สาเหตุและการเกิดโรคคอตีบ

โรคคอตีบคือกลุ่มของโรคติดเชื้อที่ก่อให้เกิดพิษ ในปี 1883 Klebs ได้แสดงให้เห็นว่า Corynebacterium diphtheriae เป็นสาเหตุของโรคคอตีบ หนึ่งปีต่อมา Loeffler พบว่าสามารถเพาะเชื้อได้จากโพรงจมูกและคอหอยเท่านั้น และเสนอว่าความเสียหายต่ออวัยวะภายในเกิดจากพิษที่ละลายน้ำได้ ในปี 1888 Roux และ Yersin ได้แสดงให้เห็นว่าสัตว์ที่ฉีดเชื้อ C. diphtheriae ที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้วจะมีพยาธิสภาพของอวัยวะที่แยกแยะไม่ออกจากโรคคอตีบในมนุษย์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสารพิษที่มีฤทธิ์แรงเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดโรค

โรคคอตีบมักเกิดจากการติดเชื้อทางเดินหายใจส่วนบน ทำให้เกิดไข้ เจ็บคอ และรู้สึกไม่สบาย เยื่อไฟบรินสีเทาอมเขียวหนาๆ หรือที่เรียกว่าเยื่อเทียม มักก่อตัวขึ้นที่บริเวณที่ติดเชื้อ อันเป็นผลจากผลรวมของการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย การผลิตสารพิษ การตายของเนื้อเยื่อที่อยู่ด้านล่าง และการตอบสนองของภูมิคุ้มกันของร่างกาย การรับรู้ว่าความเสียหายต่ออวัยวะทั่วร่างกายเกิดจากการกระทำของสารพิษคอตีบ ทำให้มีการพัฒนาทั้งการบำบัดด้วยแอนตี้ท็อกซินที่มีประสิทธิภาพสำหรับการรักษาการติดเชื้อเฉียบพลันและวัคซีนท็อกซอยด์ที่มีประสิทธิภาพสูง

แม้ว่าการฉีดวัคซีนป้องกันโรคคอตีบจะทำให้โรคคอตีบเป็นโรคที่พบได้น้อยในพื้นที่ที่มาตรฐานสาธารณสุขกำหนดให้ต้องฉีดวัคซีน แต่การระบาดของโรคคอตีบยังคงเกิดขึ้นในกลุ่มที่ไม่ได้รับวัคซีนหรือกลุ่มที่มีภูมิคุ้มกันบกพร่อง ในทางกลับกัน การระบาดของโรคคอตีบในวงกว้างจนถึงระดับระบาดเกิดขึ้นในพื้นที่ที่โครงการฉีดวัคซีนที่ใช้งานอยู่ถูกระงับ

แบคทีเรียคอริเนแบคทีเรียชนิดอื่น

นอกจาก C. diphtheriae, C. ulcerans และ C. pseudotuberculosis แล้ว C. pseudodiphtheriticum และ C. xerosis ยังอาจทำให้เกิดการติดเชื้อในช่องจมูกและผิวหนังได้อีกด้วย โดยเชื้อทั้งสองสายพันธุ์หลังนี้สามารถระบุได้จากความสามารถในการผลิตไพราซินาไมเดส ในทางการแพทย์สัตว์ C. renale และ C. kutscheri เป็นเชื้อก่อโรคที่สำคัญ โดยทำให้เกิดโรคไตอักเสบในวัวและการติดเชื้อแฝงในหนูตามลำดับ

สาเหตุ

เชื้อแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคคอตีบ คือ Corynebacterium diphtheriae มีลักษณะเป็นแท่งบางโค้งเล็กน้อย มีจุดหนาคล้ายกระบองที่ปลาย เชื้อไม่เคลื่อนไหว ไม่สร้างสปอร์ แคปซูล หรือแฟลกเจลลา และเป็นเชื้อแบคทีเรียแกรมบวก

นอกจากสารพิษแล้ว คอรีเนแบคทีเรียมคอตีบยังผลิตเอนไซม์นิวรามินิเดส ไฮยาลูโรนิเดส ฮีโมไลซิน เนโครไทซิ่ง และไดฟฟิวส์แฟกเตอร์ในระหว่างกระบวนการเกิด ซึ่งอาจทำให้เกิดเนื้อตายและของเหลวในสารหลักของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันได้

