Сибирская язва

Введение.

Возбудитель сибирской язвы Bacillus anthracis является этиологическим агентом острой инфекционной болезни человека и животных - сибирской  язвы (антракс), характеризующейся, поражением кожи (карбункулёзная форма), кишечника (кишечная форма), лёгких (лёгочная форма) и всех внутренних органов (септическая форма). К возбудителю сибирской язвы восприимчивы все виды животных (крупный рогатый скот, овцы, козы, лошади, олени, верблюды, буйволы, свиньи) и человек. Собаки и кошки достаточно устойчивы к заражению возбудителем сибирской язвы. Из лабораторных животных к возбудителю наиболее чувствительны белые мыши, морские свинки и кролики.

1. История открытия возбудителя.

Описания  болезни с признаками сибирской  язвы известны с древних времён. Однако приоритет в установлении болезни, свойственной животным и человеку с карбункулёзными признаками, отличающиеся от чумы принадлежит русским врачам, работавшим на Алтае Абраму Эшке и Никите Ножевщикову (1758 г.), которые представили подробное научное описание болезни. В конце 18 века Паллас П.С. описал эту болезнь на Урале, вдоль реки Иртыш. Русский учёный Андреевский С.С. в 1788 году, после 3-х летней экспедиции в Челябинском округе представил русской медицинской коллегии работу «О сибирской язве», которая содержала карту распространения болезни, описание признаков у человека и животных, доказал её тождественность у человека и животных. Ему принадлежит авторство в названии болезни «Сибирская язва» по месту её изучения. В дальнейшем, до установления этиологии болезнь была описана врачами в России (Петерсон И.,1790; Гамалея М.Л., 1792;Хотовицкий С.Ф., 1831), Европе (Уден Ф.,1807;Гейрот Ф.,1807; Эллизен, 1807). 

Впервые возбудитель обнаружили К.Давэн и Райе (Франция) в 1850 г. в крови погибших овец с признаками сибирской язвы в виде  нитевидных, неподвижных палочек, но их значение  оставалось невыясненным и только в 1863 г. авторы окончательно установили, что обнаруженная палочка являлась причиной заболевания овец сибирской язвой. Этот год считают официальной датой открытия бациллы сибирской язвы.        

 В  1876 немецкий микробиолог Роберт  Кох сообщил, что обнаруженные при сибирской язве палочки являются микроорганизмом, способным размножаться делением в питательных средах и окончательно установил этиологию сибирской язвы.

В это  же время (1877 г.) Л.Пастер получил чистую культуру возбудителя сибирской  язвы, доказав при этом длительное сохранение «заразного начала» в  почве. Впервые он создал вакцину  против сибирской язвы.

В России культуру сибиреязвенного микроба впервые получил В.К.Высокович (1882), а в 1883 году Ценковский Л.С. впервые в России создал вакцину для овец, положив тем самым начало вакцинопрофилактики животных против сибирской язвы.

Современная история исследований возбудителя сибирской язвы, создания средств диагностики и вакцин в России связана с такими именами ветеринарных микробиологов как Терентьев Ф.А., Колесов С.Г., Коляков Я.Е., Бакулов И.А.

В прошлом  и в настоящее время  сибирскую язву регистрировали  на всех континентах, в отдельных регионах болезнь приобретала характер эпизоотий (Африка, страны Ближнего Востока, Юго-Восточной Азии). В России, до революции 1917 года число вспышек было в среднем 35 тысяч ежегодно, а в отдельные годы (1889-1890 г.г.) - 146-100 тысяч, соответственно. По данным Департамента ветеринарии в 1997 году в России установлен 21 неблагополучный пункт.

2. Характеристика возбудителя

2.1.Классификация         

 По  современной классификации по  Берджи (1986) возбудитель сибирской язвы относится к группе зоонозных болезней, свойственных преимущественно животным, но передающихся в соответственных условиях и человеку, к порядку Eubacterisales, семейству Bacillaceae, роду  Bacillus, типовому виду Bacillus anthracis.        

 Род Bacillus объединяет 48 видов аэробных или факультативно-аэробных бацилл, которые разделены на две группы: в первую включено 22 вида, во вторую - 26 видов. При этом, в настоящее  время генетическими методами чётко доказана уникальность Bacillus anthracis и её отличие от сапрофитов - B. cereus, B. mycoides, B. thuringiensis.

