Anthrax

ANTRAX, SLEZINNÁ SNĚŤ

DEFINICE.
Slezinná sněť je akutní bakteriální infekce, jejímž původcem je Bacillus anthracis, který se nejčastěji vyskytuje u býložravců. U člověka dochází k infekci s proniknutím spor B. anthracis do jeho organismu, a to při styku s infikovanými zvířaty nebo kontaminovanými živočišnými produkty, při pokousání hmyzem, případně v důsledku inhalace nebo požití spor. U člověka se nejčastěji vyskytuje kožní forma slezinné sněti, pro kterou jsou typické lokalizované léze s nekrotickým příškvarem uprostřed a výrazným periferním otokem. Plicní forma slezinné sněti (nemoc třídičů vlny) se vyznačuje hemoragickou mediastinitidou, rychle progredující systémovou infekcí a velmi vysokou úmrtností. Střevní forma tohoto onemocnění se vyskytuje vzácně a je spojena s vysokou úmrtností.
ETIOLOGIE. B. anthracis je velká (1 -1,5 µm na 4 -10 µm), nepohyblivá, opouzdřená, řetízkující, aerobní, grampozitivní tyčka, která tvoří centrálně uložené oválné spory. Ke sporulaci je zapotřebí kyslíku, ke klíčení spor však nikoli, v živém organismu ke sporulaci nedochází. Vzhledem k obdélníkovému tvaru jednotlivých bakterií vypadají řetízky B. anthracis jako řady vagónů. Na krevním agaru virulentní B. anthracis tvoří obvykle nehemolytické nebo slabě hemolytické šedavě bílé hrubé kolonie s nepravidelnými čárkovitými výběžky, které vypadají jako hlava medúzy. Pokud však použitá půda obsahuje hydrogenuhličitan a inkubace probíhá v přebytku CO2, jsou kolonie hladké a mukoidní. Virulentní kmeny B. anthracis jsou patogenní pro zvířata včetně myší a morčat. Mezi známé virulenční faktory patří tři proteiny označované společným názvem antraxový toxin (viz níže) a antifagocytární kapsulární polypeptid složený z reziduí D-glutamové kyseliny spojených peptidickou vazbou obsahující gamakarboxylovou skupinu. Geny určující produkci antraxového toxinu a kapsulárního polypeptidu najdeme na různých plasmidech B. anthracis. Stanovení citlivosti k bakteriofágu gama a průkaz druhově specifických antigenů pomocí přímých fluorescenčních testů na protilátky nebo hemaglutinačních testů se využívá při laboratorní identifikaci B. anthracis. Spory B. anthracis mohou přežívat celá léta v suché půdě, lze je však zničit asi desetiminutovým varem, pomocí oxidačních přípravků jako například manganistanu draselného nebo peroxidu vodíku nebo zředěného formaldehydu. Většina kmenů B. anthracis je citlivá k penicilinu.

EPIDEMIOLOGIE.
Slezinná sněť se vyskytuje na celém světě. Všechna zvířata jsou v různém stupni citlivá, ale nemoc je nejrozšířenější u domácích býložravců (skotu, ovcí, koní a koz) a divokých býložravců.
Zvířata se mohou infikovat při pastvě v oblastech kontaminovaných sporami B. anthracis za vhodných klimatických podmínek. Slezinná sněť u býložravců se vyznačuje těžkým průběhem a vysokou smrtností. U zvířat v posledním stadiu onemocnění dochází k silné bakteriémii a k častému krvácení z nozder, tlamy a střev s následnou kontaminací půdy a napajedel vegetativní formou B. anthracis, která pak může vytvářet i spory a přetrvávat v životním prostředí. Těla uhynulých infikovaných zvířat představují další potenciální ohniska kontaminace. Nelze s jistotou říci, zda v půdě dochází k nějakému významnému pomnožení B. anthracis a ani faktory ovlivňující pravděpodobnost, že u zvířat pasoucích se na kontaminovaném území dojde k infekci, nebyly úplně definovány. Epidemie u zvířat se mohou šířit z počátečního ohniska do sousedních zeměpisných oblastí v závislosti na pohybu infikovaných zvířat. Bodavý hmyz se rovněž uplatňuje při šíření slezinné sněti jako vektor a supi živící se infikovanými zdechlinami se podle všeho podílejí na případném šíření slezinné sněti z kontaminovaných oblastí do vzdálenějších míst, nejspíše v důsledku kontaminace povrchových vodních ploch. Jako názorný příklad rozšíření slezinné sněti u zvířat si můžeme uvést vzplanutí tohoto onemocnění na prasečí farmě v severním Walesu v roce 1989, které si vyžádalo porážku a spálení 4492 prasat, dekontaminaci výkalů, zemědělských budov, zařízení, cest, vozovek a zemědělské půdy formalínem a likvidaci dekontaminovaných výkalů jakožto toxického odpadu, a to všechno z veřejných výdajů.
