Таблица 41
Основные различия между V. cholerae и V. eltor
Факторы патогенности V. cholerae.
1. Подвижность. 2. Хемотаксис. С помощью этих свойств вибрион вступает во взаимодействие с эпителиоцитами. У мутантов Che– (утративших способность к хемотаксису) вирулентность значительно снижается, у мутантов Mob– (утративших подвижность) либо полностью исчезает, либо резко снижается. 3. Факторы адгезии и колонизации, с помощью которых вибрион прилипает к микроворсинкам и колонизирует слизистую оболочку тонкого кишечника. К факторам адгезии относятся муциназа, растворимая гемагглютинин/протеаза, нейраминидаза и др. Они способствуют адгезии и колонизации, так как разрушают вещества, входящие в состав слизи. Растворимая гемагглютинин/протеаза способствует отделению вибрионов от рецепторов эпителиоцитов и их выходу из кишечника во внешнюю среду, обеспечивая им эпидемическое распространение. Нейраминидаза укрепляет связь холерогена с эпителиоцитами и облегчает проникновение токсина внутрь клеток, что усиливает тяжесть диареи. 4. Холерный токсин – холероген. 5. Так называемые новые токсины, которые способны вызывать диарею, но не имеют генетического и иммунологического родства с холерогеном. 6. Дермонейротические и геморрагические факторы. Природа этих токсических факторов и их роль в патогенезе холеры изучены недостаточно. 7. Эндотоксин. Липополисахариды V. cholerae обладают сильным эндотоксическим свойством и вызывают общую интоксикацию организма.
Главный из перечисленных факторов патогенности холерного вибриона – экзотоксин холероген (CTX AB), который и обусловливает патогенез этой болезни. Молекула холерогена состоит из двух фрагментов – A и B. Фрагмент A состоит из двух пептидов – A1 и A2, он обладает специфическим свойством холерного токсина и наделяет его качествами суперантигена. Фрагмент B состоит из 5 одинаковых субъединиц. Он выполняет две функции: 1) распознает рецептор (моносиалоганглиозид) энтероцита и связывается с ним; 2) формирует внутримембранный гидрофобный канал для прохождения субъединицы A. Пептид A2 служит для связывания фрагментов A и B. Собственно токсическую функцию выполняет пептид A1 (АДФ-рибозилтрансфераза). Он взаимодействует с НАД, вызывает его гидролиз; образующаяся при этом АДФ-рибоза связывается с регуляторной субъединицей аденилатциклазы. Это ведет к угнетению гидролиза ГТФ. Возникающий комплекс ГТФ + аденилатциклаза вызывает гидролиз АТФ с образованием цАМФ. (Другой путь накопления цАМФ – подавление холерогеном фермента, гидролизующего цАМФ до 5-АМФ). Проявление функции гена ctxAB, кодирующего синтез экзотоксина, зависит от функции ряда других генов патогенности, в частности генов tcp (кодирующих синтез токсин-контролируемых пилей адгезии – ТКПА), регуляторных генов toxR, toxS и toxT, генов hap (растворимой гемагглютенин/протеазы) и neu (нейраминидазы). Поэтому генетический контроль патогенности V. cholerae имеет сложный характер.
Как выяснилось, в хромосоме V. cholerae имеются два острова патогенности. Один из них представляет собой геном нитевидного умеренного конвертирующего фага CTXϕ, а другой – геном тоже нитевидного умеренного конвертирующего фага VPIϕ. Каждый из этих островов патогенности содержит кассеты генов указанных профагов, которые и определяют патогенность возбудителя холеры. Профаг CTXϕ несет гены CTX, гены новых токсинов zot и ace, ген cep (синтез адгезина), ген ortU (синтез продукта с неизвестной функцией). В эту же кассету входят ген neu и область фага RS2, которая кодирует репликацию, а также интеграцию профага в хромосомы. Гены zot, ace и ortU необходимы для формирования фаговых вирионов при исключении профага из хромосомы возбудителя.
Профаг VPIϕ несет гены tcp (кодируют продукцию пилей (белок ТКПА)), гены toxT, toxR, act (дополнительный фактор колонизации, гены мобильности (интегразы и транспозазы)). Транскрипцию генов вирулентности регулируют три гена-регулятора: toxR, toxS и toxT. Эти гены координированно, на уровне транскрипции, изменяют активность более 20 генов вирулентности, включая гены ctxAB, tcp и др. Главным геном-регулятором служит ген toxR. Его повреждение или отсутствие приводят к авирулентности или к снижению продукции холерного токсина CTX и ТКПА более чем в 100 раз. Возможно, таким образом регулируется координированное выражение генов вирулентности в островах патогенности, образуемых умеренными конвертирующими фагами и у других видов бактерий. Установлено, что в хромосоме V. cholerae eltor присутствует еще один профаг К139, но его геном мало изучен.
Ген hap локализован на хромосоме. Таким образом, вирулентность (патогенность) и эпидемическую способность V. cholerae определяют 4 гена: ctxAB, tcp, toxR и hap.
