بیماری‌زایی آنتراکس

باکتری های گرم مثبت اسپورزا

• این باکتری ها به دو جنس مهم تقسیم می‌شوند:
  • جنس باسیلوس
  • جنس کلوستریدیوم

جنس باسیلوس

• گونه ای از این جنس، باسیلوس آنتراکِس است، که در ایجاد بیماری آنتراکس نقش دارد.

### مشخصات باسیلوس آنتراکس

• باسیل گرم مثبت و میله‌ای شکل است.
• تنفس اختیاری (فاکولتی آناروب) است.
• ابعاد آن حدود 1 تا 1.2 میکرون عرض و 3 تا 5 میکرون طول است.
• به خانواده ب. سرئوس تعلق دارد.
• برای رشد نیاز به تیامین دارد.
• دارای کپسول گلوتامیل پلی پپتیدی است.
• غیر متحرک است.
• همولیتیک (خونریزی دهنده) نیست.
• دارای اسپورهای بیضوی در مرکز است.

### ژنتیک باسیلوس آنتراکس

• یک کروموزوم دارد
• 2 پلاسمید دارد.
  • px01 (184 کیلوبیل)
  • px02 (95.3 کیلوبیل)
• جزیره پاتوژنیسیتی (184 کیلوبیس)
• رسیپتور آنتراکس در کروموزوم 4 قرار دارد.

مناطق شیوع آنتراکس

• خاک غنی از مواد آلی (PH کمتر از 6.0)
• تغییرات شدید در آب و هوا

شیوع آنتراکس

• می‌تواند از طریق جریان آب، حشرات، حیوانات وحشی، پرندگان و زباله های آلوده انتشار یابد.
• حیوانات آلوده توسط اسپورهای خاک در غذا و آب آلوده می‌شوند یا از طریق نیش حشرات.
• انسان‌ها با تماس با گوشت، استخوان، پوست، مو و مدفوع حیوانات آلوده می‌توانند مبتلا شوند.(شایع‌ترین راه ابتلا، طریق پوستی و تنفسی است.)
• احتمال ابتلا به آنتراکس در حالت طبیعی، 1 در 100,000 است.

پاتوژنز

• دُز عفونی ب. آنتراکس در انسان از روش‌های مختلف مشخص نیست.

• اطلاعات از روی داده‌های حیوانات بالاتنا (پرایمیت‌ها) است.

• ID50: دُز عفونی حداقل 1000 تا 8000 اسپور برای ابتلا

• LD50: دُز کشنده حداقل 8000 تا 10000 اسپور هنگام تنفس

• میزان بیماری‌زایی به دو عامل بستگی دارد:

  • کپسول
  • 3 نوع سم

کپسول

• گلیکوکالیکس
• پلیمر ژلانتینی در خارج غشای سلولی
• پلاسمید px02
• از اسید گلوتامیک ساخته شده است.
• به‌تنهایی سمی نیست
• در باسیلوس آنتراکس کپسوله، عامل مهمی در ایجاد بیماری است.
• از بیگانه‌خواری و لیز سلولی در حالت رویشی جلوگیری می‌کند.

سموم

• پلاسمید px01

• مدل AB

• اتصال

• فعال‌سازی

• آنتی‌ژن محافظ (PA)، فاکتور ادمای (EF) و فاکتور مرگ (LF)

  • 50 درصد پروتئین های موجود در ارگانیسم را تشکیل می‌دهند
  • به‌تنهایی سمی نیستند
  • PA + LF → فعالیت مرگ‌زا
  • EF + PA → ادم (ورم)
  • EF + LF → غیرفعال
  • PA + LF + EF → ادم و نکروز(مرگ بافتی)؛ مرگ‌زا

• یک آنتی‌ژن محافظ (PA، 83kDa)

• ژن PA

• اتصال به گیرنده و داخلی‌سازی 2 پروتئین دیگر

• فاکتور ادمای (EF، 89kDa)

• ژن سیا (Cya)

• آنزیم آدنيلات‌سیکلاز

• تاثیر بر روی تمام سلول‌ها

• فاکتور مرگ (LF، 87kDa)

  • ژن لف
  • متالواپروتئاز
  • عامل مهم‌تر ایجاد بیماری‌زایی
  • تجزیه میتوژن فعال پروتئين کیناز (MAPK)
  • تسلط بر تنها سلول‌های ماکروفاژ

