Shigellae

La dissenteria è una malattia infettiva caratterizzata da intossicazione generalizzata dell'organismo, diarrea e una specifica lesione della mucosa dell'intestino crasso. È una delle malattie intestinali acute più comuni al mondo. La dissenteria è nota fin dall'antichità con il nome di "diarrea sanguinolenta", ma la sua natura si è rivelata diversa. Nel 1875, lo scienziato russo F.A. Lesh isolò l'ameba Entamoeba histolytica da un paziente con diarrea sanguinolenta; nei successivi 15 anni si consolidò l'indipendenza di questa malattia, che rimase con il nome di amebiasi.

Gli agenti causali della dissenteria propriamente detta sono un vasto gruppo di batteri biologicamente simili, riuniti nel genere Shigella. L'agente causale fu scoperto per la prima volta nel 1888 da A. Chantemes e F. Vidal; nel 1891 fu descritto da A. V. Grigoriev e nel 1898 K. Shiga, utilizzando il siero ottenuto da un paziente, identificò l'agente causale in 34 pazienti con dissenteria, dimostrando finalmente il ruolo eziologico di questo batterio. Tuttavia, negli anni successivi, furono scoperti altri agenti causali della dissenteria: nel 1900 da S. Flexner, nel 1915 da K. Sonne, nel 1917 da K. Stutzer e K. Schmitz, nel 1932 da J. Boyd, nel 1934 da D. Large, nel 1943 da A. Sax.

Attualmente, il genere Shigella comprende più di 40 sierotipi. Sono tutti bastoncini Gram-negativi corti, immobili, che non formano spore o capsule e crescono bene su terreni nutritivi ordinari; non crescono su terreni di coltura a digiuno con citrato o malonato come unica fonte di carbonio; non formano H₂S, non possiedono ureasi; la reazione di Voges-Proskauer è negativa; fermentano glucosio e alcuni altri carboidrati per formare acido senza gas (ad eccezione di alcuni biotipi di Shigella flexneri: S. manchester e S. newcastle); di norma, non fermentano lattosio (ad eccezione di Shigella sonnei), adonitolo, salicina e inositolo, non liquefanno la gelatina, solitamente formano catalasi, non possiedono lisina decarbossilasi e fenilalanina deaminasi. Il contenuto di G+C nel DNA è del 49-53% molare. Le Shigella sono anaerobi facoltativi, la temperatura ottimale per la crescita è di 37 °C, non crescono a temperature superiori a 45 °C, il pH ottimale del terreno è 6,7-7,2. Le colonie su terreni densi sono rotonde, convesse, traslucide; in caso di dissociazione, si formano colonie ruvide di forma R. La crescita su terreno MPB si presenta con una torbidità uniforme, mentre le forme ruvide formano un sedimento. Le colture di Shigella Sonnei appena isolate formano solitamente colonie di due tipi: piccole rotonde convesse (fase I), grandi piatte (fase II). La natura della colonia dipende dalla presenza (fase I) o dall'assenza (fase II) di un plasmide con mm 120 MD, che determina anche la virulenza di Shigella Sonnei.

La classificazione internazionale della Shigella si basa sulle sue caratteristiche biochimiche (Shigella non fermentante il mannitolo, fermentante il mannitolo, fermentante lentamente il lattosio) e sulle caratteristiche della sua struttura antigenica.

La Shigella presenta antigeni O di diversa specificità: comuni alla famiglia delle Enterobacteriaceae, generici, specifici di specie, gruppo e tipo, nonché antigeni K; non presenta antigeni H.

La classificazione tiene conto solo degli antigeni O specifici per gruppo e tipo. In base a queste caratteristiche, il genere Shigella è suddiviso in 4 sottogruppi, o 4 specie, e comprende 44 sierotipi. Il sottogruppo A (specie Shigella dysenteriae) include le shigella che non fermentano il mannitolo. La specie comprende 12 sierotipi (1-12). Ogni sierotipo ha il suo antigene tipo specifico; i legami antigenici tra i sierotipi, così come con altre specie di Shigella, sono debolmente espressi. Il sottogruppo B (specie Shigella flexneri) include le shigella che solitamente fermentano il mannitolo. Le Shigella di questa specie sono sierologicamente correlate tra loro: contengono antigeni tipo-specifici (I-VI), in base ai quali vengono divise in sierotipi (1-6/') e antigeni di gruppo, che si trovano in composizioni diverse in ciascun sierotipo e in base ai quali i sierotipi vengono divisi in sottosierotipi. Inoltre, questa specie include due varianti antigeniche - X e Y, che non hanno antigeni tipo, differiscono per set di antigeni di gruppo. Il sierotipo S.flexneri 6 non ha sottosierotipi, ma è diviso in 3 tipi biochimici in base alle caratteristiche di fermentazione di glucosio, mannitolo e dulcitolo.

