Шигеллез или дизентерия, или как не провести лето на горшке: рассказываем о симптомах, профилактике и лечении инфекции

Многие россияне проводят отпуск в теплых регионах, но не у всех отдых оставляет приятные впечатления. Все чаще отмечаются случаи заболевания шигеллезом (дизентерией). Шигеллез — инфекционная болезнь, вызываемая различными видами шигелл. У инфицированных развивается кровавая диарея, лихорадка и спазмы желудка, начинающиеся через день или два после воздействия бактерии. Позывы в туалет настолько частые, что ни о каком пляже и экскурсиях речь не идет. 

Дизентерия не редкость и в детских садах и лагерях отдыха, домах престарелых, санаториях и др. учреждениях. Есть случаи эпидемий шигеллеза, закончившиеся смертью больных.

А ведь это заболевание довольно легко предотвратить, достаточно тщательно соблюдать правила гигиены. Это как раз тот случай, когда ваша мама была права, заставляя мыть руки перед едой. Итак, давайте изучим характер и особенности болезнетворных бактерий и научимся с ними бороться.

Что такое шигеллез — важные особенности возбудителя дизентерии

Шигеллез — это острое кишечное инфекционное заболевание, вызываемое бактериями шигеллами. Шигеллы — род гамма-протеобактерии семейства Enterobacteriaceae, открытый более 100 лет назад японским микробиологом Сига, в честь которого и назван. Шигеллы грамотрицательны, неподвижные, неспорообразующие, палочковидные бактерии, во многом родственные к Escherichia coli. 

Есть и другая версия: генетические исследования показывают, что шигеллы не представляют собой отдельный род, как традиционно считается, а скорее находятся в пределах рода Escherichia, поэтому они очень схожи с патогенной кишечной палочкой.

Предположительно шигеллы эволюционировали от 35000 до 270000 лет назад, что предшествует развитию сельского хозяйства и делает дизентерию одним самых ранних инфекционных заболеваний человека.

Ключом к эволюции шигеллы были некоторые события горизонтального переноса генов. Квинтэссенция шигеллы — ее способность проникать в клетки млекопитающих и получать доступ к цитоплазме, определение ниши, уникальной среди кишечных грамотрицательных бактерий, за исключением энтероинвазивной кишечной палочки.

Известно несколько патогенных видов бактерий Shigella. Чаще вызывают заболевание:

• Shigella flexneri;
• Shigella sonnei;
• Shigella boydii;
• Shigella dysenteriae.

Самая опасная дизентерия, вызванная типом Shigella dysenteriae — этот вид шигелл приводит к смертельным эпидемиям.

Самая распространенная инфекция — Shigella flexneri. Все вирулентные штаммы Shigella flexneri обладают большой 220 КБ плазмидой, опосредующей ее свойства вирулентности (мера патогенности). Выявлено, что плазмида кодирует гены нескольких аспектов вирулентности Shigella, включая:

• Адгезины. Участвуют в адгезии (прилипание) бактерий к поверхности эпителиальных клеток-мишеней
• Продуцирование инвазионных плазмидных антигенов (Ipa). Играют прямую роль в процессе инвазии шигелл.
• Функции транспортировки или обработки. Обеспечивающие правильную поверхность экспрессии белков Ipa
• Индукцию эндоцитарного поглощения бактерий и нарушение эндоцитарной вакуоли.
• Внутри- и межклеточные фенотипы распространения.
• Регуляцию плазмидно-кодируемых генов vir.

Присутствие этой плазмиды было обнаружено в 1980-х годах, после того, как выяснилось, что по существу вся хромосома S. flexneri может быть перенесена в E. coli без восстановления вирулентности фенотипа донора. Способность вторгаться в тканевую культуру клетки была перенесена на E. coli путем мобилизации плазмиды от S. flexneri.

Локус инвазии на вирулентной плазмиде Shigella равен патогенности островкообразного кластера, состоящего из 38 ORF оперонов ipa-mxi-spa на участке 32 кб плазмиды. Гены в этом локусе имеют решающее значение для инвазии шигелл в клетки млекопитающих, хотя для оптимальной инвазии клеток тканевой культуры необходимы некоторые гены находящиеся за его пределами.

