Shigellae

Dysenterie is een infectieziekte die wordt gekenmerkt door algehele intoxicatie van het lichaam, diarree en een specifieke beschadiging van het slijmvlies van de dikke darm. Het is een van de meest voorkomende acute darmziekten ter wereld. Dysenterie is al sinds de oudheid bekend onder de naam "bloederige diarree", maar de aard ervan bleek anders te zijn. In 1875 isoleerde de Russische wetenschapper FA Lesh de amoebe Entamoeba histolytica bij een patiënt met bloederige diarree. In de daaropvolgende 15 jaar werd de onafhankelijkheid van deze ziekte vastgesteld, waarvoor de naam amebiasis bleef bestaan.

De verwekkers van dysenterie in het algemeen vormen een grote groep biologisch vergelijkbare bacteriën, verenigd in het geslacht Shigella. De verwekker werd voor het eerst ontdekt in 1888 door A. Chantemes en F. Vidal; in 1891 werd hij beschreven door A.V. Grigoriev, en in 1898 identificeerde K. Shiga, met behulp van serum verkregen van een patiënt, de verwekker bij 34 patiënten met dysenterie, waarmee hij uiteindelijk de etiologische rol van deze bacterie bewees. In de daaropvolgende jaren werden echter andere verwekkers van dysenterie ontdekt: in 1900 door S. Flexner, in 1915 door K. Sonne, in 1917 door K. Stutzer en K. Schmitz, in 1932 door J. Boyd, in 1934 door D. Large, en in 1943 door A. Sax.

Het geslacht Shigella omvat momenteel meer dan 40 serotypen. Het zijn allemaal korte, niet-beweeglijke, gramnegatieve staafjes die geen sporen of capsules vormen en goed groeien op gewone voedingsmedia, niet op een voedingsmedium met citraat of malonaat als enige koolstofbron; ze vormen geen H₂S, hebben geen urease; de Voges-Proskauer-reactie is negatief; ze fermenteren glucose en enkele andere koolhydraten tot zuur zonder gas (behalve enkele biotypen van Shigella flexneri: S. manchester en S. newcastle); in de regel fermenteren ze geen lactose (behalve Shigella Sonnei), adonitol, salicine en inositol, maken gelatine niet vloeibaar, vormen gewoonlijk catalase, hebben geen lysinedecarboxylase en fenylalaninedeaminase. Het G+C-gehalte in DNA is 49-53 mol%. Shigella is een facultatief anaeroob organisme. De optimale groeitemperatuur is 37 °C. Ze groeien niet bij temperaturen boven 45 °C. De optimale pH van het medium is 6,7-7,2. Kolonies op dichte media zijn rond, convex en doorschijnend. Bij dissociatie worden ruwe R-vormige kolonies gevormd. Groei op MPB vindt plaats in de vorm van uniforme troebelheid, waarbij ruwe vormen een sediment vormen. Vers geïsoleerde culturen van Shigella Sonnei vormen gewoonlijk twee typen kolonies: klein rond convex (fase I) en groot plat (fase II). De aard van de kolonie hangt af van de aanwezigheid (fase I) of afwezigheid (fase II) van een plasmide met mm 120 MD, wat ook de virulentie van Shigella Sonnei bepaalt.

De internationale classificatie van Shigella is gebaseerd op hun biochemische kenmerken (mannitol-niet-fermenterende, mannitol-fermenterende, langzaam lactose-fermenterende Shigella) en de kenmerken van hun antigeenstructuur.

Shigella heeft O-antigenen met variërende specificiteit: algemeen voorkomend bij de familie Enterobacteriaceae, generiek, soort-, groeps- en typespecifiek, en K-antigenen; ze hebben geen H-antigenen.

De classificatie houdt alleen rekening met groeps- en typespecifieke O-antigenen. Op basis van deze kenmerken is het geslacht Shigella onderverdeeld in 4 subgroepen, oftewel 4 soorten, en omvat het 44 serotypen. Subgroep A (soort Shigella dysenteriae) omvat Shigella die geen mannitol fermenteert. De soort omvat 12 serotypen (1-12). Elk serotype heeft zijn eigen specifieke type-antigeen; antigene verbindingen tussen serotypen, en ook met andere soorten Shigella, komen zwak tot uiting. Subgroep B (soort Shigella flexneri) omvat Shigella die gewoonlijk mannitol fermenteert. Shigella van deze soort zijn serologisch aan elkaar verwant: ze bevatten typespecifieke antigenen (I-VI), op basis waarvan ze worden onderverdeeld in serotypen (1-6/') en groepsantigenen, die in verschillende samenstellingen in elk serotype worden aangetroffen en op basis waarvan serotypen worden onderverdeeld in subserotypen. Daarnaast omvat deze soort twee antigene varianten - X en Y - die geen typeantigenen hebben, maar verschillen in sets van groepsantigenen. Serotype S.flexneri 6 heeft geen subserotypen, maar wordt op basis van de kenmerken van fermentatie van glucose, mannitol en dulcitol onderverdeeld in 3 biochemische typen.

