ГЛАВА 117. ИНФЕКЦИИ, ВЫЗВАННЫЕ ЛЕГИОНЕЛЛАМИ

Гарри Н. Бети, А. Вильям Паскюлль (Harry N. Beaty, A. William Pasculle)

Определение. Это острые респираторные инфекции, вызываемые бактериями, относящимися к роду Legionella. Типичным представителем рода является L. pneumophila. Пневмония, вызываемая этим микроорганизмом, носит название болезни «легионеров» и служит прототипом всех инфекций, вызываемых предста­вителями этой группы. В совокупности эти инфекции часто относят к легионеллезам. В то время как различные виды рода Legionella значительно отличаются друг от друга по своим микробиологическим характеристикам, многочисленные разнообразные формы легионеллеза несущественно отличаются от болезни «ле­гионеров» и других клинических проявлений инфекции, вызванной L. pneumophile. Следовательно, многое из того, что мы знаем относительно легионеллеза, исходит из сведений, полученных о болезни «легионеров».

Историческая справка. В июле 1976 г. в Филадельфии была зарегистрирова­на вспышка тяжелого респираторного заболевания, поразившего преимуществен­но делегатов съезда Американского Легиона. Первичное исследование не позво­лило установить какую-либо известную инфекционную или токсическую этиоло­гию заболевания, и поэтому были предприняты всесторонние целенаправленные поиски этиологии и причины вспышки. По мере проведения исследований стало очевидным, что но крайней мере 220 случаев пневмонии, 34 из которых были смертельными, развились из общего источника аэрогенной инфекции, которая присутствовала в течение нескольких дней внутри и в непосредственной близости снаружи одной из гостиниц, в которой размещались делегаты. Было доказано, что инфекционным агентом оказалась ранее неизвестная грамотрицательная бакте­рия, получившая название Legioneila pneumophila.

Серологическими исследованиями было показано, что этот же микроорганизм (или антигенно родственные ему виды) явились причиной и других вспышек ре­спираторных заболеваний. Одна из таких вспышек отмечалась среди обслужи­вающего персонала во время собрания Членов тайного братства, происходив­шего в 1974 г. в той же филадельфийской гостинице. Было также установлено, что L. pneumophila служила причиной вспышки внутрибольничной инфекции, раз­вившейся в форме пневмонии в 1965 г. в одной из психиатрических лечебниц Вашингтона. Во время этой вспышки заболело более 80 пациентов, причем у 14 из них заболевание закончилось смертью. Более ранняя вспышка болезни «легионеров», которую удалось идентифицировать, произошла в 1957 г. среди работников предприятия по упаковке мяса в г. Остине штата Миннесота. Заболе­ли 78 человек, двое больных умерли.

Вторую форму заболевания, вызываемого L. pneumophila, идентифицирова­ли, когда было установлено, что причиной эпидемии непневмонического, гриппоподобного заболевания, имевшей место в 1968 г. среди служащих и посетителей здания окружного отдела здравоохранения в Понтиаке (Мичиган), послужил именно этот возбудитель.

Использование методов, разработанных для выделения и изучения свойств L. pneumophila, привело к распознаванию ряда родственных микроорганизмов, некоторые из которых способны вызывать заболевания у человека. В 1978 и 1979 г. две вспышки внутрибольничных пневмоний в лечебных учреждениях Питсбурга (Пенсильвания) и Шарлотсвилла (Вирджиния) были отнесены за счет возбудителя, первоначально выделенного в Питсбурге из легочной ткани одного из больных. Этот микроорганизм получил название «возбудитель питсбург­ской пневмонии». Однако впоследствии было показано, что фенотипически он аналогичен L. pneumophila, но генетически отличается от нее. Этот микроорга­низм был назван Legionella micdadei в честь Joseph McDade, впервые выделив­шего L. pneumophila.