แบคทีเรียคอตีบแบ่งตามความสามารถในการสร้างสารพิษได้เป็นชนิดก่อพิษและไม่ก่อพิษ

พิษของโรคคอตีบเป็นสารพิษจากแบคทีเรียที่มีฤทธิ์รุนแรงซึ่งกำหนดอาการทางคลินิกทั้งโดยทั่วไปและเฉพาะที่ของโรค ความเป็นพิษนั้นกำหนดโดยพันธุกรรม คอรีเนแบคทีเรียที่ไม่ก่อให้เกิดพิษของโรคคอตีบไม่ก่อให้เกิดโรค

ตามลักษณะทางวัฒนธรรมและสัณฐานวิทยา คอรีเนแบคทีเรียมทั้งหมดแบ่งออกเป็น 3 สายพันธุ์ ได้แก่ สายพันธุ์ Gravis, Mitis และ Intermedius ความรุนแรงของโรคไม่ได้ขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ของคอรีเนแบคทีเรียมโดยตรง แต่ละสายพันธุ์มีทั้งสายพันธุ์ที่ก่อให้เกิดพิษและไม่ก่อให้เกิดพิษ คอรีเนแบคทีเรียมที่ก่อให้เกิดพิษของสายพันธุ์ทั้งหมดสร้างพิษชนิดเดียวกัน [ 1 ]

โครงสร้าง การจำแนกประเภท และชนิดของแอนติเจน

Corynebacterium diphtheriae เป็นแบคทีเรียแกรมบวกที่เคลื่อนที่ไม่ได้ มีรูปร่างคล้ายกระบอง สายพันธุ์ที่เติบโตในเนื้อเยื่อหรือในวัฒนธรรมหลอดทดลองที่เก่ากว่าจะมีจุดเล็กๆ ในผนังเซลล์ที่ทำให้สีซีดลงระหว่างการย้อมแกรม และส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาแกรมที่เปลี่ยนแปลงได้ วัฒนธรรมที่เก่ากว่ามักมีเม็ดเมตาโครมาติก (โพลีเมตาฟอสเฟต) ที่สามารถย้อมสีน้ำเงินอมม่วงด้วยเมทิลีนบลู น้ำตาลในผนังเซลล์ ได้แก่ อะราบิโนส กาแลกโตส และแมนโนส นอกจากนี้ อาจแยกเอสเทอร์ 6,6' ที่เป็นพิษของเทรฮาโลสได้ โดยมีกรดคอรีไนไมโคลิกและคอรีไนไมโคเลนิกในความเข้มข้นที่เท่ากัน มีการระบุวัฒนธรรมที่แตกต่างกันสามประเภท ได้แก่ ไมติส อินเทอร์มีเดียส และกราวิส

สายพันธุ์ส่วนใหญ่ต้องการกรดนิโคตินิกและกรดแพนโททีนิกเพื่อการเจริญเติบโต สายพันธุ์บางชนิดต้องการไทอามีน ไบโอติน หรือกรดพิเมลิกด้วย เพื่อการผลิตสารพิษคอตีบที่เหมาะสมที่สุด ต้องเสริมกรดอะมิโนในอาหารเลี้ยงเชื้อและต้องแยกไว้ต่างหาก

ในช่วงต้นปี พ.ศ. 2430 เลิฟเลอร์ได้บรรยายถึงการแยกเชื้อ C. diphtheriae ที่ไม่ก่อโรค (ไม่ก่อให้เกิดพิษ) ซึ่งไม่สามารถแยกแยะได้จากเชื้อที่ก่อพิษ (ก่อให้เกิดพิษ) ที่แยกได้จากผู้ป่วยในบุคคลที่มีสุขภาพแข็งแรง ปัจจุบันเป็นที่ยอมรับแล้วว่าเชื้อ C. diphtheriae ที่ไม่ก่อโรคสามารถเปลี่ยนเป็นลักษณะที่ก่อพิษได้หลังจากการติดเชื้อและการไลโซเจนไนเซชันโดยแบคทีเรียโฟจคอรีเนแบคทีเรียบางชนิดที่มียีนโครงสร้างของสารพิษคอรีเนแบคทีเรีย การแปลงลักษณะที่ก่อพิษเป็นพิษในไลโซเจนสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งในแหล่งกำเนิดและในหลอดทดลอง ยีนโครงสร้างของสารพิษคอรีเนแบคทีเรียไม่จำเป็นสำหรับทั้งแบคทีเรียโฟจคอรีเนแบคทีเรียหรือ C. diphtheriae แม้จะมีการสังเกตนี้ แต่ก็ยังไม่มีการสังเกตการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมของสารพิษคอรีเนแบคทีเรีย

[ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

กลไกการเกิดโรค

จุดเข้าสู่การติดเชื้อ ได้แก่ เยื่อเมือกของช่องคอหอย จมูก กล่องเสียง เยื่อเมือกของตาและอวัยวะเพศ รวมถึงผิวหนังที่เสียหาย แผลหรือผิวที่ถูกไฟไหม้ ผื่นผ้าอ้อม แผลสะดือที่ยังไม่หายดี ที่จุดเข้าสู่การติดเชื้อ แบคทีเรียคอตีบคอรีเนแบคทีเรียมจะขยายพันธุ์และหลั่งสารพิษออกมา

สารคัดหลั่งที่มีไฟบริโนเจนสูงจะถูกขับออกมาและเปลี่ยนเป็นไฟบรินภายใต้อิทธิพลของทรอมโบไคเนสที่ปล่อยออกมาในระหว่างที่เซลล์เยื่อบุผิวตาย จะมีการสร้างฟิล์มไฟบริน ซึ่งเป็นสัญญาณเฉพาะของโรคคอตีบ

การติดเชื้อในช่องจมูกและคอหอยโดยไม่มีอาการมักเกิดขึ้นในบริเวณที่มีโรคคอตีบระบาด ในผู้ที่ไวต่อเชื้อ เชื้อที่ก่อพิษจะทำให้เกิดโรคโดยการจำลองและหลั่งสารพิษคอตีบในช่องจมูกและผิวหนัง รอยโรคคอตีบมักถูกปกคลุมด้วยเยื่อเทียมที่ประกอบด้วยไฟบริน แบคทีเรีย และเซลล์อักเสบ สารพิษคอตีบสามารถแยกออกได้โดยการย่อยสลายโปรตีนเป็นสองส่วน ได้แก่ ส่วนปลาย N (โดเมนเร่งปฏิกิริยา) และส่วน B (โดเมนที่ยึดผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และตัวรับ) ส่วน A เร่งปฏิกิริยาการไรโบซิเลชันของปัจจัยยืดขยาย 2 ที่ต้องอาศัย NAD+ โดย ADP จะยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ยูคาริโอต ส่วน B จะจับกับตัวรับบนพื้นผิวเซลล์และอำนวยความสะดวกในการนำส่วน A ไปยังไซโทซอล

ภูมิคุ้มกันป้องกันเกี่ยวข้องกับการตอบสนองของแอนติบอดีต่อพิษคอตีบหลังจากเกิดโรคทางคลินิกหรือต่อพิษคอตีบ (พิษที่ทำให้ไม่ทำงานด้วยฟอร์มาลดีไฮด์) หลังจากการสร้างภูมิคุ้มกัน

การล่าอาณานิคม

ปัจจัยที่ควบคุมการล่าอาณานิคมของ C. diphtheriae มีอยู่น้อยมาก อย่างไรก็ตาม เป็นที่ชัดเจนว่าปัจจัยอื่นนอกเหนือจากการผลิตพิษคอตีบมีส่วนทำให้เกิดความรุนแรง การศึกษาทางระบาดวิทยาแสดงให้เห็นว่าไลโซไทป์หนึ่งๆ สามารถคงอยู่ในประชากรได้เป็นเวลานาน ในภายหลังอาจถูกแทนที่ด้วยไลโซไทป์อื่น การเกิดขึ้นและการครอบงำในเวลาต่อมาของไลโซไทป์ใหม่ในประชากรอาจเกี่ยวข้องกับความสามารถในการล่าอาณานิคมและแข่งขันอย่างมีประสิทธิภาพในส่วนที่เป็นโพรงจมูกและคอหอย Corynebacterium diphtheriae สามารถผลิต neuraminidase ซึ่งจะแยกกรดไซอาลิกบนพื้นผิวเซลล์ออกเป็นไพรูเวตและกรด N-acetylneuraminic คอร์ดแฟกเตอร์ (6,6'-di-O-mycoloyl-α, α'-D-trehalose) เป็นองค์ประกอบบนพื้นผิวของ C. diphtheriae แต่บทบาทของมันในการล่าอาณานิคมในมนุษย์ยังไม่ชัดเจน

