М. С. Виноградів
Medicus Amicus 2001, #1
Сибірська виразка (синоніми: anthrax (англ.); Мilzbrand (нім.); charbon, anthrax carbon (франц.) — гостра антропозоонозная інфекційна хвороба, що викликається Bacillus anthracis (Ст. anthracis), з природною осередкових, швидким поширенням і важким перебігом.
Сибірська виразка як бактеріологічна зброя
Сибірську виразку почали досліджувати 80 років тому і сьогодні запаси спор сибірської виразки мають не менше 17 країн. Теоретична ефективність: розпилювання з літака 50 кг спор здатне викликати захворювання у всіх жителів регіону, які проживають на площі близько 20 квадратних кілометрів, незалежно від їх місцезнаходження. За оцінками Пентагону достатньо 100 кг суперечка, щоб знищити 3 млн. жителів Вашингтона. Крім природних штамів в Росії і США створені нові, більш патогенні. За наявними у відкритій пресі відомостями, при випадковому розпиленні в 1979 році в секретній бактеріологічної лабораторій р. Свердловська, було інфіковано 79 осіб, з них 68 — загинули. Найбільш небезпечна і ефективна форма ураження — аерозольна — може бути здійснена за допомогою літальних апаратів різної конструкції, через системи вентиляції та кондиціонування, поштові відправлення, товари. Останній механізм запущений, можливо, терористами, в розвиток подій 11 вересня 2001 р. в США.
Історична довідка
Сибірська виразка відома з часів Гіппократа і Галена як «антракеза» (від грецького «anthracis» — вугілля, чорний колір струпа шкірного виразкового карбункула). На Сході її називали «перська вогонь». Походження терміна «сибірська виразка» точно не відомо. По одній гіпотезі, він був запропонований російським лікарем С. С. Андріївським, який самозаражением довів зоонозную природу карбункула. За іншою, його стали широко використовувати після спустошливих епізоотій в Сибіру в XIX ст. Давен і Райе в 1850 р., Поллендер і Брауэлл в 1855 р. вперше виділили Ст. anthracis з крові і тканин померлих тварин. Чиста культура отримана Р. Кохом у 1876 р. і Л. Пастером у 1877 р. Останньому належить пріоритет вакцинації тварин живою ослабленою вакциною з вегетативних форм.
Мікробіологія
B. anthracis — грампозитивна нерухлива аеробна бактерія роду Bacillus родини Bacillaceae [1]. У клінічному матеріалі розташовуються парами або у вигляді коротких ланцюжків, оточених загальної капсулою. Капсула спостерігається тільки у бактерій, виділених з організму або вирощених на спеціальних середовищах, що містять нативну сироватку. Добре росте на різних поживних середовищах. Існують вегетативна (довжиною 6-10, шириною 1-2 мкм) і спорова (близько 1 мкм) форми. Вегетативна — гине в лічені хвилини при впливі високої температури. Спори, що утворюються поза організму людини або тварини протягом перших 10-15 хв. при вільному доступі кисню і при температурі 12-42оС, можуть зберігатися в ґрунті і рослинах десятиліттями без втрати патогенних властивостей.
Епідеміологія
Сибірська виразка поширена повсюдно, але реєструється в основному в країнах з традиційно розвиненим тваринництвом, до яких належить і більшість держав СНД. Основним ом є хворі домашні тварини (велика рогата худоба, вівці, кози, верблюди, свині), їх трупи, забруднені спорами B. anthracis грунт і рослини. Факторами передачі служать інфіковані продукти тваринництва, тваринницьке сировину, виготовлені з нього предмети, забруднені мікробами предмети побуту та догляду за худобою. Основний шлях проникнення інфекції в організм людини — контактний через мікротравми шкіри, частіше відкритих частин тіла, і слизових. Природна сприйнятливість у разі контактного зараження відносно невисока — захворюють близько 20 %. Зараження людини від людини зазвичай не відбувається. Описані рідкісні випадки трансмісивного зараження від укусів ґедзів чи мух-жигалок. У мирних умовах аліментарний і аспіраційний шляхи зараження також досить рідкісні.