Člověk má větší přirozenou odolnost vůči slezinné sněti než býložravci. Je obtížné stanovit roční celosvětovou incidenci slezinné sněti u lidí, protože v mnoha případech lidé nevyhledají lékařskou pomoc a výskyt nemůže být nahlášen. Výskyt se odhaduje na 20 000 až 100 000 případů ročně. Případy u lidí jsou klasifikovány jako zemědělské a průmyslové na základě epidemiologických okolností, za kterých k nim došlo. Zemědělské případy se vyskytují nejčastěji v souvislosti se stykem se zvířaty, která jsou infikována slezinnou snětí, (při stahování kůže, porážce zvířat, pitvě atd.), s bodnutím kontaminovaného nebo infikovaného hmyzu a vzácně s požitím kontaminovaného masa. K průmyslovým případům dochází v souvislosti s expozicí kontaminovaným kůžím, kozí srsti, vlně nebo kostem. Slezinná sněť u zvířat představuje dlouhodobý problém v Iránu, Turecku, Pákistánu a Súdánu a u živočišných produktů (zejména u kozí srsti) z těchto zemí je třeba počítat s vysokou pravděpodobností kontaminace sporami B. anthracis. V letech 1984 až 1988 byly ve Spojených státech dokumentovány pouze 4 případy slezinné sněti u člověka, přičemž střevní forma infekce nebyla v této zemi nikdy zaznamenána. Velké epidemie slezinné sněti byly zaznamenány v bývalém Sovětském svazu ve Sverdlovsku v roce 1979 a v Zimbabwe od roku 1978 do počátku let osmdesátých. Případy ze Sverdlovska byly nejprve hlášeny jako kožní a střevní forma slezinné sněti a byly spojovány s expozicí masu z infikovaných zvířat. V mezinárodním měřítku však vzniklo podezření, že jde o únik B. anthracis z blízkého vojenského zařízení. Při nedávné analýze 42 nekropsií ze sverdlovského vzplanutí včetně většiny smrtelných případů bylo na základě patologických nálezů zjištěno, že ve skutečnosti šlo o plicní slezinnou sněť. Při vzplanutí v Zimbabwe bylo zaznamenáno více než 9700 případů zemědělského původu u lidí. K tomuto masivnímu vzplanutí došlo ve válečném období, a to v souvislosti se zničením veterinární a zdravotnické infrastruktury a přerušením veterinárního vakcinačního programu proti slezinné sněti (viz níže).

PATOGENEZE.
B. anthracis je extracelulární patogen, který může uniknout fagocytóze, dostat se do krevního oběhu, rychle a hojně se rozmnožit in vivo a v krátkém čase zabít hostitele. Za hlavní virulenční faktory B. anthracis považujeme kapsulární polypeptid a antraxový toxin. Pouzdro B. anthracis sestává z poly-D-glutamové kyseliny a navozuje odolnost vůči fagocytóze. Antraxový toxin se skládá ze tří proteinů označovaných jako protektivní antigen (PA), edémový faktor (EF) a letální faktor (LF). Toxin byl objeven v souvislosti se zjištěním, že když neinfikovaná morčata dostanou sterilní krev od morčat umírajících na slezinnou sněť, zahynou.
