Отравления. 
Основы микробиологии

Отравление — это заболевание организма, вызванное попаданием в него большого количества ксенобиотиков (чужеродных веществ). Отравление может быть биологического и небиологического характера (отравления немикробной природы). Ядовитые вещества и пищевые продукты (ягоды, грибы и др.) могут стать причиной заболевания макроорганизма.

Микробные пищевые отравления (интоксикации, токсикозы) могут быть бактериальной и грибковой природы. Из отравлений бактериальной природы наибольшее значение имеют ботулизм и стафилококковые интоксикации. Ядовитые продукты жизнедеятельности плесени (микотоксины) служат причиной микотоксикозов.

Ботулизм. Это тяжелая форма пищевого отравления, возникающего при попадании в организм токсинов Clostridium botulinum. Заболевание характеризуется поражением центральной нервной системы. Бельгийским бактериологом Эмилем ван Эрменгемом в 1896 г. в остатках колбасы (что и дало название заболеванию, от лат. botulus — колбаса) были обнаружены возбудители колбасных отравлений.

С. botulinum — палочковидные бактерии, крупные (0,5-Н, 5×4,(Н9,0 мкм), в препаратах располагаются одиночно, парами или в виде коротких цепочек, подвижные, грамположительные, капсул не образуют, растут при температуре 25—40°С. Споры овальные, располагаются субтерминально, придавая палочке форму теннисной ракетки (рис. 6.9). Эти микроорганизмы не размножаются в продуктах при кислой реакции (pH 3,0—4,0) и при концентрациях соли выше 10%.

Рис. 6.9. Споры и вегетативные формы Clostridium botulinum (электронная микрофотография) Возможность длительного сохранения С. botulinum в природе и в различных продовольственных товарах связана с их спорообразованием. Споры этих клостридий могут сохраняться в почве длительное время, а в летнее время могут прорастать и размножаться. С. botulinum выдерживают воздействие низких температур, за счет чего сохраняются в замороженных товарах несколько месяцев. Споры С. botulinum сохраняют жизнеспособность десятки лет, они очень устойчивы к действию повышенных температур: некоторые переносят несколько часов кипячения и даже выдерживают стерилизацию паром; устойчивы ко многим бактерицидным веществам (погибают в этиловом спирте через 2 мес.).

С. botulinum образуют восемь типов токсинов, различающихся по антигенной специфичности. Токсины этих бактерий крайне устойчивы в окружающей среде, не разрушаются в желудочно-кишечном тракте. Интересно, что действие щелочи достаточно сильно (2%-ная концентрация уже является губительной). Имеются сведения, что токсины разрушаются через несколько минут кипячения, но при наличии жиров и большого количества сахаров могут выдерживать и значительно большее время.

С. botulinum могут продуцировать несколько типов токсических белковых комплексов, некоторые из них являются нейротоксинами. Важно, что такие белковые комплексы превращаются в активные нейротоксины только после разрезания их протеазами кишечного тракта (или бактериальной протеазой). Важную роль в токсинообразовании играет способность возбудителя продуцировать протеолитические ферменты. Токсины С. botulinum оказывают лейкотоксическое (токсическое воздействие на лейкоциты) и гемолитическое (токсическое действие на эритроциты) действие, т. е разрушают элементы крови.

Естественной средой обитания С. botulinum являются почва, ил водоемов, кишечник рыб и теплокровных животных (рогатого скота, свиней, кур, грызунов), откуда бактерии могут попадать в продукты и воду. Все продовольственные товары, загрязненные частичками почвы, а с ней и выделениями макроорганизмов, могут быть заражены возбудителями ботулизма. Ботулизм встречается повсеместно, но наиболее часто — в странах, где употребляют много консервов. Интересно, что существует прямая зависимость между популярными консервированными продуктами и источником отравлений: например, в европейских странах это консервы мясные, в США — растительные, в России — рыбные.

Консервы являются оптимальной средой обитания для строго анаэробных возбудителей ботулизма, которые могут пережить термическую обработку в процессе изготовления консервов и уже в виде вегетативных клеток продуцировать образование токсинов. Выжившие в процессе изготовления консервов клостридии могут вызывать бомбаж. Особенно опасны консервы домашнего приготовления, в частности из грибов, безопасное приготовление которых очень трудоемко.