L'antigene lipopolisaccaridico O presente in tutte le Shigella flexneri contiene l'antigene di gruppo 3, 4 come struttura primaria principale; la sua sintesi è controllata da un gene cromosomico localizzato in prossimità del locus his. Gli antigeni tipo-specifici I, II, IV, V e gli antigeni di gruppo 6, 7, 8 sono il risultato di una modificazione degli antigeni 3, 4 (glicosilazione o acetilazione) e sono determinati dai geni dei corrispondenti profagi di conversione, il cui sito di integrazione si trova nella regione lac-pro del cromosoma di Shigella.

Il nuovo sottosierotipo S.flexneri 4 (IV:7, 8), apparso nel Paese negli anni '80 e divenuto ampiamente diffuso, differisce dai sottosierotipi 4a (IV;3,4) e 4b (IV:3, 4, 6) ed è derivato dalla variante S.flexneri Y (IV:3, 4) in seguito alla sua lisogenizzazione mediante conversione dei profagi IV e 7, 8.

Il sottogruppo C (specie di Shigella boydix) include le Shigella che solitamente fermentano il mannitolo. I membri del gruppo sono sierologicamente distinti l'uno dall'altro. I legami antigenici all'interno della specie sono deboli. La specie comprende 18 sierotipi (1-18), ciascuno con il proprio antigene tipo principale.

Il sottogruppo D (specie di Shigella sonnei) include le shigella che solitamente fermentano il mannitolo e sono in grado di fermentare lentamente (dopo 24 ore di incubazione e oltre) lattosio e saccarosio. La specie S. sonnei include un sierotipo, ma le colonie di fase I e II presentano i propri antigeni tipo-specifici. Sono stati proposti due metodi per la classificazione intraspecifica di Shigella sonnei:

• suddividendoli in 14 tipi e sottotipi biochimici in base alla loro capacità di fermentare maltosio, ramnosio e xilosio;
• suddivisione in tipi di fagi in base alla sensibilità a un insieme di fagi corrispondenti.

Questi metodi di tipizzazione hanno principalmente un significato epidemiologico. Inoltre, Shigella Sonnei e Shigella Flexneri vengono tipizzate allo stesso scopo in base alla loro capacità di sintetizzare colicine specifiche (genotipizzazione delle colicine) e alla loro sensibilità alle colicine note (colicinotipizzazione). Per determinare il tipo di colicine prodotte da Shigella, J. Abbott e R. Shannon hanno proposto set di ceppi tipici e indicatori di Shigella, e per determinare la sensibilità di Shigella ai tipi noti di colicine, viene utilizzato il Set of Reference Colicinogenic Strains di P. Frederick.

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Resistenza alla Shigella

La Shigella ha una resistenza piuttosto elevata ai fattori ambientali. Sopravvive su tessuto di cotone e carta per 0-36 giorni, negli escrementi secchi fino a 4-5 mesi, nel terreno fino a 3-4 mesi, in acqua da 0,5 a 3 mesi, su frutta e verdura fino a 2 settimane, nel latte e nei latticini fino a diverse settimane; a una temperatura di 60 °C muoiono in 15-20 minuti. Sono sensibili alle soluzioni di cloramina, al cloro attivo e ad altri disinfettanti.