Het lipopolysaccharide-antigeen O in alle Shigella flexneri-varianten bevat groepantigeen 3, 4 als belangrijkste primaire structuur. De synthese ervan wordt aangestuurd door een chromosomaal gen dat zich nabij de his-locus bevindt. Typespecifieke antigenen I, II, IV, V en groepantigenen 6, 7, 8 zijn het resultaat van modificatie van antigenen 3 en 4 (glycosylering of acetylering) en worden bepaald door de genen van de corresponderende converterende profagen, waarvan de integratieplaats zich in het lac-pro-gebied van het Shigella-chromosoom bevindt.

Het nieuwe subserotype S.flexneri 4 (IV:7, 8), dat in de jaren 80 in het land opdook en wijdverspreid raakte, verschilt van subserotypen 4a (IV;3,4) en 4b (IV:3, 4, 6) en ontstond uit de variant S.flexneri Y (IV:3, 4) als gevolg van lysogenisatie door omzetting van profagen IV en 7, 8.

Subgroep C (Shigella boydix-soorten) omvat shigella die gewoonlijk mannitol fermenteert. De leden van de groep zijn serologisch van elkaar te onderscheiden. De antigenetische verbindingen binnen de soort zijn zwak. De soort omvat 18 serotypen (1-18), elk met een eigen hoofdtype antigeen.

Subgroep D (Shigella sonnei-soorten) omvat Shigella die gewoonlijk mannitol fermenteert en in staat is om langzaam (na 24 uur incubatie en later) lactose en sucrose te fermenteren. De soort S. sonnei omvat één serotype, maar kolonies van fase I en II hebben hun eigen typespecifieke antigenen. Er zijn twee methoden voorgesteld voor de intraspecifieke classificatie van Shigella sonnei:

• door ze te verdelen in 14 biochemische typen en subtypen op basis van hun vermogen om maltose, rhamnose en xylose te fermenteren;
• indeling in fagetypen op basis van gevoeligheid voor een set van overeenkomstige fagen.

Deze typeringsmethoden zijn voornamelijk van epidemiologisch belang. Daarnaast worden Shigella Sonnei en Shigella Flexneri voor hetzelfde doel getypeerd op basis van hun vermogen om specifieke colicinen te synthetiseren (colicinegenotypering) en hun gevoeligheid voor bekende colicinen (colicinotypering). Om het type colicinen dat Shigella produceert te bepalen, stelden J. Abbott en R. Shannon sets van typische en indicatorstammen van Shigella voor. Om de gevoeligheid van Shigella voor bekende typen colicinen te bepalen, werd de Set of Reference Colicinogenic Strains of P. Frederick gebruikt.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Shigella-resistentie

Shigella is vrij resistent tegen omgevingsfactoren. Ze overleven 0-36 dagen op katoen en papier, tot 4-5 maanden in gedroogde uitwerpselen, tot 3-4 maanden in aarde, 0,5 tot 3 maanden in water, tot 2 weken op fruit en groenten, tot enkele weken in melk en zuivelproducten; bij een temperatuur van 60 °C sterven ze binnen 15-20 minuten. Ze zijn gevoelig voor chlooramineoplossingen, actief chloor en andere desinfectiemiddelen.

Pathogene factoren van Shigella

De belangrijkste biologische eigenschap van shigella, die hun pathogeniciteit bepaalt, is het vermogen om epitheelcellen binnen te dringen, zich daarin te vermenigvuldigen en hun dood te veroorzaken. Dit effect kan worden vastgesteld met een keratoconjunctivale test (introductie van één lis shigella-kweek (2-3 miljard bacteriën) onder het onderste ooglid van een cavia veroorzaakt de ontwikkeling van sereus-purulente keratoconjunctivitis), maar ook door infectie van celculturen (cytotoxisch effect), kippenembryo's (hun dood), of intranasaal witte muizen (ontwikkeling van longontsteking). De belangrijkste factoren die de pathogeniciteit van shigella bepalen, kunnen worden onderverdeeld in drie groepen:

• factoren die de interactie met het epitheel van het slijmvlies bepalen;
• factoren die zorgen voor resistentie tegen humorale en cellulaire afweermechanismen van het macro-organisme en het vermogen van shigella om zich in zijn cellen voort te planten;
• het vermogen om toxines en toxische producten te produceren die de ontwikkeling van het pathologische proces zelf veroorzaken.