2.2. Морфология возбудителя.  

Bacillus anthracis - неподвижная, грам-положительная,  споро- образующая аэробная палочка,  длиной 5-8 мкм, толщиной 1-1,5 мкм, часто соединяющиеся в цепочки по 2-4 членика или в виде нитевидных волокон.

Клеточная стенка вегетативных бескапсульных  клеток B. anthracis окружена S-слоем, содержащим 10% белка и является фактором вирулентности. В тканях заражённых животных или  выращенный в специальных условиях (без доступа кислорода и с высоким содержанием в питательной среде белка)  возбудитель    образует наружную защитную оболочку - капсулу (вегетативная форма). Капсула является наружной по отношению к S-слою вегетативной клетки и дает возможность вирулентным бациллам беспрепятственно размножаться в организме животного. Капсула микроорганизма содержит поли-Д-глютаминовую кислоту, которая также является одним из основных факторов вирулентности. Наибольшее число полевых штаммов, выделенных от вынужденно убитых больных сибирской язвой животных и  из трупов имеют капсулу. Бескапсульные изоляты авирулентные и выделены от животных и из внешней среды при отсутствии болезни.

При свободном  доступе кислорода, дефиците питательных  веществ и температуре окружающей среды от плюс 26 до 30⁰С бацилла образует споры (споровая форма), биологическая роль которых заключается в защите микроорганизма от воздействия окружающей среды и сохранения вида. Существуют и безспоровые формы - аспорогенные мутанты (в случае выращивания культуры возбудителя при  температуре выше 42⁰ или в средах, содержащих 1% карболовой кислоты). Спорообразование присуще как патогенным так и вакцинным штаммам Bacillus anthracis.

2.3. Антигенные и токсические  свойства.

При изучении структурно-функциональной организации возбудителя установлено, что  S-слой бациллы содержит два поверхностных белка и выполняет различные функции, включая сохранение формы клетки и является одним из факторов вирулентности.

Капсула содержит полисахаридный соматический и белковый компоненты (антигены). Полисахаридный антиген термостабильный, долго сохраняется в трупах и шкурах павших от сибирской язвы животных, ответственен за реакцию преципитации со специфическими сыворотками.

При размножении Bacillus anthracis продукцирует экзотоксин, который также определяет вирулентные и антигенные свойства возбудителя. В результате очистки и определения функциональных свойств компонентов экзотоксина было установлено наличие в нём трёх белков - протективного антигена (РА, фактор  II), летального (LF, фактор III) и отёчного (EF, фактор I). Было установлено, ни один, в отдельно взятых указанных белков не вызывал токсического эффекта, тогда как сочетанное введение РА+LF или РА+ EF приводило к отёку и гибели животных.

2.4. Культивирование

Bacillus anthracis размножается на обычных питательных  средах при температуре 35-37⁰С. При температуре ниже 12⁰С и выше 45⁰С бациллы не растут. Оптимальная рН среды 7,2-7,6. В жидких средах (мясо-пептонный бульон, бульон Мартена, бульон Хоттингера) наблюдают на дне пробирки рост в виде хлопьев ваты, при этом бульон остается прозрачным; в твёрдых средах, на МПА (мясо-пептонный агар) образует колонии с волнистыми краями, напоминающие «голову медузы». При выращивании в средах, содержащих пенициллин, бациллы выглядят в виде шаров (феномен «жемчужного ожерелья»). В результате внесения бацилл уколом в столбик 10-12 % желатины, на 2-5 сутки наблюдают разжижение желатины (форма ёлочки, затем воронки).

Различают R-формы, S-формы и переходные формы. Вирулентные капсульные штаммы бациллы, размножаясь на твёрдых питательных средах, содержащих сыворотку, формируют колонии S-формы, авирулентные, бескапсульные -R-формы.

2.5. Устойчивость.

Бацилла, находящаяся в вегетативной форме, неустойчива. Так, в невскрытом павшем животном (трупе)  палочки инактивируются в течение 1-3 суток. Обычные дезинфицирующие вещества (2% раствор формалина, 5-10% рствор хлорамина) убивают вегетативные формы бациллы в течение 4-5 минут. При нагревании 55⁰С гибель наступает через 40 минут, при кипячении - мгновенно. Минусовая температура консервируеи бациллы. В замороженном мясе (минус 15⁰С) они сохраняются до 15 суток. Солнечный свет убивает их  за несколько часов. Бациллы чувствительны к действию антибиотиков - пенициллина, стрептомицина, окситетрациклина, тетрациклина.