Интересен факт очагового развития бактерий и накопления токсинов в продуктах. Развитие клостридий ботулинуса в товарах часто не вызывает видимых признаков их порчи. Причинами попадания в продовольственные товары этих опасных клостридий и развития их там могут являться нетщательное мытье сырья, недостаточная термическая обработка и хранение консервов с высокой кислотностью при повышенных температурах.

Ботулизм возникает при употреблении пищи, содержащей и микроорганизмы, и их токсины. Токсины крайне ядовиты, смертельная доза для человека — 1 нг/кг (массы тела).

Инкубационный период при ботулизме — от 2 ч до 10 дней, но чаще сутки. Чем больше попало в организм возбудителя и токсинов, тем быстрее возникает заболевание и тяжелее протекает. Клиническая картина следующая: поражаются глазодвигательные нервы (нарушается аккомодация, расширяются зрачки, появляются косоглазие и двоение в глазах, иногда — слепота), затрудняется глотание, ослабевают мышцы шеи, туловища, кишечника; сознание при этом сохраняется. В заключительной стадии происходит расстройство дыхательной системы и наступает смерть от паралича, летальность — до 85%. Тяжесть заболевания объясняется и тем фактом, что при ботулизме организм поражается токсинами, содержащимся в пищевом продукте, и токсинами, которые образуются в пищеварительном тракте после проникновения в него возбудителя.

В пищеварительном тракте макроорганизма С. botulinum размножаются, проникают в кровь и оттуда во все органы, продуцируя при этом токсины. Ботулинический токсин всасывается в желудочно-кишечном тракте, быстро проникает в кровь и избирательно действует на клетки головного и спинного мозга.

При исследовании продукта, подозрительного на содержание клостридий ботулинума, его подвергают посеву на плотные среды и проводят идентификацию чистой культуры по морфологическим, культуральным, биохимическим и токсигенным свойствам. Лечение ботулизма заключается в применении антитоксических сывороток (через 5—10 ч, в тяжелых случаях — внутривенно). Всем лицам, употреблявшим зараженную пищу, с профилактической целью рекомендуется введение антитоксической сыворотки. Для скорейшего удаления токсина и возбудителя из кишечника проводят промывание желудка и дают слабительное, в дальнейшем проводят общеукрепляющее лечение.

Профилактика ботулизма заключается в строгом соблюдении санитарно-гигиенического режима обработки продуктов на пищеперерабатывающих предприятиях, особенно консервов.

Стафилококковое отравление. Стафилококки широко распространены в природе, они являются постоянными обитателями кожных покровов человека и животных и их слизистых оболочек. Но через повреждения кожи и слизистых оболочек они легко проникают внутрь организма. Стафилококки — основные возбудители гнойно-воспалительных заболеваний. Многочисленные ферменты клеток стафилококка определяют его патогенность, например плазмокоагулаза является главным фактором патогенности: она защищает клетки микроорганизма от фагоцитоза и переводит протромбин крови в тромбин (что повышает свертываемость крови), а стафилококк защищает белковой пленкой.

Стафилококки — шаровидные клетки правильной геометрической формы, грамположительные, диаметром 0,5—1,5 мкм. Стафилококки неподвижны, спор не образуют, в препаратах располагаются обычно в виде гроздьев, могут расти на обычных средах и на средах, содержащих до 15% соли. Могут образовывать капсулы, причем наличие капсулы у стафилококков повышает их вирулентность, делает устойчивыми к действию фагов, маскирует белок. Это факультативные анаэробы, оптимум размножения и токсинообразования — 30—37°С при возможности развиваться от 20 до 45 °C.

При комнатной температуре в пищевых продуктах за несколько часов накапливается количество эптеротоксина, способное вызвать интоксикацию. При 4 °C токсинообразование прекращаются, но и в замороженных продуктах стафилококки длительно сохраняют жизнеспособность. Стафилококки хорошо переносят воздействие факторов окружающей среды, например высыхание, и остаются вирулентными месяцами в сухой пыли, хорошо переносят замораживание. Нагревание до 80 °C выдерживают более часа, при 100 °C погибают только через полчаса; сухой жар убивает их через 2 ч, а прямой солнечный свет — только в течение нескольких часов. При pH ниже 4,5 рост приостанавливается. Токсины этих микроорганизмов плохо разрушаются при нагревании: при кипячении — через 2 ч, при 120 °C — через 30 мин.

