Patogen dżumy

Dżuma (pestis) to ostra choroba zakaźna, która występuje jako posocznica krwotoczna. W przeszłości dżuma była straszną plagą dla ludzkości. Znane są trzy pandemie dżumy, które pochłonęły miliony ludzkich istnień.

Pierwsza pandemia miała miejsce w VI wieku n.e. W latach 531–580 zabiła około 100 milionów ludzi – połowę populacji Cesarstwa Rzymskiego Wschodniego (dżuma „Justiniusza”).

Druga pandemia wybuchła w XIV wieku. Rozpoczęła się w Chinach i dotknęła wiele krajów w Azji i Europie. W Azji zmarło z jej powodu 40 milionów ludzi, a w Europie na 100 milionów ludzi zmarło 25 milionów. Tak NM Karamzin opisuje tę pandemię w swojej Historii państwa rosyjskiego: „Choroba ujawniała się za pomocą gruczołów w miękkich jamach ciała, człowiek kaszlał krwią i umierał drugiego lub trzeciego dnia. Nie sposób sobie wyobrazić, jak twierdzą kronikarze, straszniejszego widoku... Od Pekinu po brzegi Eufratu i Ładogi, wnętrzności ziemi były wypełnione milionami trupów, a państwa opustoszały... W Głuchowie i Biełozersku nie pozostał ani jeden mieszkaniec... Ta okrutna zaraza przychodziła i powracała kilkakrotnie. W Smoleńsku szalała trzy razy, a ostatecznie w 1387 roku pozostało tylko pięć osób, które, według kroniki, wyszły i zamknęły miasto, które było wypełnione trupami”.

Trzecia pandemia dżumy rozpoczęła się w 1894 r., a zakończyła w 1938 r., zabijając 13–15 milionów ludzi.

Czynnik wywołujący dżumę został odkryty w 1894 roku przez francuskiego naukowca A. Yersina, na którego cześć nazwano go Yersinia pestis. Rodzaj Yersinia należy do rodziny Enterobacteriaceae i obejmuje 11 gatunków, z których trzy są chorobotwórcze dla ludzi: Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis i Yersinia enterocolitica; chorobotwórczość pozostałych jest nadal niejasna.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Morfologia patogenu dżumy

Yersinia pestis ma 1-2 μm długości i 0,3-0,7 μm grubości. W rozmazach z ciała pacjenta oraz zwłok ludzi i gryzoni, które zmarły na dżumę, wygląda jak krótki jajowaty (jajowaty) pręt z barwieniem bipolarnym. W rozmazach z hodowli bulionowej pręt jest ułożony w łańcuch, w rozmazach z hodowli agarowych - losowo. Barwienie bipolarne jest zachowane w obu przypadkach, ale jest nieco słabsze w rozmazach z hodowli agarowych. Czynnik wywołujący dżumę jest Gram-ujemny, lepiej barwi się barwnikami alkalicznymi i karbolowymi (błękit Lefflera), nie tworzy zarodników i nie ma wici. Zawartość G + C w DNA wynosi 45,8-46,0 mol % (dla całego rodzaju). W temperaturze 37°C tworzy delikatną otoczkę o charakterze białkowym, która ujawnia się na wilgotnym i lekko kwaśnym podłożu odżywczym.

Właściwości biochemiczne patogenu dżumy

Yersinia pestis jest tlenowcem, dobrze rośnie na zwykłych pożywkach. Optymalna temperatura do wzrostu wynosi 27-28 °C (zakres - od 0 do 45 °C), pH = 6,9-7,1. Pałeczka dżumy rośnie charakterystycznie na płynnych i stałych pożywkach: na pożywce objawia się tworzeniem luźnego filmu, z którego schodzą nitki w postaci sopli, przypominających stalaktyty, na dnie - luźny osad, pożywka pozostaje przezroczysta. Rozwój kolonii na pożywkach stałych przechodzi przez trzy etapy: po 10-12 godzinach pod mikroskopem wzrost w postaci bezbarwnych płytek (etap "stłuczonego szkła"); po 18-24 godzinach - etap "koronkowych chusteczek", oglądany pod mikroskopem, zauważalna jest jasna strefa koronkowa, zlokalizowana wokół wystającej części środkowej, żółtawa lub lekko brązowawa. Po 40-48 godzinach następuje stadium „dorosłej kolonii” – brązowawo zarysowane centrum z wyraźną strefą obwodową. Yersinia pseudotuberculosis i Yersinia enterocolitica nie mają stadium „stłuczonego szkła”. Na podłożach z krwią kolonie Yersinia pestis są ziarniste ze słabo zaznaczoną strefą obwodową. Aby szybko uzyskać wzrost charakterystyczny dla Yersinia pestis na podłożach, zaleca się dodanie do nich stymulatorów wzrostu: siarczynu sodu, krwi (lub jej preparatów) lub lizatu hodowli sarcinia. Pałeczka dżumy charakteryzuje się wyraźnym polimorfizmem, zwłaszcza na podłożach o zwiększonym stężeniu NaCl, w starych hodowlach, w narządach rozłożonych zwłok dżumy.

