Возбудитель
С. tetani - крупная тонкая палочка с закругленными концами длиной 3-12 и шириной 0,3-0,8 мкм. В препаратах из пораженных тканей бактерии располагаются отдельно и группами по 2-3 клетки, из культур, особенно молодых, в жидких средах - в виде длинных изогнутых нитей. Столбнячная палочка подвижна (перитрих), имеет до 20 и более жгутиков; в старых культурах преобладают клетки без жгутиков. Капсулу не образует. Круглые споры, располагающиеся терминально, в 2-З раза шире клетки, в результате этого бактерия приобретает вид барабанной палочки. Споры формируются в культурах обычно через 2-3 суток, они также образуются и в организме. Палочки со спорами неподвижны. На 4-6-е сутки культуры в жидких средах состоят исключительно из спор и почти не содержат вегетативных клеток, которые лизируются.
Вегетативные клетки хорошо окрашиваются спиртово-водными растворами анилиновых красок. Грамположительные, но в старых культурах часть бактерий грам-отрицательные.
Культивирование
Возбудитель столбняка - строгий анаэроб. На поверхности плотных питательных сред растет в условиях анаэробиоза при остаточном давлении не выше 0,7 кПа. Оптимальные условия: рН 7,4-7,6 и температура 36-38°С; С.tetani. Споры границы роста лежат в пределах 14-43°С.
В среде Китта-Тароцци возбудитель растет медленно; обычно через 24-36 ч появляется интенсивное равномерное помутнение с незначительным газообразованием в виде единичных пузырьков, к 5-7 суткам выпадает рыхлый осадок, среда при этом становится прозрачной. Культуры, особенно на 3-5 сутки роста, издают своеобразный запах жженого рога.
На глюкозо-кровяном агаре в анаэробных условиях образует нежные беловато-серые колонии с отростками и приподнятым центром, иногда в виде мелких круглых, напоминающих капельки росы. Колонии окружены слабой зоной гемолиза (2-4 мм). Если чашки дополнительно выдержать при комнатной температуре, зона гемолиза увеличится, при обильном посеве гемолиз может быть по всей поверхности среды. В высоком столбике агара через 1-2 суток вырастают плотные колонии, напоминающие чечевичное зерно, иногда диск (К-форма). В столбике желатина через 5-12 суток появляется рост в виде елочки и происходит медленное разжижение субстрата. Молоко свертывается медленно с образованием на 5-7 сутки мелких сгустков казеина, мозговая среда чернеет при продолжительном культивировании.
Биохимические свойства
В отличие от других патогенных клостридий возбудитель столбняка характеризуется слабой биохимической активностью: не сбраживает моносахариды и многоатомные спирты. Однако некоторые штаммы могут ферментировать глюкозу в зависимости от концентрации в среде ионов железа.
С. tetani обладает слабыми протеолитическими свойствами, вызывая медленную ферментацию протеинов и пептонов до аминокислот, которые затем разлагаются с образованием угольной кислоты, водорода, аммиака, летучих кислот и индола.
Токсинообразование
Возбудитель столбняка лишен факторов инвазивности, но обладает способностью синтезировать экзотоксин высокой активности. Столбнячный токсин получен и описан Берингом и Китазато (1890). Токсин обусловливает всю специфику патогенеза и клиническую картину столбняка.
В составе столбнячного экзотоксина два компонента - тетаноспазмин и тетанолизин (тетаногемолизин). Тетаноспазмин избирательно действует на нервную систему и вызывает тонические сокращения поперечнополосатых мышц, тетанолизин - неспецифический гемолиз эритроцитов. Тетаноспазмин - основной токсический фактор, обладающий свойством нейротоксина, поражающего моторные нейроны центральной нервной системы; цитопатический эффект в отношении клеток других тканей не проявляет. Вырабатывается в организме и культурах на вторые сутки инкубирования и достигает максимума на 5-7 сутки. Очищенный кристаллизованный тетаноспазмин - термолабильная протеаза, состоящая из 13 аминокислот с преобладанием аспарагина. Токсичность кристаллического тетаноспазмина составляет 66 • 106 ЛД50 для белых мышей на 1 мг азота токсина.
Экзотоксин возбудителя столбняка нестоек и легко разрушается при высокой температуре (при 60 °С - через 30 мин, при 65°С - через 5 мин), а также под влиянием прямых солнечных лучей, ионизирующих излучений и химических веществ: перманганата калия, азотнокислого серебра, йода, кислот, щелочей. Антибиотики и сульфаниламиды не разрушают этот токсин. Он не проникает через стенку кишечника и не инактивируется ферментами желудочно-кишечного тракта. Под действием формалина при 35-38°С переходит в анатоксин - нетоксический иммуногенный препарат.
К ферментам патогенности клостридий столбняка следует отнести РНК-азу и фибринолизин. РНК-аза токсична для лейкоцитов и ингибирует фагоцитоз; фибринолизин способствует всасыванию тетаноспазмина.
Антигенная структура
Подвижные штаммы клостридий столбняка в своем составе имеют соматический О- и жгутиковый Н-антигены. Термолабильный Н-антиген определяет типовую специфичность микроба. Описано 10 сероваров возбудителя столбняка, различающихся по структуре Н-антигена, обозначаемых цифрами.
I, II, III, IV и т. д. В природе чаще других встречают серовары I и II. Все они продуцируют иммунологически однородный экзотоксин, нейтрализуемый противостолбнячной сывороткой. Термостабильный О-антиген относится к групповым.