Патогенез
При попаданні спір у легкі, на відкриті ділянки тіла або в шлунок, вже через кілька годин починається розмноження збудника. Бактерія активно поглинає амінокислоти, нуклеотиди і глюкозу з навколишніх тканин господаря. У місці проникнення Ст. anthracis захищається від фагоцитозу полі-D-глутамінової капсулою. Стійкість капсули забезпечується S-подібної оболонкою з послідовно наслаивающихся один на одного особливих білків [2]. Розмножуються бактерії активно і у великій кількості продукують екзотоксин — трикомпонентний білковий екзотоксин А-В типу. З місць первинного розмноження по лімфатичних судинах збудник досягає регіонарних лімфатичних вузлів, спричинюючи їх некроз з подальшим розвитком септицемії і септичного шоку.
При аерозольному зараженні частина фагоцитируемых альвеолярними макрофагами спір руйнується, тому для розвитку захворювання потрібно попадання в легені не менше 2500 — 55000 спір. Вижили переносяться лімфою у медіастинальні лімфатичні вузли, де протягом 60 днів можуть утворюватися і розмножуватися вегетативні форми. В результаті дії вірулентних факторів виникає некроз лімфатичних вузлів з розвитком геморагічних медіастиніту і септицемії. У 50% випадків одночасно розвивається геморагічний менінгіт. Аерозольне ураження не викликає типовою бронхопневмонії, хоча у частини інфікованих в легенях виявляються фокуси геморагічного некрозу, що нагадують комплекс Гону при туберкульозі. При вживанні інфікованого з недостатньою термічною обробкою м’яса спори можуть проникати у підслизову оболонку і регіонарні лімфатичні вузли шлунково-кишкового тракту з некрозом, геморагічним перитонітом, септицемією.
Клініка
Тривалість інкубаційного періоду коливається від декількох годин до 43 днів. Розрізняють шкірну, легеневу (аерозольну, інгаляційну) і кишкову форми. Потенційно будь-яка може зумовити гематогенную дисемінацію бактерій з розвитком септицемії, але найбільшою мірою вона притаманна легеневої і кишкової. У мирних умовах шкірна форма зустрічається в 95-96%, легенева — у 3-4 % і кишкова — в 1% випадків.
Шкірна — карбункулезная (найбільш часта), набрякла, бульбашкова і рожистоподобная. На шкірі утворюється червона пляма (папула), яке протягом кількох годин трансформується в везикул з геморагічним вмістом. Свербіж і печіння через расчеси сприяють порушенню цілісності везикули і її перетворення у виразку. У центрі виразки розташовується чорний струп, а по периферії — у вигляді намиста вторинні везикули, при руйнуванні яких розміри виразки збільшуються і вона перетворюється в карбункул (рис.). Навколо карбункула розвиваються набряк і гіперемія шкіри зі зниженням чутливості. До кінця першого або другого дня хвороби з’являються ознаки інтоксикації: лихоманка до 40оС, головний біль, загальна слабкість, гіпо – і адинамія, тахікардія. Тривалість лихоманки до тижня, після чого температура тіла знижується. Загоєння карбункула відбувається протягом 2-3 тижнів. Після відторгнення струпа рубець на шкірі, як правило, не утворюється. Рідко спостерігається більше одного виразкового карбункула, при цьому збільшення їх кількості істотного впливу на тяжкість перебігу захворювання не має. Три інші різновиди шкірної форми зустрічаються рідко. Особливістю набряклою є щільний безболісний тривалий набряк шкіри в місці інфекції і різко виражена загальна інтоксикація. Надалі на місці набряку формується типова виразка. При бульбашкової або бульозної довгостроково (5-10 днів) у воротах інфекції зберігаються бульбашки з геморагічним вмістом, після розкриття яких формується велика виразка. При рожистоподобной (эризипелоидной) утворюється велика кількість білуватих пухирів, наповнених прозорою рідиною, розташованих на припухлою, почервонілий, але безболісної шкірі. Після розтину бульбашок залишаються множинні виразки, які швидко підсихають. Цей різновид характеризується більш легким перебігом і сприятливим результатом.