De eerste groep omvat adhesie- en kolonisatiefactoren: hun rol wordt gespeeld door pili, eiwitten van het buitenmembraan en LPS. Adhesie en kolonisatie worden bevorderd door enzymen die slijm vernietigen - neuraminidase, hyaluronidase, mucinase. De tweede groep omvat invasiefactoren die de penetratie van shigella in enterocyten en hun reproductie daarin en in macrofagen bevorderen met de gelijktijdige manifestatie van een cytotoxisch en (of) enterotoxisch effect. Deze eigenschappen worden gecontroleerd door de genen van het plasmide met mm 140 MD (het codeert voor de synthese van eiwitten van het buitenmembraan die invasie veroorzaken) en chromosomale genen van shigella: kcr A (veroorzaakt keratoconjunctivitis), cyt (verantwoordelijk voor celvernietiging), evenals andere genen die nog niet zijn geïdentificeerd. Bescherming van shigella tegen fagocytose wordt geboden door het oppervlakte-K-antigeen, antigenen 3,4 en lipopolysaccharide. Lipide A van shigella-endotoxine heeft bovendien een immunosuppressieve werking: het onderdrukt de activiteit van immuungeheugencellen.

De derde groep pathogeniciteitsfactoren omvat endotoxine en twee soorten exotoxinen die in Shigella worden aangetroffen: Shiga- en Shiga-achtige exotoxinen (SLT-I en SLT-II). De cytotoxische eigenschappen hiervan zijn het meest uitgesproken in S. dysenteriae. Shiga- en Shiga-achtige toxinen zijn ook aangetroffen in andere serotypen van S. dysenteriae; ze worden ook geproduceerd door S. flexneri, S. sonnei, S. boydii, EHEC en sommige salmonella's. De synthese van deze toxinen wordt gereguleerd door de tox-genen van converterende fagen. Enterotoxinen van het LT-type zijn aangetroffen in Shigella flexneri, sonnei en boydii. De LT-synthese in deze toxinen wordt gereguleerd door plasmidegenen. Enterotoxine stimuleert de activiteit van adenylaatcyclase en is verantwoordelijk voor het ontstaan van diarree. Shiga-toxine, of neurotoxine, reageert niet met het adenylaatcyclasesysteem, maar heeft een direct cytotoxisch effect. Shiga en Shiga-achtige toxines (SLT-I en SLT-II) hebben een molecuulgewicht van 70 kDa en bestaan uit subeenheden A en B (de laatste uit 5 identieke kleine subeenheden). De receptor voor de toxines is een glycolipide van het celmembraan. De virulentie van Shigella sonnei is ook afhankelijk van een plasmide met een molecuulgewicht van 120 MDa. Het reguleert de synthese van ongeveer 40 polypeptiden van het buitenmembraan, waarvan er zeven geassocieerd zijn met virulentie. Shigella sonnei met dit plasmide vormt fase I-kolonies en is virulent. Culturen die het plasmide verloren hebben, vormen fase II-kolonies en zijn vrij van virulentie. Plasmiden met een molecuulgewicht van 120-140 MDa werden gevonden in Shigella flexneri en Boyd. Shigella lipopolysaccharide is een sterk endotoxine.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ]

Post-infectieuze immuniteit

Zoals observaties bij apen hebben aangetoond, blijft er na dysenterie een sterke en vrij langdurige immuniteit bestaan. Deze wordt veroorzaakt door antimicrobiële antilichamen, antitoxines, verhoogde activiteit van macrofagen en T-lymfocyten. Lokale immuniteit van het darmslijmvlies, gemedieerd door IgA's, speelt een belangrijke rol. De immuniteit is echter typespecifiek en er treedt geen sterke kruisimmuniteit op.

