Токсин синдрома токсического шока (ТСТШ): токсичность, диагностика, лечение

Staphylococcus aureus продуцирует токсин синдрома токсического шока (ТСТШ). Прежние названия ТСТШ — «стафилококковый пирогенный экзотоксин С» и «стафилококковый энтеротоксин F». Штаммы стафилококка, продуцирующие ТСТШ, вызывают синдром токсического шока (СТШ), который является острым потенциально смертельным заболеванием, поражающим главным образом молодых женщин в период менструации, особенно при применении тампонов, иногда приводящий к летальному исходу. Синдром токсического шока был описан в 1980 г. у женщин, применявших в период менструаций вагинальные тампоны с полиакриловыми наполнителями, которые обладают повышенными адсорбирующими свойствами. Тампоны, увеличивая площадь заражения и обеспечивая воздухом стафилококков, способствуют повышению продукции ТСТШ.

Синдром токсического шока может возникать также у детей, больных с послеоперационной инфекцией; он характеризуется коротким инкубационным периодом, гемодинамическими расстройствами и мультисистемными поражениями органов.

ТСТШ, стафилококковые энтеротоксины, а также стрептококковые пирогенные токсины относятся к семейству суперантигенов. Каждый из этих токсинов обладает по крайней мере тремя свойствами: пирогенность, суперантигенность и способность увеличивать летальное действие эндотоксина у кроликов в 100 000 раз. Первичная функция ТСТШ in vivo, возможно, заключается в подавлении иммунного ответа хозяина к стафилококкам.

а) Генетическая регуляция продукции токсина. ТСТШ кодируется геном tstH, находящимся в хромосоме мобильного генетического элемента — так называемом островке патогенности. Экспрессия генов контролируется по крайней мере тремя глобальными регуляторными системами (agr А и В, sar и катаболитной репрессией). Известно, что agr А имеет гомологию с сигнальными бактериальными протеазами, a agr В — с протеин-киназами. Эти гены в одних случаях действуют как репрессоры, а в других — как позитивные регуляторы. Каким образом они осуществляют рефляцию, в настоящее время не известно.

б) Биосинтез. ТСТШ продуцируют штаммы S. aureus, S. epidermidis, S. haemolyticus, S. hominis, S. lugdunensis. Этот токсин выделяют от 94,2 до 100% штаммов стафилококков, изолированных при острой форме СТШ.

Для продукции ТСТШ необходим кислород, но в небольших количествах. Штаммы стафилококков не продуцируют ТСТШ в строгих анаэробных условиях. Содержание ионов магния в среде влияет на продукцию ТСТШ. Оптимальная концентрация ионов магния в среде — 0,3-1,5 мМ. Увеличение содержания магния до 7,5 мМ вызывает увеличение роста стафилококков, но четырехкратное уменьшение выработки ТСТШ. Оптимальное значение pH для продукции ТСТШ — 7,0. Активная продукция ТСТШ происходит при температуре 37-40"С. Оптимальная температура для продукции ТСТШ в жидкой среде — 40°С.

Для штаммов S. aureus-продуцентов ТСТШ характерна устойчивость к пенициллину, солям кадмия и мышьяка. В острых случаях СТШ изоляты почти в 100% устойчивы к мышьяку — этот признак в сочетании с другими свойствами может рассматриваться как возможный маркер для идентификации штаммов — потенциальных возбудителей СТШ.

в) Стабильность и физико-химические свойства. ТСТШ представляет собой единую полипептидную цепь с молекулярной массой 22 кД и изоэлектрической точкой 7,2. Он является растворимым белком, несмотря на наличие в молекуле большого количества гидрофобных аминокислот. Молекула ТСТШ не содержит цистеиновых остатков. ТСТШ, в отличие от СЭ, не обладает рвотной активностью, легко расщепляется пепсином при pH 4,5.

ТСТШ состоит из двух доменов: домен А (остатки 1-17 и 90-194) и домен В (остатки 18-89). Домен А содержит длинный центральный участок в виде альфа-спирали (остатки 125-140).

Установлено, что суперантигенные и токсические свойства ТСТШ связаны с различными функциональными группами доменов. Два полученных мутанта сохраняли полностью летальные свойства по отношению к кролику, но теряли суперантигенную активность в тесте со спленоцитами. Показано, что в случае замены аминокислоты глицина 16 в молекуле токсина на валин ТСТШ потерял свои суперантигенные, но не летальные свойства.

