Клинична патология на газова гангрена

Газовата гангрена и клостридиалната мионекроза са взаимозаменяеми термини, използвани за описване на животозастрашаваща некротизираща инфекция на меките тъкани, обикновено причинена от Clostridium perfringens. През 1861 година Луи Пастьор идентифицира първия вид клостридиа, Clostridium butyricum. През 1892 година и по-късно Уелч, Нутал и други учени изолират грам-положителен анаеробен бацил от гангренозни рани. Този организъм, първоначално известен като Bacillus aerogenes capsulatus, по-късно е преименуван на Bacillus perfringens, а след това на Clostridium welchii. Сега организмът носи името Clostridium perfringens.

Клостридиалната мионекроза в исторически план е била често срещана инфекция от военни рани с честота от 5%, но с подобряване на грижите за рани, антисептиката и употребата на антибиотици, заболеваемостта е спаднала до 0,1%. Пункционните рани и хирургическите рани, извършени на жлъчните пътища или чревните операции, са причини за клостридиални инфекции поради невнимателно инокулиране на хирургическата рана с чревни бактерии.

Епидемиология

Газовата гангрена несъмнено е инфекция, която носи много висока смъртност. Отчетените нива на смъртност варират значително, като процента от 25% е в последните проучвания. Степента на смъртност се приближава до 100% при индивиди със спонтанна газова гангрена и при тези, при които лечението е забавено.

В по-слабо развитите страни с намален достъп до здравни грижи и антибиотици честотата вероятно е по-висока, но точният брой не е известен. При най-добрите грижи, включително ранно разпознаване, хирургична грижа, лечение с антибиотици и хипербарна кислородна терапия, общата смъртност е от 20% до 30%, а в някои проучвания е от 5% до 10%. Ако обаче не се лекува болестта има 100% летален изход. Фактори от страна на гостоприемника като имунокомпрометирано състояние, захарен диабет и спонтанни инфекции могат да имат по-висока смъртност от 67% или по-висока. Ако инфекцията включва коремната мека тъкан или гръдната стена, смъртността може да достигне 60% в сравнение с инфекциите на крайниците със смъртност от 5% до 30%.

Газовата гангрена няма съобщения за сексуална склонност и полът на индивида не влияе на резултата. Въпреки че клостридиалните видове рядко причиняват гинекологична инфекция, многобройни съобщения в литературата са описали клостридиален ендометрит, възникващ след амниоцентеза, кордоцентеза, моларна бременност, вагинално раждане, цезарово сечение, медицински или спонтанен аборт, аблация на ендометриума и цервикални процедури.

Въпреки че възрастта не е прогностичен фактор за клинична патология на газова гангрена, напредналата възраст и коморбидните състояния са свързани с по-голяма вероятност от смъртност.

Етиопатогенеза

Газовата гангрена се причинява от анаеробна, грам-положителна, спорообразуваща бацила от рода Clostridium. C. perfringens е най-честото етиологично средство, което причинява газова гангрена. Други често срещани клостридиални видове включват Clostridium bifermentans, Clostridium septicum, Clostridium sporogenes, Clostridium novyi, Clostridium fallax, Clostridium histolyticum и Clostridium tertium.

Тези организми са истински сапрофити и са повсеместни в почвата и праха. Clostridia са изолирани от лигавиците на хората, включително гастроинтестинален тракт и женския генитален тракт. Клостридиите също могат да колонизират кожата, особено около перинеума. Clostridia са облигатни анаероби, но някои видове са относително аеротолерантни. Размножаването на бактериите и производството на разтворими протеини, наречени екзотоксини, изискват ниско кислородно съдържание.

Други бактерии също са способни да произвеждат газ, а неклостридийни организми са изолирани в 60-85% от случаите на газова гангрена. Неотдавнашна клинична серия за газова гангрена демонстрира преобладаване (83.3%) на аеробни грам-отрицателни бацили в култури на рани в сравнение с анаеробни грам-положителни бацили, като Clostridium видове представляват 4,5% от изолатите. Най-често идентифицираните аеробни грам-отрицателни бактерии са Escherichia coli, вид Proteus, Pseudomonas aeruginosa и Klebsiella pneumoniae.

C. perfringens произвежда най-малко 20 екзотоксини. Най-важните екзотоксини и техните биологични ефекти са, както следва:

• Алфа токсин - летален, некротизиращ, хемолитичен, кардиотоксичен
• Бета токсин - смъртоносен, некротизиращ
• Епсилон токсин - смъртоносен, пермеаза
• Йотоксин - смъртоносен, некротизиращ
• Делта токсин - смъртоносен, хемолизин
• Phi токсин - хемолизин, цитолизин
• Kappa токсин - летален, колагеназа, желатиназа, некротизиращ
• Ламбда токсин - протеаза
• Мu токсин - хиалуронидаза
• Nu токсин - летален, дезоксирибонуклеаза, хемолитичен, некротизиращ

Съществува значителна разлика между клостридиалните видове по отношение на механизма на действие на алфа токсина. В C. septicum алфа токсинът образува пори и индуцира некроза, причинявайки бърза загуба на вътреклетъчен калий и изчерпване на аденозин трифосфат. Щамовете, които не произвеждат алфа-токсин, са по-малко вирулентни, подчертавайки неговото значение. При мишки, предизвикани от алфа-токсин, леталитетът се инхибира от предварителното приложение на еритромицина. Еритромицинът води до намаляване на освобождаването на цитокини тумор некрозис фактор-алфа, интерлевкин 1 и интерлевкин 6. Освен това, мишки с дефицит на тумор некрозис фактор-алфа са резистентни към C. perfringens алфа-токсин, което предполага, че тумор некрозис фактор-алфа е важен принос за токсичните ефекти на клостридиалните протеини.