В последующем была установлена связь между группой риккетсиоподобных бактерий, впервые выделенных десятилетия назад, и вновь выявленным родом Legionella. Многие из этих микроорганизмов напоминают L. pneumophila фено­типически, но являются «атипичными» по антигенному составу и генетическим особенностям. Первоначально эти микроорганизмы были отнесены к «атипичным легионеллоподобным организмам», но в настоящее время распределены по от­дельным видам рода Legionella. В настоящее время насчитывается 22 различных вида легионелл, включающих 35 серотипов (табл. 117-1).

Этиология. Легионеллы — грамотрицательные аэробные палочковидные бак­терии. В клиническом материале имеют вид палочек длиной 0,5 мкм, тогда как на искусственных питательных средах приобретают разнообразную морфологию, включая даже нитевидные формы значительной длины. Большинство видов под­вижны и имеют один или два полярно расположенных жгутика, которые оказа­лись антигенно-идентичными у всех видов.

Легионеллы предъявляют многочисленные требования к составу и рН пита-

Таблица 117-1. Известные виды и серотипы Legionella

тельной среды. Наиболее подходящая среда для их выделения из клинического материала — это содержащий древесный уголь агар на дрожжевом экстракте, обогащенный альфа-кетоглютаратом (BCYE-альфа). BCYE-arap — очень бога­тая питательная среда, которая, однако, не является селективной для легионелл. На этой среде способны расти многие виды бактерии и грибов, в частности Coccidioides immitis. Добавление к среде BCYE-альфа цефамандола, полимиксина и анисомицина превращает среду в полуселективную, которая может быть использована для выделения по крайней мере некоторых видов легионелл из загрязненного патологического материала, например, мокроты. Биохимические различия легионелл несущественны и не могут служить основанием для иденти­фикации различных видов возбудителя. Когда число известных видов было не­велико, их удавалось быстро классифицировать с помощью серологических реак­ций с конъюгатами антител, приготовленными к определенным известным видам легионелл. Среди первых десяти идентифицированных видов перекрестные серо­логические реакции были очень незначительными и не мешали продукции отно­сительно специфических реагентов. Однако несколько видов, описанных позднее, дают выраженные перекрестные реакции с другими, и, до сих пор еще не полу­чены специфические антисывороткн для серологической идентификации всех видов рода Legionella.

В настоящее время идентификация вновь выделенных легионелл на видовом уровне требует изучения гомологичности ДНК. Именно на основании таких иссле­дований легионеллы были сгруппированы в 22 известных в настоящее время вида. Их классификация в роду Legionella основывается на фенотипическом сходстве.

Экология и эпидемиология. Заболевание распространено во всем мире. Ле­гионеллы — вездесущие микроорганизмы, которые, как оказалось, составляют часть микробной флоры многих естественных и искусственных водных экологи­ческих систем. Они были выделены из разнообразных водоемов от альпийских озер до горячих ключей Йеллоустонского национального парка.

Экологическими нишами микроорганизмов, имеющих наибольшее клини­ческое значение, являются теплые влажные участки санитарно-технического оборудования (в частности, системы водоснабжения) больших зданий, особенно гостиниц и больниц. Легионеллы были обнаружены в испарительных охладителях больших систем воздушных кондиционеров, и аэрозоли из этих охладительных установок могут переносить микроорганизмы на значительные расстояния преж­де, чем они попадут в организм чувствительного к инфекции субъекта. Контаминированные воздушные кондиционирующие системы считают причиной вспы­шек болезни «легионеров» в Филадельфии и понтийской лихорадки в Мичигане, а также многих внутрибольничных вспышек болезни «легионеров», примером которых служат эпидемии в Берлингтоне, Вермонте и Мемфисе (Теннесси).

Источником этих микроорганизмов могут быть также распределительные системы питьевой воды. Легионеллы могут успешно размножаться в системах горячего водоснабжения зданий. В ассоциации с другими видами бактерий легио­неллы растут и размножаются в отстое резервуаров с горячей водой, откуда по системам водоснабжения они могут распространяться в больницы, отели, частные дома. Вода, проходя через контаминированные воронки душа и водопроводные краны, создает бактериальные аэрозоли.