Характерной особенностью ТСТШ является его чрезвычайно высокая устойчивость к температуре. Так, он не теряет биологической активности при кипячении в течение 1 ч. ТСТШ проявляет устойчивость к действию протеолитических ферментов при нейтральных значениях pH.

г) Антигенные и иммуногенные свойства. При введении ТСТШ животным у них начинается выработка специфических IgG, которые можно использовать в иммунологических реакциях для определения этого токсина. ТСТШ является сравнительно слабым антигеном, что осложняет приготовление и производство антител к нему. Показано, что при иммунизации ТСТШ 50% кроликов не вырабатывало антитела к этому токсину, притом, что гуморальный ответ у них к другим антигенам оставался неповрежденным.

ТСТШ является сильным митогеном и при взаимодействии с Т-лимфоцитами последние, независимо от иммунологической специфичности, в концентрации от 1 пкг/мл до 1 мкг/мл могут вызывать активацию до 50% Т-пула клеточного звена макроорганизма и выработку ряда интерлейкинов — IL-1, IL-2 и a-фактора некроза опухолей, а также интерферона у. ТСТШ является суперантигеном, способным вызывать массивную стимуляцию Т-клеток, анергию, иммунологическую толерантность, апоптоз и иммуносупрессию, что выражается в измененной реактивности аутоиммунитета. Данный токсин может быть фактором, обеспечивающим длительную перси-стенцию инфекционного агента у хозяина, так как временно подавляет иммунный ответ на другие антигенные раздражители.

Особый интерес представляет роль суперантиген-продуцирующих микроорганизмов и их взаимосвязи с возникновением внезапной младенческой смертностью, а также с интоксикацией у беременных женщин, у больных с возможным репрессированием иммунной системы, у наркоманов и больных СПИДом.

д) Токсичность. ТСТШ не является непосредственно токсичным для кроликов (1 мкг/кг), но при внутривенной инъекции 50 мкг/кг понижает ЛД50 эндотоксина от 500 до 0,01 мг/кг, что равносильно 50000-кратному повышению восприимчивости к эндотоксину. Так как летальная доза эндотоксина у людей может быть 1-2 мг, эквивалентное усиление активности эндотоксина у них снизило бы его летальную дозу до пикограммового диапазона.

е) Механизм действия ТСТШ аналогичен механизму действия суперантигенов СЭ. ТСТШ имеет уникальную способность преодолевать слизистую поверхность тканей, увеличивать проницаемость капилляров и вызывать синдром внутрисосудистого свертывания. Наиболее частой гистологической картиной при фатальных случаях является картина гиповолемического «удара».

ж) Клинические проявления синдрома токсического шока. СТШ характеризуется широким спектром клинических и гистопатологических симптомов, таких как лихорадка, температура (38,8°С). У 87% больных температура тела повышается до 40°, наблюдается скарлатиноподобная сыпь на ладонях и подошвах с последующей десквамацией через 1-2 нед. У большинства больных (75-98%) отмечается боль в горле, снижение артериального давления, диарея, рвота, головная боль, миалгия. У всех больных при СТШ выявляется экзантема в виде диффузий пятнистой эритродермии, у 1/3 — макулопапулезная и петехиальная сыпь. Характерными признаками являются покраснение языка (малиновый язык), гиперемия, конъюнктивит — у 75%.

У больных наблюдается развитие шока (часто с летальным исходом), внутрипеченочный холестаз, почечная дисфункция, коагулопатия, тромбоцитопения, гипофосфатемия и гипокальциемия. При лабораторных исследованиях у больных часто выявляется лейкоцитоз, повышенная активность сывороточных аминотрансфераз и билирубина сыворотки крови. Наиболее частое осложнение — острая дыхательная недостаточность и интерстициальная инфильтрация в легких.

ТСТШ поражает печень, почки и миокард, вызывая мультифокальное образование некрозов. Микроскопические повреждения, обнаруживаемые при воздействии ТСТШ, связанные с менструацией, неспецифичны и включают системный лимфоцитарный периваскулит, печеночный перипортальный триадитис, обширный эритрофагоцитоз ретикулоэндотелиальных клеток, характерен язвенный вагинит. Как шок, вызываемый эндотоксином, СТШ — это результат нарушения проницаемости капилляров, что клинически проявляется гипотензией, гипоальбуминурией и генерализованной отечностью.