Все шигелы устойчивы к воздействию факторов внешней среды. На поверхностях, зараженных калом, они выживают до 1 месяца. В почве и воде — несколько месяцев. В пище – несколько недель. Однако эти бактерии чувствительны к воздействию тепла и дезинфицирующих средств. При воздействии прямых солнечных лучей и при нагревании при температуре 60 градусов они погибают в течение 10 минут, при воздействии дезинфицирующих средств – в течение 30 минут. Таким образом даже зараженные продукты и предметы можно легко обеззаразить.

Восприимчивость к инфекции зависит от возраста, общего состояния здоровья и дозы инфекции. При низкой кислотности желудка достаточно 10 до 100 бактерий. Наиболее подвержены заражению дети до 5 лет и пожилые люди. Благодаря нормальной кислотности желудка и здоровой микрофлоре кишечника, около половины случаев заражения протекают в легкой форме.

Заражение — мойте руки перед едой!

Единственный естественный резервуар бактерий вида Shigella — человек, уже заболевший или переносчик бактерий, выделяющий болезнетворные микроорганизмы в окружающую среду с фекалиями.

Дизентерия, не что иное, как болезнь грязных рук. Т. е. большинство инфекций, вызванных шигеллой, — результат прохождения бактерии от стула или испачканных пальцев одного человека до рта другого. Это происходит, когда не соблюдаются элементарные правила гигиены.

Распространение инфекции особенно вероятно среди малышей, не полностью приученных к туалету. Члены семьи и товарищи по играм таких детей подвергаются высокому риску инфицирования. Распространение шигеллы можно остановить частым и тщательным мытьем рук с мылом.

Также бывают эпидемии пищевого или водного происхождения. Инфекция разносится людьми, работающими в продуктовых магазинах или цехах, или мухами, размножающимися в зараженных фекалиях. Вода заражается через сточные воды или при купании больных (бассейны, ванны).

В последние годы наблюдается рост числа случаев, когда россияне заражаются шигеллезом во время отдыха в странах Азии и Африки, покупая пищу на улице. Также отмечается рост случаев этого заболевания, связанных с потреблением непастеризованного молока и продуктов его переработки, приобретаемых на рынках, во дворах, на улицах.

Ещё один важный фактор активного распространения дизентерии — элементарное незнание особенностей возбудителя. Многие люди не знают, что после стихания симптомов они все-равно разносят инфекцию: шигеллы присутствуют в диарейном стуле инфицированных пациентов и до 4-х недель впоследствии. 

Симптомы — от горшка не отойти, кровь в стуле!

Длительность инкубационного периода (период бессимптомного размножения бактерий) зависит от количества попавших в организм бактерий, возраста, общего состояния здоровья. После заражения симптомы могут проявиться через 1-7 дней, чаще через 2-3 дня после контакта с бактерией. В некоторых случаях симптомы инфекции могут появиться даже в течение 12 часов после заражения. 

Заболевание начинается внезапно с высокой температуры тела, в типичных случаях кал часто бывает с примесью крови и слизи. Тяжесть заболевания зависит от возраста организма, общего состояния здоровья, а также вида бактерии.

Основной симптом шигеллеза — частые приступы водянистого поноса. Также могут возникнуть:

• спазмы в животе;
• тошнота;
• рвота. 

Большинство зараженных жалуются на боли в животе, диарею с примесью крови и слизи, повышение температуры, постоянное желание испражняться с болезненным тенезмом (болезненные позывы). 

Размножающиеся в толстом кишечнике бактерии и выделяемый ими токсин вызывают воспаление и изъязвление слизистой оболочки кишечника. Из-за потери жидкости и интоксикации нарушается кровообращение, пищеварение. Болезнь длится 1-3 недели, но функция толстого кишечника восстанавливается позже.

У некоторых больных, инфицированных шигеллоподобными бактериями, клинические степени заболевания не проявляются, но они все равно заразны до четырех недель, иногда в течение нескольких месяцев.

Патогенез Shigella flexneri

Shigella flexneri вызывает бациллярную дизентерию с тяжелыми симптомами: 

• болью в животе;
• диареей;
• лихорадкой;
• рвотой;
• кровью или слизью в стуле. 

