Содержание
Коклюш — термин французского происхождения. Согласно одной из версий, он возник из слова «cock» (петух), отражая сходство между звуком при вдохе после завершения приступа кашля (для этого требуется преодолеть сопротивление спазмированных бронхов) и криком петуха. Клинически коклюш принято делить на три периода — катаральный (начальный, продромальный), спазматический (судорожный, пароксизмальный, конвульсивный) и разрешающий (обратное развитие). Иногда дополнительно выделяют период реконвалесценции, который охватывает 2—6 мес после клинического завершения процесса.
Катаральная стадия начинается через 3—14 (обычно 5—8) дней после внедрения возбудителя и протекает как простуда, бронхит или грипп. В этом периоде больной высокозаразен, так как в верхних дыхательных путях присутствует множество коклюшных бактерий в вирулентной фазе (см. ниже). Кашель появляется в конце катарального периода и прогрессирует к концу второй недели спазматической стадии. Приступы кашля иногда настолько сильны, что сопровождаются рвотой и требуют искусственного дыхания. Период выздоровления начинается через 4—8 нед и характеризуется снижением частоты и силы пароксизмов (приступов) кашля. Осложнения включают вторичные бактериальные инфекции респираторного тракта и среднего уха (средний отит), поражение центральной нервной системы (судороги и пирексия, особенно при наслоении вторичных инфекций), паховую грыжу и выпадение прямой кишки (следствие тяжелого кашля). Общая продолжительность болезни 1—3 мес.
Возбудитель коклюша выделен в 1910 г. из мокроты больного ребенка французскими микробиологами Ж.Борде и О.Жангу. По современной классификации, он относится к роду Bordetella (в честь Ж. Борде) и носит название Bordetella pertussis (лат. pertussis — сильный кашель). Кроме B. pertussis род бордетелл включает еще три вида, открытых значительно позднее: B. parapertussis, B. bronchoseptica и B. avium. Подобно классической палочке коклюша, B. parapertussis встречается только у человека, вызывая около 5% всех случаев коклюша, точнее паракоклюша — заболевания, протекающего в атипичной, более мягкой форме. B. bronchoseptica вызывает острые респираторные заболевания у различных животных (кроликов, собак, кошек, свиней, лис, обезьян и др.) и крайне редко (в качестве оппортунистической инфекции) поражает человека. B. avium выделяется от птиц (особенно индюшек), больных ринотрахеитом.
Из сказанного следует, что бордетеллы объединены общим патогенетическим признаком — способностью колонизировать и поражать эпителий респираторного тракта, хотя спектр естественных хозяев у них различен. Гомология ДНК бордетелл настолько высока (более 90%), что их вполне можно было бы объединить в один вид. Но это тот случай, когда малозаметная генетическая дивергенция определила фенотипическое своеобразие бактерий, которое имеет принципиальное экологическое и патогенетическое значение. В медицинской микробиологии приоритетными для изучения являются бактерии Борде—Жангу, т.е. B. pertussis.
Микробиологический профиль
B. pertussis относится к весьма деликатным бактериям. Это мелкие грамотрицательные палочки, которые не образуют спор, неподвижны, в S-форме имеют нежную капсулу. Они не устойчивы во внешней среде, а прогревание при 55°С убивает их через 30 мин. Единственный природный резервуар инфекции — человек, и лишь он болеет коклюшем. В эксперименте, инокулируя взвесь живых B. pertussis в трахею, можно вызвать катаральное воспаление респираторного тракта у животных (щенят, котят, обезьян и др.), но типичной картины коклюша с пароксизмальным кашлем воспроизвести не удается.
Для выделения B. pertussis требуются специальные среды. История их создания заложена пионерскими работами Борде и Жангу, которые использовали картофельно-глицерино-кровяной агар. Добавление 15—20% крови было обязательным, на основании чего возбудитель коклюша долгое время числился среди гемофилов, для размножения которых требуются два ростовых фактора — гемин и НАД (см. «Палочка инфлюэнцы»). Позже оказалось, что причиной «гемофильности» бордетелл служит не их потребность в ростовых факторах, а высокая чувствительность к ненасыщенным жирным кислотам, сульфидам и перекисям, которые накапливаются в процессе роста бактерий и оказывают на них токсическое действие. Кровь выполняет роль сорбента для этих метаболитов, но вместо нее можно использовать ионообменные смолы или активированный уголь. Кстати, последний в составе различных питательных сред (например, казеиново-угольный агар) широко применяется для культивирования бордетелл. Даже в оптимальных условиях B. pertussis растет медленно, и лишь спустя 2—3 дня удается обнаружить мелкие колонии, окруженные небольшой зоной гемолиза. Будучи аэробом (это способствует выживанию в обильно аэрируемом респираторном тракте), коклюшная палочка лучше растет в атмосфере, обогащенной углекислым газом (5—7% СО2), т.е. отличается капнофильностью.
Факторы патогенности
Коклюшная палочка обладает сложным набором факторов патогенности, действующих согласованно и целенаправленно. Основной точкой их приложения является мерцательный эпителий респираторного тракта. B. pertussis практически лишен инвазивности. Попав в дыхательные пути, возбудитель прикрепляется к ресничкам мерцательного эпителия трахеи и бронхов и размножается на их поверхности, вызывая повреждение эпителиоцитов (рис. 1, 2).
Повреждение не бывает значительным, инфекция никогда не проникает в глубоколежащие ткани, а тем более в кровяное русло. Это означает, что в патогенезе коклюшной инфекции большую роль играют функциональные извращения в клеточных системах респираторного тракта. Они связаны со специфическими токсинами возбудителя и сохраняются после его удаления из организма. В этом парадокс коклюшной инфекции: клинические симптомы усиливаются на фоне снижения концентрации возбудителя в зоне поражения. Подобно многим грамотрицательным бактериям, B. pertussis содержит гены, кодирующие аппарат секреции III типа, однако они не включаются в работу. Этим коклюшная палочка отличается от своего «прародителя», B. bronchоseptica. Причины такой эволюции (точнее инволюции) остаются неясными.
Адгезия. Базисным патогенетическим механизмом при коклюше является адгезия возбудителя на мерцательном эпителии респираторного тракта. Коклюшная палочка располагает комплексом адгезинов, основное значение среди которых имеют филаментозный гемагглютинин (ФГ), белки наружной мембраны (пертактин, ВrkA) и фимбрии (пили). Приоритет отдается ФГ, остальные адгезины играют вспомогательную роль. Не случайно ФГ используется в качестве одного из компонентов бесклеточной противококлюшной вакцины.
ФГ представляет собой белок, агглютинирующий эритроциты и структурно оформленный в виде поверхностных микрофиламентов. Он содержит трипептид — аргинин-глицин-аспарагиновую кислоту (RGD), который определяет связывание с интегринами, углеводными и сульфатидными группировками на поверхности реснитчатых клеток, а также макрофагов и нейтрофилов (такой же активный центр имеют адгезивные белки наружной мембраны — пертактин и BrkA). В экспериментах на животных введение в трахею аналогов лактозы предотвращает колонизацию респираторного тракта коклюшными бактериями. Аналогичный эффект вызывают анти-ФГ-антитела и антитела против клеточных мембранных лактозилцерамидов.
Токсины. Закрепление в респираторном тракте, за которым следует размножение бактерий, создает условия для реализации токсического потенциала коклюшной палочки. Он складывается из комплекса факторов, оказывающих местное и системное воздействие на организм. Главной мишенью остается мерцательный эпителий респираторного тракта.