Clostridium tetani — это распространенная почвенная бактерия и возбудитель столбняка . Вегетативные клетки Clostridium tetani обычно имеют форму палочек и длину до 2,5 мкм , но при образовании спор они увеличиваются и приобретают форму теннисной ракетки или барабанной палочки .Споры C. tetani чрезвычайно выносливы и могут быть обнаружены по всему миру в почве или в желудочно-кишечном тракте животных. При попадании в рану C. tetani может расти и вырабатывать мощный токсин, тетаноспазмин , который воздействует на двигательные нейроны, вызывая столбняк. Действие токсина можно предотвратить с помощью вакцин против столбняка , которые часто вводят детям по всему миру.
Clostridium tetani — это палочковидная грамположительная бактерия , обычно до 0,5 мкм в ширину и 2,5 мкм в длину. [1] Она подвижна благодаря различным жгутикам , окружающим ее тело. [1] C. tetani не может расти в присутствии кислорода. [1] Лучше всего она растет при температуре от 33 до 37 °C. [1]
При воздействии различных условий C. tetani может сбрасывать жгутики и образовывать споры . [1] Каждая клетка может образовывать одну спору, как правило, на одном конце клетки, придавая клетке характерную форму барабанной палочки. [1] Споры C. tetani чрезвычайно выносливы и устойчивы к нагреванию, различным антисептикам и кипячению в течение нескольких минут. [2] Споры долговечны и распространены по всему миру в почве, а также в кишечнике различных видов домашнего скота и домашних животных. [3]
Clostridium tetani классифицируется в пределах рода Clostridium , обширной группы из более чем 150 видов грамположительных бактерий. [3] C. tetani входит в кластер из почти 100 видов, которые более тесно связаны друг с другом, чем с любым другим родом. [3] Этот кластер включает другие патогенные виды Clostridium , такие как C. botulinum и C. perfringens . [3] Ближайшим родственником C. tetani является C. cochlearium . [3] Другие виды Clostridium можно разделить на ряд генетически связанных групп, многие из которых более тесно связаны с представителями других родов, чем с C. tetani . [3] Примерами этого являются человеческий патоген C. difficile , который более тесно связан с представителями рода Peptostreptococcus, чем с C. tetani . [4]
Хотя C. tetani часто доброкачественен в почве или кишечном тракте животных, иногда он может вызывать тяжелое заболевание столбняк . Заболевание обычно начинается со спор, попадающих в организм через рану. [5] В глубоких ранах, таких как раны от прокола или инъекции загрязненной иглой, сочетание отмирания тканей и ограниченного воздействия поверхностного воздуха может привести к очень низкому содержанию кислорода в среде, что позволяет спорам C. tetani прорастать и расти. [2] По мере того, как C. tetani растет в месте раны, он выделяет токсины тетанолизин и тетаноспазмин, поскольку клетки лизируются. [1] Функция тетанолизина неясна, хотя он может помочь C. tetani установить инфекцию в ране. [6] [1] Тетаноспазмин («столбнячный токсин») является одним из самых мощных известных токсинов, с предполагаемой смертельной дозой менее 2,5 нанограммов на килограмм веса тела, и отвечает за симптомы столбняка. [6] [1] Тетаноспазмин распространяется через лимфатическую систему и кровоток по всему телу, где он попадает в различные части нервной системы . [6] В нервной системе тетаноспазмин действует, блокируя высвобождение тормозных нейротрансмиттеров глицина и гамма-аминомасляной кислоты в окончаниях двигательных нервов . [5] Эта блокада приводит к широко распространенной активации двигательных нейронов и спазмам мышц по всему телу. [6] Эти мышечные спазмы обычно начинаются в верхней части тела и распространяются вниз, начиная примерно через 8 дней после заражения столбняком , за которыми следуют спазмы мышц живота и конечностей. [5] [6] Мышечные спазмы продолжаются в течение нескольких недель. [6]
Ген, кодирующий тетаноспазмин, находится в плазмиде, которую несут многие штаммы C. tetani ; штаммы бактерий, не имеющие плазмиды, не способны продуцировать токсин. [1] [5] Функция тетаноспазмина в физиологии бактерий неизвестна. [1]
Clostridium tetani восприимчив к ряду антибиотиков , включая хлорамфеникол , клиндамицин , эритромицин , пенициллин G и тетрациклин . [3] Однако польза лечения инфекций C. tetani антибиотиками остается неясной. [1] Вместо этого столбняк часто лечат противостолбнячным иммуноглобулином, чтобы связать циркулирующий тетаноспазмин. [6] Кроме того, для уменьшения эффектов мышечных спазмов могут быть назначены бензодиазепины или миорелаксанты . [1]
Ущерб от инфекции C. tetani обычно предотвращается введением вакцины против столбняка, состоящей из тетаноспазмина, инактивированного формальдегидом , называемого столбнячным анатоксином. [1] Его производят в коммерческих целях путем выращивания больших количеств C. tetani в ферментерах , затем очистки токсина и инактивации его в 40% формальдегиде в течение 4–6 недель. [1] Анатоксин обычно вводят совместно с дифтерийным анатоксином и некоторой формой коклюшной вакцины, такой как вакцина АКДС или АКДС . [6] Его вводят несколькими дозами, разделенными на месяцы или годы, чтобы вызвать иммунный ответ, который защищает хозяина от воздействия токсина. [6]
Clostridium tetani можно выращивать на различных анаэробных питательных средах, таких как тиогликолятная среда , среда с гидролизатом казеина и кровяной агар . [1] Культуры особенно хорошо растут на средах с нейтральным или щелочным pH, дополненных восстановителями . [1] Геном штамма C. tetani был секвенирован и содержит 2,80 миллиона пар оснований с 2373 генами, кодирующими белок. [7]
Клинические описания столбняка, связанного с ранами, встречаются по крайней мере еще в IV веке до н. э. в «Афоризмах » Гиппократа . [8] Первая четкая связь с почвой была обнаружена в 1884 году, когда Артур Николайе показал, что животные, которым вводили образцы почвы, заболевали столбняком. [6] В 1889 году C. tetani был выделен от человека Китасато Сибасабуро , который позже показал, что этот организм может вызывать заболевание при инъекции животным, и что токсин может быть нейтрализован специфическими антителами . В 1897 году Эдмон Нокар показал, что столбнячный антитоксин вызывает пассивный иммунитет у людей и может использоваться для профилактики и лечения. [6] Во время Первой мировой войны инъекция противостолбнячной сыворотки от лошадей широко использовалась в качестве профилактики столбняка у раненых солдат, что привело к резкому снижению случаев столбняка в течение войны. [9] Современный метод инактивации столбнячного токсина формальдегидом был разработан Гастоном Рамоном в 1920-х годах; это привело к разработке вакцины на основе столбнячного анатоксина П. Дескомбеем в 1924 году, которая широко использовалась для профилактики столбняка, вызванного боевыми ранениями во время Второй мировой войны. [6]