Бактерии передаются фекально-оральным путем и через загрязненную пищу и воду. После попадания в организм бактерии выживают в кислой среде желудка и переходят в большую кишку. Там они прикрепляются к стенке и проникают в эпителиальные клетки кишечной слизистой оболочки. После инвазии они размножаются внутриклеточно и распространяются на соседний эпителиальные клетки, приводя к разрушению тканей и характерным симптомам шигеллеза.

Чтобы S. flexneri проникла в эпителиальную клетку, бактерия должна сначала прилипнуть к клетке-мишени. Затем происходит процесс, схожий с механизмом фагоцитоза. Как правило, бактерия прилипает к мембране клетки и интернализуется через эндосомы, которые впоследствии лизирует, чтобы получить доступ к цитоплазме.  Чтобы облегчить проникновение в эпителиальную клетку, бактериальная ДНК кодирует ряд плазмидных и хромосомных белков. 

Внеклеточные клетки S. flexneri неподвижны, а внутриклеточные бактерии перемещаются, чтобы занять всю цитоплазму инфицированной клетки, и они способны распространяться между клетками. Гены, необходимые для внутриклеточного и межклеточного распространения – virG (icsA) и icsB.

После инвазии в эпителиальные клетки хозяина и проникновения в толстую кишку, шигеллезная инфекция вызывает перерождение эпителия и воспаление. Это приводит к десквамации (отслоению) и изъязвлению слизистой, и последующему подтеканию крови, воспалительных элементов и слизи в просвет кишечника. Таким образом, у пациентов, страдающих шигеллезной инфекцией, будет проходить частый, скудный, смешанный дизентерийный стул с кровью и слизью, так как при этих условиях угнетается всасывание воды толстой кишкой. 

Симптомы наблюдаются у пациентов, страдающих обширным шигеллезным колитом, и патологическая основа этого состояния неизвестна.

Осложнения дизентерии — от шигеллеза можно и умереть

Осложнения связаны с токсинами, выделяемыми шигеллами. Чем больше бактерий в организме, тем они активнее размножаются  и действуют.  Особенно опасна дизентерия для людей с низким иммунитетом. У маленьких детей и пожилых людей диарея может быть настолько сильной, что больному требуется госпитализация. У детей младше 2 лет инфекция может протекать с высокой температурой и судорогами. 

Люди с шигеллезной диареей обычно полностью выздоравливают, но возможны и осложнения:

• Синдром Рейтера. Примерно у 3% лиц, инфицированных Shigella flexneri впоследствии развиваются боли в суставах, раздражение глаз и болезненность мочеиспускания. Это состояние называется синдромом Рейтера. Состояние может длиться в течение месяцев и лет, и приводить к трудноизлечимому хроническому артриту. Синдром Рейтера — позднее осложнение инфекции S. flexneri, и особенно часто развивается у лиц с определенной генетической предрасположенностью по гену HLA-B27. 
• Гемолитико-уремический синдром (ГУС). Это тяжелейшее состояние возникает после инфицирования типом S. dysenteriae.

Что такое и чем опасен токсин Шига (Сига)

Токсин Шига, также называемый веротоксином и токсином Сига, — результат деятельности Shigella dysenteriae и энтерогеморрагической Escherichia coli (EHEC), с самым известным штаммом O157:H7.

Патологии, вызываемые токсином Сига:

• дизентерия;
• геморрагический колит;
• гемолитико-уремический синдром. 

Название зависит от возбудителя и симптомов, которые могут включать: сильную диарею, боль в животе, рвоту и кровавую мочу (при ГУС). Симптомы появляются в течение первых  часов, и зависят от дозы. Чем она выше, тем быстрее они проявляются. Токсичность токсина Шига для уничтожения мыши (LD50) составляет <20 мкг/кг при внутривенном или внутрибрюшинном введении. Об ингаляционной токсичности токсина Сига данных пока нет. Но известно, что он часто оказывает косвенное воздействие на легкие.

Таблица 2. Токсин получил несколько названий в зависимости от бактерии, которая его производит, и кодирующего его гена.

Противоядия от токсина не существует. Лечение заключается в поддержании уровня жидкости и электролитов, контроле и поддержке функции почек. Быстрая диагностика токсина проводится с помощью иммуноанализов.

