Gorączka tyfoidowa
Patofizjologia i mechanizm
Gorączka tyfoidowa jest inwazyjną chorobą bakteryjną wywołaną przez Salmonella enterica serovar Typhi, charakteryzującą się ogólnoustrojowym zakażeniem i bakteriemią. Kluczowe czynniki wirulencji obejmują antygen Vi, który chroni bakterie przed odpowiedzią immunologiczną, oraz toksynę tyfusową złożoną z podjednostek CdtB, PltA i PltB, która hamuje odpowiedź immunologiczną gospodarza. Patogeneza przebiega przez inwazję jelitową, namnażanie w makrofagach i rozsiew wewnątrzkomórkowy, z dawką zakaźną od 10^3 do 10^6 organizmów. Przebieg kliniczny dzieli się na cztery stadia, z typowym okresem inkubacji 7-14 dni i objawami takimi jak gorączka schodkowa, różowe plamki (rose spots), powiększenie wątroby i śledziony oraz poważne powikłania, w tym krwawienie i perforację jelit. Zmiany hematologiczne obejmują leukopenię, trombocytopenię i eozynofilię, a odpowiedź immunologiczna rozwija przeciwciała IgG, IgM i IgA przeciwko flagelinie i LPS, ale nie przeciwko antygenowi Vi.
- Patofizjologia gorączki tyfoidowej
- Czynniki wirulencji S. Typhi
- Etapy zakażenia
- Mechanizm inwazji i przetrwania wewnątrzkomórkowego
- Fazy kliniczne i powikłania
- Mechanizm działania toksyny tyfusowej
- Nosicielstwo i przewlekłe zakażenie
- Oporność na antybiotyki
- Patogeneza a objawy kliniczne
- Nowoczesne podejście do badania patogenezy
Patofizjologia gorączki tyfoidowej
Gorączka tyfoidowa (typhoid fever) jest inwazyjną chorobą bakteryjną, spowodowaną przez Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhi (S. Typhi), która prowadzi do ogólnoustrojowego zakażenia związanego z bakteriemią. Podobną chorobę wywołują serotypy Paratyphi (A, B, C), powodujące gorączkę paratyfoidową. Łącznie te schorzenia określa się mianem gorączki jelitowej (enteric fever). Patogeneza gorączki tyfoidowej obejmuje złożone mechanizmy, które pozwalają bakteriom na przetrwanie w organizmie człowieka i wywoływanie objawów klinicznych.123
Czynniki wirulencji S. Typhi
S. Typhi posiada szereg unikalnych czynników wirulencji, które odróżniają ją od nietyfodalnych serotypów Salmonelli. Jednym z najważniejszych jest antygen Vi, który tworzy polisacharydową otoczkę wokół bakterii. Antygen Vi odgrywa istotną rolę w patogenezie, chroniąc bakterie przed odpowiedzią immunologiczną gospodarza poprzez maskowanie antygenów powierzchniowych, co utrudnia rozpoznanie patogenu przez układ odpornościowy.45
Bakterie S. Typhi mogą wytwarzać toksyny tyfusowe (typhoid toxin), które są kluczowym czynnikiem wirulencji. Toksyna ta ma unikalną strukturę składającą się z dwóch podjednostek enzymatycznych (A) – CdtB i PltA, oraz jednej podjednostki wiążącej (B) – PltB. Podjednostka B rozpoznaje i wiąże się z specyficznymi cukrami (trisacharydami) na powierzchni komórek immunologicznych gospodarza, co inicjuje proces wnikania toksyny do komórki. Po dostaniu się do wnętrza białych krwinek, podjednostki enzymatyczne dezaktywują wrodzoną odpowiedź immunologiczną, co ogranicza rozwój nabytej odpowiedzi immunologicznej.678
Bakterie tyfodalnej Salmonelli wykorzystują również system sekrecji typu III (T3SS) kodowany przez wyspy patogenności Salmonella (SPI-1 i SPI-2), które są kluczowe dla inwazji i replikacji wewnątrzkomórkowej. Regulacja T3SS różni się w odpowiedzi na żółć, tlen i temperaturę przypominającą gorączkę.910
Etapy zakażenia
Patogeneza gorączki tyfoidowej przebiega w kilku etapach:1112
- Inokulacja – zakażenie następuje drogą pokarmową poprzez spożycie wody lub żywności zanieczyszczonej kałem osoby zakażonej. Dawka zakaźna wynosi od 1000 do miliona organizmów.
- Przetrwanie w żołądku – S. Typhi ma zdolność przetrwania w kwaśnym środowisku żołądka (nawet przy pH 1,5). Obecność pokarmu i płynów działa jak bufor przeciwko kwasowi żołądkowemu, ułatwiając bakteriom dotarcie do jelita cienkiego.
