Gasgangrän (gasflegmon) är en extremt allvarlig infektionsprocess som utvecklas när sår infekteras med anaeroba patogena bakterier av släktet Clostridium. Sjukdomen åtföljs av allvarlig förgiftning, snabbt fortskridande vävnadsnekros (nekros), ödem och gasbildning.
Clostridia lever i marken, det finns många av dem i gatudam. Skadade personer med omfattande områden med krossad muskelvävnad, där blodtillförseln är kraftigt minskad och många "fickor" bildas, är predisponerade för sjukdomen. Bakterier förökar sig endast i en miljö där det inte finns något syre. När de utsätts för en syremiljö bildar mikroorganismer sporer och förblir i detta tillstånd i många decennier. De lever i tarmarna hos människor och växtätare, kommer in i jorden med avföring och sprider sig sedan genom gatudam till miljöföremål. Under gynnsamma förhållanden aktiveras clostridia och börjar föröka sig intensivt. Av de många typerna av klostridier orsakar i allmänhet bara 7 gas kallbrand.70-80% av alla sjukdomar orsakas av Clostridium perfringens. Den huvudsakliga metoden för att behandla sjukdomen är kirurgisk. Såret öppnas med randiga snitt. När sjukdomen fortskrider amputeras lemmen.
Ris. 1. Bilden visar gas kallbrand i den nedre extremiteten.
Epidemiologi
Hittills har omkring 80 arter av bakterier av släktet Clostridium beskrivits. Orsaken till gasen gangrän hos människor är endast patogena arter av clostridia: Clostridium perfringens (70 - 80 % av alla fall av sjukdomen), Clostridium novi och Clostridium septicum. Andra typer av patogena bakterier av släktet Clostridium har också beskrivits, men de är mycket mindre vanliga. Alla mikroorganismer är obligatoriska anaerober - de växer och förökar sig i frånvaro av syre.
Under ogynnsamma förhållanden bildar bakterier sporer. De kan förbli i detta tillstånd under en betydande tid. Sporerna är resistenta mot solljus, uttorkning och höga temperaturer. Tillväxt och utveckling av clostridia sker endast under anaeroba förhållanden. Människor och alla typer av djur är mottagliga för sjukdomen.
Smittkällor
Clostridia är ständigt närvarande i jorden, tarmar hos människor och växtätare i vissa fall, med dålig hygien, kan bakterier hittas på huden.
Överföringsvägar
Gas kallbrand utvecklas när clostridia infekterar omfattande krossade sår (skottsår, rivsår, blåmärken), oftast de nedre extremiteterna och bålen, och sår i tjocktarmen. Bakterier penetrerar skadade vävnader med jord, damm, genom klädesplagg, skalfragment, under kirurgiska ingrepp, läkemedelsinjektioner och aborter utanför sjukhus.Vid min- och transportskador uppstår ofta skador i rumpa och lår. Personer som skadats av nötkreatur, grisar, får och getter är mottagliga för sjukdomen. Såren blir förorenade med djurspillning. I vissa fall utvecklas sjukdomen från små men förorenade skärsår. Sjukdomen utvecklas snabbt. Dess första tecken visas från den första dagen av skadan.
Ris. 2. 90 % av alla fall av gasbrand orsakas av Clostridium perfringens.
Clostridia är fakultativa anaerober (bakterier växer och förökar sig i frånvaro av syre). De är saprofyter. De frigör naturen från dött organiskt material genom processerna av jäsning och sönderfall. De finns i tarmarna hos djur och människor, där de livnär sig på organiskt skräp, men inte invaderar (penetrerar) levande frisk vävnad.
Clostridier är stavformade bakterier (baciller) som producerar ett antal gifter och enzymer som bildar sporer under ogynnsamma förhållanden. Patogena former av patogener orsakar sådana allvarliga sjukdomar som stelkramp, botulism och gas kallbrand. De producerar de mest kraftfulla gifterna som är kända - tetanospasmin (Clostridium tetani), botulinumtoxin (Clostridium botulinum) och a-toxin (Clostridium perfringens).
