5. Возбудитель столбняка

Возбудитель столбняка – С. tetani. Вызывает остропротекающую неконтагиозную раневую инфекцию, при которой нервная система поражается экзотоксином микроба.

Болезнь возникает в результате различных травм и ранений при условии внесения в них спор возбудителя, что возможно при попадании почвы, и сопровождается тоническими и клоническими судорогами мышц.

Возбудитель столбняка открыт Н. Д. Монастырским (1883) и А. Николайером (1884), чистую культуру выделил в 1889 г. Китазато.

Морфология. С. tetani – крупная тонкая палочка с закругленными концами длиной 3-12 и шириной 0,3-0,8 мкм. В препаратах из пораженных тканей бактерии располагаются отдельно и группами по 2-3 клетки, из культур, особенно молодых, в жидких средах – в виде длинных изогнутых нитей. Столбнячная палочка подвижна (перитрих), имеет до 20 и более жгутиков; в старых культурах преобладают клетки без жгутиков. Капсулу не образует. Круглые споры, располагающиеся терминально, в 2-3раза шире клетки, в результате этого бактерия приобретает вид барабанной палочки. Споры формируются в культурах обычно через 2-3 суток, они также образуются и в организме. Палочки со спорами неподвижны. На 4-6 сутки культуры в жидких средах состоят исключительно из спор и почти не содержат вегетативных клеток, которые лизируются.

Вегетативные клетки хорошо окрашиваются спиртово-водными растворами анилиновых красок. Грамположительные, но в старых культурах часть бактерий грамотрицательные.

Культивирование. Возбудитель столбняка – строгий анаэроб. На поверхности плотных питательных сред растет в условиях анаэробиоза при остаточном давлении не выше 0,7 кПа. Оптимальные условия: рН 7,4-7,6 и температура 36-38 ⁰С; С. tetani. Споры границы роста лежат в пределах 14-43 ⁰С.

В среде Китта-Тароцци возбудитель растет медленно; обычно через 24-36 ч появляется интенсивное равномерное помутнение с незначительным газообразованием в виде единичных пузырьков, к 5-7 суткам выпадает рыхлый осадок, среда при этом становится прозрачной. Культуры, особенно на 3-5 сутки роста, издают своеобразный запах женого рога.

На глюкозо-кровяном агаре в анаэробных условиях образует нежные беловато-серые колонии с отростками и приподнятым центром, иногда в виде мелких круглых, напоминающих капельки росы. Колонии окружены слабой зоной гемолиза (2-4 мм). Если чашки дополнительно выдержать при комнатной температуре, зона гемолиза увеличится, при обильном посеве гемолиз может быть по всей поверхности среды. В высоком столбике агара через 1-2 суток вырастают плотные колонии, напоминающие чечевичное зерно, иногда диск (R-форма). В столбике желатина через 5-12 суток появляется рост в виде елочки и происходит медленное разжижение субстрата. Молоко свертывается медленно с образованием на 5-7 сутки мелких сгустков казеина, мозговая среда чернеет при продолжительном культивировании.

Биохимические свойства. В отличие от других патогенных клостридий возбудитель столбняка характеризуется слабой биохимической активностью: не сбраживает моносахариды и многоатомные спирты. Однако некоторые штаммы могут ферментировать глюкозу в зависимости от концентрации в среде ионов железа.

С. tetani обладает слабыми протеолитическими свойствами, вызывая медленную ферментацию протеинов и пептонов до аминокислот, которые затем разлагаются с образованием угольной кислоты, водорода, аммиака, летучих кислот и индола.

Токсинообразование. Возбудитель столбняка лишен факторов инвазивности, но обладает способностью синтезировать экзотоксин высокой активности. Столбнячный токсин получен и описан Берингом и Китазато (1890). Токсин обусловливает всю специфику патогенеза и клиническую картину столбняка.