Phi-токсинът е хемолизин. Въпреки че не потиска директно миокардната функция in vitro, допринася за потискане на миокарда in vivo, вероятно чрез увеличаване на синтеза на вторични медиатори, които потискат миокардната функция in vitro. При по-високи концентрации фитоксинът може да причини обширна клетъчна дегенерация и директно съдово увреждане.

Капа-токсинът, произведен от C. perfringens, е колагеназа, отговорна за разрушаването на кръвоносните съдове и съединителната тъкан. Други токсини включват дезоксирибонуклеаза и хиалуронидаза.

Замърсяването с клостридийни спори при посттравматични или следоперативни лезии установява началния стадий на инфекция. Локалните условия на раната са по-важни от степента на клостридиално замърсяване при развитието на газова гангрена. Разрушената или некротична тъкан осигурява необходимите ензими и нисък потенциал за окисляване/редукция, което позволява развитието на спорите. Чужди тела, преждевременно затваряне на рани и девитализиран мускул намаляват инокулама на спорите, необходим за причиняване на инфекция при лабораторни животни.

Типичният инкубационен период за газова гангрена често е кратък (по-малко от 24 часа), но са докладвани инкубационни периоди от 1 час до 6 седмици. Самоудължаващото се унищожаване на тъканите става чрез бързо размножаваща се микробиална популация и производството на локално и системно действащи екзотоксини. Местните ефекти включват некроза на мускулна и подкожна мастна тъкан и тромбоза на кръвоносните съдове. Маркираният оток може допълнително да компрометира кръвоснабдяването в региона. Ферментацията на глюкозата вероятно е основният механизъм на производството на газ в газова гангрена.

Системно, екзотоксините могат да причинят тежка хемолиза. Нивата на хемоглобина могат да паднат до много ниски нива и, когато възникнат с хипотония, могат да причинят остра тубулна некроза и бъбречна недостатъчност. Бързо прогресиращата инфекция може бързо да доведе до шок. Механизмът на шока е слабо разбран. Неконцентрираният филтрат от C. perfringens, пречистеният алфа-токсин и пречистените фи-токсини причиняват хипотония, брадикардия и намалено сърдечно отделяне при инжектиране в лабораторни животни. Тъй като алфа-токсините и фи-токсините са липофилни и могат да останат локално свързани с тъканните плазмени мембрани, токсините могат да стимулират синтеза на вторични медиатори, които причиняват сърдечно-съдови аномалии.

Клинична картина

Пациентите с газова гангрена (мионекроза) имат признаци на инфекция като треска, втрисане, болка и по-малко повърхностно възпаление на мястото на инфекцията, предвид дълбоко проникващия характер на тези инфекции. Състоянието на пациента може бързо да прогресира до сепсис и смърт, ако не се лекува агресивно. Локалният оток и серосангвинозният ексудат се появяват скоро след появата на болка. Кожата е с характерен бронзов цвят, след което прогресира до синьо-черен цвят с кожни петна и хеморагични були. След часове целият регион може да стане значително оточен. Болка и нежност към палпация, непропорционална на външния вид, са чести находки.

Признаците на тежък сепсис включват септичен шок, респираторен дистрес синдром при възрастни, дисеминирана интраваскуларна коагулация и хемолиза, която може да причини хемолитична анемия. Всеки пациент с целулитна инфекция, който развие допълнителни признаци на крепитация, вторична на газовете в тъканта и некротична или тъмно изглеждаща кожа, трябва да бъде оценена за газова гангрена.

Тахикардия, непропорционална на телесната температура, е често срещана и пациентът може да съобщи за усещане за предстояща обреченост. Късните признаци на гангрена на газ включват хипотония, бъбречна недостатъчност и парадоксално повишаване на умствената острота.

В обобщение, типичните признаци и симптоми при клинична патология на газова гангрена включват силна болка и нежност, локално подуване до масивен оток, промяна в цвета на кожата с хеморагични мехури и були, без мирис или сладникава миризма, крепитация, треска, относителна тахикардия и променен психичен статус.

Патологични характеристики

Следсмъртното разлагане на трупа настъпва бързо. Газовата инфекция продължава своето разпространение и постмортално и може да обхване значителни части от трупа. Раната е с мръсно жълто-зелен цвят, с тежка гнилостна миризма. От нея изтича сукървица, съдържаща малки мехурчета. При опипване на околните тъкани се усещат малки крепитации. Слезката е уголемена, с вид на септична. Паренхимните органи са уголемени, отпуснати, с картина на паренхимна и мастна дегенерация. При газгангренозен сепсис или късно аутопсия могат да се видят газови мехурчета във вътрешните органи, включително и в сърдечните кухини. Последното налага диференциална диагноза с въздушна емболия.

Хистологично напречно набраздената мускулатура и другите тъкани са оточни, с обширни некротични участъци и множество газови мехурчета и струпвания на грам-положителни бацили между тях (фигура 1). Възпалението няма характер на гнойно. Инфилтрацията от левкоцити е слабо изразена или напълно липсва. Левкоцитните агрегати се намират в граничните райони.