Инактивация токсина достигается паровой обработкой, окисляющими агентами (отбеливатель) и химическими стерилизующими агентами (глутаровый альдегид).

Структура и механизм действия токсина — откуда берется кровь в кале при дизентерии

Токсин имеет молекулярную массу 68000 Да. Это белковая мультисубъединица, состоящая из одной молекулы субъединицы А (32000 м. м.) отвечающей за токсическое действие белка, и пяти молекул субъединицы B (7,700 м. м.), ответственных за связывание со специфическими рецепторами.

Токсин действует на слизистые оболочки сосудов (эндотелий). В-субъединицы токсина образуют комплекс с одним из компонентов мембраны (Gb3) клетки, проникая через нее внутрь. Когда белок находится внутри, субъединица А взаимодействует с рибосомами, инактивируя их. Субъединица токсина Шига — N-гликозидаза — модифицирует РНК-компонент рибосомы, чтобы инактивировать ее и затормозить синтез белка, что приводит к гибели клетки. 

Эндотелий сосудов должен беспрестанно обновляются, поэтому гибель его клеток приводит к распаду слоя и к кровоизлиянию. Вот отсюда первая реакция на инфекцию — кровавая диарея.

Токсин разрушает мелкие кровеносные сосуды в пищеварительном тракте, почках и легких, но не повреждает крупные — артерии и большие вены. Важная мишень для токсина — эндотелий сосудов в почечных клубочках, осуществляющих фильтрацию. Их повреждение заканчивается почечной недостаточностью и развитием смертельно опасного гемолитико-уремического синдрома. Пищевое отравление токсином шига часто также оказывает воздействие на легкие и нервную систему.

Диагностика шигеллеза

Выявить шигеллу можно с помощью лабораторных тестов, которые идентифицируют бактерии в стуле инфицированного человека. Лаборант также может определить тип шигеллы с и какие антибиотики, если подходят для лечения дизентерии.

Дифференциальная диагностика — кишечная палочка, продуцирующая токсин шига (STEC) 

Токсин шига также вырабатывает разновидность энтерогеморрагических бактерий E. coli, вызывающих заболевание кишечника в легкой форме, но с тяжелыми осложнениями со стороны почек. Энтерогеморрагические E. coli включают серотип E. coli O157: H7. Также могут быть связаны с производством токсина шига и др. серотипы.

Инкубационный период STEC колеблется от 1 до 8 дней, в среднем 3-5 дней. Типичные симптомы схожи с классической дизентерией:

• сильные спазмы в животе;
• внезапное начало водянистой диареи, часто с кровью:
• иногда рвота;
• субфебрильная температура (повышенная до 38 град.). 

Чаще всего болезнь протекает в легкой форме и проходит самостоятельно за 1-3 дня. Однако в 10% случаев развиваются серьезные осложнения: геморрагический колит, ГУС, постдиарейная тромботическая тромбоцитопеническая пурпура (ТТП). 

Случаи и вспышки Escherichia coli, продуцирующей токсин шига, были связаны с употреблением недоваренной говядины (особенно говяжьего фарша), сырого молока, непастеризованного яблочного сока, загрязненной воды, листового салата. Бактерии также обнаруживаются в мясе домашней птицы, свинине и баранине.

Самые высокие показатели заражения наблюдаются у детей в возрасте до 5 лет и пожилых пациентов. Крупные вспышки заболеваемости дезентерией происходят в детских учреждениях, домах престарелых, колониях и тюрьмах.

При легком течении болезни антибиотики не сокращают длительность симптомов и даже могут осложнить болезнь. Тяжелые осложнения, например, гемолитико-уремический синдром, требуют госпитализации.

Лечение

Основной метод лечения в большинстве случаев шигеллеза — профилактика обезвоживания. Важно пить много жидкости, особенно растворов электролитов, разработанных специально для дополнения рациона минералами при обезвоживании организма.

Не рекомендуется принимать какие-либо лекарства для снятия диареи, так как это может задерживать бактерии в организме больного человека. Если диарея длится более трех дней и больной не в состоянии принимать достаточное количество пищи и воды, следует немедленно обратиться за медицинской помощью. В случае тяжелой инфекции требуется госпитализация, тогда лечение обычно включает антибиотики.

