1.3 Антигенная структура
Вас. anthracis изучена еще недостаточно.
Н.Ф. Гамалея (1928) установил, что в подкожном отеке, образующемся на месте введения возбудителя, содержатся ядовитые вещества, вызывающие при введении в кровь быструю гибель кролика. Watson, Bloom (1947) получили экстракты из отёков больных сибирской язвой кроликов. После внутрикожного введения животным экстрактов регистрировали такие же гистологические изменения, как и при заражении литыми бациллами. У кроликов эти экстракты вызывали образование иммунитета, в слабой степени он проявлялся у морских свинок и белых мышей.
Watson и Со11 (1947) выделили у бациллы две субстанции, они различались физическими, химическими и биологическими свойствами. Первая из них вызывала воспаление тканей, стремилась к аноду, вступала в реакцию с фосфатом Са, вторая имела протеиновую природу, была не токсична, обладала иммунизирующими свойствами.
В 1953 г. Smith и Со11 выделили сибиреязвенный экзотоксин из плазмы крови морских свинок, погибших от этой болезни, а затем и из культуральной жидкости при выращивании Вас. anthracis на жидкой питательной среде. Установлено, что токсин не имеет отношения, как полагали раньше, к капсульному веществу, состоящему из полиглютаминовой кислоты, но он обладает близким родством с протективным антигеном.
Smith (1958) выяснил, что токсин содержится не только в отечной жидкости, но и в достаточно высокой концентрации в плазме крови и в меньшем количестве в плевральном и перитонеальном экссудатах. Токсин вызывал не только местную воспалительную реакцию (отек) с явлениями разрушения тканей, но и гибель морских свинок и белых мышей от вторичного шока. Эта токсическая субстанция была обозначена как летальный фактор, а в 1955 г. названа сибиреязвенным токсином.
Сибиреязвенные антисыворотки, полученные от лошадей, ги-периммунизированных как капсульными, так и бескапсульными штаммами бацилл, подавляли действие токсина. Это указывало на то, что происхождение токсина не связало капсулой. Токсин также нейтрализовался сывороткой кроликов, иммунизированных проективным антигеном.
Evans (1954) выделил сибиреязвенный экзотоксин in vitro. Smith (1958) установил, что вирулентные и бескапсульпые вакцинные штаммы синтезируют одинаковые по силе токсины. Максимальной силой токсин обладал к I/2 ч от начала инкубации. Количество его находилось в прямой зависимости от числа бактерии в культуре. По своим свойствам токсин, полученный в культуре, не отличался от такового, синтезируемого бациллами in vitro; он вызывал образованно антител у животных и нейтрализовался лошадиной противосибиреязвенной сывороткой.
В 1958 г. Smith определил, что у нативного сибиреязвенного токсина четко различаются отечный и летальный факторы. Molner и Strange (1960) разделили токсин на два фактора. Один из них проходил через стеклянный фильтр и обладал свойствами протективного антигена, второй задерживался на фильтре, но легко элюнировался путем обработки 0,1 М карбонатным буфером при рН 9,7. Оба фактора сами по себе не были токсичными, но их смесь проявляла выраженное токсическое действие -- вызывала воспалительные реакции в коже морских свинок и гибель мышей. Установлено, что второй фактор состоит из двух антигенов.
Stanley и Smith (1961) показали, что, кроме указанных двух факторов (компонентов), имеется еще одни, серологически отличающийся от них; он присутствовал в токсине, образующемся как в организме, так и в культуре. Эти факторы были обозначены цифрами I, II и III. Веа11, Тау1ог, (1962) предложили другие обозначения: EF (эдематогенный, или воспалительный, фактор); РА (иммуногенный--протективный антиген) и LF (летальный фактор), которые соответствовали I, П и III факторам.
Следовательно, токсическими свойствами обладает смесь из I и II компонентов (увеличивается проницаемость капилляров, что обусловливает отек). Но компонент II имеет проективные свойства, вызывая нммуногенные процессы в организме. Добавление к нему компонента I значительно увеличивает его иммуногенность, но в смеси с компонентом III протективные свойства снижаются. Компонент III не обладает токсичностью, но при добавлении его компоненту II придает смеси летальные свойства. Все три компонента токсина составляют синергическую смесь, обладающую одновременно эдематогенным и летальным действием. Это показывает, что токсин сибиреязвенных бацилл -- трехкомпонентная система. Полный комплекс сибиреязвенного токсина, синтезируемого in vitro, нейтрализуется лечебным противосибиреязвенным глобулином (Федотова, Уланова, 1970).
Все три компонента сибиреязвенного экстрацеллюлярного токсина обладают антигенными свойствами и серологически активны. Токсин, синтезируемый in vivo, отличается от токсина, получаемого in vitro, более быстрым летальным действием и трудностью обнаружении.
