L'agente patogeno dell'antrace

L'antrace è una malattia infettiva acuta che colpisce gli esseri umani e gli animali (domestici e selvatici).

Il nome russo della malattia fu dato da S. S. Andrievsky in relazione a una grande epidemia negli Urali alla fine del XVIII secolo. Nel 1788, con un eroico esperimento di autoinfezione, dimostrò l'identità del carbonchio nell'uomo e negli animali e ne confermò definitivamente l'indipendenza nosologica. L'agente eziologico, il Bacillus anthracis, fu ripetutamente descritto da diversi autori (Pollender A., 1849; Dalen K., 1850; Braun F., 1854), ma il suo ruolo eziologico fu definitivamente stabilito da R. Koch (1876) e L. Pasteur (1881).

B. anthracis (genere Bacillus) appartiene alla famiglia delle Bacillaceae (classe Bacilli). È un grosso bastoncino lungo 5-8 µm, a volte fino a 10 µm, con un diametro di 1,0-1,5 µm. Le estremità dei bastoncini vivi sono leggermente arrotondate, mentre quelle dei bastoncini morti sono recise e leggermente concave. I bastoncini negli strisci sono disposti a coppie e molto spesso in catene, soprattutto quelli lunghi su terreni nutritivi, simili a canne di bambù. Il bastoncino di antrace si colora bene con tutti i coloranti all'anilina ed è Gram-positivo. Non ha flagelli, forma spore, ma solo all'esterno del corpo umano o animale in presenza di ossigeno e una certa umidità. La temperatura ottimale per la sporulazione è di 30-35 °C (la formazione di spore non avviene al di sotto di 12 °C e al di sopra di 43 °C). Le spore sono localizzate centralmente e il loro diametro non supera quello della cellula batterica. La formazione di spore si verifica quando i batteri subiscono una carenza di fonti di energia, amminoacidi o basi. Poiché queste fonti di nutrimento per i batteri sono presenti nel sangue e nei tessuti, la sporulazione non avviene nell'organismo. L'agente eziologico del carbonchio forma una capsula, ma solo nel corpo di un animale o di una persona; raramente si osserva su terreni nutritivi (su terreni contenenti sangue o siero). L'incapsulamento dei batteri patogeni è un meccanismo protettivo. È indotto da fattori contenuti nel sangue e nei tessuti, pertanto le capsule si formano quando i batteri sono presenti nell'organismo o quando vengono coltivati su terreni contenenti sangue, plasma o siero. Il contenuto di G+C nel DNA varia tra il 32 e il 62% molare (per l'intero genere).

L'agente eziologico del carbonchio è un batterio aerobio o anaerobio facoltativo. La temperatura ottimale per la crescita è di 37-38 °C, il pH del terreno è 7,2-7,6. Non richiede terreni nutritivi. Su terreni densi forma le caratteristiche colonie grandi, opache e ruvide della forma R. La struttura delle colonie, dovuta alla disposizione a catena dei bastoncelli, che formano filamenti che si estendono dal centro, è simile a riccioli o a una criniera di leone (Fig. 98). Su agar contenente penicillina (0,05-0,5 U/ml), dopo 3 ore di crescita, i bacilli si disintegrano in singole sfere disposte a catena, dando origine al fenomeno della "collana di perle". Nel brodo, il bastoncello, che si trova nella forma R, cresce sul fondo, formando un sedimento simile a un grumo di cotone, mentre il brodo rimane trasparente. B. anthracis è virulento nella forma R e perde la sua virulenza quando passa alla forma S. Questi bastoncelli formano colonie rotonde e lisce con bordi lisci su un terreno denso e una torbidità uniforme in brodo. In questo caso, i bastoncelli perdono la capacità di disporsi in catene negli strisci e acquisiscono l'aspetto di coccobatteri, disposti in cluster.

B. anthracis è piuttosto attivo dal punto di vista biochimico: fermenta glucosio, saccarosio, maltosio, trealosio con formazione di acido in assenza di gas, forma H₂S, caglia il latte e lo peptonizza, è catalasi-positivo e possiede nitrato reduttasi. Se seminato per iniezione in una colonna di gelatina di carne e peptone al 10-12%, ne provoca la liquefazione strato per strato.

Per distinguere il B. anthracis dalle altre specie di Bacillus, si utilizza una serie di caratteristiche.

