Столбняк , также известный как тризм , представляет собой бактериальную инфекцию , вызываемую Clostridium tetani и характеризующуюся мышечными спазмами . В наиболее распространенном типе спазмы начинаются в челюсти, а затем распространяются на остальную часть тела. Каждый спазм обычно длится несколько минут. Спазмы возникают часто в течение трех-четырех недель. [1] Некоторые спазмы могут быть настолько сильными, что могут привести к переломам костей . [2] Другие симптомы столбняка могут включать лихорадку , потливость , головную боль , проблемы с глотанием , высокое кровяное давление и учащенное сердцебиение . Симптомы обычно появляются через 3–21 день после заражения. Выздоровление может занять месяцы, но около 10% случаев оказываются смертельными . [1]
C. tetani обычно встречается в почве, слюне, пыли и навозе. Бактерии обычно проникают через повреждения кожи, например, через порез или колотую рану, вызванную загрязненным предметом. [1] [3] Они производят токсины , которые мешают нормальным мышечным сокращениям. [4] Диагноз ставится на основании имеющихся признаков и симптомов. Болезнь не распространяется между людьми. [1]
Столбняк можно предотвратить путем иммунизации противостолбнячной вакциной . Тем, у кого обширная рана и кто получил менее трех доз вакцины, рекомендуется как вакцинация, так и противостолбнячный иммуноглобулин . Рану следует очистить и удалить мертвые ткани. У инфицированных используется противостолбнячный иммуноглобулин или, если он недоступен, внутривенный иммуноглобулин (ВВИГ). [1] Для контроля спазмов можно использовать миорелаксанты . Механическая вентиляция может потребоваться, если у человека нарушено дыхание. [4]
Столбняк встречается во всех частях света, но наиболее часто он встречается в жарком и влажном климате, где почва имеет высокое содержание органических веществ. [1] В 2015 году во всем мире было зарегистрировано около 209 000 случаев заражения и около 59 000 случаев смерти. [5] [6] Это меньше, чем 356 000 смертей в 1990 году. [7] В США регистрируется около 30 случаев в год, почти все из которых приходится на людей, не прошедших вакцинацию. [8] Раннее описание заболевания было сделано Гиппократом в V веке до нашей эры. Причину заболевания определили в 1884 году Антонио Карле и Джорджио Раттоне в Туринском университете , а вакцину разработали в 1924 году. [1]
Столбняк часто начинается с легких спазмов челюстных мышц , также известных как тризм. Подобные спазмы также могут быть признаком тризма . [9] Спазмы могут также поражать лицевые мышцы , что приводит к появлению явления, называемого сардоническим риском . Могут поражаться грудь, шея, спина, мышцы живота и ягодицы. Спазмы мышц спины часто вызывают выгибание, называемое опистотонусом . Иногда спазмы затрагивают мышцы, задействованные во время вдоха и выдоха , что может привести к проблемам с дыханием. [10]
Длительное мышечное действие вызывает внезапные, мощные и болезненные сокращения групп мышц, называемые тетанией . Эти эпизоды могут вызвать переломы и разрывы мышц. Другие симптомы включают лихорадку , головную боль , беспокойство, раздражительность , трудности с кормлением, проблемы с дыханием , ощущение жжения во время мочеиспускания , задержку мочи и потерю контроля над стулом . [11]
Даже при лечении около 10% людей, заразившихся столбняком, умирают. [1] Уровень смертности выше у непривитых лиц и у людей старше 60 лет. [1]
Инкубационный период столбняка может достигать нескольких месяцев, но обычно составляет около десяти дней. [12] [13] Как правило, чем дальше место повреждения от центральной нервной системы , тем дольше инкубационный период. Однако более короткие инкубационные периоды будут иметь более серьезные симптомы. [14] При тризме nascentium (т.е. неонатальном столбняке) симптомы обычно появляются через 4–14 дней после рождения, в среднем около 7 дней. На основании клинических данных описаны четыре различные формы столбняка. [1]
Генерализованный столбняк — наиболее распространенный тип столбняка, на него приходится около 80% случаев. Генерализованная форма обычно имеет нисходящий характер. Первым признаком является тризм или тризм, затем лицевые спазмы (так называемые risus sardonicus ), за которыми следует ригидность шеи, затруднение глотания, а также ригидность грудных и икроножных мышц. Другие симптомы включают повышенную температуру, потливость, повышенное кровяное давление и эпизодическое учащенное сердцебиение. Спазмы могут возникать часто и длиться несколько минут, при этом тело принимает характерную форму, называемую опистотонус . Спазмы продолжаются до четырех недель, а полное выздоровление может занять месяцы. [1]
Столбняк новорожденных ( trismus nascentium ) — форма генерализованного столбняка, возникающая у новорожденных, обычно рожденных от матерей, которые сами не были вакцинированы. Если мать была привита от столбняка, дети приобретают пассивный иммунитет и, таким образом, защищены. [15] Обычно это происходит в результате инфицирования незажившей культи пуповины , особенно когда культю разрезают нестерильным инструментом. По состоянию на 1998 год столбняк новорожденных был распространен во многих развивающихся странах и был причиной около 14% (215 000) всех случаев смерти новорожденных. [16] В 2010 году число погибших во всем мире составило около 58 000 новорожденных. В результате кампании общественного здравоохранения число смертей от столбняка новорожденных сократилось на 90% в период с 1990 по 2010 год, а к 2013 году болезнь была практически ликвидирована во всех странах, кроме 25. [17] Столбняк новорожденных в развитых странах встречается редко .