Для обнаружения способности V. cholerae продуцировать холероген можно использовать различные методы.
1. Биологическая проба на кроликах. При внутримышечном введении холерных вибрионов кроликам-сосункам (возраст не более 2 нед.) у них развивается типичный холерный синдром: диарея, обезвоживание и гибель кролика.
2. Непосредственное обнаружение холерогена с помощью ПЦР, ИФМ или реакции пассивного иммунного гемолиза (холероген связывается с Gm1 эритроцитов, и они при добавлении антитоксических антител и комплемента лизируются). Однако обнаружения только способности продуцировать токсин недостаточно для определения эпидемической опасности таких штаммов. Для этого необходимо выявить наличие гена hap, поэтому лучше и надежнее всего дифференцировать токсигенные и эпидемические штаммы холерных вибрионов серогрупп О1 и О139 с помощью ПЦР с применением специфических праймеров для обнаружения всех 4 генов патогенности: ctxAB, tcp, toxR и hap.
Способность V. cholerae, не относящихся к серогруппам О1 или О139, вызывать спорадические или групповые диарейные заболевания у людей может быть связана либо с наличием у них энтеротоксинов типа LT или ST, стимулирующих аденилатили гуанилатциклазные системы соответственно, либо с наличием только генов ctxAB, но отсутствием гена hap.
Во время седьмой пандемии выделялись штаммы V. cholerae с различной степенью вирулентности: холерогенные (вирулентные), слабо холерогенные (маловирулентные) и нехолерогенные (невирулентные). Нехолерогенные V. cholerae, как правило, проявляют гемолитическую активность, не лизируются холерным диагностическим фагом ХДФ(5) и не вызывают заболевания человека.
Для фаготипирования V. cholerae О1 (в том числе и эльтор) С. Мукерджи были предложены наборы фагов, которые затем в России были дополнены другими фагами. Набор таких фагов (1 – 7) позволяет выделить среди V. cholerae О1 16 фаготипов. Для идентифицирования токсигенных и нетоксигенных V. cholerae эльтор вместо ХДФ-3, ХДФ-4 и ХДФ-5 теперь в России предложены фаги CTX+ (лизируют токсигенные вибрионы эльтор) и CTX– (лизируют нетоксигенные вибрионы эльтор).
Резистентность возбудителей холеры. Холерные вибрионы хорошо выживают при низкой температуре; во льду сохраняют жизнеспособность до 1 мес.; в морской воде – до 47 сут., в речной – от 3 – 5 дней до нескольких недель, в кипяченой минеральной воде сохраняются более 1 года, в почве – от 8 дней до 3 мес., в свежих испражнениях – до 3 сут., на вареных продуктах (рис, лапша, мясо, каши и др.) выживают 2 – 5 дней, на сырых овощах – 2 – 4 дня, на фруктах – 1 – 2 дня, в молоке и молочных продуктах – 5 дней; при хранении на холоде срок выживания увеличивается на 1 – 3 дня; на полотняном белье, загрязненном испражнениями, сохраняются до 2 сут., а на влажном материале – неделю. Холерные вибрионы при температуре 80 °C погибают через 5 мин, при 100 °C – моментально; высокочувствительны к кислотам;
под влиянием хлорамина и других дезинфектантов погибают через 5 – 15 мин. Они чувствительны к высушиванию и действию прямых солнечных лучей, но хорошо и долго сохраняются и даже размножаются в открытых водоемах и сточных водах, богатых органическими веществами, имеющих щелочную рН и температуру выше 10 – 12 °C. Высокочувствительны к хлору: доза активного хлора 0,3 – 0,4 мг/л воды за 30 мин вызывает надежное обеззараживание от холерного вибриона.
Особенности эпидемиологии. Основным источником инфекции является только человек – больной холерой или вибриононоситель, а также загрязненная ими вода. Никакие животные в природе холерой не болеют. Способ заражения – фекально-оральный. Пути заражения: а) основной – через воду, используемую для питья, купания и хозяйственно-бытовых нужд; б) контактно-бытовой и в) через пищу. Все крупные эпидемии и пандемии холеры были связаны с водой. Холерные вибрионы обладают такими приспособительными механизмами, которые обеспечивают существование их популяций как в организме человека, так и в определенных экосистемах открытых водоемов. Обильная диарея, которую вызывает холерный вибрион, приводит к очищению кишечника от конкурирующих бактерий и способствует широкому распространению возбудителя в окружающей среде, прежде всего в сточных водах и в открытых водоемах, куда их сбрасывают. Человек, больной холерой, выделяет возбудителя в огромном количестве – от 100 млн до 1 млрд на 1 мл испражнений, вибриононоситель выделяет 100 – 100 000 вибрионов в 1 мл, заражающая доза составляет около 1 млн вибрионов. Продолжительность выделения холерного вибриона у здоровых носителей составляет от 7 до 42 дней и 7 – 10 дней у переболевших. Более продолжительное выделение наблюдается крайне редко.