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Struttura antigenica del patogeno dell'antrace

L'agente eziologico del carbonchio presenta antigeni somatici e un antigene capsulare di natura proteica (costituito da acido D-glutammico), prodotto principalmente nell'organismo di animali e esseri umani. L'antigene somatico di natura polisaccaridica è termostabile e si conserva a lungo nell'ambiente esterno e nelle carcasse degli animali. La reazione diagnostica di termoprecipitazione di Ascoli si basa sulla sua rilevazione. Anche il bacillo del carbonchio presenta antigeni comuni al genere Bacillus.

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Fattori di patogenicità del patogeno dell'antrace

Il fattore di virulenza più importante del bacillo del carbonchio è la capsula. La perdita della capsula porta alla perdita di virulenza. La capsula protegge il B. anthracis dalla fagocitosi. Un altro importante fattore di virulenza, responsabile della morte degli animali, è una tossina complessa contenente tre diverse componenti: il fattore I, costituito da proteine e carboidrati; e due fattori di natura puramente proteica (fattori II e III). La sintesi della tossina complessa è controllata dal plasmide pXOl con mm 110-114 MD. Il plasmide pXOl contiene tre geni che determinano la sintesi dei principali componenti dell'esotossina:

• gene cua - fattore edema (EF);
• gene pag - antigene protettivo (PA);
• gene lef - fattore letale (LF).

Il prodotto del gene cua (OF) è l'adenilato ciclasi, che catalizza l'accumulo di cAMP nelle cellule eucariotiche. Il fattore edematoso causa un aumento della permeabilità vascolare.

L'antigene protettivo induce la sintesi di anticorpi protettivi (tuttavia, il più immunogeno è il complesso di tutti e tre i componenti della tossina neutralizzata), mentre il fattore letale causa la morte degli animali. Tutti e tre i componenti della tossina agiscono sinergicamente. La sintesi della capsula dell'antrace è inoltre controllata dal plasmide рХ02 con mm 60 MD.

Resistenza di B. anthracis

Nella sua forma vegetativa, il patogeno del carbonchio ha la stessa resistenza ai fattori ambientali e alle sostanze chimiche di altri batteri non sporigeni: a temperature superiori a 75 °C muore in 5-10 minuti, nelle carcasse animali sotto l'influenza dei prodotti di scarto dei batteri putrefattivi in pochi giorni. Le spore del bacillo del carbonchio sono estremamente stabili: sopravvivono nel terreno per decenni, in acqua per diversi anni, sotto l'influenza della luce solare diretta muoiono in 20 o più giorni, se bollite vengono distrutte entro 45-60 minuti, se autoclavate a 110 °C in 5 minuti, il calore secco (140 °C) può essere sopportato fino a 3 ore. Le spore sopravvivono a lungo nella lana e nelle pelli degli animali utilizzati per varie concerie e nella carne salata.

Epidemiologia dell'antrace

La principale fonte di antrace sono gli erbivori malati. Durante il periodo della malattia, questi animali espellono il patogeno nel terreno con urina, escrementi e saliva, infettandolo. Pertanto, il terreno, particolarmente ricco di sostanza organica, diventa un ulteriore serbatoio del patogeno. L'infezione avviene principalmente per via alimentare (tramite cibo e acqua potabile contaminati da spore), meno frequentemente per via trasmissibile, attraverso le punture di mosche, zecche e tafani, che trasportano il patogeno da animali malati, cadaveri e oggetti infetti presenti nell'ambiente esterno; molto raramente per via aerea. Il patogeno non si trasmette per contatto diretto da un animale malato a uno sano.

L'uomo contrae l'infezione da antrace attraverso il contatto diretto con carcasse di animali, sezionando carcasse di animali uccisi con la forza, curando animali malati, mangiando carne o prodotti a base di carne ottenuti da animali malati, o entrando in contatto con lana, pelli, cuoio o setole infette dal patogeno o dalle sue spore. L'infezione di una persona sana da parte di una persona malata è estremamente rara.

Le porte d'ingresso dell'infezione sono la pelle e le mucose dell'apparato intestinale e respiratorio. A seconda della porta d'ingresso, il carbonchio umano si manifesta in forma cutanea (più spesso, fino al 98% di tutti i casi della malattia), intestinale o polmonare. Il periodo di incubazione varia da poche ore a 6-8 giorni, più spesso 2-3 giorni. La forma cutanea si manifesta sotto forma di un carbonchio, solitamente localizzato su parti del corpo esposte (viso, collo, arti superiori), meno frequentemente su aree del corpo coperte da indumenti. Un carbonchio è una sorta di focolaio di necrosi emorragica, alla cui sommità si forma una vescicola con contenuto sieroso-sanguinolento o una densa crosta nero-marrone. La cute e il tessuto sottocutaneo del carbonchio e del suo contorno sono edematosi, saturi di essudato sieroso-sanguigno, ma solitamente non si osservano suppurazione e ascessi. Nei tessuti infiammati e nell'essudato è presente un gran numero di bacilli circondati da una capsula.