Локальный столбняк — редкая форма заболевания, при которой у людей наблюдается стойкое сокращение мышц в той же анатомической области, что и травма. Схватки могут сохраняться в течение многих недель, прежде чем постепенно исчезнуть. Местный столбняк обычно протекает легче; только около 1% случаев заканчиваются смертельным исходом, но это может предшествовать развитию генерализованного столбняка. [1]
Цефалический столбняк — самая редкая форма заболевания (0,9–3% случаев) [18] и ограничивается мышцами и нервами головы. [19] Обычно это происходит после травмы области головы, в том числе: перелома черепа , [20] рваной раны, [20] травмы глаза, [19] удаления зуба , [21] и среднего отита , [22] но наблюдалось и такое. от травм других частей тела. [23] Чаще всего возникает паралич лицевого нерва , что может вызвать тризм челюсти, паралич лицевого нерва или птоз , но также могут поражаться и другие черепные нервы. [21] [24] Столбняк головного мозга может прогрессировать до более генерализованной формы заболевания. [18] [24] Из-за редкости столбняка врачи могут быть незнакомы с клинической картиной и не подозревать столбняк как заболевание. [19] Лечение может быть сложным, поскольку симптомы могут совпадать с первоначальной травмой, вызвавшей инфекцию. [20] Столбняк головного мозга чаще, чем другие формы столбняка, приводит к летальному исходу, при этом при переходе в генерализованный столбняк летальность составляет 15–30%. [18] [20] [24]
Столбняк вызывается столбнячной бактерией Clostridium tetani . [1] Это заболевание представляет собой международную проблему здравоохранения, поскольку эндоспоры C. tetani распространены повсеместно. Эндоспоры могут быть занесены в организм через колотую рану ( проникающая травма ). Поскольку C. tetani является анаэробной бактерией, она и ее эндоспоры процветают в средах с недостатком кислорода , например, в колотых ранах. При изменении уровня кислорода эндоспора в форме голени может быстро распространяться. [25]
Заболевание встречается почти исключительно у людей, не прошедших адекватную иммунизацию. [26] Это чаще встречается в жарком и влажном климате с почвой, богатой органическими веществами . Обработанные навозом почвы могут содержать споры, поскольку они широко распространены в кишечнике и фекалиях многих животных, таких как лошади, овцы, крупный рогатый скот, собаки, кошки, крысы, морские свинки и куры. [1] В сельскохозяйственных районах значительное количество взрослых людей могут быть носителями этого организма. [27]
Споры также можно обнаружить на поверхности кожи и в загрязненном героине . [1] В редких случаях столбняком можно заразиться при хирургических процедурах, внутримышечных инъекциях, сложных переломах и стоматологических инфекциях. [1] Укусы животных могут передавать столбняк. [1]
Столбняк часто ассоциируется с ржавчиной , особенно с ржавыми ногтями. Хотя ржавчина сама по себе не вызывает столбняк, предметы, накапливающие ржавчину, часто находятся на открытом воздухе или в местах, содержащих анаэробные бактерии. Кроме того, шероховатая поверхность ржавого металла образует щели для грязи, содержащей C. tetani , а гвоздь позволяет проколоть кожу и доставить эндоспоры глубоко внутрь тела, в место раны. [28] Эндоспора представляет собой неметаболизирующую структуру выживания, которая начинает метаболизироваться и вызывать инфекцию однажды в адекватной среде. Следовательно, наступление на ноготь (ржавый или нет) может привести к заражению столбняком, поскольку под кожей может существовать среда с низким содержанием кислорода (анаэробная), а прокалывающий предмет может доставить эндоспоры в подходящую среду для роста. [29] Распространено заблуждение , что причиной является сама ржавчина и что прокол нержавеющего гвоздя не представляет опасности. [30] [31]