De främsta orsakerna till gasgangren är Clostridium perfringens (70 - 80% av fallen), Clostridium novyi (20 - 43%) och Clostridium septicum (5 - 18%). Mycket mindre vanliga är typer av clostridia som Clostridium histolyticum, Clostridium sordellii, Clostridium difficile, Clostridium fallax, etc.
Gas kallbrand är nästan alltid en blandinfektion.Under infektion ansluter sig ofta aeroba mikroorganismer till clostridia: streptokocker, stafylokocker, Escherichia coli, Proteus, etc.
Taxonomi av clostridia
De orsakande medlen för gas kallbrand tillhör familjen Bacillaceae, släktet Clostridium. Släktet Clostridium inkluderar många (cirka 80) arter av clostridia.
Morfologi
Det orsakande medlet för gas kallbrand är en grampositiv stav. Bakterier är vanligtvis rörliga och har en kapsel. Vissa typer av klostridier saknar kapsel men har flageller. Den största i storlek av alla clostridia är C. novyi. Alla andra bakterier är mycket mindre.
Ris. 3. Orsaken till gasen gangren Clostridium perfringens (renodlingsutstryk) i mikroskop.
Clostridia sporulering
Clostridia under ogynnsamma förhållanden bildar sporer lokaliserade centralt eller subterminalt. När sporerna är centralt placerade blir staven som en spindel (closter - spindel).
Clostridia-sporer är resistenta mot uttorkning, hög temperatur och solljus. De kan överleva i saltlösningar, tolerera långvarig kokning, frysning, ultraviolett bestrålning, strålning och vakuum. Sporerna uppvisar resistens mot en rad giftiga och desinfektionsmedel.
Bakterier kan förbli i ett sporliknande tillstånd i hundratals år. Under gynnsamma miljöförhållanden gror sporer. Groningsprocessen varar 4 - 5 timmar.
Ris. 4. Clostridium perfringens sporer.
Ris. 5. Bilden visar en clostridia-spor. I dess kärna finns en vilande vegetativ cell.
Ris. 6. Uppdelning av den vegetativa cellen efter sporgroning.
Biokemiska egenskaper och toxiner av clostridia
De orsakande medlen av gas gangren jäser kolhydrater med bildandet av gas och syra, bildar komplexa exotoxiner - 12 enzymer (gifter) och enterotoxin, vilket orsakar tarminflammation. Bakterier är indelade i sex serovarier (A, B, C, D, E, F), som var och en har sina egna nekrotiska egenskaper. Serovar A är det främsta orsaksmedlet för gas kallbrand. Det utgör upp till 90% av alla fall av sjukdomen. Huvudmålen för toxiner är cellmembran. Enzymer främjar deras nedbrytning, följt av svullnad och autolys (självupplösning).
Bakterier typ A och C producerar enterotoxiner, som orsakar livsmedelsburna sjukdomar och nekrotisk enterit.
Clostridium perfringens är det främsta orsaksmedlet för gas kallbrand
Gasgangrän, matförgiftning och nekrotisk enterit hos människor och djur orsakas av Clostridium perfringens typ A, C och D. Liknande sjukdomar, men endast hos djur orsakas av Clostridium perfringens typ B, C, D och E.
Patogenen upptäcktes först av Welch och Nettal 1892.
Morfologi av Clostridium perfringens
Bakterier ser ut som stavar med rundade ändar. De är stora och mäter 3-9 × 0,9-1,2 mikron. Fast. De är placerade var för sig. Clostridia isolerade från rena kulturer har en kapsel. Gramfärgad lila. Gamla kulturer tappar denna förmåga. De bildar sporer som finns kvar i miljön i många decennier.
Ris. 7. Smörj från en renodling av Clostridium perfringens (foto till vänster). Bakteriespor (foto till höger).
Ris. 8. Bilden visar bakterierna Clostridium perfingens och sporer.
Odling av Clostridium perfringens
Clostridium perfringens är strikt obligatoriska anaerober, kemoorganoheterotrofer. De växer på enkla näringsmedier - blodsockeragar och Kitta-Tarozzi medium. Tillväxten av bakterier åtföljs av gasbildning och en minskning av pH mot den sura sidan.