Выяснено, что у возбудителя сибирской язвы имеется ряд антигенов: полисахаридный комплекс; капсульный полипептид; экзотоксин, в состав которого входит три компонента -- воспалительный, иммуногенный (протектнвный антиген) и летальный. Каждый из микробных агентов (токсины, поверхностно-активные *вещества, нуклеиновые кислоты н пр.) взаимодействует лишь со строго определенными молекулярными мишенями в атакуемых клетках. Они воздействуют лишь на те молекулы, с которыми у них имеется химическое родство, дополненное соответствием структур и функции, т. е. химической комплементарностыо. Если подходящих мишеней нет, то микробная атака неэффективна. В этом и заключена тайна наследственного иммунитета. Изменение варианта расположении комплиментарных аминокислот (единичных из множества) создает невосприимчивость (Румянцев, 1984).
Вирулентность сибиреязвенных бацилл определяется двумя факторами агрессии: капсулой, представляющей полипептид d-глутаминовой кислоты; экзотоксином, состоящим из трех в отдельности нетоксичных белковых компонентов; смесь их, как указано выше, вызывает отечность и летальность.
Первым антигеном, выделенным из Вас.anthracis, был полисахаридный (соматический) комплекс. Он имеет серологическое и химическое родство с полисахаридами Вас. cereus и пневмококками IV типа. По мнению
Ю.В. Езепчука (1968), отсутствие видимой специфичности у полисахаридов дает основание полагать, что они выполняют у Вас. anthracis лишь структурную функцию и не (имеют отношение к факторам патогенности.
Другой антиген -- капсульный полипептид, серологически трунновой; его обнаруживают и у сапрофитных спорообразующихся бацилл.
Капсульный полипептид рассматривают как один из важных факторов агрессии сибиреязвенной бациллы, так как он подавляет защитную фагоцитарную реакцию организма, повышает активность летального фактора экстрацеллюлярного сибиреязвенного токсина и одновременно подавляет опсонизацию. Однако соматический полисахарид и капсульный полипеитид глутаминовой кислоты бацилл не способны обусловливать синтез антител, определяющих фон специфической гуморальной защиты организма животного против возбудителя сибирской язвы. Эту роль у бацилл выполняет протективный антиген (компонент II) --внеклеточная субстанция протеиновой природы, синтезируемая в процессе метаболической активности микроба в организме животного или на специальных питательных средах и выделяемая бактериальной клеткой в окружающую среду.
Будучи одним из факторов патогенности, иммуногенный компонент сибиреязвенного микроба обусловливает формирование иммунитета к этой инфекции по типу антитоксического (Stanley и Smith, 1963). Он служит носителем специфических защитных свойств.
Имеющиеся данные свидетельствуют о значительной роли экзотоксина бациллы в проявлении многих типичных черт инфекционного процесса и формировании специфической защиты организма. Это дает основание рассматривать его как фактор, определяющий патогенез и иммунитет при сибирской язве.
1.4 Устойчивость
Устойчивость и длительность выживания бацилл и их спор различны. Первые относительно лабильны, вторые довольно резистентны. Бациллы в мягких тканях невскрытого трупа могут сохраняться 2--4 сут. (Ипатенко, 1982), так как разрушаются под воздействием протеолитических ферментов. В костном мозге неповрежденных костей этот процесс происходит несколько позже -- бациллы остаются жизнеспособными здесь до 7 сут (Франке, 1964; Ипатенко, 1964- 1982).
Плюсовые температуры бациллы выдерживают недолго. Прямой солнечный свет убивает их за несколько часов. При нагревании до 50--55 °С они гибнут в течение часа, при 60 °С-- через 15 мин, при 75 °С-- через минуту, при кипячении -- моментально. Быстрое высушивание убивает бациллу, а медленное приводит к образованию спор. Бациллы могут погибнуть через 2 недели при температуре 2--4°С. В желудочном соке животных бациллы погибают за 30 мин, в засоленном мясе сохраняются до 15 дн.
Минусовые температуры консервируют бациллы. Так, при --10 СС они выживают 24 дн., при --24 °С -- 12 дп., в замороженном мясе при --15 °С -- до 15 дп. Они могут сохраняться даже при температуре жидкого азота (--196°С).
Бациллы малоустойчивы к различным химическим веществам. Спирт, эфир, 2%-ный раствор формалина, 5%-пый раствор фенола, раствор сулемы 1: 1000,5--10%-ые растворы хлорамина, свежий 5%-ый раствор хлорной извести, перекись водорода разрушают их за 4--5 мин. Надежно убивают бацилл бромистый метил. ОКЭБМ (взвесь одной весовой части окиси этилена и 2,5 бромистого метила).
