнячной антитоксической сыворотки или иммуноглобулин;

• активно-пассивная – введение анатоксина + сыворотка или иммуноглобулин.

- по эпидемиологическим показаниям: военнослужащим, работникам сесльского хозяйства вводится секстаанатоксин.

Лечение:

а) неспецифическое: первичная обработка раны, противосудорожные препараты, антибиотики, борьба с нарушением водно-электролитного баланса.

б) специфическое: антитоксическая противостолбнячная лошадиная сыворотка по схеме или иммуноглобулин.

Рецензент: доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой инфекционных болезней ГБОУ ВПО УГМА Борзунов В.М.

Литусов Н.В. Возбудитель столбняка. Иллюстрированное учебное пособие. – Екатеринбург: Изд-во ГБОУ ВПО УГМА, 2013. - 27 с.

В иллюстрированном учебном пособии рассматриваются вопросы истории открытия и изучения возбудителя столбняка, его морфологические, тинкториальные, культуральные, биохимические и антигенные свойства, факторы патогенности, эпидемиология, патогенез и клинические симптомы заболевания, основы профилактики и лечения столбняка.

Учебное пособие предназначено для внеаудиторной подготовки студентов, обучающихся по специальностям 060101 (лечебное дело), 060103 (педиатрия), 060105 (медико-профилактическое дело), 060201 (стоматология) и 060301 (фармация).

Морфологические и тинкториальные свойства .

Культуральные, биохимические и антигенные свойства.

Факторы патогенности возбудителя и патогенез заболевания.

Характеристика препаратов, применяемых для диагностики, профилактики и

Вопросы для контроля усвоения материала .

Литература для самоподготовки.

Столбняк (греч. tetanus – оцепенение, отвердение, судорога) – остро протекающая неконтагиозная раневая инфекция с поражением нервной системы, 40напряжением скелетной мускулатуры и генерализованными судорогами. Название болезни принадлежит Гиппократу (рисунок 1).

Рисунок 1 – Гиппократ (Hippocrates, 460 г. до н. э. - между 377 и 356 гг. до н. э.).

Считается, что сын Гиппократа умер от столбняка. Гиппократ впервые описал клиническую картину этой болезни, выделив три основных клинических симптома столбняка: тризм (судорожное сжатие челюстей в результате спазма жевательной мускулатуры), “сардоническую улыбку” (презрительно-ироническое выражение лица в результате спазма мимической мускулатуры) и дисфагию (затрудненное глотание в результате сокращения мышц глотки). Эти симптомы столбняка до сих пор известны под названием триады Гиппократа . Им было отмечено, что столбняк в большинстве случаев возникает среди мужчин во время военных действий (“бич войны”) и у женщин после родов или абортов в антисанитарных условиях.

Возбудитель заболевания обнаружил в экссудате раны умершего от столбняка человека в 1883 г. русский ученый Н.Д. Монастырский (рисунок 2).

Рисунок 2 – Нестор Дмитриевич Монастырский (1847-1888 гг.).

В 1884 г. немецкий терапевт А. Николайер (рисунок 3) подробно описал возбудителя заболевания и экспериментально воспроизвел столбняк на белых мышах и морских свинках.

Рисунок 3 – Артур Николайер (Arthur Nicolaier, 1862-1942 гг.).

Чистую культуру возбудителя выделил в 1887 г. японский микробиолог Ш. Китазато (рисунок 4). Он установил, что введение чистой культуры возбудителя вызывает у лабораторных животных развитие типичного заболевания.

Рисунок 4 – Шибасабуро Китазато (1852-1931 гг.).

В 1890 г. датский терапевт К. Фабер (рисунок 5) обнаружил столбнячный

Рисунок 5 – Кнуд Хельге Фабер (Knud Helge Faber, 1862-1956 гг.).

В 1890 г. Ш. Китазато совместно с немецким бактериологом Э. Берингом (рисунок 6) приготовил противостолбнячную сыворотку.

Рисунок 6 – Эмиль Адольф фон Беринг (Emil Adolf von Behring, 1854-1917 гг.).

В 1923 г. французский ветеринарный врач Г. Рамон (рисунок 7) для профилактики столбняка приготовил столбнячный анатоксин.

Рисунок 7 – Гастон Рамон (Gaston Ramon, 1886-1963 гг.).

Большой вклад в изучение столбняка внесли отечественные ученые Матвеев К.И. и Сергеева Т.И.

Возбудитель столбняка по современной классификации относится к царству бактерии, типу Firmicutes , порядку Clostridiales , семейству Clostridiaceae , роду

Clostridium , виду Clostridium tetani . По структуре Н-антигена выделяют 10 сероваров возбудителя, не отличающихся по другим свойствам друг от друга.

Морфологические и тинкториальные свойства

Возбудитель столбняка может существовать в виде вегетативных клеток или спор. Вегетативная клетка С. tetani представляет собой крупную палочку с закругленными концами размером 4-8х0,3-0,8 мкм (рисунок 8).

Рисунок 8 – Вегетативные клетки С. tetani , компьютерное изображение.

По Граму вегетативные клетки C. tetani окрашиваются положительно (рисунок 9).

Рисунок 9 – Вегетативные клетки возбудителя столбняка, окраска по Граму.