Наиболее опасным для человека является Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк). Это уникальный микроорганизм, который может вызывать более 100 различных заболеваний (угри, перитонит, эндокардит, ангину, воспалительные процессы, гнойничковые заболевания кожи, сепсис, при котором летальность достигает 80%, и др.), может поражать любую ткань и любой орган. Постинфекционный иммунитет существует, но стафилококки крайне разнообразны, а перекрестного иммунитета нет.

Стафилококки подразделяются на коагулазоотрицательные и коагулазоположительные (рис. 6.10, в основном именно они являются патогенными для человека). В основу такой классификации положена способность патогенных стафилококков коагулировать плазму крови.

Рис. 6.10. Коагулазоположительные стафилококки (электронная микрофотография).

Стафилококки вырабатывают различные токсины, которые повреждают мембраны, разрушают эритроциты, лейкоциты, макрофаги, тромбоциты. Эти микроорганизмы продуцируют семь эндотоксинов (в основном это низкомолекулярные белки), один из них — термостойкий белок, который легко связывается с иммуноглобулинами и нарушает фагоцитоз. Например, один из стафилококковых экзотоксинов, вызывающий синдром токсического шока (болеют в основном молодые люди возраста 15—25 лет), вырабатывают до 50% всех штаммов S. aureus.

Способность стафилококков вызывать пищевые отравления типа интоксикации связана с синтезом ими термостабильных энтеротоксинов, которые устойчивы к действию пищеварительных ферментов и среды с pH 4,5—10 и являются сильными аллергенами. Действие стафилококковых токсинов заключается в возникновении тошноты, рвоты, болей в поджелудочной области, диареи, а также головной боли с повышением температуры и возникновением мышечных спазмов.

Стафилококковое отравление представляет собой острое желудочнокишечное заболевание с коротким инкубационным периодом (до нескольких часов), летальный исход бывает крайне редко. Отравление вызывают часто молочные продукты (некипяченое молоко, сливочное масло, сыр, творог, мороженое и др.) и кремсодержащие товары (пирожные, торты и др.). Инфицирование молочных и молокосодержащих продуктов может быть связано с маститами у коров (заболевание вымени, вызываемое стафилококками). Но отравление может возникнуть и при употреблении инфицированных мясных товаров, кулинарных изделий и др. Главным источником инфицирования служат лица, страдающие поражением кожи в виде гнойничков. Заражение может произойти и при выделении стафилококков из носоглотки и верхних дыхательных путей людей, страдающих гнойно-воспалительными заболеваниями.

Важно отметить, что качество пищевых продуктов, контаминированных токсигенными стафилококками, по органолептическим показателям будет соответствовать требованиям.

Микотоксикозы. Отравления, которые вызывают микотоксины, вырабатываемые патогенными (токсигенными) плесневыми грибами, называют микотоксикозами.

Среди них выделяют следующие.

• 1. Эрготизм — интоксикация, возникающая при употреблении микотоксинов спорыньи (Claviceps pwpurea), являющейся паразитом злаковых. Растения поражаются в поле, в колосках образуются склероции гриба в виде рожков. При употреблении этих рожков в пищу наступает отравление, так как они содержат алкалоиды (эргокристин, эргобазин и др.). Токсин спорыньи очень стойкий и годами сохраняет активность. Поражаются пищеварительный тракт и нервная система. При поражении нервной системы имеют место конвульсии, возможно некротическое поражение конечностей (гангрена). Имеется опыт получения из рожков спорыньи ценных препаратов, применяемых в фармакологии.
• 2. Фузариотоксикозы — отравления токсинами грибов Fusarium.

Споротрихиеллотоксикоз (алиментарно-токсическая алейкия, или септическая ангина) — интоксикационное заболевание, возникающее при употреблении зерна и продуктов его переработки, зараженных психрофильными грибами Fusarium sporotrichiella. Отравление происходит при употреблении в пищу продуктов из зерновых культур, поздно убранных или перезимовавших под снегом, так как этот гриб способен расти и вырабатывать токсин при температуре до -3°С. Хранение товара в течение многих лет и дальнейшая термическая обработка не разрушают токсин.

