Збудник чуми

Чума (pestis) – гостре інфекційне захворювання, що протікає як геморагічна септицемія. У минулому чума була страшним бичем для людства. Відомі три пандемії чуми, які забрали мільйони людських життів.

Перша пандемія сталася у VI столітті нашої ери. З 531 по 580 рік вона забрала життя близько 100 мільйонів людей – половини населення Східної Римської імперії («юстиніанська» чума).

Друга пандемія спалахнула в XIV столітті. Вона почалася в Китаї та вразила багато країн Азії та Європи. В Азії від неї померло 40 мільйонів людей, а в Європі зі 100 мільйонів людей померло 25 мільйонів. Ось як описує цю пандемію Н. М. Карамзін у своїй «Історії держави Російської»: «Хвороба виявлялася залозами в м’яких порожнинах тіла, людина кашляла кров’ю і помирала на другий чи третій день. Неможливо, кажуть літописці, уявити собі страшніше видовище... Від Пекіна до берегів Євфрату та Ладоги надра землі були наповнені мільйонами трупів, а держави були спустошені... У Глухові та Білозерську не залишилося жодного жителя... Ця жорстока чума приходила і поверталася кілька разів. У Смоленську вона лютувала тричі, і нарешті, в 1387 році, залишилося лише п’ять осіб, які, за літописом, вийшли і закрили місто, яке було наповнене трупами».

Третя пандемія чуми почалася в 1894 році та закінчилася в 1938 році, забравши життя 13–15 мільйонів людей.

Збудника чуми відкрив у 1894 році французький вчений А. Єрсен, на честь якого вона була названа Yersinia pestis. Рід Yersinia належить до родини Enterobacteriaceae та включає 11 видів, з яких три є патогенними для людини: Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis та Yersinia enterocolitica; патогенність інших досі не з'ясована.

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

Морфологія збудника чуми

Yersinia pestis має довжину 1-2 мкм та товщину 0,3-0,7 мкм. У мазках з тіла хворого та з трупів людей і гризунів, які померли від чуми, вона має вигляд короткої яйцеподібної (яйцеподібної) палички з біполярним забарвленням. У мазках з бульйонної культури паличка розташована ланцюжком, у мазках з агарових культур - хаотично. Біполярне забарвлення зберігається в обох випадках, але дещо слабше в мазках з агарових культур. Збудник чуми грамнегативний, краще забарвлюється лужними та карболовими барвниками (синім Леффлера), не утворює спор, не має джгутиків. Вміст G+C у ДНК становить 45,8-46,0 моль% (для всього роду). При температурі 37°C утворює ніжну капсулу білкової природи, яка виявляється на вологих та слабокислих поживних середовищах.

Біохімічні властивості збудника чуми

Yersinia pestis – аероб, добре росте на звичайних поживних середовищах. Оптимальна температура для росту – 27-28 °C (діапазон – від 0 до 45 °C), pH = 6,9-7,1. Чумна паличка характерно росте на рідких та твердих поживних середовищах: на бульйоні це проявляється утворенням пухкої плівки, з якої спускаються нитки у вигляді бурульок, що нагадують сталактити, на дні – пухкий осад, бульйон залишається прозорим. Розвиток колоній на твердих середовищах проходить три стадії: через 10-12 годин під мікроскопом ріст у вигляді безбарвних пластинок (стадія «розбите скло»); через 18-24 години – стадія «мереживних хусток», при розгляді під мікроскопом помітна світла мереживна зона, розташована навколо виступаючої центральної частини, жовтуватого або злегка коричневого кольору. Через 40-48 годин настає стадія «дорослої колонії» – коричнево-окреслений центр з чіткою периферичною зоною. Yersinia pseudotuberculosis та Yersinia enterocolitica не мають стадії "розбите скло". На середовищах з кров'ю колонії Yersinia pestis зернисті зі слабо окресленою периферичною зоною. Для швидкого отримання росту, характерного для Yersinia pestis, на середовищах рекомендується додавати до них стимулятори росту: сульфіт натрію, кров (або її препарати) або лізат культури сарцинії. Чумна паличка характеризується вираженим поліморфізмом, особливо на середовищах з підвищеною концентрацією NaCl, у старих культурах, в органах розкладених трупів чумних.

Чумна паличка не має оксидази, не утворює індол та H2S, має каталазну активність та ферментує глюкозу, мальтозу, галактозу, маніт з утворенням кислоти без газу.