Тяжелых больных лечат: ампициллином, триметопримом / сульфаметоксазолом, налидиксовой кислотой и фторхинолоном, ципрофлоксацином. Правильно подобранные лекарства убивают бактерии, присутствующие в желудочно-кишечном тракте и укорачивают течение болезни.

Ещё один вариант борьбы с шигеллезом — введение дизентерийного бактериофага, нацеленного на уничтожение конкретного возбудителя. Его назначают для лечения и экстренной защиты от инфекции.

Некоторые шигеллы стали устойчивыми к антибиотикам, и неуместное использование антибиотиков для лечения шигеллеза приведет к образованию микроорганизмов более устойчивых в будущем. Поэтому при легком течении антибиотики принимать не следует.

Иммунитет и вакцины

После перенесенного шигеллеза, у выздоровевших на несколько месяцев или лет развивается иммунитет, но только на тот тип бактерий, который побывал  в организме. Иными словами дизентерией все равно можно заболеть, но лечить ее придется по другому. Предположительно иммунитет обусловлен секреторным IgA. У иммунных лиц также могут обнаруживаться циркулирующие антитела. Хотя CMI не может быть исключен.

Так как иммунитет после перенесенного шигеллеза довольно краткосрочный, а заболеваемость высока (ежегодно шигеллезом болеют более 160 млн человек, умирают около 50 тыс. больных), во многих случаях прививка просто необходима. Тем более, что вирулентность шигеллы хорошо изучена, поэтому вакцинация от большинства ее типов реальна и эффективна. 

Разработаны следующие подходы к вакцине против шигеллы: 

• парентеральные О-специфические полисахаридные конъюгированные вакцины; 
• назальные протеосомы с Shigella LPS; 
• живые, аттенуированные инвазивные мутанты делеции шигеллы, которые вводят перорально.

Существует несколько вакцин против разных серотипов шигеллы:

• Дизентерии Зонне, особенно распространенной в России.
• Дизентерии Флекснера. Эта вакцина ещё тестируется. 

Вакцины безопасны, иммуногенены и эффективны против вирулентных штаммов, но не покрывают все варианты шигеллеза. Поэтому разработка вакцин ведется во всем мире. Особенно были бы эффективны перорально вводимые производные и поливалентные вакцины, способные доставлять бактериальные антигены в кишечник.

Как предупредить заболевание — профилактика дизентерии

Для профилактики необходимо строго соблюдать основные требования гигиенического и противоэпидемического режима, чтобы не допустить дальнейшего распространения инфекции. Так как источником инфекции является только человек, то риск заражения и распространения инфекции определяют навыки личной гигиены. Чтобы избежать заражения и распространения заболевания, советуем:

• Тщательно мыть руки с мылом после выхода из туалета, перед приготовлением пищи, перед едой, после смены подгузников малыша и при уходе за больными.
• Научить детей правильно и постоянно мыть руки. Обучение гигиеническим навыкам и постоянному уходу очень важно для профилактики шигеллеза в детских коллективах и в доме, где растут маленькие дети.
• Не допускать в коллектив ребенка с диареей. По возможности изолируйте малыша с шигеллезом дома от других здоровых детей.
• Правильно выбрасывать подгузники. Подгузники, загрязненные фекалиями больного шигеллезом, следует поместить в полиэтиленовый пакет и выбросить в закрытое мусорное ведро. После контакта с калом немедленно тщательно вымыть руки с мылом.
• При наличии больных с дизентерией продезинфицируйте горячим мыльным раствором или бытовыми чистящими средствами помещения и посуду. После загрязнения калом прокипятите постельное белье в течение 15 минут в растворе стирального порошка.
• Соблюдайте особую чистоту в приготовлении пищи. Перед употреблением тщательно мойте и чистите овощи и фрукты.
• Избегайте непастеризованного молока и продуктов из него, купленных на рынках, улицах, во дворах.
• Своевременно чистите и дезинфицируйте колодцы. Защищайте их от загрязнения фекалиями.

Во избежание заражения во время отдыха за границей используйте только расфасованную питьевую воду, термически обработанные продукты, не перекусывайте продуктами, продаваемыми на улицах, и как можно чаще мойте руки с мылом. Если во время поездок нет возможности помыть руки, протирайте их влажными спиртовыми салфетками.