Epidemiologie van dysenterie

De bron van infectie is uitsluitend de mens. Geen enkel dier in de natuur lijdt aan dysenterie. Onder experimentele omstandigheden kan dysenterie alleen bij apen worden gereproduceerd. De infectie vindt fecaal-oraal plaats. De overdrachtsroutes zijn water (vooral voor Shigella flexneri), voedsel, waarbij melk en zuivelproducten een bijzonder belangrijke rol spelen (de belangrijkste infectieroute voor Shigella sonnei), en contact met het huishouden, met name voor de soort S. dysenteriae.

Een kenmerk van dysenterie-epidemiologie is de verandering in de soortensamenstelling van pathogenen, evenals de Sonne-biotypen en Flexner-serotypen in bepaalde regio's. Zo was S. dysenteriae 1 tot eind jaren 30 verantwoordelijk voor 30-40% van alle gevallen van dysenterie, maar daarna begon dit serotype steeds minder vaak voor te komen en verdween het bijna volledig. In de jaren 60-80 verscheen S. dysenteriae echter opnieuw op het historische toneel en veroorzaakte een reeks epidemieën die leidden tot de vorming van drie hyperendemische haarden: in Midden-Amerika, Centraal-Afrika en Zuid-Azië (India, Pakistan, Bangladesh en andere landen). De redenen voor de verandering in de soortensamenstelling van dysenteriepathogenen houden waarschijnlijk verband met veranderingen in de collectieve immuniteit en veranderingen in de eigenschappen van dysenteriebacteriën. In het bijzonder wordt de terugkeer van S. dysenteriae 1 en de wijdverspreide verspreiding ervan, die de vorming van hyperendemische dysenteriehaarden veroorzaakte, in verband gebracht met de verwerving van plasmiden die resistentie tegen meerdere geneesmiddelen en een verhoogde virulentie veroorzaakten.

[ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ]

Symptomen van dysenterie

De incubatietijd van dysenterie is 2-5 dagen, soms minder dan een dag. De vorming van een infectiehaard in het slijmvlies van het dalende colon (sigmoïd en rectum), waar de verwekker van dysenterie doordringt, is cyclisch: adhesie, kolonisatie, penetratie van shigella in het cytoplasma van enterocyten, hun intracellulaire reproductie, vernietiging en afstoting van epitheelcellen, het vrijkomen van pathogenen in het darmlumen; daarna begint een andere cyclus - adhesie, kolonisatie, enz. De intensiteit van de cycli hangt af van de concentratie van pathogenen in de pariëtale laag van het slijmvlies. Als gevolg van herhaalde cycli groeit de ontstekingshaard, de resulterende ulcera, verklevingen, verhogen de blootstelling van de darmwand, waardoor bloed, mucopurulente knobbels en polymorfonucleaire leukocyten in de ontlasting verschijnen. Cytotoxinen (SLT-I en SLT-II) veroorzaken celvernietiging, enterotoxine - diarree, endotoxinen - algemene intoxicatie. Het klinische beeld van dysenterie wordt grotendeels bepaald door het type exotoxinen dat de ziekteverwekker produceert, de mate van het allergene effect en de immuunstatus van het lichaam. Veel aspecten van de pathogenese van dysenterie blijven echter onduidelijk, met name: de kenmerken van het beloop van dysenterie bij kinderen in de eerste twee levensjaren, de redenen voor de overgang van acute naar chronische dysenterie, het belang van sensibilisatie, het mechanisme van lokale immuniteit van het darmslijmvlies, enz. De meest typische klinische manifestaties van dysenterie zijn diarree, frequente aandrang: in ernstige gevallen tot 50 of meer keer per dag, tenesmus (pijnlijke spasmen van het rectum) en algemene intoxicatie. De aard van de ontlasting wordt bepaald door de mate van beschadiging van de dikke darm. De ernstigste vorm van dysenterie wordt veroorzaakt door S. dysenteriae 1, de mildste is Sonne-dysenterie.

Laboratoriumdiagnostiek van dysenterie

De belangrijkste methode is bacteriologisch. Het materiaal voor de studie is feces. Het schema voor de isolatie van de ziekteverwekker: zaaien op differentiële diagnostische Endo- en Ploskirev-media (parallel op het verrijkingsmedium, gevolgd door zaaien op Endo- en Ploskirev-media) om geïsoleerde kolonies te isoleren, het verkrijgen van een zuivere kweek, het bestuderen van de biochemische eigenschappen en, rekening houdend met deze laatste, identificatie met behulp van polyvalente en monovalente diagnostische agglutinerende sera. De volgende commerciële sera worden geproduceerd.