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

Антигенний склад збудника чуми

У Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis та Yersinia enterocolitica було виявлено до 18 подібних соматичних антигенів. Yersinia pestis характеризується наявністю капсулярного антигену (фракція I), антигенів T, VW, білків плазмокоагулази, фібринолізину, білків зовнішньої мембрани та антигену pH6. Однак, на відміну від Yersinia pseudotuberculosis та Yersinia enterocolitica, Yersinia pestis є більш однорідною за антигенним складом; серологічної класифікації цього виду немає.

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

Резистентність збудника чуми

У мокротинні чумна паличка може виживати до 10 днів; на білизні та одязі, забрудненому виділеннями хворого, вона виживає тижнями (білок і слиз захищають її від руйнівної дії висихання). У трупах людей і тварин, які померли від чуми, вона виживає з початку осені до зими; низькі температури, заморожування та відтавання її не вбивають. Сонце, висихання та високі температури згубні для Yersinia pestis. Нагрівання до 60 °C вбиває за 1 годину, при температурі 100 °C гине за кілька хвилин; 70% спирт, 5% розчин фенолу, 5% розчин лізолу та деякі інші хімічні дезінфікуючі засоби вбивають за 5-10-20 хвилин.

Фактори патогенності збудника чуми

Yersinia pestis є найбільш патогенною та агресивною серед бактерій, тому вона викликає найважче захворювання. У всіх чутливих до неї тварин та у людини збудник чуми пригнічує захисну функцію фагоцитарної системи. Він проникає у фагоцити, пригнічує в них «окислювальний сплеск» та безперешкодно розмножується. Нездатність фагоцитів виконувати свою кілерну функцію щодо Yersinia pestis є основною причиною сприйнятливості до чуми. Висока інвазивність, агресивність, токсигенність, токсичність, алергенність та здатність пригнічувати фагоцитоз зумовлені наявністю цілого арсеналу факторів патогенності у Y. pestis, які перелічені нижче.

Здатність клітин поглинати екзогенні барвники та гемін. Вона пов'язана з функцією системи транспорту заліза та забезпечує Yersinia pestis здатність розмножуватися в тканинах організму.

• Залежність росту за температури 37 °C від наявності іонів Ca у середовищі.
• Синтез антигенів VW. Антиген W розташований у зовнішній мембрані, а V – у цитоплазмі. Ці антигени забезпечують розмноження Y. pestis всередині макрофагів.
• Синтез «мишачого» токсину. Токсин блокує процес переносу електронів у мітохондріях серця та печінки чутливих тварин, вражає тромбоцити та судини (тромбоцитопенія) та порушує їх функції.
• Синтез капсули (фракція I - Фрал). Капсула пригнічує активність макрофагів.
• Синтез пестицидів є видовою характеристикою Yersinia pestis.
• Синтез фібринолізину.
• Синтез плазмокоагулази. Обидва ці білки локалізовані в зовнішній мембрані та забезпечують високі інвазивні властивості Yersinia pestis.
• Синтез ендогенних пуринів.
• Синтез термоіндукованих білків зовнішньої мембрани – білків Yop (зовнішні білки Yersinia). Білки YopA, YopD, YopE, YopH, YopK, YopM, YopN пригнічують активність фагоцитів.
• Синтез нейрамінідази. Сприяє адгезії (вивільняє рецептори для Yersinia pestis).
• Синтез аденілатциклази. Вважається, що вона пригнічує «окислювальний вибух», тобто блокує вбивчу дію макрофагів.
• Синтез адгезійних піл. Вони пригнічують фагоцитоз і забезпечують проникнення Yersinia pestis, як внутрішньоклітинного паразита, в макрофаги.
• Синтез амінопептидаз широкого спектру дії.
• Ендотоксин (ЛПС) та інші компоненти клітинної стінки з токсичною та алергенною дією.
• pHb-антиген. Синтезується за температури 37 °C та низького pH, пригнічує фагоцитоз та має цитотоксичну дію на макрофаги.

Значна частина факторів патогенності Yersinia pestis контролюється генами, що містяться в наступних 3 класах плазмід, які зазвичай зустрічаються разом у всіх патогенних штамах:

• pYP (9,5 кб) – плазміда патогенності. Несе 3 гени:
  • pst – кодує синтез пестицину;
  • пім – визначає імунітет до пестициду;
  • pla - визначає фібринолітичну (активатор плазміногену) та плазмокоагулазну активність.
• pYT (65 м.д.) – це плазміда токсигенності. Вона містить гени, що визначають синтез «мишачого» токсину (складного білка, що складається з двох фрагментів, A та B, з молекулярною масою 240 та 120 кДа відповідно), та гени, що контролюють білкові та ліпопротеїнові компоненти капсули. Її третій компонент контролює гени хромосом. Плазміда раніше називалася pFra.
• pYV (110 кб) - плазміда вірулентності.

