Содержание
Экология кишечной палочки типична для энтеробактерий: ее резервуаром служит дистальный отдел кишечника человека и теплокровных животных (рис. 1).
Кроме того, эшерихии обнаруживаются в кишечном содержимом пресмыкающихся, рыб и насекомых. E. coli является символом нормальной микрофлоры и до утверждения представлений о количественном доминировании облигатных анаэробов прочно удерживала здесь лидирующие позиции. Эшерихии растут в режиме от 10 до 46°С (оптимум 37°С), ограничивая питательные потребности неорганическим азотом и примитивными источниками углерода (углеводы, ацетат натрия и пр.). Это обеспечивает широкие возможности для выживания во внешней среде, хотя сапрофитизм эшерихий факультативен и для продолжения жизненного цикла им необходим кишечник человека или животных.
Широкое представительство в нормальной микрофлоре служило поводом для признания безвредности кишечной палочки. Попытки изменить положение, признав за эшерихиями патогенетическую неоднородность, воспринимались с интересом, но не вели к продуктивным обобщениям. Радикальный сдвиг произошел в 1950-х гг. после того, как датский бактериолог Ф. Кауфман обосновал принципы серологической классификации (иммунотипирования) эшерихий на основе поверхностных антигенов. Серологическими маркерами кишечной палочки (как и других энтеробактерий) являются О-, К- и Н-антигены. Их носителями служат соответственно липополисахарид наружной мембраны, микрокапсула и жгутики. По данным иммунотипирования различных штаммов (его проводят в реакции агглютинации) дифференцируют более 170 вариантов О-антигена, 90 — К-антигена и 50 — Н-антигена.
Главным является деление на О-типы (группы), принадлежность к которым загадочным образом связана с вирулентностью. К-антигены по физико-химическим свойствам (устойчивость к прогреванию, этанолу, формалину и пр.) подразделяются на три категории — L, A и В. В большинстве это кислые полисахариды, экранирующие О-антиген в реакции агглютинации: многие К-позитивные штаммы не агглютинируются О-антисыворотками. Это вносило путаницу, которую удалось преодолеть путем избирательного разрушения К-антигенов (кипячение). Каждый штамм располагает единственным К-антигеном, нередко ассоциированным с определенной О-группой. Некоторые из К-позитивных эшерихий обладают повышенной вирулентностью, так как более устойчивы к фагоцитозу и бактерицидному действию комплемента.
Полное иммунотипирование завершается определением Н-антигена. Это белок, который имеется только у подвижных (жгутиковых) штаммов и может быть слабо выражен в первичных культурах. Корреляция между Н- и О-типами выражена слабо.
Каждый иммунофенотип (на практике пользуются понятиями «серотип», или «серо-вар») имеет О:К:Н-формулу (например, О8:К25:Н9), причем благодаря случайности в комбинациях О-, К- и Н-антигенов число возможных серотипов превышает 2000. Обычно выявляют лишь О-групповую принадлежность, так как именно этот признак лучше всего согласуется с патогенностью (хотя и не объясняет ее!).
Штаммовое многообразие в сочетании с реактивностью хозяина определяют три главных варианта эколого-патогенетической стратегии кишечной палочки:
- непатогенные (резидентные) комменсалы, пожизненно колонизирующие толстый кишечник;
- эшерихии, вызывающие внекишечные поражения — от цистита до сепсиса; такие инфекции обычно возникают эндогенно, за счет штаммов, колонизирующих кишечник;
- диареегенные эшерихии, которые имеют экзогенное происхождение, не задерживаются в организме (транзиторные штаммы) и с этой точки зрения могут считаться патогенными разновидностями кишечной палочки.
Острые кишечные инфекции
Заражение кишечной палочкой происходит тотчас после рождения и завершается бессимптомной колонизацией толстого кишечника, где эшерихии доминируют среди аэробной (точнее факультативно-анаэробной) микрофлоры. Незаметно проходит и инфицирование большинством штаммов в дальнейшей жизни. Гораздо реже развивается острая (диарейная) патология кишечника — эшерихиозы или кишечная коли-инфекция. Диареегенность (т.е. способность поражать эпителий кишечника) зафиксирована у представителей многих О-групп, хотя внутри каждой из них не все штаммы обладают такой возможностью. О-антиген маркирует потенциальную болезнетворность, реализация которой требует дополнительных факторов.
Эшерихиозы относятся к антропонозам с фекально-оральным механизмом передачи. Исключение составляют энтерогеморрагические эшерихии, резервуаром которых служит, по-видимому, крупный рогатый скот. Другие диареегенные эшерехии тоже циркулируют среди животных, птиц и даже насекомых (тараканов), но это вряд ли имеет эпидемическое значение.