При неблагоприятных условиях внешней среды возбудитель столбняка образует споры круглой формы, располагающиеся терминально. Диаметр споры превышает поперечник вегетативной клетки, поэтому клетка со спорой имеет вид барабанной палочки (рисунок 10).

Рисунок 10 – Споры возбудителя столбняка внутри вегетативной клетки, электронная микроскопия.

Вегетативные клетки C. tetani обладают подвижностью за счет наличия жгутиков. Одна клетка имеет до 20 жгутиков и более (рисунок 11).

Рисунок 11 – Жгутики C. tetani , электронная микрофотография.

Столбнячная палочка капсул не образует.

Культуральные, биохимические и антигенные свойства

Возбудитель столбняка является облигатным анаэробом, поэтому не продуцирует ферменты, необходимые для аэробного дыхания (цитохромоксидаза, пероксидаза, каталаза). Столбнячная палочка растет при температуре от 14 до 45°С. В качестве жидких питательных сред для выращивания возбудителя столбняка используют среду Китта-Тароцци, бульон Мартена, среду Вейнберга. Для создания анаэробных условий среды разливают высоким столбиком, помещают в них адсорбенты кислорода (кусочки печени или мяса), сверху наносят слой вазелинового масла. Перед посевом среды дополнительно кипятят на водяной бане с целью удаления растворенного кислорода. В жидких питательных средах столбнячная палочка вызывает равномерное помутнение (рисунок 12).

Рисунок 12 - Рост клостридий в среде Китта-Тароцци: а - рост культуры: б – контроль.

В плотные питательные среды для культивирования С. tetani добавляют кровь, сыворотку крови, молоко, яичный желток. Для обеспечения анаэробных условий культивирование на плотных питательных средах осуществляют в

анаэростатах или в герметизируемых специальных контейнерах с использованием газогенерирующих пакетов типа Gas Pack (рисунок 13).

а б Рисунок 13 – Анаэростат (а), контейнеры для культивирования и газогенерирующие

пакеты Gas Pack (б).

На поверхности агаровых сред в анаэробных условиях образуются прозрачные со стеклянным блеском сливающиеся паукообразные шероховатые колонии R-формы с отростками. На средах с кровью выявляется зона гемолиза (рисунок 14).

Рисунок 14 – Рост С. tetani на кровяном агаре.

При посеве уколом в столбик агара образуются мелкие колонии, похожие на кусочки ваты.

С. tetani не обладает сахаролитической и протеолитической активностью. Не образует индола. Некоторые штаммы ферментируют глюкозу, медленно пептонизируют молоко и разжижают желатин с образованием газа. Обладает фибринолитической активностью.

Возбудитель столбняка обладает групповым специфическим термостабильным О-антигеном и типоспецифическим термолабильным Н- антигеном.

Вегетативные клетки возбудителя столбняка малоустойчивы к воздействию температуры и химических веществ.

Споры С. tetani обладают высокой устойчивостью к неблагоприятным факторам. Они выдерживают нагревание до 80 О С в течение 4-6 часов, до 90°C - в течение 2 часов, при кипячении споры погибают через 40-50 минут. Полное обезвреживание спор возбудителя столбняка отмечается при автоклавировании при 130 О С в течение 20 минут. В сухом состоянии споры выдерживают нагревание до 115 О С в течение 20 минут. В почве они сохраняются более 10 лет. При благоприятной температуре наблюдается прорастание спор в почве с образованием вегетативных клеток. В последующем цикл спорообразования повторяется, в результате чего происходит накопление возбудителя во внешней среде. В 5%-ном растворе фенола споры сохраняют жизнеспособность в течение 24 часов, в 1%-ном растворе сулемы – в течение 10-12 часов, в 10%-ном растворе хлорной извести – в

течение 10 минут. Споры образуются в присутствии кислорода при температуре не ниже 4 О С.

Столбнячный токсин инактивируется при 65°С в течение 5 минут, легко разрушается ферментами желудочно-кишечного тракта.

Столбняк встречается повсеместно. Наибольшее распространение он имеет в странах с жарким и влажным климатом. Естественным резервуаром возбудителя и источником инфекции является почва . Возбудитель столбняка обнаруживается в 20-100% проб почвы. Кроме того, столбнячная палочка относится к постоянным обитателям кишечника травоядных животных и обнаруживается в кишечнике 5-40% здоровых людей. Попадая с фекалиями в почву, палочка превращается в споровую форму. Споры столбнячной палочки из почвы попадают на растения и овощи, с которыми вновь проникают в кишечник животных и человека.

Из внешней среды возбудитель заболевания попадает в организм человека при ранениях, ожогах, обморожениях, при родах и абортах, протекающих в антисанитарных условиях. Развитию столбняка способствует не только загрязнение ран почвой, но и наличие нежизнеспособных тканей и инородных тел в ране, запоздалая первичная обработка раны, отсутствие у больного иммунитета. Например, до введения в практику специфической профилактики во время Первой мировой войны 1914-1919 гг. столбняк развивался у 2,4-8 человек из 1000 раненых. После введения обязательной иммунизации против столбняка во время Второй мировой войны 1939-1945 гг. заболеваемость столбняком составила 0,1-0,6 человек на 1000 раненых.

В глубокой ране, имеющей размозженные ткани и обеспечивающей анаэробные условия, благоприятные для развития возбудителя, споры трансформируются в вегетативные клетки, продуцирующие столбнячный токсин (рисунок 15).