При возникновении синдрома токсического шока, не связанного с менструацией, отмечаются следующие особенности. У лиц, страдающих гриппом, возможна колонизация стафилококком трахеи, поврежденной вирусом гриппа; у больных СПИДом обнаруживается стойкое эритематозное шелушение; при шоке раневой этиологии обсемененность раны отсутствует. В указанных случаях обнаруживается атопический дерматит, синдром эксфолиативного отслоения эпидермиса, напоминающий болезнь «ошпаренной кожи».

з) Эпидемиология. Стафилококки, продуцирующие ТСТШ, наиболее часто выделяют из женских мочеполовых путей. Эпидемиологическими исследованиями установлено, что в 65% случаев СТШ возникает у женщин моложе 25 лет. Доля мужчин составляет 2% от общего числа случаев. На СТШ, возникший при заболеваниях, не связанных с менструацией, приходится 30%. Анализ случаев «не менструального» шока показал, что данный синдром, связанный со стафилококковой инфекцией, может проявиться при кожных и подкожных поражениях, инфицированных хирургических ранах, абсцессах, флегмонах, остеомиелите, эмпиеме, после хирургических операций на полости носа, послеродовых инфекциях, осложненных абортах и пр. Клинические симптомы не отличаются от тех, которые развиваются у менструирующих женщин.

Максимум случаев СТШ приходится на возраст 15-19 лет, поэтому фактор риска ТСТШ для этого возраста очевиден. Одной из важных причин заражения является использование высокоадсорбционных тампонов, зараженных стафилококками. Летальность при СТШ находится в пределах 3,0%.

Продуцентами ТСТШ являются штаммы S aureus. Не менее 60% штаммов, продуцирующих СТШ, принадлежат к первой фагогруппе. Среди штаммов-продуцентов СТШ доля культур фагового комплекса 29/52 составляет 95,7%. Способностью продуцировать ТСТШ обладают 36,4% штаммов, полученных из носовых ходов бактерионосителей, из гениталий женщин при отсутствии СТШ — 4,2-31,8%, от больных с раневыми инфекциями, конъюнктивитами — до 17%.

Исследования носительства S. aureus в половых путях женщин показало, что носителями S. aureus, продуцирующих ТСТШ, являются 64,3% обследованных, причем 35% женщин являются постоянными носителями S. aureus. Генитальное носительство зависит от возраста: у девочек 11-15 лет оно составляет 27%, а у женщин 50 лет — 3%. Носительство зависит от расовой принадлежности. Цветные женщины чаще, чем белые женщины, колонизированы S. aureus.

Частота носительства S. aureus коррелирует с частотой заболеваемости СТШ, носовое носительство стафилококков увеличивает вероятность генитального носительства. Во время менструации носительство увеличивается приблизительно на 2 порядка, а самая высокая колонизация отмечается в послеродовом периоде. Частота выделения ТСТШ-продуцентов среди штаммов стафилококков от беременных женщин со стафилококковой патологией в различных регионах варьирует от 45 до 83%. Инфицирование при СТШ происходит вследствие загрязнения тампонов микрофлорой рук или кожи.

Именно ТСТШ является причиной всех шоковых состояний (100% случаев), развившихся при применении вагинальных тампонов. Использование тампонов без полиакриловых наполнителей с пониженными сорбирующими свойствами позволило сократить частоту случаев шока.

В случаях СТШ, не связанных с применением тампонов, ТСТШ обнаружен у 50% штаммов стафилококков, SEB — у 47% штаммов и SEC — у 3% штаммов стафилококков. Установлено, что неменструальный, или неежемесячный синдром токсического шока связан со стафилококковыми энтеротоксинами SEB и SEC. Описаны случаи синдрома токсического шока, развившегося у рожениц после родов, а также при септицемии, вызванной коагулазоотрицательными стафилококками, в частности S. epidermidis. Возможно, в этом случае синдром токсического шока мог быть вызван стафилококковыми энтеротоксинами, которые продуцируют некоторые штаммы S. epidermidis.

ТСТШ обнаруживается в почках 18% умерших от синдрома внезапной младенческой смерти. ТСТШ-продуцирующие S. aureus были выделены у 60% пациентов с синдромом Кавасаки, который является основной причиной приобретенной сердечной патологии у детей в США. Активируя аутореактивные Т-клеточные клоны, ТСТШ может теоретически вызывать аутоиммунную болезнь у людей.