Легенева форма починається гостро, протікає важко і дає високий відсоток летальності навіть при використанні сучасних методів лікування. Серед повного благополуччя раптово виникає приголомшливий озноб, температура тіла швидко досягає високих цифр (40оС і вище), розвиваються кон’юнктивіт (сльозотеча, світлобоязнь, гіперемія слизових), катаральні явища з боку верхніх дихальних шляхів (нежить, осиплість голосу, кашель). Далі приєднуються сильні колючі болі в грудях, задишка, ціаноз, тахікардія (до 120-140 уд/хв) з падінням артеріального тиску. При кашлі виділяється кров’яниста мокрота, аускультативно в легенях — сухі і вологі хрипи, може вислуховуватися шум тертя плеври. Рентгенологічно: медіастиніт, осередкове ураження легень і випотной плеврит. При відсутності адекватної терапії в перші 2-3 доби настає смерть від набряку легенів і колапсу. Але навіть на тлі своєчасно розпочатої та адекватної терапії смертність залишається досить високою. Кишкова форма характеризується раптово розвивається болем і здуттям живота, кривавим блюванням і/або проносом, різкою слабкістю, вираженою лихоманкою до 40оС і більше, симптомами подразнення очеревини. Стан хворого прогресивно погіршується.
На шкірі можливі вторинні везикулярные і геморагічні висипання. Незабаром настають неспокій, задишка, ціаноз. Можливий менінгоенцефаліт. Як і при легеневій формі, більша частина заражених гине з клінікою інфекційно-токсичного шоку протягом 3-4 днів.
Перенесене захворювання залишає стійкий імунітет, хоча і є описи повторних захворювань через 10-20 років після першого захворювання.
Діагностика
1. Збір матеріалу.
Шкірна форма в стадії везикул: мікроби найкраще ідентифікувати цю стадію. Вмочують два стерильних тампона в везикулярную рідина, розкривши тільки свіжу везикул. Шкірна форма в стадії струпов: двома тампонами обертальними рухами стосуються краї струпа, не зриваючи його. Гастроінтестинальна форма: якщо хворий має стілець, роблять посів калових мас. У пізніх стадіях септицемії (2-8 днів після інфікування) посів крові більш ефективний, особливо якщо зразки взяті до антибіотикотерапії. Інгаляційна форма: якщо респіраторні симптоми присутні і є мокрота, забирають зразки для посіву і мазка. У пізній стадії септицемії (2-8 день) посів крові більш ефективний, особливо якщо зразки взяті до антибіотикотерапії.
2. Матеріал, необхідний для обробки клінічних зразків [3,4]:
мікробіологічні середовища, прийняті в СНД і в США — м’ясо-пептонний бульйон, м’ясо-пептонний агар або Агар Хоттингера (рН 7.4), 5% кров’яний овечий агар, агар MacConkey, агар фенилэтилспиртовой для посіву випорожнень, трипсинизированный соєвий бульйон.
3. Ізоляція з клінічних зразків.
3.1. Зразки мокротиння сіють на 3 стандартні середовища для мокротиння (кров’яний агар, агар MacConkey, збагачений бульйон) або 2 середовища (м’ясо-пептонний бульйон, м’ясо-пептонний агар). Зразки крові сіють рутинним методом, цього достатньо. Проте в крові може бути вже досить бактерій, щоб побачити їх прямим фарбуванням мазка за Грамом. B. anthracis як видно короткі ланцюжки довжиною 2-4 клітини з обідком просвітління навколо (інкапсуляція). Присутність великих грам-позитивних паличок в крові досить специфічно для ідентифікації B. anthracis. Якщо позитивний посів крові, роблять з нього мазок за Грамом і шукають інкапсульовані бактерії. Ця культура повинна також зростати на кров’яному агарі і агарі MacConkey.