- Inwazja jelitowa – bakterie szybko przenikają przez nabłonek jelitowy, głównie przez komórki M pokrywające kępki Peyera w jelicie krętym.
- Rozsiew do układu siateczkowo-śródbłonkowego – po inwazji, bakterie namnażają się w makrofagach kępek Peyera, węzłach chłonnych krezkowych i śledzionie.
Mechanizm inwazji i przetrwania wewnątrzkomórkowego
Po spożyciu, S. Typhi przeżywa ekspozycję na kwas żołądkowy i dociera do jelita cienkiego, gdzie wnika do tkanki limfoidalnej poprzez specyficzne oddziaływanie z komórkami M nabłonka jelitowego. W przeciwieństwie do nietyfodalnych serotypów Salmonelli, inwazja wywołuje minimalną odpowiedź zapalną. W przypadku S. Typhi jest to związane z białkiem, które obniża regulację flageliny (znanej również jako antygen H flagellarny), która jest związana ze stanem zapalnym, i zwiększa produkcję antygenu Vi.1314
Wewnątrzkomórkowa dystrybucja następuje podczas bezobjawowego okresu inkubacji gorączki tyfoidowej i ma podstawowe znaczenie w jej patogenezie. Około dwie trzecie obciążenia S. Typhi lub S. Paratyphi podczas infekcji znajduje się wewnątrzkomórkowo. Wewnątrzkomórkowe rozsiewanie odbywa się za pośrednictwem komórek CD18 układu siateczkowo-śródbłonkowego, w tym makrofagów, komórek dendrytycznych, monocytów wielojądrzastych i fagocytów. Inwazyjne Salmonelle mogą żyć wewnątrzkomórkowo poprzez tworzenie zmodyfikowanego fagosomu, który nie pozwala na normalną fuzję z kompleksem oksydazy fagocytowej komórki.1516
Przejściowa pierwotna bakteriemia, wykrywalna przez obecność bakteryjnego DNA, występuje w ciągu pierwszych 24 godzin od spożycia, prawdopodobnie zbiegając się z tym rozsiewaniem bakterii. Następuje odpowiedź cytokinowa układowa, niezależnie od tego, czy następuje choroba układowa. Liczba eozynofilów zaczyna spadać 5 dni przed wystąpieniem objawów.17
Fazy kliniczne i powikłania
Narastająca gorączka rozpoczyna się wraz z przetrwałą wtórną bakteriemią ustalonego zakażenia. Pęcherzyk żółciowy jest kolonizowany przez rozprzestrzenianie się drogą krwi lub miejscową, częściej jeśli obecne są kamienie żółciowe lub nieprawidłowości strukturalne. Tkanka limfoidalna w kępkach Peyera jest miejscem pierwotnego zakażenia, ponownego zakażenia i przewlekłego zakażenia, stając się wtórnym źródłem wydalania kałowego i przenoszenia. Proliferacja tkanki limfoidalnej może powodować zaparcia.1819
Klasycznie przebieg nieleczonej gorączki tyfoidowej dzieli się na cztery indywidualne stadia, z których każde trwa około tygodnia:20
- Stadium 1 – Okres inkubacji (7-14 dni), podczas którego bakterie wnikają do kępek Peyera i rozprzestrzeniają się do węzłów chłonnych i narządów układu siateczkowo-śródbłonkowego.
- Stadium 2 – Pojawia się gorączka o charakterze schodkowym (step ladder pattern), bóle głowy, dreszcze, kaszel, pocenie się, bóle mięśni i stawów, a także typowe dla gorączki tyfoidowej różowe plamki (rose spots) na skórze.
- Stadium 3 – Występują poważne powikłania, takie jak krwawienie z przewodu pokarmowego i perforacja jelit, najczęściej w trzecim i czwartym tygodniu choroby.
- Stadium 4 – Powolna normalizacja stanu pacjenta i gojenie się jelita.