PA, EF و LF

• PA پروتئینی با وزن مولکولی 83kDa است که به گیرنده‌های موجود در سطح سلول‌های مختلف (به عنوان مثال، مغز، قلب، روده، ریه، عضله اسکلتی، پانکراس، ماکروفاژها) متصل می‌شود.
• بعد از اتصال، آنزیم‌های میزبان PA را قطعه‌بندی کرده و قطعه 63kDa (PA63) را در سطح سٌل آزاد می‌کنند.
• قطعات PA63 در سطح سلول،‌ به صورت حلقه‌ای با 7 قطعه (پیش‌دوره یا "پیش‌حفله") خود را سازماندهی می‌کنند.
• این ساختار سه‌بخشی می‌تواند تا سه مولکول از LF و یا EF را به طور همزمان ببندد.
• همزمان‌سازی به یک بخش مشترک در PA63 ارتباط دارد.
• تشكيل این مجموعه باعث اندوسیتوز می‌شود و مجموعه از طریق انتقالت به داخل سٌلول از طریق بخش درون سلولی در غشای سلولی.
• LF یک پروتئاز وابسته به روی است که می‌تواند میتوژن فعال شده پروتئین کیناز (MAPK) را بشکافد و منجر به مرگ سلولی شود.
• EF یک کلسیم-مولکول وابسته به آدنيلات سیکلاز است که باعث افزایش سطح AMP حلقوی درون سٌل می‌شود و منجر به ادم می‌شود.

مکانیسم عفونت

• اسپورهای آنتراکس به بدن وارد می‌شوند.
• در محل ورود، جوانه می‌زنند.
• در گره‌های لنفاوی تکثیر می‌شوند.
• PA، EF و LF ترشح می‌شوند.
• PA به TEM8 متصل می‌شود.
• PA توسط پروتئاز فُرین شکسته می‌شود و بخش 63kDa را آزاد می‌کند.
• EF یا LF به هپتامین متصل می‌شود.
• مجموعه داخل سٌلول توسط اندوسیتوز جذب می‌شود.
• اسیدی شدن اندوسوم
• LF یا EF از طریق کانال های یونی واسطه PA به داخل سیتوپلاسم منتقل می‌شوند.
• LF میتوژن فعال پروتئین کیناز 1 و 2 را شکافته می‌کند.
• EF، AMP حلقوی را افزایش می‌دهد.

پیامدها

• EF ATP را به cAMP تبدیل می‌کند.
• افزایش سطح cAMP بیش از 1000 برابر
• مختل کردن عملکرد نوتروفیل‌ها
• اختلال در تعادل آب بدن
• ادم
• LF میتوژن فعال پروتئین کیناز را در انتهای N خود شکافته می‌کند.
• مختل‌شدن مسیرهای سلولی مربوط به رشد و نمو سٌل
• افزایش سنتز فاکتور نکروز تومور-a و اینترلوکین-1β
• لیز ماکروفاژها
• عفونت بیشتر سلول‌ها توسط باکتری‌ها و سموم
• شوک سپتیک و مرگ
• در زمان مرگ، خون حاوی غلظتی از باسیل‌های آنتراکس تا 10^7 تا 10^9/ml است.

تنظیم‌کننده‌ها

• بی کربنات یا CO2، سنتز کپسول و PA را تحریک می‌کند.
• LF نیاز به یون‌های روی دارد.
• EF نیاز به کالمودولین دارد، که یک گیرنده کلسیم مهم درون سٌلولی است.
• تنظیم‌کننده رونویسی AcpA در pX02 بیان کپسول را کنترل می‌کند.
• atxA در pX01 یک تنظیم‌کننده مثبت برای بیان ژن‌های 3 سم است.

عفونت آنتراکس

• بر اساس تخمین هر سال 20000 تا 100000 انسان در جهان به آنتراکس مبتلا می‌شوند.
• انسان‌ها از طریق تماس با حیوانات آلوده و محصولات آنها به این بیماری مبتلا می‌شوند.
• اسپورهای آنتراکس پس از مرگ حیوان آلوده به خاک منتقل می‌شود و در خاک زنده می‌ماند.
• آنتراکس می‌تواند از طریق مصرف گوشت پخته نشده حیوانات آلوده منتشر شود.
• آنتراکس از شخص به شخص دیگر منتقل نمی‌شود.
• انسان‌ها ممکن است در معرض آنتراکس قرار بگیرند اما دچار بیماری نشوند.