På sockerblodagar bildar bakterier släta, glänsande, runda former (S-kolonier), eller gråaktiga kolonier, platta, sträva med taggiga kanter (R-kolonier). En hemolyszon bildas runt kolonierna. När de utsätts för luft får kolonier en grönaktig färg. Kolonier i agarens tjocklek får en linsform.
Vid odling i flytande media (Kitta-Tarozzi medium) bildas grumlighet vid intensiv gasbildning. Därefter rensar mediet och ett vitaktigt plattliknande sediment faller till botten.
När man växer på gallagar bildas nederbördszoner.
När man odlar på mjölk noteras efter 4 timmar intensiv koagulering, och ostmassan, på grund av gasbildning, får en hålig struktur och studsar ofta upp. En liknande reaktion används i laboratorier för snabb diagnostik.
Vid odling i köttbuljong producerar bakterier ättiksyra och smörsyra, samt stora mängder gaser som H2S,NH3 och CO.
Ris. 9. Clostridium perfringens kolonier på blodagar.
Ris. 10. C. perfringens identifieras genom sin karakteristiska "dubbla zon" av hemolys.
Biokemiska egenskaper hos clostridia
Bakteriernas kraftfulla enzymatiska aktivitet gav dem epitetet perfringens, vilket betyder att bryta, slå igenom. På grund av intensiv gasbildning uppstår svullnad av skadade vävnader och bristningar av näringsmedia.Clostridium perfringens producerar ett stort antal sackarolytiska enzymer som fermenterar glukos, laktos, maltos och sackaros med efterföljande bildning av syra och gas. De kyler intensivt mjölk, följt av bildandet av en svampig, grovcellig koagel ("stormreaktion").
Bakterier bryter ner gelatin, äggvita, koagulerad vassle och kollagen. Bryter inte ner kasein.
Under acetobutyratjäsning syntetiserar Clostridium perfringens smörsyra, reducerar nitrater till nitriter och bildar lecitinas.
Ris. 11. Bestämning av lecitinasaktivitet. Runt kolonierna är zoner av en grumlig halo som består av utfällda lipider tydligt synliga.
Ris. 12. I det vänstra röret finns en kultur av Clostridium perfringens på sockeragar. Som ett resultat av intensiv gasbildning i det heliumliknande mediet bildades bristningszoner.
Toxinbildning
Bakterierna Clostridium perfringens, enligt spektrumet av toxiner (enzymer) de producerar, delas in i typerna A, B, C och E. Gasgangrän och livsmedelsburna toxiska infektioner är oftare förknippade med typ A, nekrotiserande enterokolit - med typ C Begreppet "toxin" förenar cirka 12 identifierade idag toxiner (enzymer) och enterotoxin. Frisättningen av enzymer i området med skadad vävnad leder till nedbrytning av komplexa ämnen och störningar av cellulär permeabilitet, som ett resultat av vilka celler sväller och smälter.
De viktigaste exotoxinerna av clostridia
a-toxin (fosfolipas C). Det produceras mer intensivt av clostridia typ A. Det är det viktigaste och mest kraftfulla toxinet. Enzymet hydrolyserar (bryter ner) fosfolipider i cellmembran, vilket leder till förstörelse (lys) av celler.Det har en dermatonekrotisk och dödlig effekt, och är huvudfaktorn i interstitiell invasion och intravaskulär hemolys - en symbol för dödlig klostridial toxinemi. Har lecitinasaktivitet.
b-toxin (cytotoxin). Framställs huvudsakligen av klostridier typ B och C. Det har en dermatonekrotisk och dödlig effekt och orsakar inte hemolys. Det orsakar utvecklingen av nekrotisk enterit.
Theta toxin. Det har hemolytiska och dermatonekrotiska effekter. Känslig för syre. Det liknar O-streptolysin från streptokocker.
v-toxin (proteinaser). De stör proteinsyntesreaktioner genom att dela nukleinsyror.
p-toxin (kollagenas och gelatinas). Produceras av clostridia typ A, C och E, samt vissa stammar av bakterietyp D. Enzymer bryter ner gelatin och kollagenfibrer i bindväv. De har en nekrotiserande och dödlig effekt.