В составе столбнячного экзотоксина два компонента – тетаноспазмин и тетанолизин (тетаногемолизин). Тетаноспазмин избирательно действует на нервную систему и вызывает тонические сокращения поперечнополосатых мышц, тетанолизин – неспецифический гемолиз эритроцитов. Тетаноспазмин – основной токсический фактор, обладающий свойством нейротоксина, поражающего моторные нейроны центральной нервной системы; Цитопатический эффект в отношении клеток других тканей не проявляет. Вырабатывается в организме и культурах на вторые сутки инкубирования и достигает максимума на 5-7 сутки. Очищенный кристаллизованный тетаноспазмин – термолабильная протеаза, состоящая из 13 аминокислот с преобладанием аспарагина. Токсичность кристаллического тетаноспазмина составляет 66х10⁶ ЛД₅₀ для белых мышей на 1 мг азота токсина. Тетанолизин – разрушающийся в присутствии кислорода гемолизин, имеющий общие свойства с бетатоксином С. perfringens, пневмолизином пневмококков и О-стрептолизином гемолитических стрептококков. В культуральной жидкости накапливается в значительном количестве уже через 20-30 ч; в старых культурах разрушается. Обладает гемолитическим, кардиотоксическим и летальным действиями.

Процессы образования тетаноспазмина и тетанолизина взаимно не обусловлены: некоторые штаммы могут продуцировать большое количество тетанолизина и малое тетаноспазмина.

Экзотоксин возбудителя столбняка нестоек и легко разрушается при высокой температуре (при 60 ⁰С – через 30 минут, при 65 ⁰С – через 5 минут), а также под влиянием прямых солнечных лучей, ионизирующих излучений и химических веществ: перманганата калия, азотнокислого серебра, йода, кислот, щелочей. Антибиотики и сульфаниламиды не разрушают этот токсин. Он не проникает через стенку кишечника и не инактивируется ферментами желудочно-кишечного тракта. Под действием формалина при 35-38 ⁰С переходит в анатоксин – нетоксический иммуногенный препарат.

К ферментам патогенности клостридий столбняка следует отнести РНК-азу и фибринолизин. РНК-аза токсична для лейкоцитов и ингибирует фагоцитоз; фибринолизин способствует всасыванию тетаноспазмина.

Антигенная структура. Подвижные штаммы клостридий столбняка в своем составе имеют соматический О- и жгутиковый Н-антигены. Термолабильный Н-антиген определяет типовую специфичность микроба. Описано 10 сероваров возбудителя столбняка, различающихся по структуре Н-антигена, обозначаемых цифрами I, II, III, IV и т. д. В природе чаще других встречают серовары I и II. Все они продуцируют иммунологически однородный экзотоксин, нейтрализуемый противостолбнячной сывороткой. Термостабильный О-антиген относится к групповым.

Антигенная структура столбнячного токсина изучена недостаточно.

Устойчивость. Вегетативные клетки С. tetani малоустойчивы к воздействию различных факторов внешней среды. Температура 60-70 ⁰С убивает столбнячные палочки в течение 30 минут, растворы обычных дезинфицирующих препаратов – через 15-20 минут.

Споры, напротив, весьма резистентны. В почве, высохшем кале, на различных предметах (гвозди, щепки, сельскохозяйственные орудия, колючки растений и др.), защищенных от света, они сохраняются в течение многих лет (так, например, на кусочке сухого дерева – до 11 лет). Прямой солнечный свет инактивирует споры через 3-5 суток. Во влажной среде при нагревании до 80 ⁰С сохраняют жизнеспособность 6 ч, а при нагревании до 90 ⁰С – 2 ч. Они также относительно устойчивы к различным дезинфектантам: 1 % раствор сулемы 5 % раствор фенола убивают их через 8-10 ч, 5 % раствор креолина – за 5, 1 % раствор формалина – за 6 ч, 0,5 % раствор соляной кислоты – за 30 минут, 10 % настойка йода – за 10, 1 % раствор азотнокислого серебра – за 1 минуту.

Патогенность. К столбняку восприимчивы все виды сельскохозяйственных животных, но наиболее чувствительны лошади. Болеют также собаки, кошки и дикие млекопитающие. Описаны случаи столбняка у кур, гусей и индюков. К столбнячному токсину исключительно восприимчив человек. Холоднокровные – лягушки, змеи, черепахи, крокодилы – невосприимчивы к столбняку при температуре ниже 20 ⁰С, но введенный токсин длительное время циркулирует в их организме.