СТШ вызывают штаммы S. aureus, слабо гемолитические или не гемолитические и не обладающие инвазивными свойствами. Указанные признаки не являются постоянными и не могут быть четкими лабораторными маркерами. Альфа-гемолизин выделяют лишь 13,3% штаммов, продуцирующих ТСТШ, в то время как у штаммов стафилококков, не связанных с СТШ, этот гемолизин продуцируют 90% культур.

Большинство штаммов S. aureus, выделенных от больных с СТШ, обладают выраженной протеолитической активностью. Штаммы, вызывающие СТШ, продуцируют мало внеклеточных продуктов, в том числе липаз и нуклеаз, и поэтому они не способны вызывать вагинального воспаления и образования фурункулов, но могут лишь колонизировать слизистые оболочки. У больных отсутствует бактериемия; четко установлено, что заболевание связано только с действием ТСТШ.

СТШ может считаться подтвержденным только при выявлении у больного штамма S. aureus, продуцирующего ТСТШ.

и) Иммунитет. На основании количества антител к ТСТШ можно сделать вывод о потенциальной возможности риска возникновения СТШ. Как правило, СТШ развивается у лиц с титром специфических антител к ТСТШ менее чем 1:100; следовательно, этот титр является минимальным протективным. Среди детей до 5 лет защитный титр выявлен у 27%, от 6—10 лет — у 33%, от 11 до 15 лет — у 68%. У лиц от 16-25 лет защитный титр был уже в 100% случаев. У 60-93,5% больных с СТШ в острой фазе антитела к ТСТШ либо вообще не выявляются, либо обнаруживаются в титрах ниже 1:10. У здоровых лиц титры ТСТШ варьируют в зависимости от возраста, но не зависят от пола и в среднем составляют 1:1000. Для определения в сыворотке крови антител к ТСТШ используют иммунологические методы, и в частности иммуноферментный анализ с использованием очищенного препарата ТСТШ.

к) Микробиологическая диагностика аналогична таковой при определении энтеротоксигенных штаммов стафилококков. Штаммы S. aureus, выделенные при СТШ, не имеют резко выраженных отличий от других клинических изолятов. Основное отличие их состоит в способности продуцировать ТСТШ. Как уже указывалось, способностью продуцировать ТСТШ обладают только коагулазоположительные штаммы S. aureus, большинство из которых относятся к первой фагогруппе. Известно, что 64% штаммов, продуцирующих ТСТШ, были чувствительны к фагам 29,52,29/52, 80,55,75,83 А.

л) Определение продукции ТСТШ. Выбор среды для получения ТСТШ обусловлен во многом тем, для какой цели готовят ТСТШ — для очистки или для его выявления. Если целью получения ТСТШ является его очистка, как правило, используют простые по составу питательные среды, содержащие как можно меньше белков и обладающие способностью обеспечивать высокий выход ТСТШ. Для выращивания стафилококков с целью выявления ТСТШ используют среды с высоким содержанием белков и пептидов.

Для выявления продукции ТСТШ при выращивании штаммов стафилококков на плотной питательной среде культуру исследуемых штаммов стафилококков при помощи стеклянного шпателя засевают на чашки Петри с мясо-пептонным агаром (аминный азот — 1,5-1,8 г/л), покрытым целлофановым диском. Чашки инкубируют при 37°С в течение 20-24 ч, после чего целлофановый диск переносят в стерильную чашку Петри, и культуру смывают 1 мл физиологического раствора. Микробные клетки удаляют центрифугированием при 10 000 об/мин в течение 10 мин. ТСТШ определяют в надосадочной жидкости.

Выращивание культур S. aureus с целью определения у них возможности продуцировать ТСТШ можно также проводить па жидкой питательной среде Касмана-Флуера с ферментативным гидролизатом казеина. Культуры стафилококков выращивают в пробирках объемом 50 мл, в которые помещают 5 мл среды. Культивирование проводят в течение 24 ч при 37“С на шуттель-аппарате 280 об/мин, затем микробные клетки удаляют центрифугированием при 10 000 об/мин. ТСТШ определяют в надосадочной жидкости. Возможно использование других жидких питательных сред с применением коммерческих ингредиентов (сердечно-мозговой бульон Difco.

е) Методы определения ТСТШ. Для определения ТСТШ используют: биологические методы и серологические тесты, основанные на выявлении специфических антигенов.