Mu-toxin (hyaluronidas). Det är en faktor i penetrationen av clostridia. Enzymer bryter ner sura mukopolysackarider och hyaluronsyra.
Nu-toxin (DNA-za). Förstör cellulärt DNA.
q-hemolysin. Med deltagande av komplement förstör det röda blodkroppsmembran.
Fibrinolysin. Löser upp fibrinfibrer.
Hemagglutinin. Med dess deltagande inträffar agglutinationsreaktionen av erytrocyter.
y-toxin (proteinas). Dess verkan liknar fibrinolysin. Bryter inte ner nativt (naturligt) kollagen, men förstör azocoll (denaturerat kollagen), kasein och gelatin.
Deltatoxin (elastas). Det är ett proteolytiskt enzym. Bryter ner proteiner och peptider.
Sigma toxin. De producerar clostridia typer B och C. Det har en dödlig effekt och uppvisar hemolytisk aktivitet.
Omega toxin. Produceras huvudsakligen av clostridia typ C.Det har en dermatonekrotisk och dödlig effekt.
Epsilon toxin. Produceras av clostridia typ B och D, l-toxin - av clostridia typ E. De uppvisar en dödlig och dermatonekrotiserande effekt.
y- och n-toxiner. Den biokemiska naturen hos dessa toxiner är fortfarande okänd.
p-toxin. Det är en vävnadspermeabilitetsfaktor.
Enterotoxin av det orsakande medlet för gas kallbrand
Enterotoxin produceras av clostridia typ A och C.
Enterotoxin Clostridium perfringens stam A är ett värmelabilt protein som frisätts i tunntarmen under sporbildning. När de utsätts för det expanderar kapillärerna, deras permeabilitet ökar, utsöndringen av vatten, natrium och klorjoner ökar och enterocyternas membran skadas.
Enteropatogenicitet hos Clostridium perfringens typ C förknippas med b-toxin. Sjukdomen uppstår som nekrotiserande enterit.
Ris. 13. Under ogynnsamma förhållanden bildar vissa bakterier sporer. De hjälper mikroorganismen att överleva under ogynnsamma förhållanden i många decennier. Bilden visar sporer av bakterier av släktet Clostridium.
Clostridium novyi är ett av de främsta orsakande medlen för gas kallbrand. Under det stora fosterländska kriget orsakades gas kallbrand av bakterier av denna typ i 42% av fallen. Patogenen isolerades först och fick namnet Clostridium oedematiens av E. Segen och M.V. Weinberg 1891. Senare beskrevs denna typ av clostridia mer utförligt av den amerikanske bakteriologen F. Novi, vars namn senare började kallas denna typ av bakterier.
Morfologi av Clostridium novyi
Clostridia är stavar, stora, ibland lätt böjda, mäter 4 - 22 x 1,4 - 2 mikron, rörliga, har upp till 25 flageller, ofta arrangerade i kedjor. Patogenen, som alla klostridier, är obligatoriska anaerober. En kapsel bildas inte. Gramfärgad viol (Gram-positiv). Gamla kulturer tappar denna förmåga. De bildar ovala sporer placerade centralt och subterminalt.
Ris. 14. Clostridium novyi. Stora pinnar, arrangerade ensamma eller i kedjor.
Odling
Clostridium novyi är strikt anaeroba. Mycket känslig för syre. De växer på enkla medier: kolhydrater, kasein och köttpepton.
Vid odling på fasta medier bildas genomskinliga, saftiga gråaktiga kolonier efter 48 timmar. Kanterna är ojämna. Ytan är kornig. Clostridia typerna A, B och C bildar ibland dotterkolonier. Kolonierna är omgivna av en hemolyszon. Clostridia typ D förstör inte röda blodkroppar.
I agarens djup liknar kolonierna klumpar av bomullsull eller snöflingor, ofta bruna eller gula.
Vid odling i flytande media bildas gas och näringsmediet blir grumligt och sediment faller till botten. pH skiftar till den sura sidan på grund av bildandet av H2S och organiska syror.
Antigen struktur
Clostridium novyi identifieras genom detektering av somatiska antigener. Det finns 4 serovarier, olika i antigena egenskaper och syntetiserade toxiner - serovarerna A, B, C och D.