Voor Shigella die geen mannitol fermenteert:

• naar S. dysenteriae 1 en 2 (polyvalent en monovalent),
• tot S. dysenteriae 3-7 (polyvalent en monovalent),
• tot S. dysenteriae 8-12 (polyvalent en monovalent).

Voor Shigella fermenterende mannitol: voor typische antigenen van S. flexneri I, II, III, IV, V, VI, voor groepsantigenen van S. flexneri 3, 4, 6, 7, 8 - polyvalent, voor antigenen van S. boydii 1-18 (polyvalent en monovalent), voor antigenen van S. sonnei fase I, fase II, voor antigenen van S. flexneri I-VI + S. sonnei - polyvalent.

Voor snelle identificatie van Shigella wordt de volgende methode aanbevolen: een verdachte kolonie (lactose-negatief op Endo-medium) wordt opnieuw ingezaaid op TSI-medium (drievoudige suiker-ijzer) - een agar van drie soorten suiker (glucose, lactose, sucrose) met ijzer om de H2S-productie te bepalen; of op een medium dat glucose, lactose, sucrose, ijzer en ureum bevat.

Elk organisme dat ureum afbreekt na 4 tot 6 uur incubatie is waarschijnlijk een Proteus-organisme en kan worden uitgesloten. Een organisme dat H,S produceert, urease heeft of zuur produceert op de slant (lactose of sucrose fermenteert), kan worden uitgesloten, hoewel stammen die H₂S produceren, moeten worden onderzocht als mogelijke leden van het geslacht Salmonella. In alle andere gevallen moet de cultuur die op deze media is gekweekt, worden onderzocht en, indien glucose wordt gefermenteerd (kleurverandering in de kolom), in zuivere vorm worden geïsoleerd. Tegelijkertijd kan de cultuur worden onderzocht in een objectglaasje-agglutinatietest met geschikte antisera tegen het geslacht Shigella. Indien nodig worden andere biochemische tests uitgevoerd om te verifiëren of de bacterie tot het geslacht Shigella behoort, en wordt ook de beweeglijkheid bestudeerd.

De volgende methoden kunnen worden gebruikt om antigenen in het bloed (inclusief de CIC), urine en feces te detecteren: RPGA, RSK, coagulatiereactie (in urine en feces), IFM, RAGA (in bloedserum). Deze methoden zijn zeer effectief, specifiek en geschikt voor vroege diagnostiek.

Voor serologische diagnostiek kunnen de volgende methoden worden gebruikt: RPGA met de bijbehorende erytrocytendiagnostiek, immunofluorescentiemethode (in indirecte modificatie), Coombs-methode (bepaling van de titer van incomplete antistoffen). Een allergietest met dysenterine (een oplossing van eiwitfracties van Shigella flexneri en sonnei) is eveneens van diagnostische waarde. De reactie wordt na 24 uur in aanmerking genomen. Deze wordt als positief beschouwd bij aanwezigheid van hyperemie en een infiltraat met een diameter van 10-20 mm.

Behandeling van dysenterie

De belangrijkste aandacht wordt besteed aan het herstel van de normale water-zoutstofwisseling, rationele voeding, ontgifting en rationele antibioticatherapie (rekening houdend met de gevoeligheid van de ziekteverwekker voor antibiotica). Een goed effect wordt bereikt door vroegtijdig gebruik van polyvalente dysenteriebacteriofaag, met name tabletten met een pectinecoating, die de faag beschermt tegen de werking van zoutzuur in de maag; in de dunne darm lost pectine op, komen de fagen vrij en tonen hun effect. Voor profylactische doeleinden moet de faag minstens eens in de drie dagen worden toegediend (de overlevingsperiode in de darm).

Specifieke preventie van dysenterie

Verschillende vaccins zijn gebruikt om kunstmatige immuniteit tegen dysenterie te creëren: met gedode bacteriën, chemicaliën en alcohol, maar ze bleken allemaal niet effectief en werden stopgezet. Vaccins tegen dysenterie van Flexner zijn ontwikkeld met levende (mutante, streptomycine-afhankelijke) Shigella Flexneri en ribosomale vaccins, maar ook deze hebben geen brede toepassing gevonden. Daarom blijft het probleem van specifieke preventie van dysenterie onopgelost. De belangrijkste manier om dysenterie te bestrijden is het verbeteren van de watervoorziening en het rioleringssysteem, het waarborgen van strikte sanitaire en hygiënische omstandigheden in levensmiddelenbedrijven, met name in de zuivelindustrie, in kindertehuizen, openbare plaatsen en het handhaven van persoonlijke hygiëne.