Споры гораздо устойчивее вегетативной формы  бацилл и во внешней среде сохраняются  гораздо дольше. В навозной жиже споры сохраняются свыше 1 года, в  почве, в высушенном состоянии они  могут сохраняться в течение 30-60 и более лет жизнеспособными и вирулентными. Споры способны при попадании в организм из почвы, пройдя стадию споропрорастания  перейти  в фазу вегетативной клетки и далее вызвать заболевание. Споры устойчивы к воздействию физических факторов (кипячение 10 минут, прямой солнечный свет - 2-5 суток), химических веществ и дезинфектантов (5-10% раствор хлорамина, 10% раствор едкого натра инактивируют споры только через 2 часа.

3. Роль возбудителя в патологии животных и человека

Bacillus anthracis -уникальный патоген для животных и человека. Впервые занесённый в какую-либо местность он может укорениться и сохранять угрозу для вспышек болезни на многие десятилетия. В таблице представлены данные о вспышках и заболеваемости животных в России.

Источники возбудителя сибирской язвы и факторы его передачи        

 Источником возбудителя инфекции является зараженный организм, в котором патогенный микроорганизм способен размножаться, накапливаться и выделяться во внешнюю среду. Таким источником является больное сибирской язвой животное. В странах, где преобладает пастбищное содержание животных, огромную опасность представляют места гибели или захоронения павших от сибирской язвы животных, неубранные трупы. Заражение в естественных условиях в основном происходит в результате поедания (питье) животными контаминированного спорами возбудителя корма, воды или через повреждённую кожу. Фураж, полученный лугов, на которых выпасались животные, больные сибирской язвой, также может быть причиной заражения, так как вместе с травой в сено попадает и почва, содержащая споры. Возбудитель также может передаваться через контаминированные предметы и насекомыми.

Почву и воду, контаминированные бациллами  сибирской язвы от больных  и  павших животных считают факторами передачи возбудителя.

Помимо  указанных условий, содействующих  распространению возбудителя, значительную роль в появлении болезни играют факторы внешней среды. Отмечено, что сильные вспышки болезни  наблюдались в засушливые годы, когда  животные поедали низкорослую траву, захватывая частики земли.        

 Занос  возбудителя в благополучные  районы и страны чаще всего  происходит с мясом или субпродуктами  от случайно убитых животных, больных сибирской язвой в  результате неправильно поставленного  диагноза.

Для возникновения болезни необходимо, чтобы возбудитель проник в организм восприимчивого хозяина. Это возможно различными путями: алиментарным, аэрогенным, трансмиссивным, плацентарным. Возможен также механический путь проникновения. Из многочисленной группы аэробных бацилл, обитающих в почве, только B. anthracis приобрела наиболее выраженные вирулентные свойства и способность вызывать у животных и человека болезнь со смертельным исходом.

Стационарность, периодичность, сезонность болезни

         Стационарность - наиболее яркая эпизоотическая  особенность сибирской язвы. Современные  наблюдения показывают, что возбудитель  сохраняется в ранее неблагополучных  пунктах спустя многие десятилетия благополучия. Ранее контаминированные возбудителем пастбища многие годы сохраняют опасность заражения («проклятые поля»). Периодичность вспышек составляет в разных местностях от 3 до 10 лет . Для России, США, Канады и европейских стран  сезонность характеризуется  летними вспышками, в Австралии -зимними месяцами (самые тёплые для данного полушария).

4.  Клинические признаки и патологоанатомические изменения при сибирской язве.        

 Инкубационный период длится 1-3 дня, реже - дольше. При сибирской язве наблюдают местную форму (карбункулезную, ангинозную, легочную, кишечную), атипичную проявление и септическую форму болезни. Болезнь протекает молниеносно, остро, подостро, хронически и абортивно.         

 У  жвачных животных и лошадей болезнь чаще проявляется в септической форме, протекает молниеносно и остро с поражением кишечника и явлениями септицемии. Однако возможно и атипичное проявление болезни. У свиней чаще обнаруживают местные поражения, болезнь протекает подостро, иногда остро, нередко хронически.