Proteiny PA, EF a LF byly purifikovány a charakterizovány, jejich strukturní geny byly naklonovány a sekvenovány. PA se váže na plasmatickou membránu cílových buněk a buněčná proteasa ho štěpí na dva fragmenty. Větší fragment zůstává na povrchu membrány a nese vazebné místo pro doménu vyskytující se jak u EF, tak u LF, menší fragment se však uvolní. Větší fragment PA na buněčném povrchu slouží jako specifický receptor, který zprostředkovává proniknutí proteinu EF nebo LF do cílových buněk pomocí endocytózy zprostředkované receptorem. Ve studiích z poslední doby bylo prokázáno, že ke štěpení PA může docházet i v krvi infikovaných zvířat a že větší fragment PA může reagovat s LF za vzniku cirkulujících komplexů. EF je kalmodulin dependentní adenylátcyklasa a v lidských nebo zvířecích buňkách dochází k expresi aktivity EF, kterou se získá jak kalmodulinový aktivátor, tak substrát ATP pro protein EF. K biologickým účinkům proteinu EF patří vznik otoku u antraxových lézí a inhibice funkce polymorfonukleárních leukocytů a jsou zprostředkovány cyklickou -AMP, která se tvoří intracelulárně z ATP enzymatickým působením EF. Proniknutí LF do citlivých buněk zprostředkované PA vede ke smrti těchto buněk. Mechanismus působení LF nebyl dosud prozkoumán.
Vznik kožní slezinné sněti je způsoben proniknutím spor B. anthracis do kůže poškozené následkem říznutí, odření nebo hmyzího bodnutí. Ke klíčení spor dochází během několika hodin, vegetativní buňky se začnou množit a produkovat antraxový toxin. Histologicky je pro lézi při kožní formě slezinné sněti charakteristická nekróza, městnání krve v cévách, hemoragie a rosolovitý otok. Počet leukocytů je neúměrně nízký vzhledem k rozsahu poškození tkáně. Klinický popis této léze jako "maligní pustuly" neodpovídá patologickému nálezu.
Při plicní formě slezinné sněti dochází k usazování spor B. anthracis unášených vzduchem o průměru pod 5 µm přímo na povrch alveol nebo ductus alveolaris. Spory jsou fagocytovány alveolárními makrofágy a některé z nich se dostávají do mediastinálních uzlin, kde dochází k jejich klíčení. Může nastat rychlý rozvoj hemoragické nekrózy uzlin s hemoragickou mediastinitidou a vysokou bakteriémií B. anthracis. Někdy dochází i k sekundární peumonii.
Střevní forma slezinné sněti má obvykle souvislost s požitím nedostatečně tepelně upraveného masa z infikovaných zvířat. Primární infekce se může rozvinout ve střevě, kam se dostanou organismy, které přežily průchod žaludkem, byla však popsána i orálně-faryngeální forma onemocnění. Léze v krku nebo střevě jsou obvykle provázeny hemoragickou lymfadenitidou.
K rozvoji bakteriémie B. anthracis může dojít u všech forem slezinné sněti a uvádí se téměř u všech smrtelných případů. Při pitvě je zjišťován velký počet bakterií v cévách, lymfatických uzlinách a mnoha orgánech.

KLINICKÉ PROJEVY.
Kolem 95 % případů slezinné sněti u člověka představuje kožní forma onemocnění a zbývajících 5 % připadá na plicní formu. Střevní forma onemocnění se vyskytuje vzácně. K rozvoji antraxové meningitidy dochází u malého procenta případů a často představuje komplikaci silné bakterémie B. anthracis.
Kožní forma slezinné sněti. Kožní léze se nejčastěji vyskytuje na exponovaných částech pokožky. Při vzplanutí v Zimbabwe se u dětí mladších 5 let vyskytovaly léze významně častěji na hlavě, krku a v obličeji a méně často na horních končetinách než u dospělých. Toto rozložení odpovídá skutečnosti, že děti přicházejí méně často do styku s těly uhynulých infikovaných zvířat než dospělí a naopak je u nich větší pravděpodobnost infikování při bodnutí hmyzem.