Nella forma intestinale, si osserva un'intossicazione generale con manifestazioni catarrali ed emorragiche del tratto gastrointestinale (nausea, vomito con sangue, diarrea sanguinolenta, dolore addominale e lombare). La malattia dura 2-4 giorni e il più delle volte si conclude con la morte.

La forma polmonare del carbonchio è estremamente rara e si manifesta come broncopolmonite con intossicazione generale profonda, dolore toracico, malessere generale, febbre alta, tosse con produzione di espettorato, inizialmente mucoso, poi sanguinolento. La morte sopraggiunge al 2°-3° giorno. Di norma, tutte le forme di carbonchio sono accompagnate da febbre alta (39-40 °C). La forma più grave di carbonchio è la forma settica, che può essere primaria o conseguenza di una complicazione di un'altra forma della malattia. È caratterizzata da un'abbondanza di manifestazioni emorragiche e dalla presenza di una grande quantità del patogeno nel sangue, nel liquido cerebrospinale e in diversi organi del malato. Le malattie da carbonchio tra gli esseri umani sono sporadiche.

L'immunità post-infettiva è associata alla comparsa di antitossine e anticorpi antimicrobici (protettivi).

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Diagnostica di laboratorio dell'antrace

I seguenti materiali costituiscono il materiale per lo studio: nella forma cutanea, il contenuto delle vescicole, la secrezione del carbonchio o dell'ulcera; nella forma intestinale, feci e urina; nella forma polmonare, l'espettorato; nella forma settica, il sangue. Vari oggetti ambientali (suolo, acqua), prodotti alimentari, materie prime di origine animale e altri materiali possono essere sottoposti allo studio. Per rilevare il patogeno, viene utilizzato un metodo batterioscopico: rilevamento di bastoncini Gram-positivi circondati da una capsula (in materiale animale o umano) o contenenti spore (oggetti ambientali). Il principale metodo diagnostico è batteriologico: isolamento di una coltura pura e sua identificazione, con test obbligatori per la patogenicità sugli animali da laboratorio. Nei casi in cui il materiale in studio sia fortemente contaminato da microflora concomitante, in particolare putrefattiva, viene utilizzato un test biologico: topi bianchi o porcellini d'India vengono infettati per via sottocutanea. In presenza di B. anthracis, topi e porcellini d'India muoiono in 24-26 ore, i conigli in 2-3 giorni, con segni di sepsi generalizzata; la milza è notevolmente ingrossata, nel sito di iniezione del materiale si forma un infiltrato. Negli strisci di sangue e organi si riscontrano bastoncelli capsulari.

Tra le reazioni sierologiche, la reazione di termoprecipitazione di Ascoli viene utilizzata principalmente a scopo diagnostico. Viene utilizzata nei casi in cui è difficile contare sull'isolamento di una coltura pura del patogeno (in particolare, quando si esaminano lana, pelli, setole e altri oggetti). La reazione di Ascoli si basa sulla rilevazione di antigeni termostabili del patogeno, che si conservano molto più a lungo delle cellule vegetative vitali e delle spore del bacillo del carbonchio. Per la diagnosi retrospettiva del carbonchio, viene utilizzato un test allergico con l'antrace.

Trattamento dell'antrace

Il trattamento dell'antrace è complesso. Mira a neutralizzare la tossina e a combattere il patogeno: si utilizzano immunoglobuline anti-antrace e antibiotici (penicilline, tetracicline, eritromicina, ecc.).

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Profilassi specifica dell'antrace

Il primo vaccino contro l'antrace fu ottenuto da L. Pasteur nel 1881, nel nostro Paese da L. S. Tsenkovsky nel 1883 da ceppi indeboliti di B. anthracis. Attualmente, in Russia, per prevenire l'antrace nell'uomo e negli animali viene utilizzato un vaccino vivo senza spore in capsule (STI). È preparato da un ceppo avirulento del bacillo dell'antrace. Il vaccino contro l'antrace è altamente efficace. Le vaccinazioni vengono somministrate una sola volta, per via cutanea o intradermica, a coloro che, a causa della loro professione, potrebbero essere infettati dall'antrace. La rivaccinazione viene somministrata dopo un anno.