Pałeczka dżumy nie posiada oksydazy, nie tworzy indolu i H2S, posiada aktywność katalazy i fermentuje glukozę, maltozę, galaktozę, mannitol z wytworzeniem kwasu bez wydzielania gazu.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Skład antygenowy patogenu dżumy

Do 18 podobnych antygenów somatycznych znaleziono w Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis i Yersinia enterocolitica. Yersinia pestis charakteryzuje się obecnością antygenu otoczkowego (frakcja I), antygenów T, VW, białek koagulazy osocza, fibrynolizyny, białek błony zewnętrznej i antygenu pH6. Jednak w przeciwieństwie do Yersinia pseudotuberculosis i Yersinia enterocolitica, Yersinia pestis jest bardziej jednolita pod względem antygenów; nie ma serologicznej klasyfikacji tego gatunku.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Odporność patogenu dżumy

W plwocinie pałeczka dżumy może przetrwać do 10 dni; na pościeli i ubraniach zabrudzonych wydzielinami pacjenta przeżywa tygodnie (białko i śluz chronią ją przed niszczącym działaniem wysuszenia). W zwłokach ludzi i zwierząt, które padły na dżumę, przeżywa od wczesnej jesieni do zimy; niskie temperatury, zamarzanie i rozmrażanie jej nie zabijają. Słońce, wysuszanie i wysokie temperatury są destrukcyjne dla Yersinia pestis. Podgrzanie do 60 °C zabija w ciągu 1 godziny, w temperaturze 100 °C ginie w ciągu kilku minut; 70% alkohol, 5% roztwór fenolu, 5% roztwór lizolu i niektóre inne chemiczne środki dezynfekujące zabijają w ciągu 5-10-20 minut.

Czynniki patogeniczności patogenu dżumy

Yersinia pestis jest najbardziej patogenna i agresywna spośród bakterii, dlatego wywołuje najcięższą chorobę. U wszystkich zwierząt wrażliwych na nią, a także u ludzi, patogen dżumy tłumi funkcję ochronną układu fagocytów. Wnika do fagocytów, tłumi w nich „wybuch oksydacyjny” i rozmnaża się bez przeszkód. Niezdolność fagocytów do wykonywania swojej zabójczej funkcji w stosunku do Yersinia pestis jest głównym powodem podatności na dżumę. Wysoka inwazyjność, agresywność, toksyczność, toksyczność, alergenność i zdolność do tłumienia fagocytozy wynikają z obecności całego arsenału czynników patogenności w Y. pestis, które są wymienione poniżej.

Zdolność komórek do absorpcji barwników egzogennych i heminy. Jest związana z funkcją układu transportu żelaza i zapewnia Yersinia pestis zdolność do rozmnażania się w tkankach organizmu.