การผลิตสารพิษคอตีบ

ยีนโครงสร้างของสารพิษคอตีบ (tox) อยู่ในกลุ่มแบคทีเรียคอรีนีแบคทีเรียโฟจที่มีความเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด โดยที่ β-phage นั้นเป็นแบคทีเรียโฟจที่ศึกษาได้ดีที่สุด การควบคุมการแสดงออกของสารพิษคอตีบนั้นควบคุมโดยรีเพรสเซอร์ที่กระตุ้นด้วยเหล็ก (DtxR) ซึ่งเข้ารหัสโดยจีโนมของ C. diphtheriae การแสดงออกของสารพิษนั้นขึ้นอยู่กับสถานะทางสรีรวิทยาของ C. diphtheriae ภายใต้สภาวะที่เหล็กกลายเป็นสารตั้งต้นที่จำกัดอัตราการเจริญเติบโต เหล็กจะแยกตัวออกจาก DtxR ยีนของท็อกซิโคเดนดรอนจะถูกกระตุ้น และสารพิษคอตีบจะถูกสังเคราะห์และหลั่งออกมาในอาหารเลี้ยงเชื้อในอัตราสูงสุด

พิษของโรคคอตีบมีฤทธิ์รุนแรงมาก สำหรับสัตว์ที่อ่อนไหวต่อโรค (เช่น มนุษย์ ลิง กระต่าย หนูตะเภา) ปริมาณเพียง 100 ถึง 150 นาโนกรัมต่อน้ำหนักตัว 1 กิโลกรัมก็อาจถึงแก่ชีวิตได้ พิษของโรคคอตีบประกอบด้วยกรดอะมิโน 535 ตัวที่ประกอบเป็นโซ่โพลีเปปไทด์เดี่ยว การวิเคราะห์ทางชีวเคมี พันธุกรรม และโครงสร้างด้วยรังสีเอกซ์แสดงให้เห็นว่าพิษประกอบด้วยโดเมนโครงสร้าง/หน้าที่ 3 โดเมน ดังนี้

• N-terminal ADP-ribosyltransferase (โดเมนเร่งปฏิกิริยา)
• บริเวณที่อำนวยความสะดวกในการส่งมอบโดเมนเร่งปฏิกิริยาผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ (โดเมนทรานส์เมมเบรน)
• โดเมนการจับกับตัวรับเซลล์ยูคาริโอต

หลังจากย่อยและกำจัดทริปซินอย่างอ่อนภายใต้สภาวะที่เปลี่ยนสภาพแล้ว ท็อกซินของคอตีบสามารถแยกออกได้เฉพาะที่ห่วงที่ไวต่อโปรตีเอสเป็นชิ้นส่วนโพลีเปปไทด์สองชิ้น (A และ B) ชิ้นส่วน A เป็นส่วนประกอบปลาย N ขนาด 21 kDa ของท็อกซินและประกอบด้วยไซต์เร่งปฏิกิริยาสำหรับ ADP-ribosylation ของปัจจัยการยืดออก 2 (EF-2)

แผนภาพริบบิ้นแสดงโครงสร้างผลึกเอ็กซ์เรย์ของสารพิษคอตีบดั้งเดิมแบบโมโนเมอร์ (ดัดแปลงจาก Bennett MJ, Choe S, Eisenberg D: Domain swapping: Entangling aliances between proteins. Proc Natl Acad Sci, USA, 91: 3127, 1994) แสดงตำแหน่งสัมพันธ์ของโดเมนตัวเร่งปฏิกิริยา โดเมนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ และโดเมนที่จับกับตัวรับ สารพิษที่สมบูรณ์สามารถถูกตัดออกได้โดยโปรตีเอสที่คล้ายทริปซินที่ Arg190, Arg192 และ/หรือ Arg193 ซึ่งอยู่ในลูปที่ไวต่อโปรตีเอส (PSL) หลังจากการลดสะพานไดซัลไฟด์ระหว่าง Cys186 และ Cys201 สารพิษสามารถแยกออกเป็นชิ้นส่วน A และ B ได้ แสดงปลายอะมิโน (N) และปลายคาร์บอกซี (C) ของสารพิษที่สมบูรณ์ แผนภูมิแท่งถูกสร้างขึ้นโดยใช้โปรแกรม MOLESCRIPT

ชิ้นส่วนปลาย C หรือชิ้นส่วน B ทำหน้าที่ขนส่งโดเมนทรานส์เมมเบรนและตัวจับกับตัวรับของสารพิษ