Антигенная структура столбнячного токсина изучена недостаточно.
Устойчивость
Вегетативные клетки малоустойчивы к воздействию различных факторов внешней среды. Температура 60-70°С убивает столбнячные палочки в течение 30 мин, растворы обычных дезинфицирующих препаратов - через 15-20 мин.
Споры, напротив, весьма резистентны. В почве, высохшем кале, на различных предметах (гвозди, щепки, сельскохозяйственные орудия, колючки растений и др.), защищенных от света, они сохраняются в течение многих лет (так, например, на кусочке сухого дерева - до 11 лет). Прямой солнечный свет инактивирует споры через 3-5 суток. Во влажной среде при нагревании до 80°С сохраняют жизнеспособность 6 ч, а при нагревании до 90°С - 2 ч. При кипячении споры погибают через 30-50 мин, сухой жар (115°С) разрушает их только через 20 мин. Они также относительно устойчивы к различным дезинфектантам: 1% раствор сулемы и 5% раствор фенола убивают их через 8-10 ч, 5% раствор креолина - за 5, 1% раствор формалина - за 6 ч, 0,5%-й раствор соляной кислоты - за 30 мин, 10%-настойка йода - за 10, 1%-й раствор азотнокислого серебра - за 1 мин.
Патогенность и патогенез
Патогенность. К столбняку восприимчивы все виды сельскохозяйственных животных, но наиболее чувствительны лошади. Болеют также собаки, кошки и дикие млекопитающие. Описаны случаи столбняка у кур, гусей и индюков. К столбнячному токсину исключительно восприимчив человек. Холоднокровные - лягушки, змеи, черепахи, крокодилы - невосприимчивы к столбняку при температуре ниже 20°С, но введенный токсин длительное время циркулирует в их организме.
Из лабораторных животных наиболее восприимчивы белые мыши, морские свинки и кролики. Инкубационный период у белых мышей продолжается до 36 ч, у морских свинок - до 48 ч, у кроликов - до 3-4 суток. Болезнь у них развивается по типу общего или восходящего столбняка. Особенно характерно клиническая картина проявляется у белых мышей: ригидность хвоста и инокулированной лапки. Конечность вытянута, ограничена в подвижности, туловище искривлено в сторону инокулированной лапки, постепенно процесс захватывает и вторую половину тела. Положенная на спину мышь не может самостоятельно перевернуться. Погибающие животные принимают характерную позу с искривлением тела и вытянутыми лапками. Гибель их наступает в течение от 12 ч до 5 суток.
Патогенез.Основной патогенетический фактор при столбняке - экзотоксин, и в первую очередь тетаноспазмин, представляющий собой нейротоксин. Он не поражает кожу и не оказывает цитотоксического действия. Ферменты протеазы и фибринолизин, расплавляя кровяные сгустки и тромбы, способствуют распространению токсина за пределы очага размножения микробов. При глубоком ранении споры в условиях анаэробиоза быстро вегетируют, происходит интенсивное размножение бактерий и синтез токсина.
Экзотоксин поражает двигательные нервные центры, спинной и головной мозг, что в конечном итоге обусловливает основной симптомокомплекс столбняка. Под влиянием токсина снижается активность холинэстеразы и соответственно гидролиз ацетилхлорида, неизбежно ведущий к избыточному его образованию, вследствие чего концевая пластинка нервно-мышечного синапса приходит в состояние повышенного автоматического возбуждения. Судороги приводят к расстройству дыхания, развивается ларинготрахеоспазм, наступает гипоксия, респираторный и метаболический ацидоз. Под действием избыточного количества молочной кислоты может развиваться отек мозга. Животные погибают в результате асфиксии или паралича сердца.
Иммунитет и средства специфической профилактики
У животных некоторых видов отмечается естественная устойчивость к столбняку. Известно, что крупный рогатый скот и свиньи болеют реже, чем другие виды животных. Предполагают, что у них с кормом поступают споры возбудителя столбняка, которые вегетируют в пищеварительном тракте с образованием токсина, который, всасываясь в очень небольших количествах, вызывает иммунитет. В нативных сыворотках коров, зебу, буйволов, баранов обнаруживают столбнячный антитоксин, в меньшем количестве его находят в сыворотках лошадей и верблюдов.
Принято считать, что иммунитет при столбняке в основном антитоксический. Вакцинация животных столбнячным анатоксинов сообщает им стойкий и напряженный иммунитет, продолжающийся несколько лет. В 1924 г. французские исследователи Рамов и Декомбе получили анатоксин, который в дальнейшем активно использовали для профилактики столбняка.
У нас в стране применяют высокоэффективный концентрированный столбнячный анатоксин, представляющий собой преципитат 1%-го квасцового анатоксина, изготовленный из нативно столбнячного токсина путем обработки его формалином, тепло алюмокалиевыми квасцами и фенолом. Применяют его с профилактической целью в местностях, энзоотически неблагополучны по столбняку, особенно там, где зарегистрированы частые случаи заболевания взрослых животных и молодняка. Иммунитет наступает через 30 суток после прививки и сохраняется у лошадей в течение 3-5 лет, у других видов животных - не менее года.
Для пассивной иммунизации и лечения больных животных предложена антитоксическая противостолбнячная сыворотка гипериммунизированных столбнячным анатоксином лошадей.