• Zależność wzrostu w temperaturze 37 °C od obecności jonów Ca w środowisku.
• Synteza antygenów VW. Antygen W znajduje się w błonie zewnętrznej, a V w cytoplazmie. Antygeny te zapewniają reprodukcję Y. pestis wewnątrz makrofagów.
• Synteza toksyny „mysiej”. Toksyna blokuje proces przenoszenia elektronów w mitochondriach serca i wątroby wrażliwych zwierząt, wpływa na płytki krwi i naczynia krwionośne (trombocytopenia) i zaburza ich funkcje.
• Synteza otoczki (frakcja I - Fral). Otoczka hamuje aktywność makrofagów.
• Synteza pestycydów jest cechą gatunkową Yersinia pestis.
• Synteza fibrynolizyny.
• Synteza koagulazy osocza. Oba te białka są zlokalizowane w błonie zewnętrznej i zapewniają wysokie właściwości inwazyjne Yersinia pestis.
• Synteza endogennych puryn.
• Synteza indukowanych cieplnie białek błony zewnętrznej - białka Yop (Yersinia outer proteins). Białka YopA, YopD, YopE, YopH, YopK, YopM, YopN hamują aktywność fagocytów.
• Synteza neuraminidazy. Promuje adhezję (uwalnia receptory dla Yersinia pestis).
• Synteza cyklazy adenylowej. Zakłada się, że tłumi ona „wybuch oksydacyjny”, tj. blokuje zabijające działanie makrofagów.
• Synteza pilusów adhezyjnych. Hamują one fagocytozę i zapewniają penetrację Yersinia pestis, jako pasożyta wewnątrzkomórkowego, do makrofagów.
• Synteza aminopeptydaz o szerokim spektrum działania.
• Endotoksyna (LPS) i inne składniki ściany komórkowej o działaniu toksycznym i alergizującym.
• Antygen pHb. Jest syntetyzowany w temperaturze 37 °C i niskim pH, hamuje fagocytozę i ma działanie cytotoksyczne na makrofagi.

Znaczna część czynników patogeniczności Yersinia pestis jest kontrolowana przez geny przenoszone przez następujące 3 klasy plazmidów, zwykle występujące razem we wszystkich szczepach patogennych:

• pYP (9,5 kb) - plazmid patogeniczności. Przenosi 3 geny:
  • pst - koduje syntezę pestycyny;
  • pim - określa odporność na pestycydy;
  • pla - warunkuje aktywność fibrynolityczną (aktywator plazminogenu) i aktywność plazmokoagulazy.
• pYT (65 MD) to plazmid toksyczności. Zawiera geny, które determinują syntezę toksyny „mysiej” (złożonego białka składającego się z dwóch fragmentów, A i B, o masie cząsteczkowej odpowiednio 240 i 120 kDa) oraz geny, które kontrolują składniki białkowe i lipoproteinowe otoczki. Jego trzeci składnik kontroluje geny chromosomowe. Plazmid ten był wcześniej nazywany pFra.
• pYV (110 kb) - plazmid zjadliwości.

Określa zależność wzrostu Y. pestis w temperaturze 37 °C od obecności jonów Ca2+ w podłożu, dlatego ma inną nazwę - plazmid Lcr (low wapnia odpowiedź). Geny tego szczególnie ważnego plazmidu kodują również syntezę antygenów V i W oraz indukowanych ciepłem białek Yop. Ich synteza odbywa się pod złożoną kontrolą genetyczną w temperaturze 37 °C i przy braku Ca2+ w podłożu. Wszystkie rodzaje białek Yop, z wyjątkiem YopM i YopN, są hydrolizowane ze względu na aktywność aktywatora plazminogenu (genu pla plazmidu pYP). Białka Yop w dużej mierze determinują wirulencję Yersinia pestis. Białko YopE ma działanie antyfagocytarne i cytotoksyczne. YopD zapewnia penetrację YopE do komórki docelowej; YopH ma działanie antyfagocytarne i aktywność białkowej fosfatazy tyrozynowej; białko YopN ma właściwości czujnika wapnia; YopM wiąże się z atrombiną we krwi ludzkiej.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ]

Odporność po zakażeniu

Odporność po zakażeniu jest silna i dożywotnia. Powtarzające się przypadki dżumy są niezwykle rzadkie. Natura odporności jest komórkowa. Chociaż przeciwciała pojawiają się i odgrywają pewną rolę w odporności nabytej, jest ona pośredniczona głównie przez limfocyty T i makrofagi. U osób, które miały dżumę lub zostały zaszczepione, fagocytoza jest kompletna. To ona determinuje odporność nabytą.

Epidemiologia dżumy

Zakres stałocieplnych nosicieli zarazka dżumy jest niezwykle rozległy i obejmuje ponad 200 gatunków 8 rzędów ssaków. Głównym źródłem dżumy w naturze są gryzonie i zajęczaki. Naturalne zakażenie stwierdzono u ponad 180 ich gatunków, z czego ponad 40 należy do Fauny Rosji i terytoriów przyległych (w obrębie byłego ZSRR). Spośród 60 gatunków pcheł, dla których możliwość przenoszenia patogenu dżumy została ustalona w warunkach eksperymentalnych, 36 żyje na tym terytorium.