Свежее молоко тоже обладает бактериостатическими свойствами (оно задерживает развитие бацилл), но действие это сохраняется лишь 24 ч, позднее бациллы начинают размножаться, образуют споры, сохраняя присущую им патогенность. Антимикробные свойства молока обусловлены лизоцимом и лактинами -- продуктами ферментативного окисления (Абдуллин и Капарович, 1971; Ипатенко, 1982). Рост бацилл может задерживать свежая кровь животных (Ипатенко, 1964--1982).
Бациллы чувствительны к действию некоторых антибиотиков -- пенициллина стрептомицина, окситетрациклина, тетрациклина н биомицина. Бактериостатические свойства проявляются как in vitro, так и in vivo. Минимальные концентрации стрептомицина, задерживающие рост бацилл, колеблются о пределах 1,15-- 2,34 мкг/мл; окситетрациклина -- 0,22-- 1,87 мкг/мл (Ипатенко, 1983).
При росте на МПА бациллы под влиянием низких доз пенициллина принимают форму шаров. Цепочки их приобретают вид «жемчужного ожерелья». Реакция эта специфична и может быть использована для ускоренной дифференциальной диагностики.
Антимикробное действие стрептомицина и окситетрациклина на вирулентные и вакцинные штаммы, взятые отдельно и в сочетании, не одинаково. Смесь стрептомицина с окситетрациклином обладает более выраженным действием, чем каждый из них отдельно. Одинаковые суммарные концентрации их в микрограммах на 1 мл среды превосходит в 2 раза действие окситетрациклина и в 4 раза -- стрептомицина (Новиков, 1960). Следует учитывать, что в природе существуют особи бацилл, резистентные к антибиотикам.
Устойчивость спор. Споры гораздо устойчивее, чем вегетативные формы бацилл, и во внешней среде сохраняются дольше. Высокая устойчивость спор к различным воздействиям связана с наличием плотной многослойной оболочки, низким содержанием воды в ней и отсутствием ферментативной активности. Одним из важнейших факторов, обусловливающих высокую устойчивость спор, является присутствие кальциевой соли дипиколиновой кислоты; содержание кальция в спорах значительно выше, чем в вегетативных телах.
Резистентность спор во многом зависит от того, насколько быстро они сформировались. Споры, образовавшиеся при 18-- 20°С, более резистентны, чем споры, сформировавшиеся при температурах 35-- 38 СС (Рево, 1931). Споры могут при определенных условиях сохраняться десятилетиями во внешней среде ( почве) жизнеспособными и вирулентными (Ипатенко, 1982).
Высушивание не оказывает воздействия на споры. В высушенных агаровых и желатиновых культурах споры остаются жизнеспособными и вирулентными до 55 лет. Прямой солнечный свет разрушает споры лишь через 4 дня (Франке, 1964; Ипатенко. 1982), но губительно на них действуют ультрафиолетовые лучи и Х-лучи -- споры гибнут через - 20 ч. Сухой жар (120-- 140°С) убивает споры только через 2--3 ч, при 150°С они гибнут через 1 ч, текучий пар при 100°С разрушает их через 12--15 мин, автоклавированно при 110°С -- через 5 -- 10 мин, кипячение -- в течение часа. При 400 С споры гибнут через 20--30 с.
Споры устойчивы и к химическим веществам. Этиловый спирт в концентрациях 25% и выше убивают споры лишь через 50 дн., сулема в разведении 1000,5%-ный раствор фенола, 5-- 10%-ые растворы хлорамина разрушают их через несколько суток (возможно и часов), 1%-ный раствор формалина -- через 2 ч, 2%-ый раствор формалина -- через 10 -- 15 мин, 4%-ый раствор перманганата калия -- через 15 мин, 3%-ный раствор перекиси водорода -- через 1 ч, 10%-иыя раствор едкого натра -- через 2 ч. По данным М.А. Сефершаева (1964), споры устойчивы к смоляным фенолам, являющимся отходами сланцевой промышленности.
Активными дезинфектантами, обладающими бактерицидным спороцидным н фунгицидным действием, оказались три препарата из группы межгалоидных соединений -- солянокислый раствор однохлористого йода (препараты № 74 и 74-Б), пирам и ниран и один препарат из группы хлорактивных соединений -- гипохлор (Бошьян, Дмитриева, 1968).
Внесение в почву химических веществ заметно не скалывается количество микроорганизмов, но неизбежно меняет их видовой состав, при этом нарушает нормальное течение микробиологических процессов в почве (Конобеева, 1964). Однако химические препараты, подвергаясь действию микробов почвы, могут сами превращаться в другие соединения, даже более ядовитые, чем исходные. В связи с этим нужно особенно осторожно выбирай, средства и методы обеззараживания почвы (Красильников, 1965).