Fattori di patogenicità della Shigella

La proprietà biologica più importante della shigella, che ne determina la patogenicità, è la capacità di penetrare nelle cellule epiteliali, moltiplicarsi in esse e causarne la morte. Questo effetto può essere rilevato mediante un test cheratocongiuntivale (l'introduzione di un'ansa di coltura di shigella (2-3 miliardi di batteri) sotto la palpebra inferiore di una cavia provoca lo sviluppo di cheratocongiuntivite sierosa-purulenta), nonché infettando colture cellulari (effetto citotossico) o embrioni di pollo (morte), o topi bianchi per via intranasale (sviluppo di polmonite). I principali fattori di patogenicità della shigella possono essere suddivisi in tre gruppi:

• fattori che determinano l'interazione con l'epitelio della mucosa;
• fattori che assicurano la resistenza ai meccanismi di difesa umorali e cellulari del macroorganismo e la capacità della shigella di riprodursi nelle sue cellule;
• la capacità di produrre tossine e prodotti tossici che causano lo sviluppo del processo patologico stesso.

Il primo gruppo comprende fattori di adesione e colonizzazione: il loro ruolo è svolto da pili, proteine della membrana esterna e LPS. L'adesione e la colonizzazione sono promosse da enzimi che distruggono il muco: neuraminidasi, ialuronidasi, mucinasi. Il secondo gruppo comprende fattori di invasione che promuovono la penetrazione di Shigella negli enterociti e la loro riproduzione in essi e nei macrofagi, con la contemporanea manifestazione di un effetto citotossico e/o enterotossico. Queste proprietà sono controllate dai geni del plasmide con mm 140 MD (codifica per la sintesi delle proteine della membrana esterna che causano l'invasione) e dai geni cromosomici di Shigella: kcr A (causa cheratocongiuntivite), cyt (responsabile della distruzione cellulare), così come da altri geni non ancora identificati. La protezione di Shigella dalla fagocitosi è fornita dall'antigene di superficie K, dagli antigeni 3, 4 e dal lipopolisaccaride. Inoltre, il lipide A dell'endotossina della Shigella ha un effetto immunosoppressivo: sopprime l'attività delle cellule della memoria immunitaria.

Il terzo gruppo di fattori di patogenicità comprende l'endotossina e due tipi di esotossine presenti in Shigella: le esotossine Shiga e Shiga-simili (SLT-I e SLT-II), le cui proprietà citotossiche sono più pronunciate in S. dysenteriae. Le tossine Shiga e Shiga-simili sono state riscontrate anche in altri sierotipi di S. dysenteriae; sono prodotte anche da S. flexneri, S. sonnei, S. boydii, EHEC e da alcuni ceppi di salmonella. La sintesi di queste tossine è controllata dai geni tox dei fagi convertenti. Enterotossine del tipo LT sono state riscontrate in Shigella flexneri, sonnei e boydii. La sintesi di LT in queste specie è controllata dai geni plasmidici. L'enterotossina stimola l'attività dell'adenilato ciclasi ed è responsabile dello sviluppo della diarrea. La tossina Shiga, o neurotossina, non reagisce con il sistema dell'adenilato ciclasi, ma ha un effetto citotossico diretto. Le tossine Shiga e Shiga-simili (SLT-I e SLT-II) hanno un peso molecolare di 70 kDa e sono costituite dalle subunità A e B (quest'ultima composta da 5 piccole subunità identiche). Il recettore per le tossine è un glicolipide della membrana cellulare. La virulenza di Shigella sonnei dipende anche da un plasmide con un peso molecolare di 120 MDa. Esso controlla la sintesi di circa 40 polipeptidi della membrana esterna, sette dei quali sono associati alla virulenza. Shigella sonnei con questo plasmide forma colonie di fase I e sono virulente. Le colture che hanno perso il plasmide formano colonie di fase II e sono prive di virulenza. Plasmidi con un peso molecolare di 120-140 MDa sono stati trovati in Shigella flexneri e Boyd. Il lipopolisaccaride della Shigella è una forte endotossina.

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Immunità post-infettiva

Come hanno dimostrato le osservazioni sulle scimmie, dopo la dissenteria persiste un'immunità forte e piuttosto duratura. È causata da anticorpi antimicrobici, antitossine e da un'aumentata attività di macrofagi e linfociti T. L'immunità locale della mucosa intestinale, mediata dalle IgA, svolge un ruolo significativo. Tuttavia, l'immunità è tipo-specifica e non si verifica una forte immunità crociata.