Dżuma rozmnaża się w świetle przewodu pokarmowego pchły. W jej przedniej części tworzy się czop („blok dżumy”), zawierający dużą liczbę drobnoustrojów. Kiedy ssak ugryzie z odwrotnym przepływem krwi do rany, część drobnoustrojów zostaje wypłukana z czopu, co prowadzi do zakażenia. Ponadto odchody wydzielane przez pchłę podczas karmienia mogą również powodować zakażenie, jeśli dostaną się do rany.

Głównymi (głównymi) nosicielami Y. pestis w Rosji i Azji Środkowej są wiewiórki ziemne, myszoskoczki i świstaki, a w niektórych ogniskach także szczekuszki i norniki. Z nimi wiąże się występowanie następujących ognisk dżumy.

• 5 ognisk, w których głównym nosicielem zarazka dżumy jest mała wiewiórka ziemna (region północno-zachodniego Morza Kaspijskiego; międzyrzecze Terek-Sunża; ogniska Elbrus; ogniska półpustynne Wołga-Ural i Trans-Ural).
• 5 ognisk, w których nosicielami są gofery i świstaki (w Ałtaju - piki): ogniska zabajkalskie, górno-ałtajskie, tuwskie oraz wysokogórskie Tien-szan i pamirsko-alajskie.
• Obszary pustynne Wołgi i Uralu, Zakaukazia i Azji Środkowej, gdzie głównymi nosicielami są myszoskoczki.
• Wysokogórskie ogniska zakaukaskie i gisarskie, których głównymi nosicielami są norniki.

Różne klasyfikacje Yersinia pestis opierają się na różnych grupach cech - charakterystykach biochemicznych (warianty glicerolo-dodatnie i glicerolo-ujemne), obszarze występowania (warianty oceaniczne i kontynentalne), typach głównych nosicieli (warianty szczurze i wiewiórkowe). Według jednej z najpopularniejszych klasyfikacji, zaproponowanej w 1951 r. przez francuskiego badacza dżumy R. Devignata, w zależności od rozmieszczenia geograficznego patogenu i jego właściwości biochemicznych wyróżnia się trzy formy wewnątrzgatunkowe (biovar) Yersinia pestis.

Według klasyfikacji rosyjskich naukowców (Saratów, 1985) gatunek Yersinia pestis dzieli się na 5 podgatunków: Yersinia pestis subsp. pestis (podgatunek główny; obejmuje wszystkie trzy biowary klasyfikacji R. Devigny'ego), Y. pestis subsp. altaica (podgatunek ałtajski), Yersinia pestis subsp. caucasica (podgatunek kaukaski), Y. pestis subsp. hissarica (podgatunek gisarski) i Yersinia pestis subsp. ulegeica (podgatunek udege).

Ludzie zarażają się przez ukąszenia pcheł, bezpośredni kontakt z materiałem zakaźnym, unoszące się w powietrzu kropelki, a rzadko przez jedzenie (na przykład jedzenie mięsa zarażonych dżumą wielbłądów). W latach 1998-1999 na świecie 30 534 osoby cierpiały na dżumę, z czego 2234 zmarło.

[ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ]