Заболевание получило название по аналогии начала с ангиной, но далее оно проявляется в возникновении некрозов и нарушении системы кроветворения. Болезнь может протекать в форме бактериального токсикоза и в хронической (скрытой) форме, вызывающей глубокие изменения во внутренних органах.

Фузариотоксикоз вызывается использованием продуктов из зерна, пораженных грибом Fusarium gramineamm. При этом внешних признаков порчи такие продукты не имеет. Это отравление, называемое «пьяный хлеб», действительно по внешним признакам напоминает тяжелое опьянение. Микотоксины этого гриба содержат глюкозиды и алкалоиды, за счет чего оказывает действие на центральную нервную систему.

Фузарионивалетоксикоз — тяжелое заболевание, вызываемое токсинами грибов Fusarium graminearum, Fusarium nivale и Fusarium avenaceum (ниваленол, фузаренон и др.), — так называемая красная плесень. Люди заболевают при употреблении продуктов из пшеницы, ячменя и риса, пораженных грибами. Заболевание проявляется в виде судорог, сопровождается тошнотой — до рвоты и диареей.

3. Стахиботриотоксикоз — заболевание вызываемое токсичными метаболитами гриба Stachybotrys alternans. Оно часто встречается у лошадей, овец, свиней и может быть у человека. Гриб попадает к животным из зараженных кормов и подстилок, пораженных плесенью. При росте грибы образуют мицелий, черный, как налет сажи. Микотоксины, образуемые грибом, относятся к классу трихотеценов, преимущественно это сатротоксины, роридины и веррукарины. Все они обладают резко выраженным дерматопекротическим действием и общим токсическим действием на центральную нервную систему и систему кроветворения.

Интоксикация проявляется воспалительными явлениями кожи вокруг рта и носа, далее происходят некротические процессы на слизистых оболочках не только ротовой полости, но и пищевода и желудка. Люди заражаются тоже от зараженных кормов. Заболевание проявляется зудом, появлением сыпи, гнойных очагов и воспалением ротовой полости, бронхов.

4. Афлатоксикозы. Это отравления, вызываемые микотоксинами рода Aspergillus (чаще всего A.Jlavus и A. parasiticus). Пищевые отравления проявляются в двух формах: острой интоксикации и хронического отравления. Большие дозы афлатоксинов приводят к возникновению геморрагического некроза печени, отека, летаргии (вплоть до летального исхода). Хроническое отравление ведет к накоплению токсинов (кумулятивное действие), что в конечном счете может привести к возникновению рака печени. В связи с этим афлатоксины относят к первому классу канцерогенов, и их остаточные количества нормируются: 5 мкг/кг в растительных продуктах и 0,5 мкг/кг в молочных.

При попадании в организм афлатоксинов происходит развитие вторичного иммунодефицита из-за уменьшения количества и снижения функциональной активности лимфоцитов и подавления активности фагоцитов. Афлатоксины обнаружены на кормах, в мясе и молоке животных, употреблявших зараженные корма, зерновых и продуктах, приготовленных из них, сухофруктах, арахисе и др. Афлатоксины очень термостойки, не разрушаются даже при автоклавировании продуктов. Среди токсинов аспергиллов особо выделяется охратоксин, который продуцирует Aspergillus ochraceus. Этот микотоксин поражает почки и оказывает сильное негативное воздействие па печень.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Чем различаются патогенные и непатогенные микроорганизмы?
• 2. В чем состоят различия между экзотоксинами и эндотоксинами?
• 3. Какие различия существуют между инфекциями и отравлениями?
• 4. Что такое иммунитет?
• 5. Укажите средства защиты макроорганизма от патогенных микроорганизмов.
• 6. Что такое токсикоинфекция? Приведите примеры.
• 7. Какие микроорганизмы могут вызывать отравления и почему?
• 8. Чем различаются патогенные и условно-патогенные микроорганизмы?
• 9. Укажите условия использования заплесневевших сырья и потребительских товаров.
• 10. Какие существуют способы профилактики заболеваний, вызываемых микроорганизмами?