Epidemiologia della dissenteria

La fonte di infezione è esclusivamente l'uomo. Nessun animale in natura soffre di dissenteria. In condizioni sperimentali, la dissenteria può essere riprodotta solo nelle scimmie. La modalità di infezione è oro-fecale. Le vie di trasmissione sono l'acqua (predominante per Shigella flexneri), il cibo, con latte e latticini che svolgono un ruolo particolarmente importante (la via di infezione predominante per Shigella sonnei), e il contatto domestico, in particolare per la specie S. dysenteriae.

Una caratteristica dell'epidemiologia della dissenteria è il cambiamento nella composizione delle specie dei patogeni, così come nei biotipi di Sonne e nei sierotipi di Flexner in alcune regioni. Ad esempio, fino alla fine degli anni '30, S. dysenteriae 1 rappresentava il 30-40% di tutti i casi di dissenteria, poi questo sierotipo iniziò a presentarsi sempre meno frequentemente e quasi scomparve. Tuttavia, negli anni '60-'80, S. dysenteriae riapparve sulla scena storica e causò una serie di epidemie che portarono alla formazione di tre focolai iperendemici: in America Centrale, Africa Centrale e Asia meridionale (India, Pakistan, Bangladesh e altri paesi). Le ragioni del cambiamento nella composizione delle specie dei patogeni della dissenteria sono probabilmente associate a cambiamenti nell'immunità collettiva e a cambiamenti nelle proprietà dei batteri della dissenteria. In particolare, il ritorno di S. dysenteriae 1 e la sua ampia distribuzione, che ha causato la formazione di focolai iperendemici di dissenteria, sono associati alla sua acquisizione di plasmidi che hanno causato resistenza multipla ai farmaci e aumento della virulenza.

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Sintomi di dissenteria

Il periodo di incubazione della dissenteria è di 2-5 giorni, a volte inferiore a un giorno. La formazione di un focolaio infettivo nella mucosa del colon discendente (sigma e retto), dove penetra l'agente eziologico della dissenteria, è ciclica: adesione, colonizzazione, penetrazione della shigella nel citoplasma degli enterociti, loro riproduzione intracellulare, distruzione e rigetto delle cellule epiteliali, rilascio di agenti patogeni nel lume intestinale; successivamente, inizia un altro ciclo: adesione, colonizzazione, ecc. L'intensità dei cicli dipende dalla concentrazione di agenti patogeni nello strato parietale della mucosa. A seguito di cicli ripetuti, il focolaio infiammatorio si espande, le ulcere che ne conseguono, unendosi, aumentano l'esposizione della parete intestinale, con conseguente comparsa di sangue, grumi mucopurulenti e leucociti polimorfonucleati nelle feci. Le citotossine (SLT-I e SLT-II) causano distruzione cellulare, le enterotossine diarrea, le endotossine intossicazione generalizzata. Il quadro clinico della dissenteria è in gran parte determinato dal tipo di esotossine prodotte dal patogeno, dal grado del suo effetto allergenico e dallo stato immunitario dell'organismo. Tuttavia, molti aspetti della patogenesi della dissenteria rimangono poco chiari, in particolare: le caratteristiche del decorso della dissenteria nei bambini nei primi due anni di vita, le ragioni della transizione dalla dissenteria acuta a quella cronica, l'importanza della sensibilizzazione, il meccanismo di immunità locale della mucosa intestinale, ecc. Le manifestazioni cliniche più tipiche della dissenteria sono diarrea, stimoli frequenti: nei casi gravi fino a 50 o più volte al giorno, tenesmo (spasmi dolorosi del retto) e intossicazione generalizzata. La natura delle feci è determinata dal grado di danno all'intestino crasso. La forma più grave di dissenteria è causata da S. dysenteriae 1, la più lieve è la dissenteria di Sonne.

Diagnostica di laboratorio della dissenteria

Il metodo principale è batteriologico. Il materiale per lo studio sono le feci. Lo schema per l'isolamento del patogeno: semina su terreni diagnostici differenziali Endo e Ploskirev (in parallelo sul terreno di arricchimento con successiva semina su terreni Endo e Ploskirev) per isolare colonie isolate, ottenere una coltura pura, studiarne le proprietà biochimiche e, tenendo conto di queste ultime, identificarle utilizzando sieri agglutinanti diagnostici polivalenti e monovalenti. Vengono prodotti i seguenti sieri commerciali.

