|
Nie obrażaj więc mojej inteligencji poprzez czynione na pokaz zaniżanie własnej.
PRZEGL EPIDEMIOL 2004;58:335–42
Lidia Mizak WĄGLIK – STALE AKTUALNE ZAGROŻENIE DLA LUDZI I ZWIERZĄT Ośrodek Diagnostyki i Zwalczania Zagrożeń Biologicznych Wojskowy Instytut Higieny i Epidemiologii w Puławach Kierownik: Michał Bartoszcze Opisano najważniejsze cechy, laseczki Bacillus anthracis wywołującej u ludzi ciężką, odzwierzęcą chorobę zakaźną, nazywaną wąglikiem. Przed- stawiono charakterystykę Bacillus anthracis oraz obraz kliniczny wąglika, leczenie i zapobieganie. Słowa kluczowe: Bacillus anthracis, wąglik, patogeneza, objawy, profilaktyka Key words: Bacillus anthracis, anthrax, pathogenesis, symptoms, prophylaxis WSTĘP Wąglik przez wiele stuleci był jedną z chorób zakaźnych o dużym znaczeniu epidemio- logicznym i epizootiologicznym. Na podstawie zapisów zamieszczonych w 9 rozdziale Bi- blii w Księdze Exodus można domniemywać, że wąglik mógł stanowić 5 i 6 plagę, które do- tknęły Egipcjan i ich bydło w 1491 roku przed naszą erą (1). Pionierskie badania Roberta Kocha klinicznej ostrej postaci wąglika występującego u bydła i owiec po raz pierwszy udo- wodniły, że przyczyną choroby są bakterie o kształcie laseczki. W 1881 roku Ludwik Pa- steur po raz pierwszy uzyskał skuteczną szczepionkę przeciw wąglikowi, chroniącą bydło przed zachorowaniem (2). Odkrycia te stanowiły przełom w naukach medycznych i pozwo- liły na podjęcie skutecznych metod zwalczania chorób zakaźnych. WYSTĘPOWANIE WĄGLIKA NA ŚWIECIE W okresie ostatnich 30 lat, w większości krajów znacznie zmniejszyła się liczba zacho- rowań na wąglik. W krajach, w których jeszcze 100 lat temu choroba była poważnym za- grożeniem dla zwierząt domowych i ludzi, obecnie nie stwierdza się zachorowań lub wy- stępują sporadycznie. Obecnie, najbardziej zagrożone rejony świata – to Środkowa Azja, Bliski Wschód, północne regiony Ameryki Północnej oraz Afryka (poza krajami basenu Morza Śródziemnego). W południowej części Europy wąglik występuje enzootycznie, po- zostałe kraje europejskie są całkowicie wolne od tej choroby lub występuje ona sporadycz- nie, a źródła zakażeń upatruje się w importowanych surowcach zwierzęcych (3). W niektó- rych regionach byłego ZSRR wąglik nadal stanowi istotny problem, zarówno weteryna- ryjny, jak i medyczny. Rocznie zgłaszanych jest około 600 przypadków zachorowań ludzi, 336 L Mizak Nr 2 najczęściej na postać skórną wąglika. Najwięcej ognisk stwierdza się w Kazachstanie i Ta- dżykistanie (4). Polska należy do krajów, gdzie przypadki zakażeń laseczką B. anthracis notuje się spo- radycznie. Wąglik był tu ważnym problemem epizootiologicznym w okresie przedwojen- nym, kiedy liczba chorych zwierząt dochodziła do 20 tysięcy rocznie, a zachorowaniom tym towarzyszyły liczne przypadki zakażenia ludzi. W okresie powojennym najwięcej zachoro- wań zwierząt na wąglik notowano na terenach dawnych województw: rzeszowskiego, lubel- skiego, krakowskiego i białostockiego. Obecnie w Polsce, dzięki wprowadzeniu rygory- stycznych zarządzeń oraz szczepień bydła i owiec w rejonach enzootycznego występowania wąglika, notuje się tylko pojedyncze zachorowania zwierząt. Ogółem, w latach 1978 – 1998 padło na wąglik 20 krów, 620 lisów hodowlanych, 112 norek i 42 tchórzofretek. Przypadki te występowały na terenach byłych województw: kieleckiego, zamojskiego, tarnobrzeskie- go, łomżyńskiego, bydgoskiego (5). W 