1. Биологические методы. Для определения ТСТШ используют самцов кроликов. Кролики стойки к высоким дозам ТСТШ при внутривенном введении, однако при непрерывном введении TCTII! вызывает у них смертельную болезнь, подобную СТШ. При подкожном введении TCTI 11 кроликам у них наблюдаются повышение температуры тела, конъюнктивит, респираторное заболевание.

2. Иммунологические методы. Специфические антисыворотки к ТСТШ получают путем иммунизации животных очищенным ТСТШ. Качество и титр антисывороток напрямую зависит от чистоты и количества ТСТШ, которое используется для иммунизации. Как уже указывалось выше, ТСТШ обладает слабыми антигенными свойствами, поэтому иммунизацию кроликов проводят в течение длительного времени. На первых этапах иммунизации препарат ТСТШ вводят с адъювантом Фройнда. Коммерческие антисыворотки к ТСТШ в нашей стране пока отсутствуют.

Для определения ТСТШ используют реакцию двойной диффузии в геле по Оух-терлони, реакцию коагглютинации с использованием стафилококков, богатых белком A (Cowan 1), РНГА, иммуноферментный анализ, реакцию иммунофлюоресценции.

Сущность РНГА заключает ся в том, что эритроциты, обладая способностью адсорбировать на себе антитела, становятся чувствительными (сенсибилизированными) к соответствующему антигену. Под воздействием специфических антигенов сенсибилизированные эритроциты склеиваются и выпадают в осадок, образуя на дне планшета гемагглютинат. Для сенсибилизации таннизированных и акроилеинизированных бараньих эритроцитов используют иммуноглобулины IgG, полученные методом аффинной хроматографии из антисывороток к ТСТШ, имеющие высокие преципитационные титры. Чувствительность метода составляет 7 нг/мл. Время получения результатов 3-4 ч.

3. Метод иммуноферментного анализа. Определение происходит за счет специфического взаимодействия кроличьих стафилококковых иммуноглобулинов к ТСТШ, адсорбированных на планшете, с ТСТШ, содержащемся в исследуемом материале. Образовавшийся комплекс антитело+антиген выявляют при помощи стафилококковых иммуноглобулинов (конъюгатов), меченных пероксидазой. Изменение оптической плотности в результате взаимодействия комплекса антитело+антиген с конъюгатом и выражающееся в ферментации субстрата с изменением его окраски измеряют по регистрируемому значению оптической плотности. Для определения ТСТШ применяется также метод ИФА с использованием моноклональных антител, благодаря которым повышается и без того высокая специфичность иммуноферментного метода.

Для определения ТСТШ используют также молекулярно-генетические методы, такие как полимеразная цепная реакция (ПЦР), которая дает информацию относительно присутствия или отсутствия генов ТСТШ, но никакой информации относительно синтеза ТСТШ. Этот метод в основном используют для определения способности штаммов стафилококков продуцировать ТСТШ.

ж) Лечение и профилактика синдрома токсического шока. Основным профилактическим мероприятием является выявление источников инфекции в стационарах различного профиля, особенно в хирургических отделениях, больницах, а также изоляция и лечение больных. Профилактические мероприятия СТШ направлены на строгое соблюдение санитарно-гигиенического режима, выполнение правил асептики, антисептики, дезинфекции и стерилизации для обеспечения разрыва механизмов и путей передачи штаммов стафилококков, продуцирующих ТСТШ. Применяется санация носителей патогенных стафилококков при помощи бактериофагов. Для уменьшения риска возникновения СТШ необходимо использование стерильных тампонов с невысокими адсорбционными свойствами и соблюдение личной гигиены.

Лечение СТШ осуществляют в госпитальных условиях, в специализированных отделениях интенсивной терапии, по всем принципам терапии неотложных шоковых состояний, в том числе с применением антибиотиков, необходимых для эрадикации стафилококков.

- Читать далее "Пиогенный стрептококк (Streptococcus pyogenes): история изучения, классификация, виды, группы"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 13.11.2019

Остались вопросы или замечания?

Все размещенные статьи преследуют образовательную цель и предназначены для лиц имеющих базовые знания в области медицины.
Без консультации лечащего врача нельзя применять на практике любой изложенный в статье факт.
Жалобы и возникшие вопросы просим присылать на адрес statii@dommedika.com
На этот же адрес ждем запросы на координаты авторов статей - быстро их предоставим.