Per la Shigella che non fermenta il mannitolo:

• a S. dysenteriae 1 e 2 (polivalente e monovalente),
• a S. dysenteriae 3-7 (polivalente e monovalente),
• a S. dysenteriae 8-12 (polivalente e monovalente).

Al mannitolo fermentante Shigella: agli antigeni tipici di S. flexneri I, II, III, IV, V, VI, agli antigeni di gruppo di S. flexneri 3, 4, 6, 7, 8 - polivalenti, agli antigeni di S. boydii 1-18 (polivalenti e monovalenti), agli antigeni di S. sonnei fase I, fase II, agli antigeni di S. flexneri I-VI + S. sonnei - polivalenti.

Per una rapida identificazione della Shigella, si raccomanda il seguente metodo: una colonia sospetta (lattosio-negativa su terreno Endo) viene riseminata su terreno TSI (triplo zucchero e ferro), un agar a tre zuccheri (glucosio, lattosio, saccarosio) con ferro per determinare la produzione di H2S; oppure su un terreno contenente glucosio, lattosio, saccarosio, ferro e urea.

Qualsiasi organismo che degrada l'urea dopo 4-6 ore di incubazione è probabilmente un organismo Proteus e può essere escluso. Un organismo che produce H₂S o possiede ureasi o produce acido sul becco di clarino (fermenta lattosio o saccarosio) può essere escluso, sebbene i ceppi che producono H₂S debbano essere studiati come possibili membri del genere Salmonella. In tutti gli altri casi, la coltura cresciuta su questi terreni deve essere esaminata e, se fermenta il glucosio (viraggio di colore in colonna), isolata in forma pura. Allo stesso tempo, può essere esaminata in un test di agglutinazione su vetrino con antisieri appropriati per il genere Shigella. Se necessario, vengono eseguiti altri test biochimici per verificare l'appartenenza al genere Shigella e viene anche studiata la motilità.

I seguenti metodi possono essere utilizzati per rilevare antigeni nel sangue (incluso il CIC), nelle urine e nelle feci: RPGA, RSK, reazione di coagglutinazione (nelle urine e nelle feci), IFM, RAGA (nel siero sanguigno). Questi metodi sono altamente efficaci, specifici e adatti per la diagnosi precoce.

Per la diagnosi sierologica si possono utilizzare: RPGA con i corrispondenti test diagnostici eritrocitari, metodo di immunofluorescenza (in modificazione indiretta), metodo di Coombs (determinazione del titolo anticorpale incompleto). Anche un test allergico con disenterina (una soluzione di frazioni proteiche di Shigella flexneri e sonnei) ha valore diagnostico. La reazione viene presa in considerazione dopo 24 ore. È considerata positiva in presenza di iperemia e di un infiltrato di 10-20 mm di diametro.

Trattamento della dissenteria

L'attenzione principale è rivolta al ripristino del normale metabolismo idrosalino, a un'alimentazione razionale, alla disintossicazione e a una terapia antibiotica razionale (tenendo conto della sensibilità del patogeno agli antibiotici). Un buon effetto si ottiene con l'uso precoce di un batteriofago polivalente per la dissenteria, in particolare compresse con rivestimento in pectina, che protegge il fago dall'azione del succo gastrico HCl; nell'intestino tenue, la pectina si dissolve, i fagi vengono rilasciati e mostrano la loro efficacia. A scopo profilattico, il fago deve essere somministrato almeno una volta ogni tre giorni (il suo periodo di sopravvivenza nell'intestino).

Prevenzione specifica della dissenteria

Sono stati utilizzati diversi vaccini per creare un'immunità artificiale contro la dissenteria: da batteri uccisi, chimici, alcolici, ma tutti si sono rivelati inefficaci e la loro produzione è stata interrotta. Vaccini contro la dissenteria di Flexner sono stati creati da Shigella Flexneri viva (mutante, dipendente dalla streptomicina) e da vaccini ribosomiali, ma non hanno trovato ampia applicazione. Pertanto, il problema della prevenzione specifica della dissenteria rimane irrisolto. Il modo principale per combattere la dissenteria è migliorare l'approvvigionamento idrico e il sistema fognario, garantire rigorose condizioni igienico-sanitarie nelle aziende alimentari, in particolare nell'industria lattiero-casearia, negli istituti per l'infanzia, nei luoghi pubblici e nel mantenimento dell'igiene personale.