2001 r. stwierdzono 3 przypadki postaci skórnej wą- glika u ludzi w Tomaszowie Lubelskim. CHARAKTERYSTYKA BACILLUS ANTHRACIS Czynnikiem etiologicznym wąglika jest duża (1–1,5 × 3–10 µm) Gram-dodatnia, nieru- chliwa bakteria, która w preparacie występuje w formie długich łańcuszków laseczek o prostych, pogrubionych końcach i równoległych ścianach przypominających pręty bam- busa (6). W preparatach z zakażonego mięsa z padłych zwierząt można stwierdzić obec- ność laseczek z otoczkami (czasem wspólnych dla kilku komórek). W hodowli laseczka wą- glika rośnie w postaci bezotoczkowej, jedynie na pożywkach wzbogaconych surowicą, w obecności CO 2 może wytworzyć otoczkę. Zarazek rośnie łatwo na zwykłych podłożach bakteriologicznych (podłoże agarowe, bulion odżywczy) w warunkach tlenowych i mikro- aerofilnych. Typową formą hodowli laseczki wąglika na podłożu stałym jest forma szorst- ka – R (rough), która tworzy charakterystyczne duże (o średnicy 3–5 mm), okrągłe, mato- we, kolonie barwy szarobiałej o nieregularnych, pofałdowanych brzegach. Powierzchnie kolonii są lekko wzniesione, pokryte białym nalotem, co robi wrażenie oszronienia lub „tłuczonego szkła”. Kolonie te oglądane pod małym powiększeniem mikroskopu (5x) są widoczne w postaci gęsto zwiniętych nici przypominających głowę mitycznej Meduzy. Ta- ka forma namnożonych laseczek źle zawiesza się w roztworach, in vivo produkuje otocz- kę, a in vitro przetrwalniki. Kolonie formy gładkiej – S (smooth) powstają głównie w ho- dowli w temperaturze 42 o C, namnażanej przez okres 2 tygodni, są dobrze zawieszalne w roztworach, nie mają zdolności do tworzenia przetrwalników i otoczek. Forma gładka B. anthracis , przeciwnie niż u innych bakterii, jest mniej zjadliwa niż forma szorstka (7). W podłożu bulionowym, po 24 godzinach inkubacji laseczka wąglika rośnie w postaci de- likatnego kożuszka, który po wstrząśnięciu probówką opada na dno, upodabniając się do kłaczków waty, a płyn nad osadem pozostaje klarowny. Laseczka wąglika fermentuje więk- szość węglowodanów, w odróżnieniu od Bacillus cereus wytwarza małe ilości lecytynazy, nie hemolizuje erytrocytów barana lub konia oraz nie rozkłada tyrozyny. B.anthracis w obecności tlenu atmosferycznego, zarówno w środowisku naturalnym (np. otwartych zwłokach) jak i na podłożach sztucznych, przy odpowiedniej temperaturze wytwarza owal- ne przetrwalniki, umieszczone subterminalnie lub centralnie w komórce. Przetrwalniki la- seczki wąglika charakteryzują się wyjątkową opornością na ogrzewanie, wysychanie, zmia- ny pH, promienie UV oraz na dezynfekcyjne środki chemiczne (8). Nr 2 Wąglik 337 MECHANIZM PATOGENNOŚCI BACILLUS ANTHRACIS Chorobotwórczość laseczek wąglika pozostaje w ścisłym związku ze zdolnością do wy- twarzania otoczki oraz toksyny składającej się z trzech współpracujących ze sobą białek: antygenu ochronnego – PA (protective antigen 83 kDa), czynnika śmiertelnego – LF (le- thal factor 87 kDa) oraz czynnika obrzęku – EF (oedema factor 89 kDa). Za tworzenie otoczki, która jest haptenem zbudowanym z kwasu poli-γ-D-glutaminowego, odpowie- dzialny jest gen cap, znajdujący się na plazmidzie pXO 2 (o wielkości 95.3 kBp). Tworzenie czynników PA, LF, EF uwarunkowane jest obecnością plazmidu pXO 1 (o wielkości 185 kBp), na którym zlokalizowane są trzy geny: pag, lef i cya. Czynnik LF, w połączeniu z an- tygenem ochronnym PA, tworzy toksynę letalną. Natomiast czynnik