علائم آنتراکس

• دو دوره علامت‌شناسی:
  • مرحله اول: علائم می‌‌توانند 7 روز پس از ابتلا ظاهر شوند.(تب، لرز، تعرق شبانه، سردرد، سرفه، ناراحتی قفسه سینه، درد مفاصل، درد عضلانی، تنگی نفس)
  • مرحله دوم: علائم شدیدتر و معمولاً 2 یا 3 روز پس از مرحله اول ظاهر می‌شوند.(مشکلات تنفسی، ذات‌الریه، شوک، تورم غدد لنفاوی، تعریق شدید، سیانوز (آبی شدن پوست)، مرگ)

شکل‌های آنتراکس در انسان

• آنتراکس پوستی (95% از موارد):
  • پوست
  • شایع‌ترین نوع
  • ورود اسپورها از طریق زخم‌های کوچک پوستی
• آنتراکس استنشاقی (5% از موارد):
  • استنشاق اسپورها
• آنتراکس گوارشی (بسیار نادر):
  • بلع اسپورها
  • دهان، حلق و معده

آنتراکس پوستی

• 95% موارد انسانی عفونت‌های پوستی است.
• 1 تا 5 روز بعد از تماس
• لکه کوچک، خارش‌دار و بدون درد در محل ورود
• تبدیل تاول به تاول‌های خونریزی‌دار و ترکیدگی
• زخم دردناک و بدون درمان با لکه سیاه (اسکار) که توسط ورم احاطه شده است.
• عفونت می‌تواند به غدد لنفاوی مجاور سرایت کند.
• سپتیسمی (عفونت خون) می‌تواند ایجاد شود.
• مرگ و میر در افرادی که درمان نشده‌اند، 20% است.

آنتراکس استنشاقی

• عملاً 100% مرگ‌زا (نوع ریوی)
• مننژیت ممکن است موارد پوستی و استنشاقی را پیچیده کند.
• آنتراکس حلق و گلو (غدد لنفاوی گردن)

مکانیسم عفونت آنتراکس استنشاقی

• عفونت از طریق استنشاق اسپورهای آنتراکس آغاز می شود.
• اسپورها باید کوچک‌تر از 5 میکرومتر باشند تا به آلوئول‌ها برسند.
• ماکروفاژها برخی از اسپورها را لیز و از بین می‌برند.
• اسپورهای زنده از طریق ماکروفاژها به غدد لنفاوی منتقل می‌شوند.
• به حداقل 2500 عدد اسپور برای ایجاد عفونت نیاز است.
• بیماری بلافاصله پس از جوانه‌زنی اسپورها ظاهر می‌شود.
• اسپورها در گره‌های لنفاوی تکثیر می‌شوند.
• دو ریه توسط ساختاری به نام فضای بین ریه‌ها جدا شده‌اند که شامل قلب، نای، مری و عروق خونی است.
• سموم باکتریایی در طول تکثیر، باعث گسترش فضای بین ریه‌ها و ترشح مایع در فضای اطراف ریه (پری‌کارد) می‌شوند.

آنتراکس گوارشی (مصرفی)

• عملاً 100% کشنده
• درد شکمی
• آسِیت خونریزی‌دار
• مایع جمع شده در شکم (آسِیت) از نظر بررسی میکروسکوپی می‌تواند باسیل های گرم مثبت را نشان بدهد.

درمان و پیشگیری از بیماری آنتراکس

• درمان
  • پنی سیلین
  • سیپروفلوکساسین
  • اریترومایسین
  • کلرامفنیکل
• واکسن(منظور از واکسن، واکسنی است که علیه گونه بالاتن بیماری، تولید شده.)

### مشخصات متمایز کننده باسیلوس آنتراکس از سایر باسیل ها

• همولیز: منفی
• متحرکی: منفی
• هیدرولیز ژلاتین: مثبت
• تخمیر سالسین: منفی
• رشد بر روی PEA با خون: منفی

### باسیلوس سرئوس

• سلول‌های باسیلوس سرئوس گرم مثبت هستند و از نظر اندازه شبیه باسیلوس آنتراکس هستند، اما معمولاً متحرک هستند و به تنهایی یا به صورت جفت یا زنجیره‌های کوتاه‌تر وجود دارند.
• کپسول تشکیل نمی‌شود، اما مورفولوژی اسپور و اسپورانژیوم شبیه باسیلوس آنتراکس است.
• باسیلوس سرئوس شیمی‌ساز آلی‌غذایی است و در دمای 10 تا 20 درجه سانتی‌گراد و در محدوده 35 تا 45 درجه سانتی‌گراد رشد می‌کند و دمای بهینه 37 درجه سانتی‌گراد است.