Během několika dnů po proniknutí spor B. anthracis do kůže se objeví malá zarudlá makula. V dalším týdnu dochází k charakteristické progresi přes papulární a vezikulární či pustulární stadium k vytvoření vředu se zčernalým nekrotickým příškvarem uprostřed obklopeným typickým silným šířícím se edémem. V časném stadiu může být léze svědivá ale plně rozvinutý vřed je již nebolestivý. V okolí původní léze může dojít k výsevu menších puchýřků a někdy se setkáme s bolestivou nespecifickou regionální lymfadenitidou. Většina pacientů je afebrilní s mírnými nebo žádnými tělesnými příznaky, u těžkých případů však může být otok značně rozsáhlý a spojený s šokem. U 80 až 90 % neléčených případů dochází ke spontánnímu zhojení, ale edém může přetrvávat celé týdny. U 10 až 20 % neléčených pacientů s progredující formou infekce dochází k vývoji bakteriémie často doprovázené vysokou horečkou a končící rychlou smrtí. Diferenciální diagnóza zahrnuje kožní stafylokokové infekce, tularémii, mor a příměť pyskovou (orf). Na kožní formu slezinné sněti by se mělo myslet u pacientů s nebolestivými vředovými útvary s puchýřky a otokem, kteří přišli do styku se zvířaty nebo živočišnými produkty.
Plicní forma slezinné sněti. Častá podobnost symptomů při plicní formě slezinné sněti (nemoc třídičů vlny) a virových respiračních onemocnění ztěžuje časnou diagnózu. V rozmezí 1 až 3 dnů přechází onemocnění do akutní fáze se stoupající horečkou, dyspneou, pískoty, hypoxií a hypotenzí, která obvykle končí smrtí během 24 hodin. Někdy vyhledá lékařskou pomoc pacient s akutním onemocněním. Charakteristickým rentgenologickým nálezem v souvislosti s hemoragickou mediastinitidou je symetrické rozšíření mediastina.
Střevní forma slezinné sněti. Příznaky střevní formy onemocnění jsou různé a zahrnují horečku, nauzeu a zvracení, bolesti břicha, krvavý průjem a někdy rychle se vyvíjející ascites. Průjem je někdy masivní a vyvolává hemokoncentraci a těžkou kontrakci intravaskulárního objemu. K hlavním projevům orálně-faryngeální formy onemocnění patří horečka, bolení v krku, ztížené polykání, bolestivá regionální lymfadenopatie a toxémie, zjevné mohou být i dechové obtíže. Primární léze se obvykle vyskytuje na mandlích.

LABORATORNÍ DIAGNÓZA.
B. anthracis se ve velkém množství vyskytuje v kožních lézích a jeho přítomnost lze prokázat barvením podle Grama, přímým fluorescenčním barvením protilátek nebo kultivačně, pokud pacient nebyl léčen antibiotiky. Jen u malé části pacientů se slezinnou snětí se vyskytuje bakteriémie, ale než hemokultura vykáže pozitivitu, může být pacient již mrtvý. U pacientů s antraxovou meningitidou je likvor krvavý a obsahuje velké množství buněk B. anthracis prokazatelných barvením nebo kultivačně. Virulenci podezřelých izolátů B. anthracis lze prokázat inokulací morčatům, k jejich úhynu dochází do 24 hodin v případě pozitivní srdeční krve. Pacienti s mírnou formou onemocnění mají obvykle normální počet leukocytů, ale pacienti s diseminovanou formou obvykle vykazují polymorfonukleární leukocytózu. Testy pro průkaz protilátek proti B. anthracis se uplatní při konfirmaci diagnózy slezinné sněti. Citlivá a specifická metoda PCR pro průkaz spor B. anthracis je vhodná pro rychlé vyšetření potenciálně kontaminovaných živočišných a zemědělských produktů.

LÉČBA.