3.2. Матеріал шкірних ран: один тампон з шкірних ран використовують для посіву трьох стандартних середовищ (кров’яний агар, агар MacConkey, збагачений бульйон) або 2 середовища (м’ясо-пептонний бульйон, м’ясо-пептонний агар); другий тампон використовують для приготування мазка за Грамом.
3.3. Зразки стільця сіють звичайним методом (кров’яний агар, агар MacConkey, феніл етиловий агар) або на м’ясо-пептонний бульйон, м’ясо-пептонний агар.
3.4. Цереброспінальну рідину попередньо центрифугують при 1500 об 15 хв., з осаду готують мазки за Грамом і здійснюють посів на кров’яний агар або збагачений бульйон (трипсинизированный соєвий бульйон або тиогликолат).
4. Інкубація культури
Культури інкубують при 35-37оС. Аналізують протягом 18-24 годин інкубації. Зростання B. anthracis можна побачити не раніше ніж через 8 годин.
5. Характеристика колоній B. anthracis.
Після інкубації на кров’яному овечому агарі 15-24 годин при 35-37оС видно чіткі окремі колонії 2-5 мм в діаметрі, плоскі або злегка опуклі, нерівномірно круглі, зі злегка хвилястим краєм і матовою поверхнею. Часто від краю колоній утворюються виступи у формі коми, звані «головою медузи». Колонії зазвичай в’язкої консистенції, якщо перешкодити петлею, зростання їх стає схожим на збитий яєчний білок. На відміну від колоній B. cereus та B. thuringiensis не бета-гемолітичні. Проте, слабкий гемоліз можна спостерігати під зонами суцільного зростання в старих культурах, що можна переплутати з бета-гемолізом.
Коли досліджують первинний ріст на середовищах, важливо порівняти величину зростання на кров’яному овечому агарі з ростом на агарі MacConkey. B. anthracis добре росте на кров’яному агарі, але не дає зростання на агарі MacConkey. B. anthracis росте швидко, позитивні суцільні зони можна бачити через 6-8 год. а окремі колонії можна визначити за 12-15 год. Це властивість можна використовувати, щоб ізолювати B. anthracis зі змішаної культури, що містить повільно зростаючі організми.
6. Тест на рухливість.
Тест визначає рухливість бактерій у підозрілих зразках. B. anthracis — нерухомий об’єкт. Цей ознака незвичайний серед Bacillus species і тому корисний для попередньої ідентифікації.
7. Інші методи.
Запропоновані комерційні тести для швидкого визначення Bacillus anthracis. Вони призначені тільки для аналізу зовнішнього середовища. Це досить грубий метод швидкого аналізу. Його не можна використовувати для діагностики і профілактики у пацієнтів. Корисність і обґрунтованість тестів невідома і сьогодні немає достатньо обгрунтованих даних, щоб рекомендувати використання цих наборів. Аналітична чутливість наборів обмежена технологією і виробники зазначають, що потрібно мінімум 10000 спір для виникнення позитивного сигналу. Таке число спір може бути тільки на сильно заражений об’єкт. Можливий помилковий позитивний результат зі спорами, що не належать B. anthracis.
Вакцинація Найбільш поширеними видами вакцин проти сибірки є:
Американська — на основі ослабленого некапсулированного штаму B. anthracis, інактивована, абсорбована, що містить захисний антиген (РА) сибіреязвенного екзотоксину і вільна від бактерій. Вакцина стимулює вироблення специфічних анти-РА АВ-містять антитіл, що володіють потужними протективными властивостями проти таких штамів, як Sterne, Ames і RP42 [5]. Ефективність вакцини перевірена на невеликій популяції хворих шкірною формою сибірської виразки. У 1999 р. вакциновано понад 500 тис. військовослужбовців американської армії без значущих побічних ефектів. В експериментах на мавпах (введення на 0 і 2 тижні) показана висока ефективність вакцини у випадках аерозольного зараження.