Столбнячный нейротоксин (TeNT) связывается с пресинаптической мембраной нервно-мышечного соединения , интернализуется и транспортируется обратно через аксон, пока не достигнет центральной нервной системы . [32] Здесь он избирательно связывается и транспортируется в тормозные нейроны посредством эндоцитоза . [33] Затем он покидает везикулу и направляется в цитозоль нейрона, где расщепляет связанный с везикулой мембранный белок (VAMP) синаптобревин , который необходим для слияния мембран малых синаптических везикул (SSV). [32] SSV переносят нейромедиатор к мембране для высвобождения, поэтому ингибирование этого процесса блокирует высвобождение нейромедиатора. [ нужна цитата ]
Столбнячный токсин специфически блокирует высвобождение нейротрансмиттеров ГАМК и глицина из тормозных нейронов. Эти нейромедиаторы предотвращают возбуждение сверхактивных мотонейронов, а также играют роль в расслаблении мышц после сокращения. Когда тормозные нейроны не могут высвободить свои нейротрансмиттеры, двигательные нейроны выходят из-под контроля, и мышцам становится трудно расслабиться. Это вызывает мышечные спазмы и спастический паралич , наблюдаемые при столбнячной инфекции. [32]
Столбнячный токсин тетаноспазмин состоит из тяжелой и легкой цепи. Существует три домена, каждый из которых вносит вклад в патофизиологию токсина. [34] Тяжелая цепь имеет два домена. N-концевая сторона тяжелой цепи помогает транслокации мембраны, а C-концевая сторона помогает токсину обнаружить конкретный рецепторный участок на нужном нейроне. Домен легкой цепи расщепляет белок VAMP, как только он попадает в цитозоль тормозного нейрона. [34]
Механизм действия столбняка состоит из четырех основных этапов: связывание с нейроном, интернализация токсина, мембранная транслокация и расщепление целевого VAMP. [35]
Токсин попадает от места раны к нервно-мышечному соединению через кровоток, где связывается с пресинаптической мембраной мотонейрона . С-концевой домен тяжелой цепи способствует связыванию с правильным сайтом, распознаванию и связыванию правильных гликопротеинов и гликолипидов в пресинаптической мембране. Токсин связывается с участком, который попадает в нейрон в виде эндоцитарного пузырька , который перемещается вниз по аксону, мимо тела клетки и вниз по дендритам к дендритному терминалю в позвоночнике и центральной нервной системе. Здесь он высвобождается в синаптическую щель и может связываться с пресинаптической мембраной тормозных нейронов аналогично тому, как это происходит при связывании с мотонейроном. [33]
Затем столбнячный токсин снова интернализуется посредством эндоцитоза , на этот раз в кислых пузырьках. [34] Механизм, до конца не изученный, деполяризация , вызванная активацией тормозного нейрона, приводит к втягиванию токсина в нейрон внутри везикул. [ нужна цитата ]
Затем токсину нужен способ выйти из пузырька в цитозоль нейрона, чтобы воздействовать на свою цель. Низкий pH просвета пузырька вызывает конформационное изменение токсина, переводя его из водорастворимой формы в гидрофобную . [33] При обнажении гидрофобных участков токсин может проникнуть в мембрану пузырька. Токсин образует в мембране ионный канал , неспецифичный для ионов Na + , K + , Ca2 + и Cl- . [32] Эксперты пришли к единому мнению, что этот новый канал участвует в транслокации легкой цепи токсина изнутри пузырька в цитозоль нейрона, но механизм до конца не изучен и не согласован. Было высказано предположение, что этот канал может позволить легкой цепи (развернутой из среды с низким pH) выходить через пору токсина [36] или что пора может достаточно изменить электрохимический градиент , впуская или выводя ионы, чтобы вызвать осмотический лизис везикулы, приводящий к выливанию содержимого везикулы. [37]
Легкая цепь столбнячного токсина представляет собой цинк-зависимую протеазу . Он имеет общий мотив протеазы цинка (His-Glu-Xaa-Xaa-His), который, по предположению исследователей, важен для расщепления мишени, пока это не было недавно подтверждено экспериментом: когда весь цинк был удален из нейрона с помощью хелаторов тяжелых металлов , токсин был ингибирован, но снова активировался, когда цинк был снова добавлен. [32] Легкая цепь связывается с VAMP и расщепляет его между Gln 76 и Phe 77 . Без ВАМП везикулы, содержащие нейротрансмиттеры, необходимые для регуляции двигательных нейронов ( ГАМК и глицин), не могут высвободиться, что приводит к вышеупомянутому нарушению регуляции двигательных нейронов и мышечному напряжению. [38]