K vymizení životaschopných bakterií B. anthracis z kožních lézí při slezinné sněti dochází do pěti hodin od započetí léčby parenterálním penicilinem G. Doporučené dávkování pro dospělé je 2 miliony jednotek penicilinu G po 6 hodinách do ustoupení otoku s následným perorálním podáváním penicilinu s celkovou dobou léčby 7 až 10 dnů. U dospělých s přecitlivělostí k penicilinu lze podat erytromycin nebo tetracyklin (500 mg po 6 hodinách). S úspěchem byl požit i chloramfenikol. Podávání antibiotik snižuje lokální otok a systémovou toxicitu u pacientů s kožní formou slezinné sněti, ale nezabrání vzniku příškvaru. Kožní léze je třeba čistit a krýt a použité obvazy je třeba dekontaminovat. U plicní formy slezinné sněti se podávají vysoké dávky penicilinu 2 miliony jednotek po dvou hodinách), podobný režim se doporučuje i při střevní formě onemocnění nebo antraxové meningitidě. U pacientů s těžkým průběhem slezinné sněti lze vedle podávání antibiotik přistoupit i k pasivní imunizaci antraxovým antitoxinem, který však není zatím na trhu dostupný.
PREVENCE. Plicní forma slezinné sněti byla podstatně eliminována v Anglii před rokem 1940 díky vývoji metod dekontaminace vlny a kozí srsti a zlepšení pracovních podmínek při manipulaci s živočišnými produkty.
Ve Velké Británii a Spojených státech jsou používány neživé vakcíny obsahující extracelulární složky neopouzdřených bakterií B. anthracis vysrážené solemi hliníku nebo absorbované na hydroxid hlinitý k očkování zemědělských pracovníků, veterinárního personálu a dalších skupin populace vystavených riziku expozice slezinné sněti. Hlavní účinnou složkou těchto vakcín je protein PA. Živé oslabené vakcíny obsahující spory B. anthracis se používají jak v rozvinutých, tak v rozvojových zemích k imunizaci domácích býložravců, stejné přípravky se používají i k imunizaci lidí v Rusku, nikoli však v USA. Oslabení vakcíny z původních Pasteurových spor patrně vychází z částečného vyřazení plasmidů kódujících antraxový toxin při prolongované inkubaci kultur při 42°C. Oslabení u současné vakcíny ze Sternových spor je založeno na vyřazení plasmidu kódujícího kapsulární polypeptid.
Vakcíny proti sněti slezinné u člověka je třeba zdokonalit, protože ty, které máme v současné době k dispozici, jsou nedostatečně purifikované a chemicky komplexní, navozují pomalou protektivní imunitu, poskytují nedokonalou ochranu a vyvolávají značné nežádoucí reakce. Vedle zemědělských a průmyslových zdrojů onemocnění připadá v úvahu i eventuální použití B. anthracis jako biologické zbraně, a proto skutečně potřebujeme dokonalejší vakcínu. Současné strategie při vývoji vakcíny zahrnují purifikaci kandidátských protektivních antigenů, expresi protektivních antigenů v rekombinantních mikrobiálních vakcínách a vývoj lepších živých oslabených kmenů B. anthracis. Mutantní forma proteinu PA, u které chybí sekvence citlivá k protease a tudíž nemůže reagovat s proteinem EF nebo LF a zprostředkovat toxicitu, již byla vyvinuta díky genetickému inženýrství a je kandidátem na vakcínu proti slezinné sněti.
Těla uhynulých infikovaných zvířat je třeba pohřbít nebo spálit. Infikovaná zvířata se nesmějí porážet ani podrobovat nekropsii, protože ke sporulaci B. anthracis dochází pouze za přístupu kyslíku.
PROGNÓZA. U neléčené kožní formy slezinné sněti činí úmrtnost 10 až 20 %, ale v případě podání odpovídajících antibiotik je velmi nízká. Naopak u plicní formy onemocnění činí úmrtnost téměř 100 procent a léčba je obvykle neúčinná. Úmrtnost u léčené střevní formy slezinné sněti dosahuje přibližně 50 %. Meningitida jako komplikace slezinné sněti je obvykle fatální.
Názory uvedené v tomto článku jsou pouze názory autorovými a nemusí odpovídat oficiálnímu stanovisku Oddělení obrany nebo Jednotných služeb Univerzity zdravotnických věd.