Biokemiska egenskaper
Serovar typ A, B och C fermenterar fruktos, glukos och maltos; serovar typ D fermenterar endast glukos. Serovar typ A, C och D bryter ned glycerol. Alla stammar kyler mjölk och bryter ner gelatinet. Typ D clostridia producerar svavelväte och indol, andra typer av bakterier gör det inte.
Clostridium novyi toxiner
Clostridium novyi producerar ett patogent enzym som fosfolipas (a-toxin), samt b, y, sigma, e och n - toxiner som har nekrotiska, hemolytiska och dödliga effekter. Genom att störa blodkärlens permeabilitet leder de till utvecklingen av geléliknande ödem.
Clostridium septicum beskrevs första gången 1877 av L. Pasteur. Dessa bakterier är opportunistiska. Under normala förhållanden finns de i den mänskliga tarmen och orsakar inte sjukdomar. Vid tarmdefekter, såsom kolorektal cancer, skadar infektionen tarmarna och sprider sig genom blodet (hematogent) i hela kroppen. Till skillnad från Clostridium perfringens kan gas kallbrand uppstå utan föregående skada eller skada. Infektionen är vanligare hos personer med skador och brännskador på huden, efter operation och septiska aborter, perifera kärlsjukdomar, diabetes och tjocktarmscancer.
Sjukdomen utvecklas snabbt. Upp till 80 % av de vuxna dör inom de första 2 dagarna. Överlevnaden ökar hos individer utan samtidiga sjukdomar i de nedre extremiteterna.
Clostridium septicum påverkar både människor och husdjur: stora och små boskap.
Morfologi
Clostridium septicum är en stavformad bakterie. med dimensioner 3 - 4 x 1,1 - 1,6 mikron. I kulturer bildas ibland trådformiga bakterier, upp till 50 mikrometer långa. Rörlig (har flageller). En kapsel bildas inte. Gram positiv. Med tiden förlorar clostridia denna funktion. De är strikta anaerober.
Clostridium septicum producerar sporer. Sporerna är oftast lokaliserade subterminalt, mer sällan - centralt.
Ris. 16.Clostridium septicum under ett mikroskop.
Kulturfastigheter
Clostridium septicum växer bra på kasein och köttmedier kompletterade med glukos.
På ytan av glukos-blodagar bildar bakterier genomskinliga kolonier, glänsande, bestående av sammanflätade trådar med en hemolyszon längs periferin.
När de växer på 2 % agar ser kolonierna ut som skivor.
När man odlar på Zeissler-agar, efter 48 timmar, bildas en kontinuerlig, delikat beläggning med en hemolyszon längs periferin.
När de odlas i 1 % sockeragar bildas kolonier på djupet. De har ett tätt centrum, med sammanflätade trådar som sträcker sig från periferin.
Vid odling i köttpeptonbuljong bildas en enhetlig grumlighet. Vidare observeras löst sediment och gasbildning.
När man odlar på Kitta-Tarozzi-medium växer bakterier med intensiv gasbildning.
Ris. 17. När man odlar i 1% sockeragar bildas kolonier på djupet. De har ett tätt centrum, med sammanflätade trådar som sträcker sig från periferin.
Antigen struktur
Clostridium septicum har H- och O-antigener. H-antigenerna identifierar 6 serovarier: A, B, C, D, E och F.
Biokemiska egenskaper
Clostridium septicum syntetiserar ett antal enzymer. De lever på olika organiska substrat, inklusive de som innehåller sockerarter och aminosyror, och frigör koldioxid och molekylärt väte.
Bakterier fermenterar vissa kolhydrater: glukos, maltos och laktos, och producerar gas och syra. Nitrater omvandlas till nitriter. De bryter ner proteiner och frigör ammoniak och vätesulfid. Mjölken stelnar långsamt under påverkan av bakterier. De bryter inte ner sackaros, glycerin och mannitol. De bildar inte indol.
Toxiner
Clostridium septicum producerar 4 exotoxiner: a, p, y och s. har nekrotiska, hemolytiska och dödliga effekter.
Ris. 18.Tillväxt av Clostridium septicum på näringsmedia.