Вона визначає залежність росту Y. pestis при 37 °C від наявності іонів Ca2+ у середовищі, тому має іншу назву – плазміда Lcr (низька кальцієва реакція). Гени цієї особливо важливої плазміди також кодують синтез V- та W-антигенів та індукованих теплом білків Yop. Їх синтез здійснюється під складним генетичним контролем при температурі 37 °C та за відсутності Ca2+ у середовищі. Усі типи білків Yop, крім YopM та YopN, гідролізуються завдяки активності активатора плазміногену (ген pla плазміди pYP). Білки Yop значною мірою визначають вірулентність Yersinia pestis. Білок YopE має антифагоцитарну та цитотоксичну дію. YopD забезпечує проникнення YopE у клітину-мішень; YopH має антифагоцитарну та протеїнтирозфосфатазну активність; білок YopN має властивості кальцієвого сенсора; YopM зв'язується з атромбіном у крові людини.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ]

Постінфекційний імунітет

Постінфекційний імунітет міцний і довічний. Повторні випадки чуми трапляються вкрай рідко. Характер імунітету клітинний. Хоча антитіла з'являються та відіграють певну роль у набутому імунітеті, він опосередковується переважно Т-лімфоцитами та макрофагами. У людей, які перехворіли на чуму або були вакциновані, фагоцитоз є повним. Саме він визначає набутий імунітет.

Епідеміологія чуми

Асортимент теплокровних носіїв чумного мікроба надзвичайно широкий і включає понад 200 видів 8 рядів ссавців. Основним джерелом чуми в природі є гризуни та зайцеподібні. Природне зараження встановлено у понад 180 їхніх видів, понад 40 з яких входять до складу фауни Росії та суміжних територій (у межах колишнього СРСР). З 60 видів бліх, для яких в експериментальних умовах встановлено можливість передачі збудника чуми, 36 мешкають на цій території.

Чумний мікроб розмножується в просвіті травного тракту блохи. У його передньому відділі утворюється пробка («чумний блок»), що містить велику кількість мікробів. При укусі ссавця зі зворотним потоком крові в ранку частина мікробів змивається з пробки, що призводить до інфекції. Крім того, екскременти, що виділяються блохою під час годування, також можуть спричинити інфекцію, якщо вони потраплять у ранку.

Основними (головними) переносниками Y. pestis у Росії та Середній Азії є ховрахи, піщанки та бабаки, а в деяких осередках також піщухи та полівки. З ними пов'язують існування наступних вогнищ чуми.

• 5 осередків, у яких основним носієм чумного мікроба є малий ховрах (Північно-Західний Прикаспій; Терсько-Сунженське межиріччя; Ельбруські осередки; Волго-Уральські та Зауральські напівпустельні осередки).
• 5 осередків, у яких переносниками є ховрахи та бабаки (на Алтаї - піщухи): Забайкальський, Гірсько-Алтайський, Тувинський та високогірні Тянь-Шаньський та Паміро-Алайський осередки.
• Волго-Уральські, Закавказькі та Середньоазіатські пустельні райони, де основними переносниками є піщанки.
• Високогірні Закавказькі та Гіссарські осередки з основними переносниками - полівками.

Різні класифікації Yersinia pestis базуються на різних групах ознак – біохімічних характеристиках (гліцеролпозитивні та гліцеролнегативні варіанти), ареалі поширення (океанічні та континентальні варіанти), типах основних переносників (варіанти щурів та ховрахів). Згідно з однією з найпоширеніших класифікацій, запропонованою в 1951 році французьким дослідником чуми Р. Девінья, залежно від географічного поширення збудника та його біохімічних властивостей, виділяють три внутрішньовидові форми (біовар) Yersinia pestis.

Згідно з класифікацією російських вчених (Саратов, 1985), вид Yersinia pestis поділяється на 5 підвидів: Yersinia pestis subsp. pestis (основний підвид; він включає всі три біовари класифікації Р. Девіньї), Y. pestis subsp. altaica (алтайський підвид), Yersinia pestis subsp. caucasica (кавказький підвид), Y. pestis subsp. hissarica (гіссарський підвид) та Yersinia pestis subsp. ulegeica (удегейський підвид).