سموم باسیلوس سرئوس

• باسیلوس سرئوس شش سم مختلف تولید می‌کند که شامل پنج نوع سم
  • ‌هِمولیزین BL (Hbl): یک سم پروتئینی سه مؤلفه ای است که دارای فعالیت‌های درمونی‌کروتیک و نفوذپذیری عروقی نیز است و در حلقه‌های روده‌ای خرگوش باعث تجمع مایع می‌شود. Hbl را حدود 60% از سویه‌های آزمایش شده تولید می‌کند و به نظر می‌رسد که عامل اصلی بیماری‌زایی در اسهال باکتریایی باسیلوس سرئوس باشد.
  • سم غیرهِمولیتی (Nhe): یک نوع سم پروتئینی سه مؤلفه ای دیگر است که در اکثر سویه‌ها تولید می‌شود.
  • سم T (BceT):
  • سم FM (EntFM): دو سم دیگر تک مؤلفه ای پروتئینی قابل اشاره هستند که نقش و ویژگی‌های آن‌ها هنوز مشخص نشده است.
  • سم K( EntK): مشابه سم بتا باسیلوس پرینژنز. و با واسطه بیماری اسهال یا التهاب مخاطی مرتبط است.
  • سم اِمِتیک (سرئولیید): یک نوع دودساپپتید است که شامل حلقه‌ای چهار اسید آمینه و اکسی اسید با ترتیب [D-O-Leu-D-Ala-L-O-Val-L Val] به طور سه بار تکرار شده‌اند، به آنزیم پتاسیم یونی (والی ‌نومایسین) شباهت دارد. با گرما، PH و پروتئولیز مقاومت بالا دارد، ولی ماده‌ای غیر آنتی‌ژنیک است. این سم احتمالاً نوعی پپتید به طور آنزیمی سنتز شده، به جای یک محصول ژنتیکی مستقیم است. تولید آن به نظر در ارتباط با تشکیل کنیدیوم و واکنش‌های هوازی و میکرو هوازی اما نه بی هوازی است.

بیماری‌های ناشی از باسیلوس سرئوس

• شکل اِمِتیک: غذاهای برنج آلوده، علائم طی 8 تا 10 ساعت و شامل تهوع، استفراغ، دل درد.
• شکل اسهالی: گوشت، سبزیجات آلوده، علائم طی 20 تا 36 ساعت و شامل اسهال، تهوع، دل درد.

عوارض دیگر

• باسیلوس سرئوس می‌تواند باعث عفونت‌های چشمی، ‌التهاب شدید قرنیه، التهاب ملتحمه و التهاب پلک‌ها شود.
• این باکتری با عفونت‌های موضعی و بدخیم سیستمیک چون اندوکاردیت، مننژیت، استئومیلیت و ذات‌الریه در ارتباط است.
• وجود دستگاه‌های پزشکی یا استفاده از داروهای داخل وریدی، انسان را مستعد ابتلا به این عفونت می‌کند.

تشخیص باسیلوس سرئوس

• وجود سم در غذا یا تشکیل سم در روده.
• حضور ب. سرئوس در مدفوع به تنهایی کافی برای تشخیص بیماری نیست، زیرا این باکتری می‌تواند در نمونه‌های مدفوع طبیعی نیز وجود داشته باشد.
• وجود 10^5 باکتری یا بیشتر در هر گرم غذا، شاخص تشخیص محسوب می‌شود.

کلوستریدیوم

• باکتری‌های گرم‌مثبت،‌ بی‌هوازی و اسپور‌زا هستند.

### ویژگی‌های کلوستریدیوم تتانی

• باکتری بی‌هوازی گرم مثبت، اسپورزا
• دارای اسپورهای گرد در انتها (RT)
• در خاک وجود دارد

### ویژگی‌های کلوستریدیوم بوتولینوم

• باکتری بی‌هوازی گرم مثبت، اسپورزا
• دارای اسپورهای بیضی شکل در انت های میله‌ای (OST)
• در خاک وجود دارد

### ویژگی‌های کلوستریدیوم پرینژنز

• باکتری بی‌هوازی گرم مثبت، اسپورزا
• دارای اسپورهای بیضی شکل در انت های میله‌ای (OST)
• در خاک وجود دارد