Російська — жива на основі спір з ослаблених культур бацили (СТИ-1). Згідно з даними засобів масової інформації України, в даний час дана вакцина, як і американська, на території країни відсутня.
Вакцинація в даний час проводиться лише серед контингенту з високим ступенем ризику зараження сибірською виразкою (працівники підприємств по переробці шкіряної сировини і вовни, м’ясокомбінатів, ветеринари, працівники лабораторій, що працюють з збудником сибірської виразки). Для екстреної профілактики в Росії розроблений специфічний сибиреязвенный імуноглобулін. Його вводять внутрішньом’язово в дозі 20-80 мл/добу (в залежності від клінічної форми та тяжкості хвороби) після попередньої десенсибілізації. Перед введенням проводять перевірку на індивідуальну чутливість — вводять внутрішньошкірно 0,1 мл імуноглобуліну, розведеного в 100 разів. При негативній пробі через 20 хв вводять підшкірно 0,1 мл розведеної (1:10) імуноглобуліну і через 1 годину — всю дозу внутрішньом’язово. При позитивній внутрішньошкірної реакції від введення імуноглобуліну краще утриматися.
Лікування
У зв’язку з загрозою біологічного тероризму в даний час особливе значення повинно приділятися ознайомлення широкого кола лікарів з сучасними поглядами на терапію легеневої і кишкової форми сибірської виразки. На сьогодні ефективними проти природних штамів B. anthracis визнані антибіотиків пеніцилінової і тетрациклінової груп, а також фторхінолони [6]. Не слід забувати про існування штучно створених патогенних штамів B. anthracis, дані про ефективність антибактеріальних препаратів у відношенні їх у відкритій пресі не наводяться. Всі хворі повинні бути ізольовані. Згідно [7, 8], сучасне лікування легеневої і кишкової форми сибірської виразки включає:
1. Первинна терапія:
Дорослим — ципрофлоксацин 400 мг внутрішньовенно кожні 12 годин або доксициклін (якщо підозрюється розвиток менінгіту, даний препарат небажаний, так погано проникає через гематоенцефалічний бар’єр) 100 мг внутрішньовенно кожні 12 годин і ще додатково один або два антибактеріальних препарати (in vitro активність проти B. аnthracis виявлена у рифампіцину, ванкоміцину, пеніциліну, ампіциліну, хлорамфеніколу, іміпенему, кліндаміцину і кларитроміцину).
Дітям — ципрофлоксацин (якщо не можливо внутрішньовенне введення, прийнятно призначення препарату внутрішньо) 20-30 мг/кг на добу внутрішньовенно, розділені на два введення, але не більше 1000 мг/добу.
Вагітним та особам з імуносупресивними станами — те ж, що і дорослим (п. 1.1.).
2. При виділенні відомого штаму В. anthracis:
Дорослі — пеніцилін G4, 4 млн. ОД. внутрішньовенно кожні 4 години або доксициклін (in vitro активність проти B. аnthracis вывлена у рифампіцину, ванкоміцину, пеніциліну, ампіциліну, хлорамфеніколу, іміпенему, кліндаміцину і кларитроміцину) 100 мг внутрішньовенно кожні 12 годин.
Дітям у віці до 12 років — пеніцилін G (враховуючи здатність бацили виробляти бета-лактамазу,
пеніциліни, ампіцилін, амоксицилін малоефективні навіть у поєднанні з інгібітором бета-лактамази — клавулоновой кислотою; цефалоспорини взагалі не ефективні), 50000 ОД/кг внутрішньовенно кожні 6 годин.
Дітям віком після 12 років — пеніцилін G (враховуючи здатність бацили виробляти бета-лактамазу, пеніциліни, ампіцилін, амоксицилін малоефективні навіть у поєднанні з інгібітором бета-лактамази — клавулоновой кислотою; цефалоспорини взагалі не ефективні) 4 млн. ОД. внутрішньовенно кожні 4 години.