การวางยาพิษเซลล์ยูคาริโอตเซลล์เดียวด้วยพิษคอตีบเกี่ยวข้องกับขั้นตอนที่แตกต่างกันอย่างน้อยสี่ขั้นตอน:

1. การจับกันของสารพิษกับตัวรับบนพื้นผิวเซลล์
2. การรวมกลุ่มของตัวรับที่มีประจุในหลุมเคลือบและการนำสารพิษเข้าสู่เซลล์ผ่านการดูดซึมผ่านตัวรับ; ตามด้วยการเติมกรดลงในถุงรับเข้าด้วยโปรตอนปั๊มที่ขับเคลื่อนด้วย ATP ที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์
3. การแทรกของโดเมนทรานส์เมมเบรนเข้าไปในเมมเบรนและอำนวยความสะดวกในการส่งมอบโดเมนเร่งปฏิกิริยาเข้าไปในไซโทซอล และ
4. ADP-ribosylation ของ EF-2 ส่งผลให้เกิดการระงับการสังเคราะห์โปรตีนอย่างไม่สามารถกลับคืนได้

ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลเดี่ยวของโดเมนเร่งปฏิกิริยาที่ส่งเข้าไปในไซโตซอลเพียงพอที่จะทำให้เกิดความร้ายแรงต่อเซลล์ได้

แผนภาพวงจรการเกิดพิษคอตีบของเซลล์ยูคาริโอตที่อ่อนไหว

สารพิษจะจับกับตัวรับบนพื้นผิวเซลล์ และถูกนำเข้าสู่เซลล์ผ่านระบบเอ็นโดไซโทซิสที่มีตัวรับเป็นตัวกลาง เมื่อมีการทำให้เอนโดโซมเป็นกรด โดเมนทรานส์เมมเบรนจะถูกแทรกเข้าไปในเยื่อหุ้มเวสิเคิล โดเมนตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกส่งไปยังไซโทซอล ทำให้การสังเคราะห์โปรตีนและการตายของเซลล์ถูกยับยั้ง

ระบาดวิทยา

ก่อนการให้วัคซีนป้องกันโรคคอตีบแก่ประชากรในสหรัฐอเมริกา โรคคอตีบมักเป็นโรคในวัยเด็ก ลักษณะเด่นประการหนึ่งของการให้วัคซีนป้องกันโรคคอตีบแก่ประชากรในสหรัฐอเมริกา คือ เมื่อประชากรมีระดับภูมิคุ้มกันแอนตี้ท็อกซอยด์ป้องกัน (≥ 0.01 IU/mL) เพิ่มขึ้น ความถี่ของการแยกสายพันธุ์ที่ก่อพิษออกจากประชากรก็ลดลง ปัจจุบัน ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งโรคคอตีบที่มีอาการทางคลินิกหายไปเกือบหมดแล้ว การแยกสายพันธุ์ที่ก่อพิษของ C. diphtheriae ออกจึงเกิดขึ้นได้ยาก เนื่องจากการติดเชื้อที่ไม่มีอาการไม่ก่อให้เกิดการสัมผัสกับแอนติเจนของโรคคอตีบอีกต่อไป และหากไม่ได้รับการกระตุ้น ภูมิคุ้มกันต่อแอนตี้ท็อกซินก็จะลดลง ผู้ใหญ่จำนวนมาก (30 ถึง 60%) มีระดับแอนตี้ท็อกซอยด์ต่ำกว่าระดับป้องกัน และมีความเสี่ยง ในสหรัฐอเมริกา ยุโรป และยุโรปตะวันออก การระบาดของโรคคอตีบในช่วงไม่นานมานี้เกิดขึ้นในกลุ่มผู้ที่ดื่มเครื่องดื่มแอลกอฮอล์และ/หรือเสพยาเกินขนาดเป็นหลัก ในกลุ่มนี้ ผู้ที่มีเชื้อ C. diphtheriae ซึ่งเป็นเชื้อก่อพิษจะมีภูมิคุ้มกันต่อพิษในระดับปานกลาง มาตรการด้านสาธารณสุขที่ล้มเหลวในรัสเซียเมื่อเร็วๆ นี้ส่งผลให้โรคคอตีบกลายเป็นโรคระบาด ภายในสิ้นปี 1994 มีรายงานผู้ป่วยมากกว่า 80,000 รายและเสียชีวิตมากกว่า 2,000 รายในรัสเซีย