Источником инфекции могут служить также медицинское оборудование и лечебные процедуры с использованием необеззаражекной водопроводной воды. Так, L. micdadei были выделены из ультразвуковых распылителей и комнатных увлажнителей воздуха. Вспышки инфекции также связывают с контаминированными горячими ваннами.

Простое присутствие легионелл в водораспределительной системе не всегда приводит к развитию заболеваний среди лиц, потенциально подвергающихся воздействию инфекции. Причины этого еще непонятны, но одна из гипотез за­ключается в том, что не все штаммы легионелл обладают одинаковой вирулентно­стью. Вирулентность в свою очередь определяется наличием плазмид.

Инфекция, по-видимому, распространяется через дыхательные пути. При бо­лезни «легионеров» инкубационный период обычно составляет от 2 до 10 дней. Несмотря на то что легионеллы были обнаружены в мокроте больных, передача инфекции от человека человеку не установлена. Наибольшее внимание привле­кают вспышки болезни, вовлекающие большое число людей и развивающиеся при заражении из одного источника, однако ежегодно наблюдаются также сотни спорадических случаев легионеллеза. Заболеваемость может повышаться летом, но затем быстро снижается; инфекция наблюдается на протяжении всего года.

Хотя есть сообщения о заболеваемости болезнью «легионеров» детей, боль­шинство случаев инфекции отмечается у лиц среднего и пожилого возраста. Ку­рильщики сигарет и люди, страдающие тяжелыми общими заболеваниями, такими как хроническая почечная недостаточность, злокачественные заболевания и иммуносупрессия, более чувствительны к инфекции. Смертность от болезни «легионе­ров», которая сама по себе является тяжелым заболеванием, требующим госпи­тализации, составляет около 15%; среди лиц с иммуносупрессией она может превышать 50%.

С помощью реакции непрямых флюоресцирующих антител установлено, что в США менее 5% практически здоровых людей имеют титр антител к L. pneumophila порядка 1:128 и выше. Однако некоторые исследования, проведенные в ограниченных географических зонах, показали, что у 15—25% населения этих областей имеются аналогичные серологические доказательства наличия значи­тельной экспозиции L. pneumophila или антигеннородственным микроорганизмам. Это позволяет предположить, что в некоторых районах инфекция может быть эндемической.

Патологические изменения и патогенез. Большинство патологических изме­нений, вызываемых легионеллами, связано с поражением легких. Наиболее полно изучена симптоматика, характеризующая болезнь «легионеров», она отражает также явления, наблюдаемые при инфекциях, вызываемых другими микроорга­низмами этого рода. Явные признаки поражения доли легкого почти всегда сви­детельствуют о наличии сливной пневмонии. Наиболее характерные микроскопи­ческие признаки — это массивная экссудация напоминающей белок жидкости и воспалительных клеток в просвет альвеол. В большинстве случаев клеточный компонент экссудата состоит из смеси полиморфно-ядерных нейтрофилов и мак­рофагов. Отличительным признаком этой пневмонии является интенсивный лизис воспалительных клеток с накоплением ядерного детрита и фибрина. Альвеолярные перегородки отечны и инфильтрированы воспалительными клетками; гиалиновые мембраны обнаруживаются примерно в 50% случаев. Воспалительный процесс поражает, как правило, терминальные бронхиолы, тогда как бронхиолы более крупного размера и бронхи остаются интактными. Ни одно из этих патологиче­ских изменений не является патогномоничным для поражения легких, вызванного легионеллами, но гистологические изменения достаточно характерны для того, чтобы предположить такой диагноз.

Как правило, легионеллы выявляют в воспалительном экссудате с помощью окраски по Dieterle или теста прямой иммунофлюоресценции. Другие методы дают менее надежные результаты, хотя L. micdadei можно обнаружить в тканях с помощью окраски на кислотоустойчивость. Было установлено, что микроорга­низмы располагаются внутриклеточно, и увеличение их количества сопровождает­ся лизисом воспалительных клеток.

