Agentul patogen al ciumei

Ciuma (pestis) este o boală infecțioasă acută care se manifestă sub forma unei septicemii hemoragice. În trecut, ciuma a fost un flagel teribil pentru omenire. Sunt cunoscute trei pandemii de ciumă, care au luat milioane de vieți omenești.

Prima pandemie a avut loc în secolul al VI-lea d.Hr. A ucis aproximativ 100 de milioane de oameni între anii 531 și 580 - jumătate din populația Imperiului Roman de Răsărit (ciuma „Justinian”).

A doua pandemie a izbucnit în secolul al XIV-lea. A început în China și a afectat multe țări din Asia și Europa. În Asia, 40 de milioane de oameni au murit din cauza ei, iar în Europa, din 100 de milioane de oameni, au murit 25 de milioane. Iată cum descrie N.M. Karamzin această pandemie în lucrarea sa Istoria statului rus: „Boala era dezvăluită de glandele din cavitățile moi ale corpului, o persoană tușea sânge și murea în a doua sau a treia zi. Este imposibil, spun cronicarii, să ne imaginăm o priveliște mai teribilă... De la Beijing până la malurile Eufratului și Ladoga, măruntaiele pământului erau pline de milioane de cadavre, iar statele erau pustii... În Gluhov și Belozersk, nu a mai rămas niciun locuitor... Această ciumă crudă a venit și s-a întors de mai multe ori. În Smolensk a făcut ravagii de trei ori și, în final, în 1387, au mai rămas doar cinci oameni, care, potrivit cronicii, au ieșit și au închis orașul, care era plin de cadavre.”

A treia pandemie de ciumă a început în 1894 și s-a încheiat în 1938, ucigând 13-15 milioane de oameni.

Agentul cauzator al ciumei a fost descoperit în 1894 de către omul de știință francez A. Yersin, în onoarea căruia a fost numită Yersinia pestis. Genul Yersinia aparține familiei Enterobacteriaceae și include 11 specii, dintre care trei sunt patogene pentru om: Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis și Yersinia enterocolitica; patogenitatea celorlalte este încă neclară.

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

Morfologia agentului patogen al ciumei

Yersinia pestis are o lungime de 1-2 μm și o grosime de 0,3-0,7 μm. În frotiurile de pe corpul pacientului și de pe cadavrele oamenilor și rozătoarelor care au murit din cauza ciumei, arată ca o tijă scurtă, ovoidă (în formă de ou), cu colorare bipolară. În frotiurile de pe o cultură în bulion, tija este situată într-un lanț, în frotiurile de pe culturile de agar - aleatoriu. Colorarea bipolară este păstrată în ambele cazuri, dar este oarecum mai slabă în frotiurile de pe culturile de agar. Agentul cauzal al ciumei este Gram-negativ, se colorează mai bine cu coloranți alcalini și carbolici (albastru Leffler), nu formează spori și nu are flageli. Conținutul de G+C în ADN este de 45,8-46,0% molar (pentru întregul gen). La o temperatură de 37°C, formează o capsulă delicată de natură proteică, care se evidențiază pe medii nutritive umede și ușor acide.

Proprietățile biochimice ale agentului patogen al ciumei

Yersinia pestis este o specie aerobă, crescând bine pe medii nutritive obișnuite. Temperatura optimă de creștere este de 27-28 °C (interval - de la 0 la 45 °C), pH = 6,9-7,1. Bacilul ciumei crește caracteristic pe medii nutritive lichide și solide: pe bulion se manifestă prin formarea unei pelicule laxe, din care coboară fire sub formă de țurțuri, asemănătoare stalactitelor, la fund - un sediment lax, bulionul rămânând transparent. Dezvoltarea coloniilor pe medii solide trece prin trei etape: după 10-12 ore la microscop, creștere sub formă de plăci incolore (stadiul de „sticlă spartă”); după 18-24 de ore - stadiul de „batiste de dantelă”, privite la microscop, se observă o zonă de dantelă deschisă, situată în jurul părții centrale proeminente, de culoare gălbuie sau ușor maronie. După 40-48 de ore, apare stadiul de „colonie adultă” - un centru cu contur maroniu și o zonă periferică distinctă. Yersinia pseudotuberculosis și Yersinia enterocolitica nu au stadiul de „sticlă spartă”. Pe mediile cu sânge, coloniile de Yersinia pestis sunt granulare, cu o zonă periferică slab definită. Pentru a obține rapid creșterea caracteristică Yersinia pestis pe medii, se recomandă adăugarea de stimuli de creștere la acestea: sulfit de sodiu, sânge (sau preparatele sale) sau lizat de cultură de sarcinia. Bacilul ciumei se caracterizează printr-un polimorfism pronunțat, în special pe mediile cu o concentrație crescută de NaCl, în culturile vechi, în organele cadavrelor de ciumă descompuse.

Bacilul ciumei nu are oxidază, nu formează indol și H2S, are activitate de catalază și fermentează glucoza, maltoza, galactoza, manitolul cu formarea de acid fără gaz.