Доксициклін (in vitro активність проти B. аnthracis вывлена у рифампіцину, ванкоміцину, пеніциліну, ампіциліну, хлорамфеніколу, іміпенему, кліндаміцину і кларитроміцину) також може бути використаний у лікуванні дітей, якщо дитина важить до 45 кг — призначають 2,5 мг/кг маси тіла внутрішньовенно кожні 12 годин, якщо більше 45 кг — доза препарату відповідає дорослим (див. п. 2.1.).
Вагітним та особам з імунодефіцитними станами — те ж, що і дорослим (п. 2.1.)
Тривалість лікування не менше 60 днів (протягом 60 днів з спір можливе утворення та розмноження бацил). Внутрішньовенне введення антибактеріальних препаратів може бути замінено на прийом препаратів усередину у разі поліпшення стану хворого. У разі розвитку у хворого поширеного набрякового синдрому, появи дихальних розладів або ознак менінгіту поряд з антибактеріальними препаратами парентерально призначають глюкокортикостероїди (ще призначають і при шкірній формі сибірки, якщо ворота інфекції в області шиї, голови)[9].
У період лікування введення сибіреязвенной вакцини може дозволити скоротити тривалість антибактеріальної терапії до 35-40 днів. Рекомендована схема введення: по одній дозі 0, 2 і 4 тижні хвороби.
Згідно [8] лікування шкірної форми сибірської виразки рекомендувалося проводити амоксициліном, який призначається всередину: дорослим, вагітним, особам з імунодефіцитними станами і дітям понад 20 кг по 500 мг кожні 8 годин; дітям з вагою до 20 кг — 40 мг на 1 кг маси тіла, розділені на 3 прийоми з інтервалом у 8 годин. Тривалість лікування, як і при легеневій формі. Місцеве застосування антибактеріальних препаратів неефективно. Реалії сьогоднішнього дня (використання биотеррористами стійких до пеніцилінів штамів Ст. anthracis) вимагають перегляду підходів до терапії шкірної форми і, згідно [10], протокол лікування шкірної форми приведено у відповідність із застосовуваним при легеневій.
Прогноз
Без адекватної терапії смертність при шкірній формі сибірки досягає 20%, при своєчасному і адекватному лікуванні — не перевищує 1%. При легеневої, кишкової формах вона наближається до 100%, навіть раннє призначення сучасних антибактеріальних препаратів не зменшує ймовірність настання летального результату.
Література
1. Медична мікробіологія, Покровський в. І., Поздєєва О. Н. (ред.),Москва, Медицина (1998).
2. Mock M and Fouet A., Anthrax Annu Rev Microbiol., 55, (2001)
3. Методичні вказівки з лабораторної діагностики сибірки у тварин і людей і виявлення збудника сибірської виразки в сировині тваринного походження, в об’єктах зовнішнього середовища (Затверджено МОЗ і Медпромом СРСР 01.09.1986) Москва (1987).
4. Weyant R. S., Ezzell J. W., and Popovic T., Basic laboratory protocols for the presumptive identification of Bacillus anthracis. Centers for Disease Control and Prevention, 16, USA, (2001).
5. Welkos S, Little S, Friedlander A, Fritz D. The role of antibodies to Bacillus anthracis and anthrax toxin components in inhibiting the early stages of infection by anthrax spores Microbiology Jun, 147, (2001).
6. Franz D. R., Jahrling P. B., Friedlander A., et al., Clinical recognition and management of patients exposed to biological warfare agents, JAMA, 278, 399, (1997).
7. Anthrax as a biological weapon medical and public health management (CONSENSUS STATEMENT), JAMA, May 12, 281, 1735 (1999).
8. Update: investigation of bioterrorism-related anthrax and interim guidelines for exposure management and antimicrobial therapy, October 2001, MMWR, 50, 909 (2001).
9. Dixon T. C, Meselson M., Guillemin J., and Hanna P. C., Anthrax, N. Engl. J. Med.,341,815 (1999).
10. CDC.Update: investigation of anthrax associated with international exposure and interim public health guidelines, October 2001, MMWR, 50, 889 (2001).