О патогенезе легионеллеза известно мало. Тот факт, что курильщики сигарет более чувствительны к инфекции, чем некурящие люди, позволяет предположить, что определенную роль в развитии болезни может играть нарушение функции альвеолярных макрофагов. Экспериментальные исследования показали, что ле­гионеллы могут переживать и пролиферировать в нормальных макрофагах и дру­гих клетках, что является весьма важной патогенетической особенностью. Мас­сивный лизис воспалительных клеток и отек интерстициальной ткани указывают на возможность продуцирования токсина возбудителем. Такой микробный токсин может вызывать некоторые клинические симптомы, характерные для этой ин­фекции.

Клинические проявления. Все возможные проявления болезни неизвестны. Изучены легкие формы респираторного легионеллеза, но нельзя исключить также возможность развития бессимптомных форм инфекции, которые объясняют нали­чие повышенных титров антител у здорового населения. Вспышка болезни в Понтиаке (Мичиган) характеризовалась острым началом и коротким течением гриппоподобного синдрома умеренной тяжести, сопровождавшегося лихорадкой, миалгией и головными болями. Легионеллез с подобной симптоматикой был отне сен к «Понтиакской лихорадке» и до тех пор, пока не была описана вспышка инфекции, вызванная L. feeleii, считалось, что он вызывается исключительно L. pneumophila.

Наиболее характерным проявлением легионеллеза является пневмония, на­столько серьезная, что требует госпитализации больного. Никаких клинических различий между инфекциями, вызванными легионеллами разных видов, а также между легионеллезом и другими формами пневмоний не выявляют. В типичных случаях болезни «легионеров» отмечают недомогание и слабую головную боль, предшествующие быстрому подъему температуры, которая в течение 24—48 ч по­вышается до 40°С почти у 50% больных; возможен сильный озноб. Сначала появляется умеренно выраженный сухой кашель; затем он усиливается, стано­вится продуктивным и сопровождается выделением слизистой или слизисто-гнойной мокроты. Примерно у 20% больных начинается кровохарканье. К дополни­тельным симптомам, наблюдаемым несколько реже, относятся одышка, плевраль­ные и мышечные боли. У 25% больных в процесс вовлекается желудочно-кишечный тракт, появляются тошнота и рвота, диарея, боли в области живота. У не­большого числа больных эти симптомы преобладают. В ряде случаев начало легионеллеза более медленное и клинические проявления менее характерны. Эти заболевания могут неправильно диагностироваться до тех пор, пока эпидемио­логическая обстановка или тщательная клиническая оценка симптоматики не побудят врачей заподозрить диагноз легионеллеза. Данные физикального обсле­дования неспецифичны для легионеллеза и во многом определяются имеющимися у больного сопутствующими заболеваниями. Распространенными симптомами являются лихорадка, тахипноэ и тахикардия; возможны внезапные приливы крови к лицу, пониженное потоотделение и постепенное развитие состояния про­страции. Исследование органов грудной клетки выявляет влажные хрипы, но признаки уплотнения легочной паренхимы отсутствуют. На рентгенограммах органов грудной клетки выявляют значительно большее вовлечение в процесс легких, чем это можно предположить по результатам физикального обследо­вания.

На протяжении первых 4—6 дней состояние больных прогрессивно ухуд­шается. Может потребоваться еще 4—5 дней активной, антибиотикотерапии, прежде чем появятся признаки выраженного клинического улучшения. Средняя продолжительность лихорадки, по данным одного представительного исследова­ния, составила 13 дней. Рассасывание инфильтратов в легких значительно отста­ет во времени от улучшения других клинических показателей, нередко наблюдает­ся .небольшое рубцевание. У многих больных в течение недель после окончания острой стадии заболевания сохраняются слабость и легкая утомляемость.