Из лабораторных животных наиболее восприимчивы белые мыши, морские свинки и кролики. Инкубационный период у белых мышей продолжается до 36 ч, у морских свинок – до 48 ч, у кроликов – до 3-4 суток. Болезнь у них развивается по типу общего или восходящего (tetanus ascendes) столбняка. Особенно характерно клиническая картина проявляется у белых мышей: ригидность хвоста и инокулированной лапки. Конечность вытянута, ограничена в подвижности, туловище искривлено в сторону инокулированной лапки, постепенно процесс захватывает и вторую половину тела. Положенная на спину мышь не может самостоятельно перевернуться. Погибающие животные принимают характерную позу с искривлением тела и вытянутыми лапками. Гибель их наступает в течение от 12 ч до 5 суток.

Патогенез. Основной патогенетический фактор при столбняке – экзотоксин, и в первую очередь тетаноспазмин, представляющий собой нейротоксин. Он не поражает кожу и не оказывает цитотоксического действия. Ферменты протеазы и фибринолизин, расплавляя кровяные сгустки и тромбы, способствуют распространению токсина за пределы очага размножения микробов. При глубоком ранении споры в условиях анаэробиоза быстро вегетируют, происходит интенсивное размножение бактерий и синтез токсина.

Экзотоксин поражает двигательные нервные центры, спинной и головной мозг, что в конечном итоге обусловливает основной симптомокомплекс столбняка. Под влиянием токсина снижается активность холинэстеразы и соответственно гидролиз ацетилхлорида, неизбежно ведущий к избыточному его образованию, вследствие чего концевая пластинка нервно-мышечного синапса приходит в состояние повышенного автоматического возбуждения. Судороги приводят к расстройству дыхания, развивается ларинготрахеоспазм, наступает гипоксия, респираторный и метаболический ацидоз. Под действием избыточного количества молочной кислоты может развиваться отек мозга. Животные погибают в результате асфиксии или паралича сердца.

Эпизоотологические данные. К столбняку восприимчивы все виды домашних животных, особенно молодняк. Птицы относительно устойчивы. К столбняку восприимчив человек. Болезнь неконтагиозна.

Источник возбудителя – животные-клостридионосители, выделяющие возбудитель с калом. Основной путь заражения – при попадании спор возбудителя столбняка в раны, особенно глубокие с разрывом мышц.

Предубойная диагностика. У больных животных отмечаются напряженность, оцепенение, судороги мышц. Первые признаки болезни: затруднение в приеме корма и пережевывании, судороги жевательных мышц, напряженная походка, неподвижность ушных раковин, выпадение третьего века, наблюдается синюшность слизистых, иногда острый отек легких, перистальтика замедлена; у крупного рогатого скота прекращается жвачка, расширяется рубец, кал и моча выделяются с трудом. Животные стоят, широко расставив конечности. У овец и коз наблюдается судорожное сокращение мышц шеи, голова запрокинута (опистотонус).

Послеубойная диагностика. Характерных для столбняка патологоанатомических изменений не обнаруживают. Мышцы могут иметь цвет вареного мяса, разрывы волокон, мелкие гнездные кровоизлияния. В почках и печени иногда отмечают дегенеративные изменения, а на плевре и эпикарде – кровоизлияния. Диагноз болезни обычно устанавливают по данным предубойного исследования, а при необходимости проводят лабораторные исследования и биопробу на мышах.

Лабораторная диагностика. В лабораторию для исследования направляют кусочки тканей из глубоких слоев раневых поражений, гной, выделения из ран. При генерализации процесса возбудитель можно обнаружить во внутренних органах, поэтому берут от трупа кусочки печени и селезенки массой по 20-30 г и 10 мл крови. При возникновении столбняка вследствие родов или аборта направляют выделения из влагалища и матки, а при подозрении – труп новорожденного животного.

При исследовании выделяют возбудитель столбняка и его токсин. Мазки окрашивают по Граму. Наличие в препаратах грамположительных палочек с круглыми терминальными спорами дает основание подозревать столбняк. Однако нередко находят сапрофитные бактерии (С. tetanomorphum и С. putrificum), очень похожие на клостридии столбняка. Поэтому микроскопия имеет только ориентировочное значение.