การระบาดของโรคคอตีบที่เกิดขึ้นเฉพาะจุดมักเกี่ยวข้องกับผู้ที่มีภูมิคุ้มกันที่กลับมาจากภูมิภาคที่มีโรคคอตีบระบาด การระบาดของโรคคอตีบทางคลินิกที่เกิดขึ้นล่าสุดในสหรัฐอเมริกาและยุโรปมีความเกี่ยวข้องกับนักเดินทางที่กลับมาจากรัสเซียและยุโรปตะวันออก เชื้อ C. diphtheriae ที่ก่อให้เกิดพิษสามารถติดต่อจากคนสู่คนได้โดยตรงผ่านละอองฝอยในอากาศ เป็นที่ทราบกันดีว่าเชื้อ C. diphtheriae สามารถแพร่เชื้อไปยังโพรงจมูกได้โดยตรง นอกจากนี้ ยีนที่ก่อให้เกิดพิษยังสามารถแพร่กระจายโดยอ้อมได้โดยการปลดปล่อยคอรีนแบคทีเรียโฟจที่ก่อให้เกิดพิษและการเปลี่ยนแปลงไลโซเจนิกของเชื้อ C. diphtheriae ดั้งเดิมที่ไม่ก่อให้เกิดพิษในแหล่งกำเนิด [ 5 ]

นอกจากการกำหนดไบโอไทป์และไลโซไทป์ของเชื้อ C. diphtheriae แล้ว ปัจจุบันสามารถใช้เทคนิคทางชีววิทยาโมเลกุลเพื่อศึกษาการระบาดของโรคคอตีบได้ รูปแบบการย่อยด้วยเอนไซม์จำกัดเอ็นโดนิวคลีเอสของดีเอ็นเอโครโมโซมของ C. diphtheriae ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาการระบาดทางคลินิก เช่นเดียวกับการใช้ลำดับการแทรกของคอรีเนแบคทีเรียที่โคลนเป็นโพรบทางพันธุกรรม

การทดสอบ Schick ถูกใช้มาหลายปีแล้วในการประเมินภูมิคุ้มกันต่อพิษคอตีบ แม้ว่าในปัจจุบันจะมีการใช้การทดสอบทางซีรั่มเพื่อหาแอนติบอดีเฉพาะต่อพิษคอตีบในหลายพื้นที่แล้วก็ตาม ในการทดสอบ Schick จะมีการฉีดพิษคอตีบปริมาณเล็กน้อย (ประมาณ 0.8 นาโนกรัมใน 0.2 มิลลิลิตร) เข้าชั้นผิวหนังบริเวณปลายแขน (บริเวณที่ทำการทดสอบ) และฉีดพิษคอตีบ 0.0124 ไมโครกรัมใน 0.2 มิลลิลิตรเข้าชั้นผิวหนังบริเวณที่ควบคุม โดยจะทำการวัดผลเมื่อครบ 48 และ 96 ชั่วโมง ปฏิกิริยาทางผิวหนังที่ไม่จำเพาะมักรุนแรงสูงสุดเมื่อครบ 48 ชั่วโมง เมื่อครบ 96 ชั่วโมง ปฏิกิริยาทางผิวหนังแบบแดงและอาจมีเนื้อตายบางส่วนที่บริเวณที่ทำการทดสอบ บ่งชี้ว่าภูมิคุ้มกันต่อพิษไม่เพียงพอที่จะทำลายพิษได้ (≤ 0.03 IU/มิลลิลิตร) การอักเสบทั้งในบริเวณทดสอบและบริเวณควบคุมหลังจาก 48 ชั่วโมงบ่งชี้ถึงปฏิกิริยาไวเกินต่อการเตรียมแอนติเจน

รูปแบบ

Corynebacterium diphtheriae ติดเชื้อในช่องจมูกหรือผิวหนัง เชื้อที่ก่อให้เกิดพิษจะสร้างสารพิษที่มีฤทธิ์รุนแรงซึ่งทำให้เกิดโรคคอตีบได้ อาการของโรคคอตีบ ได้แก่ คออักเสบ มีไข้ และคอบวมหรือบริเวณรอบ ๆ รอยโรคบนผิวหนัง รอยโรคคอตีบจะปกคลุมด้วยเยื่อเทียม สารพิษจะแพร่กระจายผ่านกระแสเลือดไปยังอวัยวะที่อยู่ไกลออกไปและอาจทำให้เกิดอัมพาตและหัวใจล้มเหลวได้ [ 6 ]