Основное осложнение легионеллеза — дыхательная недостаточность. От 20 до 30% больных, нуждающихся в госпитализации, имеют симптомы выраженной гипервентиляции и гипоксемии. Почти у половины из этих больных прогрессирование болезни приводит к необходимости применения интубации и принудитель­ной вентиляции легких. Среди больных с дыхательной недостаточностью отме­чается высокая смертность. В ряде случаев развиваются такие осложнения, как резкое понижение артериального давления и шок с вторичной острой почечной недостаточностью.

Лабораторные исследования. Для большинства больных характерен умерен­ный гранулоцитоз или нейтропения, но у части из них (около 20%) количество лейкоцитов повышено (примерно 20•10⁹/л), СОЭ повышена, отмечается умерен­ная протеинурия. Возможно развитие обратимой почечной недостаточности и незначительных нарушений функции печени, однако их не всегда можно отнести за счет инфекции.

На ранних этапах заболевания примерно у 65% больных рентгенограмма органов грудной полости выявляет односторонние инфильтраты легочной парен­химы. В большинстве случаев к моменту наивысшего развития болезни в резуль­тате прогрессирования пневмонии процесс распространяется на оба легких. Пре­обладают неспецифические плохо отграниченные округлые очаги затемнения легочной ткани или диффузно-пятнистые долевые тени. Примерно в 30% наблю­дений отмечаются незначительные плевральные выпоты.

Рутинные бактериологические исследования, включая посевы крови и мокро­ты, дают отрицательные результаты на наличие возбудителя. В пробах секрета, полученного из нижних отделов дыхательных путей с помощью транстрахеальнои аспирации или других адекватных методов, выявляют большое количество гранулоцитов и альвеолярных макрофагов, но при окраске по Граму микроорганиз­мов в них не обнаруживают, а посевы на обычные питательные среды роста не дают.

Диагностика. Диагноз легионеллеза наиболее точно устанавливается на основании обнаружения легионелл в респираторных секретах больных при их культуральном исследовании или с использованием иммунофлюоресцентных кра­сителей. Так как в норме не наблюдают колонизации органов дыхания легионел­лами, их обнаружение в мокроте служит подтверждением роли этих микроорга­низмов в развитии инфекции. Культуральные методы исследования секрета орга­нов дыхания с целью выявления легионелл несколько более чувствительны, чем иммунофлюоресцентная окраска. Наибольшее количество положительных резуль­татов было получено, когда подлежащие исследованию пробы секрета дыхатель­ных путей были защищены от загрязнения микрофлорой ротовой полости. К та­ким материалам относятся транстрахеальные аспираты, чрескожные аспираты тонкой иглой, жидкость бронхоальвеолярного лаважа. Чувствительность культуральных исследований этих материалов достигает 90%, так как выделению возбудителя не мешает загрязняющая микрофлора.

При исследовании самопроизвольно выделяющейся мокроты чувствитель­ность культурального исследования снижается за счет двух факторов. Во-первых, загрязняющие материал микроорганизмы могут подавлять рост легионелл на неселективных средах. Более того, селективные питательные среды содержат в своем составе антибиотики, к которым чувствительны различные виды легионелл. Например, L. micdadei не дает интенсивного роста на этих средах вследствие своей чувствительности к цефамандолу, а поэтому посевы материала от больных с инфекцией, вызванной этим видом легионелл, могут дать ложноотрицательные результаты.

Иммунофлюоресцентная окраска менее чувствительна, чем метод посева. Основные трудности в постановке диагноза методом иммунофлюоресцентной окраски создают различия в антигенном составе разных видов легионелл, так как в распоряжении исследователей имеются конъюгаты антител всего к не­скольким видам возбудителя: L. pneumophila, L. micdadei, L. bozemanii, L. dumoffii, L. gormanii и L. longbeacheae. Так как известно, что подавляющее большинство случаев легионеллеза вызвано L. pneumophila, при отрицательных результатах прямого иммунофлюоресцентного теста (DFA) следует иметь в виду возможность того, что у данного конкретного больного инфекция может быть вызвана известным, но неопределимым этим методом видом легионелл. Было показано, что при болезни легионеров антигены возбудителя выделяются с мочой. Этот антиген (ы) могут определяться в моче в течение первых 3 дней болезни. Это обстоятельство указывает на потенциальную возможность использования этого теста в целях .экспресс-диагностики. Как и все другие серологические методы, используемые при диагностике легионеллеза, указанный тест характе­ризуется теми же недостатками, а именно: требует большого числа реагентов, с помощью которых можно было бы выявить все 22 вида и 35 серотипов воз­будителя, относящихся к роду легионелл.