В настоящее время не существует анализов крови для диагностики столбняка. Диагноз основывается на проявлении симптомов столбняка и не зависит от выделения бактерии, которая выделяется из раны лишь в 30% случаев и может быть выделена от людей, не больных столбняком. Лабораторную идентификацию C. tetani можно продемонстрировать только по продукции тетаноспазмина у мышей. [1] Недавняя травма головы может указывать на столбняк головного мозга, если не был поставлен другой диагноз. [ нужна цитата ]
«Тест с шпателем» — это клинический тест на столбняк, который включает в себя прикосновение к задней стенке глотки инструментом с мягким наконечником и наблюдение за эффектом. Положительный результат теста — это непроизвольное сокращение челюсти (прикусывание «лопатки»), а отрицательный результат теста обычно представляет собой рвотный рефлекс при попытке вытолкнуть инородный предмет. В кратком отчете, опубликованном в «Американском журнале тропической медицины и гигиены» , говорится, что в исследовании затронутых субъектов тест с помощью шпателя имел высокую специфичность (нулевые ложноположительные результаты теста) и высокую чувствительность (94% инфицированных людей дали положительный результат). тест). [39]
В отличие от многих инфекционных заболеваний, выздоровление от столбняка, приобретенного естественным путем, обычно не приводит к формированию иммунитета . Это связано с чрезвычайной активностью токсина тетаноспазмина. Тетаноспазмин, вероятно, будет смертельным, прежде чем он спровоцирует иммунный ответ. [40]
Столбняк можно предотвратить путем вакцинации столбнячным анатоксином . [41] CDC рекомендует взрослым получать ревакцинацию каждые десять лет, [1] и стандартная практика ухода во многих местах заключается в том, чтобы вводить ревакцинацию любому человеку с колотой раной, который не знает, когда он или она были привиты в последний раз. или если он или она получили менее трех доз вакцины в течение жизни. Однако ревакцинация не может предотвратить потенциально смертельный случай столбняка из текущей раны, поскольку для формирования противостолбнячных антител может потребоваться до двух недель. [42]
Детям в возрасте до семи лет вакцину против столбняка часто вводят в виде комбинированной вакцины АКДС/АКДС , которая также включает вакцины против дифтерии и коклюша . Для взрослых и детей старше семи лет обычно используется вакцина Td (столбняк и дифтерия) или Tdap (столбняк, дифтерия и бесклеточный коклюш). [41]
Всемирная организация здравоохранения удостоверяет, что страны ликвидировали столбняк матерей и новорожденных . Для сертификации требуется не менее двух лет при показателе менее 1 случая на 1000 живорождений. В 1998 г. в Уганде зарегистрировано 3433 случая столбняка у новорожденных; из них 2403 умерли. После масштабных усилий общественного здравоохранения в 2011 году Уганда была сертифицирована как страна, ликвидировавшая столбняк матерей и новорожденных. [43]
При подозрении на заражение столбняком можно ввести противостолбнячный анатоксин. В таких случаях его можно назначать вместе с противостолбнячным иммуноглобулином или без него (также называемым противостолбнячными антителами или столбнячным антитоксином [44] ). Его можно назначать внутривенно или внутримышечно . [ нужна цитата ]
Рекомендации по проведению таких мероприятий в США для людей старше 11 лет (не беременных) следующие: [1]
Легкие случаи столбняка можно лечить с помощью: [45]
В тяжелых случаях потребуется госпитализация в отделение интенсивной терапии . Помимо перечисленных выше мер при легком столбняке: [45]
Для контроля мышечных спазмов можно назначать такие препараты, как диазепам или другие миорелаксанты . В крайних случаях может потребоваться парализовать человека курареподобными препаратами и использовать аппарат искусственной вентиляции легких. [ нужна цитата ]