EF, w połączeniu z tym samym antygenem ochronnym PA, tworzy toksynę obrzęku (9). Toksyny te wywołu- ją charakterystyczne objawy i zmiany chorobowe, powstające w przebiegu wąglika, a czyn- nik ochronny PA chroni laseczkę wąglika przed fagocytozą. Śledząc mechanizm działania toksyn laseczki wąglika wykazano, że w pierwszym eta- pie następuje połączenie antygenu PA z odpowiednim receptorem na powierzchni zaata- kowanej komórki (10). W wyniku tego antygen PA zostaje rozłożony przez proteazy ko- mórki (furynę, subtylizynę) na dwa fragmenty o ciężarze 63 kDa (PA 63 ) i 20 kDa (PA 20 ), przy czym tylko fragment PA 63 pozostaje związany z komórką. Usunięty fragment PA 20 od- słania miejsce na fragmencie PA 63 , do którego może wiązać się EF lub LF. Powstałe kom- pleksy PA 63 + EF i PA 63 + LF wnikają do zaatakowanej komórki na drodze endocytozy i są otaczane błoną endosomalną. Niskie pH cytosolu powoduje przyłączenie się części wstępnej szczeliny zbudowanej z 7 cząsteczek PA do błony endosomalnej, co ułatwia przejście LF i EF przez błonę endosomu do cytosolu, gdzie uwidacznia się działanie wpro- wadzonych toksyn. EF jest cyklazą adenylową, która z kalmoduliną jako kofaktorem po- woduje wzrost poziomu cyklicznego AMP (monofosforanu adenozyny) i przyczynia się do wytworzenia por w błonie endosomalnej (11). Wysoka koncentracja wewnątrzkomórko- wego cAMP wywołuje efekt cytolityczny oraz obniża aktywność granulocytów obojętno- chłonnych (12), a w przebiegu zakażenia wąglikiem może mieć znaczenie jako czynnik utrudniający aktywację procesu zapalnego. W monocytach zakażonego organizmu nastę- puje nagromadzenie cytokin: interleukiny – 6 (IL-6) i czynnika powodującego obumiera- nie guzów nowotworowych TNF α ( tumor necrosis factor α), co wywołuje zaburzenia w przemieszczaniu wody i jonów, doprowadzając do charakterystycznego dla wąglika obrzęku. LF jest metaloproteazą – endopeptydazą, której aktywność jest zależna od jonów wapnia i cynku. Wykazano, że LF inaktywuje wewnątrzkomórkowe kinazy MEK, które po- przez fosforylację aktywują kinazy MAPK (13). Aktywne kinazy proteinowe (MAPK) przekazują sygnały, uruchamiające transkrypcję i przez dołączenie grup fosforanowych za- burzają funkcje szlaków metabolicznych, regulujących działanie innych związków w ko- mórkach eukariotycznych. WĄGLIK U ZWIERZĄT GOSPODARSKICH Utrzymanie gatunku, bardziej niż u innych bakterii z rodzaju Bacillus , zależy od wytwa- rzania form przetrwalnikowych. Przetrwalniki B. anthracis charakteryzują się dużą opor- nością na niekorzystne czynniki środowiskowe oraz działanie różnorodnych związków che- micznych (8). W większości przypadków zakażenie następuje poprzez wtargnięcie endo- spor do organizmu wrażliwego osobnika. Przebieg choroby zależy od sposobu przedosta- 338 L Mizak Nr 2 nia się przetrwalników do organizmu drogą: skórną, wziewną lub pokarmową. Przetrwal- niki w organizmie fagocytowane są przez makrofagi, które przenoszą je do miejscowych węzłów chłonnych. Z przetrwalników kiełkują formy wegetatywne, te zaś opuszczając ma- krofagi namnażają się w układzie limfatycznym, skąd rozprzestrzeniają się w organizmie drogą krwionośną. Rozprzestrzenienie laseczek w organizmie objawia się wystąpieniem posocznicy (14). Szczególnie wrażliwe na wąglik są zwierzęta laboratoryjne: białe myszy, świnki mor- skie oraz króliki. Pośród zwierząt gospodarskich najbardziej wrażliwe są owce. Śmiertel- ność