Материал засевают в среду Китта-Тароцци. Культуру микроскопируют и, если она загрязнена, прогревают 20 минут при 80 ⁰С или 2-3 минуты при 100 ⁰С. Затем производят пересев методом фракционирования на чашки Петри с глюкозокровяным агаром и выращивают в анаэробных условиях. После появления роста отбирают характерные колонии и производят отсев для выделения чистой культуры.

Биопробу проводят для обнаружения токсина в патологическом материале и культуре. Исследуемый материал растирают в стерильной ступке с кварцевым песком, добавляют двойной объем физиологического раствора. Смесь выдерживают 60 минут при комнатной температуре, после чего фильтруют через ватно-марлевый или бумажный фильтр. Фильтрат вводят внутримышечно в бедро задней лапки двум мышам в дозе 0,5-1 мл. Для достижения более быстрого результата рекомендуют вводить фильтрат в область корня хвоста в смеси с хлористым кальцием.

Если исследуют культуру возбудителя, то для накопления токсина ее предварительно выдерживают при 37-38 ⁰С в термостате 6-10 суток, фильтруют (или центрифугируют) и вводят в дозе 0,3-0,5 мл двум белым мышам.

Биопробу можно проводить и на морских свинках. Животные погибают обычно в течение от 12 ч до 5 суток. Наблюдают за подопытными животными не менее 10 суток.

Столбнячный токсин в культурах может быть обнаружен и при помощи реакций нейтрализации (РН) и непрямой гемагглютинации (РНГА) с танизированными эритроцитами.

Специфическая профилактика. У животных некоторых видов отмечается естественная устойчивость к столбняку. Известно, что крупный рогатый скот и свиньи болеют реже, чем другие виды животных. Предполагают, что у них с кормом поступают споры возбудителя столбняка, которые вегетируют в пищеварительном тракте с образованием токсина, который, всасываясь в очень небольших количествах, вызывает иммунитет. В нативных сыворотках коров, зебу, буйволов, баранов обнаруживают столбнячный антитоксин, в меньшем количестве его находят в сыворотках лошадей и верблюдов.

Принято считать, что иммунитет при столбняке в основном антитоксический. Вакцинация животных столбнячным анатоксином сообщает им стойкий и напряженный иммунитет, продолжающийся несколько лет. В 1924 г. французские исследователи Рамон и Декомбе получили анатоксин, который в дальнейшем активно использовали для профилактики столбняка.

У нас в стране применяют высокоэффективный концентрированный столбнячный анатоксин, представляющий собой преципитат 1 % квасцового анатоксина, изготовленный из нативного столбнячного токсина путем обработки его формалином, теплом, алюмокалиевыми квасцами и фенолом. Применяют его с профилактической целью в местностях, энзоотически неблагополучных по столбняку, особенно там, где зарегистрированы частые случаи заболевания взрослых животных и молодняка. Иммунитет наступает через 30 суток после прививки и сохраняется у лошадей в течение 3-5 лет, у других видов животных – не менее года.

Для пассивной иммунизации и лечения больных животных предложена антитоксическая противостолбнячная сыворотка ги-периммунизированных столбнячным анатоксином лошадей.

Ветеринарно-санитарная оценка и мероприятия. Больных животных к убою не допускают. При установлении болезни после убоя тушу со всеми органами и шкурой уничтожают. Остатки кормов, навоз, подстилку сжигают. Все обезличенные продукты (ноги, вымя, уши, кровь и др.), полученные от убоя других животных, смешанные с продуктами убоя от больных животных уничтожают.

Проводят санитарную обработку: механическая очистка помещения, смывание загрязнений с поверхностей 1 % раствором едкого натра (70-80 ⁰С), дезинфекция 5 % раствором едкого натра (70-80 ⁰С) и тщательное протирание поверхностей в момент нанесения раствора швабрами и т. п.; через 3, 6, 24 ч - дезинфекция повторяется 3 % раствором формальдегида и 3 % раствором едкого натра или хлорной известью с 5 % активного хлора (1 л/м³). Спецодежду кипятят.