Salmonella Typhi: как бактерия вызывает брюшной тиф и ее жизненный цикл

Брюшной тиф — это тяжелое инфекционное заболевание, вызываемое бактерией Salmonella Typhi, которое поражает весь организм, а не только пищеварительную систему. Понимание того, как эта бактерия живет, размножается и вызывает болезнь, является ключевым для осознания рисков и важности мер профилактики. В отличие от многих других сальмонелл, вызывающих пищевые отравления, S. Typhi способна проникать из кишечника в кровоток и распространяться по всему телу, что и обусловливает тяжесть заболевания. Источником и резервуаром инфекции является исключительно человек — больной или бессимптомный носитель, что делает эту болезнь строго антропонозной, то есть передающейся только между людьми.

Что такое Salmonella Typhi и чем она опасна

Salmonella Typhi (S. Typhi) — это палочковидная, подвижная, грамотрицательная бактерия из рода сальмонелл. Ее главная опасность заключается в способности вызывать системную инфекцию, известную как брюшной тиф, или тифозная лихорадка. В отличие от своих «родственников», вызывающих локальный гастроэнтерит, Salmonella Typhi обладает уникальными механизмами, позволяющими ей обманывать иммунную систему человека. Она проникает сквозь стенку кишечника, захватывается иммунными клетками, но не погибает в них, а наоборот, использует их как транспорт для распространения по всему организму. Это приводит к поражению лимфатической системы, печени, селезенки, костного мозга и желчного пузыря, вызывая высокую температуру, сильную интоксикацию, характерную сыпь и серьезные осложнения, вплоть до летального исхода без адекватного лечения.

Жизненный цикл бактерии: от человека к человеку

Жизненный цикл Salmonella Typhi неразрывно связан с человеком, который является единственным естественным хозяином для этого микроорганизма. Животные не болеют брюшным тифом и не могут быть его переносчиками. Цикл начинается, когда бактерии выделяются с фекалиями или, реже, с мочой больного человека или бактерионосителя. Далее S. Typhi попадает в окружающую среду, где может длительное время выживать в воде, почве, на продуктах питания. Заражение нового человека происходит фекально-оральным путем, то есть при употреблении контаминированной (загрязненной) воды или пищи, а также через грязные руки. После попадания в организм нового хозяина цикл повторяется, обеспечивая непрерывность существования бактерии в человеческой популяции.

Особую роль в поддержании этого цикла играют хронические носители. Это люди, которые перенесли заболевание (иногда в стертой форме) и выздоровели, но бактерия осталась в их организме, чаще всего в желчном пузыре. Такой человек не имеет симптомов болезни, чувствует себя абсолютно здоровым, но периодически выделяет S. Typhi в окружающую среду, представляя серьезную эпидемиологическую угрозу для окружающих.

Механизм заражения: как Salmonella Typhi проникает в организм

Процесс заражения начинается с момента проглатывания достаточного количества бактерий Salmonella Typhi вместе с пищей или водой. Чтобы вызвать заболевание, микроорганизмам необходимо преодолеть несколько защитных барьеров организма. Первым из них является кислая среда желудка, губительная для многих бактерий. Однако S. Typhi относительно устойчива к кислоте, особенно если попадает в желудок с пищей, которая временно снижает кислотность. Выжившие бактерии достигают тонкого кишечника, где и начинается основной этап вторжения. Они прикрепляются к эпителиальным клеткам кишечной стенки, преимущественно в области скоплений лимфоидной ткани, известных как Пейеровы бляшки. С помощью специальных белковых систем (так называемых «молекулярных шприцев») бактерия впрыскивает в клетку человека вещества, которые заставляют клеточную мембрану изгибаться и поглощать бактерию внутрь. Так происходит проникновение через кишечный барьер.

Этапы развития брюшного тифа внутри человека

После проникновения через стенку кишечника Salmonella Typhi не остается на месте, а начинает свое путешествие по организму, которое можно разделить на несколько ключевых этапов. Именно эта многостадийность и объясняет системный характер заболевания и постепенное нарастание симптомов. Понимание этих этапов помогает осознать, почему тифозная лихорадка — это не просто кишечная инфекция.

Для лучшего понимания того, как инфекция развивается в организме, рассмотрим ее основные этапы в виде таблицы:

Роль желчного пузыря в хроническом носительстве

Желчный пузырь играет центральную и зловещую роль в жизненном цикле Salmonella Typhi, обеспечивая ей идеальное убежище для длительного выживания в организме человека. После того как бактерия с кровью попадает в печень, она проникает в желчь и вместе с ней — в желчный пузырь. Здесь S. Typhi находит уникальные условия для существования. Бактерии могут образовывать биопленки на поверхности желчных камней или слизистой оболочки пузыря. Биопленка — это сообщество микроорганизмов, защищенное специальным матриксом, который делает их практически неуязвимыми для антибиотиков и иммунной системы. Внутри этого «укрепления» сальмонеллы могут персистировать, то есть длительно сохраняться, годами, а иногда и всю жизнь человека. Периодически с порциями желчи бактерии попадают в кишечник и выделяются с фекалиями, делая человека, не подозревающего о своей роли, постоянным источником инфекции для окружающих.

Ключевые факторы патогенности S. Typhi

Способность Salmonella Typhi вызывать такое тяжелое заболевание, как брюшной тиф, определяется наличием у нее целого арсенала так называемых факторов патогенности — молекулярных инструментов, которые помогают ей вторгаться, выживать и размножаться в организме хозяина.

Успешное выживание и размножение S. Typhi в организме человека обеспечивается несколькими ключевыми факторами, или «оружием» бактерии:

• Vi-антиген (капсульный антиген): это особая полисахаридная капсула, которая покрывает поверхность бактерии. Она маскирует S. Typhi от иммунной системы, мешая антителам и компонентам комплемента (белков иммунной защиты) распознавать и атаковать бактерию. Также Vi-антиген помогает сальмонелле выживать внутри макрофагов.
• Эндотоксин (ЛПС): липополисахарид (ЛПС) является компонентом внешней мембраны грамотрицательных бактерий. Он высвобождается в больших количествах при гибели сальмонелл и является мощным токсином. Именно эндотоксин ответственен за многие клинические проявления брюшного тифа, включая высокую температуру, интоксикацию и, в тяжелых случаях, развитие септического шока.
• Системы секреции III типа (T3SS): это сложные белковые комплексы, которые действуют как молекулярные «шприцы». Через них бактерия вводит свои белки-эффекторы непосредственно в клетки человека. Эти белки манипулируют клеточными процессами, заставляя клетку поглотить бактерию и создавая внутри клетки благоприятную среду для ее размножения.
• Подвижность: наличие жгутиков позволяет бактерии активно двигаться в жидкой среде, что помогает ей достигать стенки кишечника и проникать в клетки.

Список литературы

1. Инфекционные болезни: национальное руководство / под ред. Н. Д. Ющука, Ю. Я. Венгерова. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2021. — 1104 с.
2. Брюшной тиф у взрослых: Клинические рекомендации. — Министерство здравоохранения Российской Федерации, 2021.
3. World Health Organization (WHO). Typhoid. Fact Sheet. Updated 30 March 2023.
4. Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Typhoid Fever and Paratyphoid Fever. Information for Healthcare Professionals. Last reviewed: May 26, 2022.
5. Parry, C. M., Hien, T. T., Dougan, G., White, N. J., & Farrar, J. J. (2002). Typhoid fever. New England Journal of Medicine, 347(22), 1770–1782.