Из-за многочисленности антигенов, которые должны быть использованы в се­рологических реакциях, и неопределенности ответной иммунной реакции на легионеллы, серологические исследования при этой инфекции имеют скорее эпидемиоло­гическую, а не клиническую ценность.

Лечение и профилактика. Хотя исследования, проводимые in vitro, показывают эффективность целого ряда антибиотиков для лечения болезни «легионеров», кли­нический опыт показал, что наименьший показатель смертности достигается при применении эритромицина в дозе от 0,5 до 1,0 г через каждые 6 ч для взрослых и в дозе 15 мг/кг через каждые 6 ч для детей. Тетрациклин менее эффективен. Рифампицин в лабораторных исследованиях дал достаточно обещающие результаты, но его склонность индуцировать развитие устойчивости ограничивает его потенциаль­ную пользу. Несомненно, что этот препарат следует назначать в сочетании с каким-либо другим лекарственным средством. Так, со все возрастающей частотой у больных с тяжелыми формами болезни, требующих интенсивного лечения, при­меняется комбинация рифампицина и эритромицина. Однако не было документаль но подтверждено, что подобное сочетание более эффективно, чем монотерапия эритромицином.

Хотя частота смертельных исходов среди больных, получавших лечение эри­тромицином, невелика, ответная реакция на применение этого препарата часто не очень выражена. Если лечение продолжается в течение по крайней мере 14 дней, рецидивы наблюдаются редко. В случае возникновения рецидивов курс лечения эритромицином следует повторить. Так как тяжесть течения пневмонии при болезни легионеров не всегда требует госпитализации больного или возникает подозрение на микоплазменную или пневмококковую инфекции, эритромицин следует считать препаратом выбора для лечения пневмонии в амбулаторных условиях.

Помимо противомикробной терапии, при болезни легионеров следует исполь­зовать и другие формы лечебного воздействия. Выраженная лихорадка, повышен­ное потоотделение и тахипноэ вызывают массивную потерю жидкости организмом, что может потребовать внутривенного введения жидкостей. В случае гипоксии рекомендуется применение кислорода.

Профилактика легионеллеза зависит от идентификации резервуаров инфекции в окружающей среде и обеззараживания их. Однако эти микроорганизмы настоль­ко широко распространены, что рутинное обнаружение их в окружающей среде при отсутствии заболеваний имеет ограниченную ценность. В лечебных учреждени­ях более плодотворным с точки зрения определения резервуаров инфекции является активное выявление инфекций, вызванных легионеллами, как лабораторными ра­ботниками, так и работниками эпидемиологической службы. При этом необходимо предпринять попытки анализа ситуации: являются ли нозокомиальные заболевания по времени и месту их развития таковыми, что пробы материала, взятые для бак­териологического исследования окружающей среды, отобраны рационально. Эпи­демиологической оценке с точки зрения их относительного участия в возможном развитии внутрибольничного легионеллеза должны быть подвергнуты все возмож­ные источники, например, оборудование для лечения заболеваний органов дыхания, питьевая вода и др.

Прогноз. Показатель общей смертности от легионеллеза неизвестен. Среди больных пневмонией, нуждающихся в госпитализации, он составляет около 15%. Наличие у больного осложняющих сопутствующих заболеваний может повысить этот показатель в 2 или 3 раза. У лиц, выздоровевших от легочных форм легионел­леза, обычно не отмечают никаких остаточных проявлений болезни. В то же время-неизвестно, приобретают ли они иммунитет к инфекции, вызываемой тем же са­мым или родственным микроорганизмом.