Ведущая роль принадлежит пищевому пути передачи, прежде всего через молоко и молочные продукты. Вторым по значению является водный путь. Контактно-бытовая передача (предметы обихода или ухода за ребенком, руки матерей, персонала детских учреждений и больничных стационаров) возможна при заражении грудных детей ЭПКП-штаммами, где ЭПКП — энтеропатогенные кишечные палочки (см. ниже).
Агрессивность диареегенных эшерихий невысока. Патогенетически значимая дозировка составляет 106—109 бактерий, что на несколько порядков больше, чем у сальмонелл брюшного тифа и шигелл (исключением являются энтерогеморрагические кишечные палочки). Восприимчивость сильно зависит от штаммовых особенностей и гораздо выше у детей младшего возраста, особенно первого года жизни. Приобретение возрастной устойчивости может быть связано с вакцинальным (протективным) эффектом эшерихий-комменсалов, располагающих общими антигенами с вирулентными штаммами, а также с субклиническим инфицированием диареегенными эшерихиями.
Инкубационный период обычно составляет 1—3 дня и никогда не превышает 7 дней. Главным источником инфекции служат больные (нередко со стертыми формами заболевания), выделяющие с фекалиями огромное количество возбудителя. Меньшее значение имеют реконвалесценты и бактерионосители. Это связано с тем, что носительство редко затягивается на время более 2—3 нед, а количество выделяемых бактерий настолько мало, что не представляет прямой угрозы. Опасным является загрязнение продуктов питания, в которых кишечная палочка находит подходящие условия для размножения. Этим объясняется эндемичное распространение эшерихиозов в жарких регионах с низким уровнем санитарной культуры. В промышленных странах умеренного пояса коли-инфекция встречается редко.
На основании патогенетических механизмов, серологических маркеров и эпидемиологических особенностей дифференцируют несколько основных разновидностей диареегенных эшерихий:
- энтеротоксигенные,
- энтеропатогенные,
- энтероинвазивные,
- энтерогеморрагические,
- энтероагрегирующие (энтероадгезивные).
Их общей особенностью является способность колонизировать кишечный эпителий, преодолевая (благодаря фимбриальным антигенам) элиминирующее противодействие перистальтики и конкуренцию со стороны нормальной микрофлоры. Генетика болезнетворности связана с двумя главными группами генов — плазмидами и хромосомными участками, получившими название островов патогенности. Некоторые признаки закодированы в транспозонах (например, термостабильный энтеротоксин) или в умеренных фагах (шигаподобные токсины энтерогеморрагических эшерихий).
Энтеротоксигенные кишечные палочки (ЭТКП) обнаружены среди представителей более 70 О-групп, чаще среди О6, О78, 0128 и О153 (в сумме они составляют более половины ЭТКП). Они продуцируют токсины, нарушающие баланс между секрецией и всасыванием жидкости эпителиальными клетками тонкого кишечника. Избыток воды и электролитов в просвете кишечника вызывает диарею.
Возможны различные формы заболевания — от легкой диареи до холероподобной интоксикации (малая холера). Лишь в редких случаях (чаще у недоношенных новорожденных) дегидратация требует неотложной помощи (регидратационной терапии). ЭТКП остаются главной причиной спорадических и эпидемичных детских диарей в развивающихся странах тропического и субтропического поясов, отвечая за 20—40% острых кишечных инфекций среди младенцев, находящихся на искусственном вскармливании. В экономически развитых странах ЭТКП заявляют о себе главным образом в виде диареи путешественников, которая наблюдается у туристов, посещающих неблагополучные по ЭТКП-инфекции регионы. Источником инфекции служит вода и пищевые продукты, загрязненные фекалиями, где возбудитель получает возможность для накопления. Обычно заболевания возникают в теплые и влажные месяцы, когда размножение эшерихий во внешней среде происходит особенно интенсивно.
Распространение бактерий ограничено поверхностью слизистой оболочки тонкого кишечника, энтероциты не инвазируются и структурно не повреждаются. Об этом, в частности, свидетельствуют отсутствие воспалительной реакции в стенке кишечника и водянистые испражнения без примеси слизи и крови. Такой тип диареи называют секреторным, противопоставляя инвазивному варианту, который наблюдается при деструкции кишечного эпителия. Секреторная диарея возникает вследствие гиперсекреции Na+, Сl— и воды каемчатыми клетками крипт при ослаблении альтернативной функции тонкого кишечника — всасывания электролитов и воды ворсинчатыми клетками слизистой оболочки.