โรคคอตีบในทางคลินิกมี 2 ประเภท ได้แก่ โรคคอตีบในช่องจมูกและผิวหนัง อาการของโรคคอตีบในช่องคอมีตั้งแต่คออักเสบเล็กน้อยไปจนถึงภาวะขาดออกซิเจนเนื่องจากเยื่อเทียมอุดตันทางเดินหายใจ ต่อมน้ำเหลืองที่คออาจส่งผลให้คอบวมอย่างรุนแรง (คอตีบคอวัว) และผู้ป่วยอาจมีไข้ (≥ 103°F) รอยโรคที่ผิวหนังในโรคคอตีบในช่องคอมักถูกปกคลุมด้วยเยื่อเทียมสีเทาน้ำตาล ภาวะแทรกซ้อนในระบบที่คุกคามชีวิต เช่น การสูญเสียการทำงานของระบบการเคลื่อนไหว (เช่น กลืนลำบาก) และหัวใจล้มเหลว อาจเกิดขึ้นได้เนื่องมาจากฤทธิ์ของสารพิษคอตีบต่อเซลล์ประสาทสั่งการส่วนปลายและกล้ามเนื้อหัวใจ

ควบคุม

การควบคุมโรคคอตีบขึ้นอยู่กับการสร้างภูมิคุ้มกันโรคคอตีบให้เพียงพอด้วยท็อกซอยด์: ท็อกซอยด์ของเชื้อคอตีบจะถูกทำให้ไม่ทำงานด้วยฟอร์มาลดีไฮด์ ซึ่งจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลงทางแอนติเจน ท็อกซอยด์เตรียมขึ้นโดยการฟักท็อกซอยด์ของเชื้อคอตีบกับฟอร์มาลดีไฮด์ที่อุณหภูมิ 37°C ภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง ควรเริ่มสร้างภูมิคุ้มกันโรคคอตีบในเดือนที่สองหลังจากคลอด โดยให้วัคซีนหลัก 3 ครั้ง ห่างกัน 4-8 สัปดาห์ ตามด้วยครั้งที่ 4 ประมาณ 1 ปีหลังจากฉีดวัคซีนหลักครั้งสุดท้าย ท็อกซอยด์ของเชื้อคอตีบถูกใช้เป็นส่วนประกอบของวัคซีนป้องกันคอตีบ-ไอกรน-บาดทะยัก (DPT) กันอย่างแพร่หลาย การศึกษาทางระบาดวิทยาแสดงให้เห็นว่าการสร้างภูมิคุ้มกันโรคคอตีบมีประสิทธิภาพประมาณ 97% แม้ว่าการสร้างภูมิคุ้มกันโรคคอตีบแบบหมู่จะทำได้ในสหรัฐอเมริกาและยุโรป และอัตราการสร้างภูมิคุ้มกันในวัยเด็กก็เพียงพอ แต่ประชากรผู้ใหญ่จำนวนมากอาจมีระดับแอนติบอดีต่ำกว่าระดับการป้องกัน ผู้ใหญ่ควรได้รับการฉีดวัคซีนป้องกันโรคคอตีบซ้ำทุก ๆ 10 ปี ควรให้วัคซีนกระตุ้นด้วยวัคซีนป้องกันโรคคอตีบและบาดทะยักแก่ผู้เดินทางไปยังพื้นที่ที่มีอัตราการเกิดโรคคอตีบสูง (อเมริกากลางและใต้ แอฟริกา เอเชีย รัสเซีย และยุโรปตะวันออก) ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การใช้วัคซีนป้องกันโรคคอตีบที่มีความบริสุทธิ์สูงเพื่อสร้างภูมิคุ้มกันช่วยลดการเกิดปฏิกิริยาไวเกินรุนแรงเป็นครั้งคราวได้ ควรให้วัคซีนกระตุ้นด้วยวัคซีนป้องกันโรคคอตีบและบาดทะยักแก่ผู้เดินทางไปยังพื้นที่ที่มีอัตราการเกิดโรคคอตีบสูง (อเมริกากลางและใต้ แอฟริกา เอเชีย รัสเซีย และยุโรปตะวันออก) ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การใช้วัคซีนป้องกันโรคคอตีบที่มีความบริสุทธิ์สูงเพื่อสร้างภูมิคุ้มกันช่วยลดการเกิดปฏิกิริยาไวเกินรุนแรงเป็นครั้งคราวได้ ควรให้วัคซีนกระตุ้นด้วยวัคซีนป้องกันโรคคอตีบและบาดทะยักแก่ผู้เดินทางไปยังพื้นที่ที่มีอัตราการเกิดโรคคอตีบสูง (อเมริกากลางและใต้ แอฟริกา เอเชีย รัสเซีย และยุโรปตะวันออก) ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การใช้การเตรียมท็อกซอยด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงสำหรับการสร้างภูมิคุ้มกันช่วยลดปฏิกิริยาไวเกินรุนแรงที่เกิดขึ้นเป็นครั้งคราวได้