Люди заражаються через укуси бліх, прямий контакт з інфекційним матеріалом, повітряно-крапельним шляхом та рідко через їжу (наприклад, вживання м’яса верблюдів, заражених чумою). У 1998-1999 роках у світі від чуми постраждало 30 534 особи, з яких 2234 померли.

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

Симптоми чуми

Залежно від способу зараження розрізняють бубонну, легеневу, кишкову форми чуми; рідше — септичну та шкірну (гнійні пухирі на місці укусу блохи). Інкубаційний період чуми коливається від кількох годин до 9 днів (у людей, які проходять серопрофілактику, до 12 днів). Збудник чуми проникає через найменші пошкодження шкіри (укус блохи), іноді через слизову оболонку або повітряно-крапельним шляхом, досягає регіонарних лімфатичних вузлів, в яких починає швидко розмножуватися. Захворювання починається раптово: сильний головний біль, висока температура з ознобом, обличчя гіперемоване, потім темніє, темні кола під очима («чорна смерть»). Бубон (збільшений запалений лімфатичний вузол) з'являється на другий день. Іноді чума розвивається так швидко, що хворий помирає до появи бубону. Легенева чума протікає особливо важко. Вона може виникнути як ускладнення бубонної чуми, так і через повітряно-крапельне зараження. Захворювання також розвивається дуже швидко: додаються озноб, висока температура, а вже в перші години біль у боці, кашель, спочатку сухий, а потім з кривавим мокротинням; Настає марення, ціаноз, колапс і смерть. Хворий на легеневу чуму становить виняткову небезпеку для оточуючих, оскільки виділяє величезну кількість збудника з мокротинням. У розвитку захворювання головну роль відіграє пригнічення активності фагоцитів: нейтрофільних лейкоцитів і макрофагів. Нестримне розмноження та поширення збудника кров’ю по всьому організму повністю пригнічує імунну систему та призводить (за відсутності ефективного лікування) до смерті хворого.

Лабораторна діагностика чуми

Використовуються бактеріологічні, бактеріологічні, серологічні та біологічні методи, а також алергічна проба з пестином (для ретроспективної діагностики). Матеріалом для дослідження є: пункція з бубону (або його виділень), мокротиння, кров, а при кишковій формі - кал. Yersinia pestis ідентифікується на основі морфології, посівних, біохімічних характеристик, проби з чумним фагом та за допомогою біологічного тесту.

Простим і надійним методом визначення антигенів чумної палички в досліджуваному матеріалі є використання РПГА, особливо з використанням еритроцитарного діагностикуму, сенсибілізованого моноклональними антитілами до капсулярного антигену, та ІФМ. Ці ж реакції можна використовувати для виявлення антитіл у сироватці крові пацієнтів.

Біологічний діагностичний метод передбачає зараження морської свинки досліджуваним матеріалом (коли він сильно забруднений супутньою мікрофлорою) шкірно, підшкірно або, рідше, внутрішньочеревно.

При роботі з матеріалом, що містить збудника чуми, потрібне суворе дотримання режиму, тому всі дослідження проводяться лише добре навченим персоналом у спеціальних протичумних установах.

Профілактика чуми

Постійний моніторинг природних осередків чуми та організація заходів щодо профілактики захворювань людини в країні здійснюється спеціальною протичумною службою. До її складу входять п'ять протичумних інститутів та десятки протичумних станцій та відділів.

Незважаючи на наявність природних вогнищ, з 1930 року в Росії не було зареєстровано жодного випадку чуми серед людей. Для специфічної профілактики чуми використовується протичумна вакцинація – жива атенуйована вакцина зі штаму EV. Її вводять шкірно, внутрішньошкірно або підшкірно. Крім того, запропоновано суху таблетовану вакцину для перорального застосування. Поствакцинальний імунітет формується до 5-6-го дня після вакцинації та триває 11-12 місяців. Для його оцінки та ретроспективної діагностики чуми запропоновано внутрішньошкірну алергічну пробу з пестином. Реакцію вважають позитивною, якщо на місці введення пестину через 24-48 годин утворюється ущільнення діаметром не менше 10 мм та з'являється почервоніння. Алергічна проба також позитивна у людей з постінфекційним імунітетом.

Великий внесок у вивчення чуми та організацію боротьби з нею зробили російські вчені: Д. С. Самойлович (перший не тільки в Росії, а й у Європі «полював» на чумний мікроб ще у XVIII столітті, він же першим запропонував щеплення від чуми), Д. К. Заболотний, Н. П. Клодницький, І. А. Демінський (вивчення природних вогнищ чуми, носіїв збудника в осередках тощо) та інші.