Чтобы пережить столбнячную инфекцию, необходимы поддержание проходимости дыхательных путей и правильное питание . Потребление от 3500 до 4000 калорий и не менее 150 г белка в день часто вводится в жидкой форме через зонд непосредственно в желудок ( чрескожная эндоскопическая гастростомия ) или капельно в вену ( парентеральное питание ). Эта высококалорийная диета необходима из-за увеличения метаболической нагрузки, вызванной повышенной мышечной активностью. Полное восстановление занимает от 4 до 6 недель, поскольку организму необходимо восстановить разрушенные окончания нервных аксонов . [ нужна цитата ]
Антибиотик выбора – метронидазол . Его можно вводить внутривенно, через рот или через прямую кишку. [46] [45] Аналогичной эффективностью обладает пенициллин , но некоторые высказывают опасения, что он провоцирует спазмы, поскольку он ингибирует рецептор ГАМК , на который уже влияет тетаноспазмин. [47]
В 2013 году он стал причиной около 59 000 смертей по сравнению с 356 000 в 1990 году. [7] Столбняк, особенно неонатальная форма, остается серьезной проблемой общественного здравоохранения в неиндустриально развитых странах: в 2008 году во всем мире в результате столбняка новорожденных умерло 59 000 новорожденных. . [48] [49] В Соединенных Штатах с 2000 по 2007 год в среднем регистрировался 31 случай заболевания в год. [1] Почти все случаи в Соединенных Штатах происходят у неиммунизированных лиц или у лиц, срок действия прививок которых истек. [1]
Столбняк встречается преимущественно у коз и овец. Ниже приведены клинические симптомы, обнаруженные у больных коз и овец. Удлиненная голова и шея, ригидность хвоста (хвост становится жестким и прямым), ненормальная походка (ходьба становится жесткой и ненормальной), выгнутая спина, ригидность мышц челюсти, тризм челюсти, подергивание глаз, опущение век, затруднение глотания, затруднение или невозможность глотания. есть и пить, вздутие живота, спазмы (неконтролируемые мышечные сокращения) перед смертью. Иногда смерть наступает в результате удушья, вызванного параличом дыхания. [51]
Столбняк был хорошо известен древним цивилизациям, которые признавали связь между ранами и смертельными мышечными спазмами. [52] В 1884 году Артур Николайер выделил стрихнин -подобный токсин столбняка из свободноживущих анаэробных почвенных бактерий. Этиология заболевания была дополнительно выяснена в 1884 году Антонио Карле и Джорджио Раттоне, двумя патологами Туринского университета , которые впервые продемонстрировали заразность столбняка. Они вызвали столбняк у кроликов, вводя гной человека, больного столбняком, в седалищные нервы и проверяя их реакцию во время распространения столбняка. [1]
В 1891 году C. tetani был изолирован от человеческой жертвы Китасато Сибасабуро , который позже показал, что этот организм может вызывать заболевание при инъекции животным и что токсин можно нейтрализовать специфическими антителами . В 1897 году Эдмон Нокар показал, что столбнячный антитоксин вызывает у людей пассивный иммунитет и может использоваться для профилактики и лечения. Вакцина против столбняка , разработанная П. Дескомби в 1924, широко использовалась для профилактики столбняка, вызванного боевыми ранениями во время Второй мировой войны . [1]
Слово столбняк происходит от древнегреческого : τέτανος , латинизированного : tetanos , букв . «тугой», что дальше от древнегреческого : τείνειν , латинизировано : teinein , букв . 'растянуть'. [53]
Недостаточно доказательств того, что столбняк можно лечить или предотвращать с помощью витамина С. Это, по крайней мере частично, связано с тем, что исторические исследования, которые проводились в попытках найти возможную связь между витамином С и облегчением состояния больных столбняком, были низкого качества. [54]
Ларингоспазм (спазм голосовых связок) и/или спазм дыхательных мышц приводит к нарушению дыхания.