Może dojść do martwicy wywołanej endotoksyną, powodującej krwawienie jelitowe, perforację lub trzeciorzędową bakteriemię z mikroorganizmami jelitowymi. Całkowita liczba białych krwinek, limfocytów, płytek krwi i neutrofilów zaczyna spadać wraz z wystąpieniem objawów. Przeciwciała immunoglobulinowe (Ig) IgG, IgM i IgA rozwijają się przeciwko flagelinie i lipopolisacharydom u osób, u których rozwija się choroba kliniczna, ale nie przeciwko Vi.2122
Mechanizm działania toksyny tyfusowej
Toksyna tyfusowa jest wytwarzana wyłącznie przez bakterie znajdujące się wewnątrzkomórkowo i po syntezie i złożeniu jest uwalniana do wakuoli zawierającej Salmonellę. Jest transportowana do komórek docelowych za pomocą specyficznego procesu transportu pęcherzykowego. Po eksporcie do przestrzeni pozakomórkowej, toksyna może atakować różne komórki poprzez wiązanie się z określonymi receptorami na powierzchni komórek.2324
Po związaniu z receptorem, toksyna jest internalizowana poprzez endocytozę zależną od receptora i następnie dostarczana przez transport retrogradualny najpierw do aparatu Golgiego, a później do siateczki śródplazmatycznej, gdzie holotoksyna jest rozłożona, a podjednostki enzymatyczne są translokowane do cytosolu. Tam podjednostka CdtB indukuje zatrzymanie cyklu komórkowego G2/M poprzez uszkodzenie DNA komórki gospodarza i wywołanie odpowiedzi na uszkodzenie DNA poprzez swoją aktywność podobną do DNazy I. Podjednostka PltA działa jako transferaza ADP-rybozy.2526
Rola toksyny tyfusowej w chorobie i patogenezie pozostaje niejasna, ale uważa się, że może być zaangażowana w proces promowania przewlekłego zakażenia Salmonella Typhi, chociaż jej potencjalny mechanizm wymaga dalszych badań.2728
Nosicielstwo i przewlekłe zakażenie
Przewlekłe nosicielstwo S. Typhi jest istotnym czynnikiem w transmisji gorączki tyfoidowej. Szacuje się, że 1-5% pacjentów po zakażeniu staje się bezobjaowymi przewlekłymi nosicielami, którzy mogą wydalać bakterie z kałem przez miesiące lub lata. Najsłynniejszym przykładem takiego nosiciela była „Tyfusowa Mary”, która nieświadomie zarażała wiele osób, pracując jako kucharka.2930
Stan nosicielstwa jest związany z kolonizacją pęcherzyka żółciowego przez S. Typhi. Bakterie mogą tworzyć biofilm na kamieniach żółciowych lub nabłonku pęcherzyka żółciowego, co chroni je przed antybiotykami i odpowiedzią immunologiczną gospodarza. Żółć jest znaczącym regulatorem ekspresji genów w Salmonelli, wpływając na 10% genomu, w tym geny wirulencji, ruchliwości i metabolizmu.31
Tworzenie biofilmu jest uznawane za kluczowy czynnik w zdolności S. Typhi do długotrwałego przetrwania w organizmie człowieka. Biofilm zmienia fizjologię wzrostu bakterii, co z kolei pozwala na wysoki poziom oporności na antybiotyki. Wrodzona i adaptacyjna odpowiedź immunologiczna gospodarza może być niewystarczająca do wyeliminowania patogenu w dobrze ustanowionym biofilmie.32
Przewlekłe nosicielstwo S. Typhi jest trudne do leczenia, a eradykacja bakterii zwykle wymaga przedłużonej terapii antybiotykowej. W niektórych przypadkach jedyną opcją jest resekcja pęcherzyka żółciowego.33
Oporność na antybiotyki
Oporność na antybiotyki stanowi znaczące zagrożenie dla kontroli gorączki tyfoidowej od czasu wprowadzenia leczenia antybiotykami. Wielolekowa oporność na wszystkie 3 leki pierwszego rzutu – ampicylinę, chloramfenikol i kotrimoksazol – została po raz pierwszy zidentyfikowana w 1972 roku i stała się powszechna w latach 80-tych XX wieku. Geny oporności szczepów MDR (opornych na wiele leków) są kodowane na dużym koniugacyjnym (samoprzekazywalnym) plazmidzie.34
Szacuje się, że izolaty H58 (przemianowane na klad 4.3.1 wraz z jego pochodnymi genotypami) powstały w Azji Południowej w połowie lat 80-tych i są uważane za szeroko rozpowszechnione ze względu na oporność na wiele leków kodowaną przez plazmid. Szczepy te są bardziej podatne niż inne genotypy S. Typhi na nabywanie mutacji lub mobilnych elementów genetycznych kodujących determinanty oporności i obecnie są znajdowane w całej Azji i Afryce Południowej.3536
Fluorochinolony (np. cyprofloksacyna) są nadal uważane za leczenie z wyboru w przypadku zakażeń wrażliwych na fluorochinolony u dorosłych. Przed 2018 r. wśród wszystkich izolatów Typhi i Paratyphi A testowanych przez amerykańskie Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom (CDC) National Antimicrobial Resistance Monitoring System (NARMS), 99% było wrażliwych na azytromycynę i ceftriakson, w oparciu o kryteria oporności dla Typhi. Jednak obecnie pojawia się oporność na oba te środki.37