Objawy dżumy

W zależności od sposobu zakażenia wyróżnia się postać dymieniczą, płucną, jelitową dżumy; rzadko septyczną i skórną (ropne pęcherze w miejscu ukąszenia pchły). Okres inkubacji dżumy waha się od kilku godzin do 9 dni (u osób poddawanych seroprofilaktyce do 12 dni). Czynnik wywołujący dżumę przenika przez najmniejsze uszkodzenie skóry (ukąszenie pchły), czasami przez błonę śluzową lub drogą kropelkową, dociera do regionalnych węzłów chłonnych, w których zaczyna się szybko namnażać. Choroba zaczyna się nagle: silny ból głowy, wysoka temperatura z dreszczami, twarz jest przekrwiona, następnie ciemnieje, cienie pod oczami („czarna śmierć”). Na drugi dzień pojawia się dymienica (powiększony, zapalony węzeł chłonny). Czasami dżuma rozwija się tak szybko, że pacjent umiera, zanim się pojawi. Szczególnie ciężka jest dżuma płucna. Może wystąpić jako powikłanie dżumy dymieniczej, a także poprzez zakażenie drogą powietrzną. Choroba rozwija się również bardzo szybko: dochodzą dreszcze, wysoka temperatura, a już w pierwszych godzinach ból w boku, kaszel, początkowo suchy, a następnie z krwawą plwociną; majaczenie, sinica, omdlenie i śmierć. Chory na dżumę płucną stanowi wyjątkowe zagrożenie dla innych, ponieważ wydala z plwociną ogromną ilość patogenu. W rozwoju choroby główną rolę odgrywa zahamowanie aktywności fagocytów: leukocytów neutrofilowych i makrofagów. Nieograniczone rozmnażanie i rozprzestrzenianie się patogenu przez krew w całym organizmie całkowicie tłumi układ odpornościowy i prowadzi (w przypadku braku skutecznego leczenia) do śmierci chorego.

Diagnostyka laboratoryjna dżumy

Stosuje się metody bakteriologiczne, bakteriologiczne, serologiczne i biologiczne, a także test alergiczny z pestyną (do diagnostyki retrospektywnej). Materiałem do badania jest: nakłucie z dymienicy (lub jej wydzielina), plwocina, krew, a w formie jelitowej kał. Yersinia pestis identyfikuje się na podstawie morfologii, cech kulturowych, biochemicznych, testu z fagiem dżumy i przy użyciu testu biologicznego.

Prostą i niezawodną metodą oznaczania antygenów pałeczek dżumy w badanym materiale jest zastosowanie RPGA, zwłaszcza z użyciem erythrocyte diagnosticum uczulonego przeciwciałami monoklonalnymi na antygen otoczkowy i IFM. Te same reakcje można stosować do wykrywania przeciwciał w surowicy pacjentów.

Biologiczna metoda diagnostyczna polega na zakażeniu świnki morskiej materiałem badawczym (gdy jest on silnie zanieczyszczony towarzyszącą mikroflorą) drogą skórną, podskórną lub, rzadziej, dootrzewnową.

Podczas pracy z materiałem zawierającym patogen dżumy wymagane jest ścisłe przestrzeganie reżimu, dlatego też wszelkie badania przeprowadza wyłącznie przeszkolony personel w specjalistycznych placówkach zajmujących się zwalczaniem dżumy.

Zapobieganie dżumie

Stały monitoring naturalnych ognisk dżumy i organizacja działań zapobiegających chorobom ludzkim w kraju prowadzona jest przez specjalną służbę przeciwdżumową. W jej skład wchodzi pięć instytutów przeciwdżumowych i kilkadziesiąt stacji i wydziałów przeciwdżumowych.

Pomimo obecności naturalnych ognisk, w Rosji od 1930 r. nie odnotowano ani jednego przypadku dżumy u ludzi. W celu swoistej profilaktyki dżumy stosuje się szczepionkę przeciw dżumie - żywą atenuowaną szczepionkę ze szczepu EV. Podaje się ją skórnie, śródskórnie lub podskórnie. Ponadto zaproponowano szczepionkę w postaci suchej tabletki do stosowania doustnego. Odporność poszczepienna kształtuje się do 5-6 dnia po szczepieniu i utrzymuje się przez 11-12 miesięcy. Do jej oceny i retrospektywnej diagnostyki dżumy zaproponowano śródskórny test alergiczny z pestyną. Reakcję uważa się za dodatnią, jeśli w miejscu podania pestyny po 24-48 godzinach utworzy się pieczęć o średnicy co najmniej 10 mm i pojawi się zaczerwienienie. Test alergiczny jest również dodatni u osób z odpornością poinfekcyjną.

Duży wkład w badanie dżumy i organizację walki z nią wnieśli rosyjscy uczeni: DS Samojłowicz (pierwszy nie tylko w Rosji, ale i w Europie, który jeszcze w XVIII wieku „polował” na zarazka dżumy; jako pierwszy zaproponował również szczepienia przeciwko tej chorobie), DK Zabołotny, N.P. Klodnicki, I.A. Deminski (badanie naturalnych ognisk dżumy, nosicieli patogenu w ogniskach itp.) i inni.