แม้ว่ายาปฏิชีวนะ (เช่น เพนนิซิลลินและอีริโทรไมซิน) จะใช้เป็นส่วนหนึ่งของการรักษาผู้ป่วยโรคคอตีบ แต่การสร้างภูมิคุ้มกันอย่างรวดเร็วด้วยแอนติท็อกซินโรคคอตีบมีประสิทธิผลมากที่สุดในการลดอัตราการเสียชีวิตของผู้ป่วย อายุครึ่งชีวิตที่ยาวนานของแอนติท็อกซินเฉพาะในกระแสเลือดเป็นปัจจัยสำคัญในการทำให้แอนติท็อกซินโรคคอตีบเป็นกลางได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้มีประสิทธิผล แอนติท็อกซินจะต้องทำปฏิกิริยากับพิษก่อนที่จะเข้าสู่เซลล์ได้

การออกแบบใหม่ของสารพิษคอตีบสำหรับการพัฒนาไซโททอกซินที่จำเพาะต่อตัวรับยูคาริโอต

วิศวกรรมโปรตีนเป็นสาขาใหม่ที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วในชีววิทยาโมเลกุล โดยผสมผสานวิธีการของดีเอ็นเอรีคอมบิแนนท์และการสังเคราะห์ดีเอ็นเอเฟสแข็งเพื่อออกแบบและสร้างยีนไคเมอริกซึ่งผลิตภัณฑ์มีคุณสมบัติเฉพาะตัว การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและหน้าที่ของพิษคอตีบแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าพิษนี้เป็นโปรตีนสามโดเมน ได้แก่ เร่งปฏิกิริยา ทรานส์เมมเบรน และตัวรับ เป็นไปได้ที่จะแทนที่โดเมนที่จับตัวรับดั้งเดิมของพิษคอตีบด้วยฮอร์โมนโพลีเปปไทด์และไซโตไคน์ต่างๆ (เช่น ฮอร์โมนกระตุ้นเมลาโนไซต์อัลฟา [α-MSH], อินเตอร์ลิวคิน (IL) 2, IL-4, IL-6, IL-7, ปัจจัยการเจริญเติบโตของผิวหนัง) โปรตีนไคเมอริกหรือพิษฟิวชันที่ได้จะรวมความจำเพาะของการจับตัวรับของไซโตไคน์กับโดเมนทรานส์เมมเบรนและเร่งปฏิกิริยาของพิษ ในแต่ละกรณี พบว่าสารพิษจากการรวมตัวสามารถทำลายเซลล์ที่มีตัวรับเป้าหมายที่สอดคล้องกันได้อย่างเลือกสรรเท่านั้น สารพิษจากการรวมตัวที่ดัดแปลงพันธุกรรมตัวแรกเหล่านี้คือ DAB 389IL-2 ซึ่งขณะนี้กำลังได้รับการประเมินในการทดลองทางคลินิกในมนุษย์เพื่อใช้ในการรักษามะเร็งต่อมน้ำเหลืองที่ดื้อยาและโรคภูมิต้านทานตนเองซึ่งเซลล์ที่มีตัวรับ IL-2 ที่มีความสัมพันธ์สูงมีบทบาทสำคัญในกระบวนการก่อโรค[ 7 ] การให้ DAB 389 IL-2 แสดงให้เห็นว่าปลอดภัย ทนต่อยาได้ดี และสามารถทำให้เกิดการหายจากโรคได้อย่างยาวนานโดยไม่มีผลข้างเคียงร้ายแรง มีแนวโน้มว่าสารพิษจากการรวมตัวที่ใช้สารพิษจากโรคคอตีบจะกลายเป็นสารชีวภาพชนิดใหม่ที่สำคัญสำหรับการรักษาเนื้องอกหรือโรคเฉพาะที่สามารถกำหนดเป้าหมายตัวรับบนพื้นผิวเซลล์เฉพาะได้