W 2018 roku w Pakistanie wybuchła epidemia szczepów gorączki tyfoidowej o rozszerzonej oporności na leki (XDR), które były oporne na pięć różnych typów antybiotyków. Rosnąca oporność na antybiotyki podkreśla znaczenie profilaktyki poprzez szczepienia, poprawę warunków sanitarnych i dostęp do czystej wody pitnej.3839
Patogeneza a objawy kliniczne
Objawy kliniczne gorączki tyfoidowej są bezpośrednio związane z patogenezą choroby. Typowy okres inkubacji dla gorączki tyfoidowej wynosi 6-30 dni, w porównaniu z 1-10 dniami dla gorączki paratyfoidowej, chociaż zakres może się różnić w zależności od czynników gospodarza i dawki zakaźnej.40
Początkowe objawy obejmują stopniowo narastającą gorączkę, bóle głowy, kaszel, dreszcze, bóle mięśni i stawów. Charakterystyczne różowe plamki (rose spots) mogą pojawić się na tułowiu w drugim tygodniu choroby. Wczesne objawy jelitowe obejmują ból brzucha, nudności, wymioty i anoreksję.41
Ważne objawy to powiększenie wątroby i śledziony, krwawienie z nosa i względna bradykardia (nieproporcjonalnie wolny puls w stosunku do wysokości gorączki). W 10-15% hospitalizowanych pacjentów występują poważne powikłania, zwykle po 2-3 tygodniach choroby, w tym zagrażające życiu krwawienie z przewodu pokarmowego, perforacja jelit i encefalopatia.4243
Zmiany hematologiczne są częste w gorączce tyfoidowej i obejmują anemię, leukopenię, eozynofilię, trombocytopenię i podkliniczną rozsianą wewnątrznaczyniową koagulację. Supresja szpiku kostnego i hemofagocytoza są uważane za ważny mechanizm w produkcji zmian hematologicznych.44
Wątroba jest często zajęta u pacjentów z gorączką tyfoidową, choć ciężkie zaburzenia wątrobowe przypominające ostre wirusowe zapalenie wątroby są rzadkie. Chociaż patogeneza zapalenia wątroby pozostaje niejasna, uszkodzenie wątroby w tyfusie ma kilka mechanizmów, w tym miejscowe lub ogólnoustrojowe efekty specyficznej endotoksyny, niespecyficzny odczyn zapalny w odpowiedzi na owrzodzenie jelit i cytotoksynę wytwarzaną przez S. typhi, które zakaziły komórki Kupffera.45
Nowoczesne podejście do badania patogenezy
W ostatnich latach dokonano znacznego postępu w zrozumieniu patogenezy gorączki tyfoidowej i ochrony immunologicznej dzięki zastosowaniu kontrolowanych badań zakażenia u ludzi (CHIM). W badaniach tych wykazano, że S. Paratyphi wymaga 10-krotnie mniejszej dawki bakterii niż S. Typhi (1000 vs 10 000 CFU) do wywołania zakażenia klinicznego u odpowiednio 60% i 67% ochotników. Mediana wystąpienia objawów wynosi 8 dni. Bakteriemia trwa dłużej w przypadku S. Paratyphi niż S. Typhi, a zakażenia bezobjawowe są częstsze.46
Badania genomowe ujawniły częste międzynarodowe i międzykontynentalne rozprzestrzenianie się szczepów S. Typhi, często niosących genetyczne determinanty oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe. Długoterminowi nosiciele mogą wydzielać warianty S. Typhi o znacznej różnorodności genetycznej. Takie zmiany mogą wystąpić w odpowiedzi na terapię przeciwdrobnoustrojową i/lub odpowiedź immunologiczną gospodarza.47
Nowe techniki analizy danych na dużą skalę pozwoliły na opracowanie lepszej diagnostyki, np. wykrywanie zmieniających się ilości małych cząsteczek we krwi, które mogą specyficznie wskazywać na gorączkę tyfoidową.48
Ponadto odkryto szczegóły mechanizmu działania toksyny tyfusowej, w tym rolę określonych podjednostek w dostarczaniu toksyny do komórek gospodarza. Badania te otwierają drzwi do opracowania małych cząsteczek, które blokują wiązanie toksyny z komórką docelową.49
Coraz więcej badań koncentruje się również na roli toksyny tyfusowej w centralnym układzie nerwowym. Niedawne badania wykazały, że toksyna tyfusowa powoduje encefalopatię poprzez zaburzenie bariery krew-mózg, a głównym celem toksyny są komórki śródbłonka.50
Trwające badania nad patogenezą gorączki tyfoidowej mogą prowadzić do opracowania nowych strategii profilaktycznych i terapeutycznych, w tym szczepionek następnej generacji, które mogą być bardziej skuteczne w zapobieganiu tej chorobie.51
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.