wśród nich sięga 50%, a schorzenie przebiega zwykle w postaci posocznicy. Znacz- ną wrażliwość na zakażenie wykazuje także bydło. Inne gatunki zwierząt gospodarskich są średnio lub mało wrażliwe na zakażenie wąglikiem (koń, świnia, pies, drób) (15). U świń wyzdrowienie bez leczenia ma miejsce w około 20% wszystkich przypadków za- chorowań. Typową postacią choroby dla tego gatunku jest wąglik miejscowy gardła, zna- ny pod nazwą dławicy wąglikowej ( glossoanthrax ), a tylko wyjątkowo może rozwinąć się posocznica . W przeciwieństwie do ludzi, wąglik w postaci skórnej jest u zwierząt formą choroby rzadko spotykaną. Pierwotny wąglik skóry można niekiedy obserwować u bydła, nie przypomina on jednak typowych zmian u człowieka i objawia się w postaci krwawego obrzęku zapalnego (16). Zwierzęta zakażają się najczęściej na drodze pokarmowej, a in- fekcji towarzyszy rozwój choroby w postaci żołądkowo-jelitowej. U przeżuwaczy (szcze- gólnie u owiec i bydła), choroba bardzo często ma przebieg nadostry, a objawy występu- ją jedynie na kilka godzin przed śmiercią. Zwierzęta, u których dochodzi do toksemii ma- ją objawy duszności, drgawki i zapadają w śpiączkę. Zaawansowane zmiany w błonach śluzowych prowadzą w końcowym stadium choroby do patognomicznych krwistych wypły- wów z naturalnych otworów ciała a wydzielane mleko może być zabarwione krwią (17). Czasami choroba występuje w formie mniej ostrej trwającej od 2 do 3 dni, w czasie któ- rej wzrasta temperatura ciała do 41,5 o C, występują dreszcze, zaburzenia oddychania i krążenia, zwierzęta wykazują depresję lub stany podniecenia a następnie objawy tokse- mii, poprzedzające nagłe zejście śmiertelne. W tej postaci wąglika charakterystyczny jest, stwierdzany w badaniu sekcyjnym, silny obrzęk śledziony ( tumor lienis anthracothicus ) . Obserwuje się ponadto wybroczyny i obrzęki w tkance podskórnej (18). U bardziej od- pornych gatunków (świnie i psy) infekcji pokarmowej często towarzyszy rozwój miejsco- wych zmian chorobowych w węzłach chłonnych gardła ( lymphadenitis haemorrhagico- -necroticans ) . Powstający obrzęk może prowadzić do śmierci poprzez uduszenie. Dalszy rozwój choroby może iść w kierunku ciężkiej bakteriemii i toksemii lub zwierzęta ulega- ją samowyleczeniu. U świń występują dość często przerzutowe ogniska wąglika w skórze. Makroskopowo zauważalne są drobne wybroczyny mające wygląd śladów ukłuć pcheł. W badaniach mikroskopowych są to miejsca zmian krwotoczno-martwicowych obejmują- cych skórę właściwą i tkankę podskórną, w których znaleźć można dużą ilość laseczek wą- glika (17). Także u świń, najczęściej w jelicie cienkim, w przekrwionej błonie śluzowej po- wstają ostro odgraniczone wyniesione ogniska o barwie ciemno-czerwonej, wielkości od ziarna prosa do monety pięciozłotowej, pokryte często nalotem włóknikowym. Otrzewna w obszarze zmian obłożona jest silnie włóknikiem. Zmiany te określane są mianem kar- bunkułów jelitowych. Postać jelitowa wąglika u świń może być mylona z różycą, pomorem świń i niektórymi zatruciami. Miejscowy wąglik jelita może wystąpić także u bydła, jed- nak znacznie rzadziej niż u świń. U zwierząt padłych z powodu wąglika stężenie pośmiert- ne jest niezupełne, następuje szybki rozkład, a z nozdrzy, jamy gębowej i odbytu wydosta- Nr 2 Wąglik 339 je się ciemno czerwona, niekrzepnąca krew (8). Pod błonami surowiczymi i w tkance pod- skórnej występują wybroczyny (głównie na otrzewnej, opłucnej, pod wsierdziem, nerkach, wątrobie i płucach). WĄGLIK U LUDZI Istnieją dwa tradycyjne podziały postaci wąglika u ludzi. Pierwszy odnosi się do rodza- ju zajęcia wykonywanego przez osoby narażone, różnicując wąglik pochodzący ze źródeł nieprzemysłowych, występujący u rolników, rzeźników, pracowników służby weterynaryj- nej itp. oraz wąglik przemysłowy zdarzający się u ludzi zatrudnionych przy obróbce prze- mysłowej kości, skór, sierści, mączki kostnej i innych produktów pochodzenia zwierzęcego (6). Drugi podział odzwierciedla drogę wniknięcia zarazka, gdzie wyróżnia się: wąglik skórny, związany z uszkodzeniem i zakażeniem skóry, wąglik przewodu pokarmowego, po- wstający wskutek spożycia zakażonej żywności lub wody, wreszcie wąglik płucny, który po- wstaje w wyniku wdychania przetrwalników ze skażonym powietrzem (19). Wąglik skórny – tzw. czarna krosta ( pustula maligna ) stanowi około 95% wszystkich przypadków zachorowań u ludzi. W miejscu zakażenia na uszkodzonej skórze pojawia się czerwona plamka, przekształcająca się po upływie od 5 do 6 dni w brunatny pęcherz, z którego po pęknięciu wylewa się surowiczo-krwisty płyn. Następnie tworzy się suchy, niebolesny czarny strup, otoczony pierścieniem drobnych pęcherzyków. Okolice krosty są silnie obrzęknięte i swędzące. Często towarzyszy temu powiększenie, bolesność i niekie- dy ropienie regionalnych węzłów chłonnych, gorączka (często do 39,5 o C), dreszcze, ogól- ne wyczerpanie. Po 10 dniach zmiany skórne zaczynają ustępować, po 2–6 tygodniach zni- kają zupełnie i dochodzi do wyleczenia (20). Czasami jednak wąglik skórny przebiega pod postacią tzw. obrzęku złośliwego ( oedema anthracosum malignum ), gdzie w miejscu wtar- gnięcia zarazka nie tworzy się strup lecz powstaje czerwona plamka, a wokół niej blady obrzęk, a następnie pojawiają się pęcherzyki wypełnione cytrynową treścią. W zakażonym miejscu widoczny jest obrzęk tkanek a skóra przybiera barwę fioletowo-siną. Zmianom miejscowym towarzyszą: wysoka temperatura, spadek ciśnienia, ciężka toksemia, zapaść i często dochodzi do zejścia śmiertelnego. Zmiany skórne usytuowane w okolicy oczu lub szyi mogą powodować komplikacje w postaci zapalenia opon mózgowych. Śmiertelność w nieleczonej postaci skórnej wąglika waha się od 10% do 20%, w przypadku leczenia po- niżej 1% (21). Forma płucna wąglika znana jest jako „choroba gałganiarzy” lub „Woolsorters dise- ase”. Do zakażenia dochodzi drogą powietrzno-pyłową przez inhalacje przetrwalników B. anthracis. Dawka śmiertelna dla człowieka wynosi 10 4 przetrwalników laseczki wąglika. Choroba zaczyna się niespodziewanie, zwykle po 2–5 dniach po ekspozycji, pojawia się umiarkowana gorączka, osłabienie, ból głowy oraz złe samopoczucie. Faza wstępna trwa 2–3 dni i kończy się nagłym zaostrzeniem objawów, a nieleczona prowadzi do śmierci w ciągu od 4 do 5 dni. Postać ta rozpoznawana jest najczęściej jako odoskrzelowe zapale- nie płuc. Pacjent może wymiotować i wykaszliwać niewielkie ilości krwi, przy osłuchiwaniu płuc słyszalne są wyraźne szmery. Puls staje się przyspieszony i słaby. Gwałtownie rozwija się duszność, sinica błon śluzowych, objawy gorączki i dezorientacji. Dochodzi do śpiącz- ki, w trakcie której następuje zejście śmiertelne. Rokowanie jest poważne, jednak odnoto- wano przypadki skutecznego leczenia, kiedy odpowiednio wcześnie właściwie rozpoznano chorobę (18). |
Menu
|