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

Compoziția antigenică a agentului patogen al ciumei

Până la 18 antigene somatice similare au fost găsite în Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis și Yersinia enterocolitica. Yersinia pestis este caracterizată prin prezența unui antigen capsular (fracția I), a antigenelor T, a antigenelor VW, a proteinelor coagulazei plasmatice, a fibrinolizinei, a proteinelor membranei externe și a antigenului pH6. Cu toate acestea, spre deosebire de Yersinia pseudotuberculosis și Yersinia enterocolitica, Yersinia pestis este mai uniformă în ceea ce privește antigenul; nu există o clasificare serologică a acestei specii.

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

Rezistența agentului patogen al ciumei

În spută, bacilul ciumei poate supraviețui până la 10 zile; pe lenjeria și hainele murdare cu secrețiile pacientului, acesta supraviețuiește săptămâni întregi (proteinele și mucusul îl protejează de efectul distructiv al uscării). În cadavrele oamenilor și animalelor care au murit din cauza ciumei, acesta supraviețuiește de la începutul toamnei până în iarnă; temperaturile scăzute, înghețul și dezghețul nu îl ucid. Soarele, uscarea și temperaturile ridicate sunt distructive pentru Yersinia pestis. Încălzirea la 60 °C ucide în 1 oră, la o temperatură de 100 °C moare în câteva minute; alcoolul 70%, soluția de fenol 5%, soluția de lizol 5% și alți dezinfectanți chimici ucid în 5-10-20 de minute.

Factorii de patogenitate ai agentului patogen al ciumei

Yersinia pestis este cea mai patogenă și agresivă dintre bacterii, prin urmare, provoacă cea mai severă boală. La toate animalele sensibile la aceasta și la oameni, agentul patogen al ciumei suprimă funcția de protecție a sistemului fagocitar. Pătrunde în fagocite, suprimă „explozia oxidativă” din acestea și se reproduce nestingherit. Incapacitatea fagocitelor de a-și îndeplini funcția de ucigaș în raport cu Yersinia pestis este principalul motiv al susceptibilității la ciumă. Invazivitatea ridicată, agresivitatea, toxigenitatea, toxicitatea, alergenitatea și capacitatea de a suprima fagocitoza se datorează prezenței unui întreg arsenal de factori de patogenitate la Y. pestis, care sunt enumerați mai jos.

Capacitatea celulelor de a absorbi coloranți exogeni și hemina. Este asociată cu funcția sistemului de transport al fierului și oferă Yersinia pestis capacitatea de a se reproduce în țesuturile organismului.

• Dependența creșterii la o temperatură de 37 °C de prezența ionilor de Ca în mediu.
• Sinteza antigenelor VW. Antigenul W este situat în membrana externă, iar V în citoplasmă. Aceste antigene asigură reproducerea Y. pestis în interiorul macrofagelor.
• Sinteza toxinei „de șoarece”. Toxina blochează procesul de transfer de electroni în mitocondriile inimii și ficatului animalelor sensibile, afectează trombocitele și vasele de sânge (trombocitopenie) și le perturbă funcțiile.
• Sinteza capsulei (fracția I - Fral). Capsula inhibă activitatea macrofagelor.
• Sinteza pesticidelor este o caracteristică specifică speciei Yersinia pestis.
• Sinteza fibrinolizinei.
• Sinteza coagulazei plasmatice. Ambele proteine sunt localizate în membrana externă și oferă proprietăți invazive ridicate ale Yersinia pestis.
• Sinteza purinelor endogene.
• Sinteza proteinelor inductibile termic ale membranei externe - proteinele Yop (proteinele externe Yersinia). Proteinele YopA, YopD, YopE, YopH, YopK, YopM, YopN suprimă activitatea fagocitelor.
• Sinteza neuraminidazei. Promovează aderența (eliberează receptori pentru Yersinia pestis).
• Sinteza adenilat ciclazei. Se presupune că aceasta suprimă „explozia oxidativă”, adică blochează acțiunea ucigașă a macrofagelor.
• Sinteza pililor de aderență. Aceștia inhibă fagocitoza și asigură pătrunderea Yersinia pestis, ca parazit intracelular, în macrofage.
• Sinteza aminopeptidazelor cu spectru larg.
• Endotoxină (LPS) și alte componente ale peretelui celular cu efecte toxice și alergene.
• pHb-antigen. Se sintetizează la o temperatură de 37 °C și pH scăzut, suprimă fagocitoza și are efect citotoxic asupra macrofagelor.

O parte semnificativă a factorilor de patogenitate ai Yersinia pestis este controlată de gene purtate de următoarele 3 clase de plasmide, care se găsesc de obicei împreună în toate tulpinile patogene:

• pYP (9,5 kb) - plasmidă de patogenitate. Poartă 3 gene:
  • pst - codifică sinteza pesticinei;
  • pim - determină imunitatea la pesticide;
  • pla - determină activitatea fibrinolitică (activator de plasminogen) și plasmacoagulază.
• pYT (65 MD) este o plasmidă toxicogenă. Aceasta poartă gene care determină sinteza toxinei „de șoarece” (o proteină complexă formată din două fragmente, A și B, cu greutate moleculară de 240 și respectiv 120 kDa) și gene care controlează componentele proteice și lipoproteice ale capsulei. A treia componentă controlează genele cromozomiale. Plasmida a fost numită anterior pFra.
• pYV (110 kb) - plasmidă de virulență.

Aceasta determină dependența creșterii Y. pestis la 37 °C de prezența ionilor de Ca2+ în mediu, prin urmare are o altă denumire - plasmidă Lcr (răspuns scăzut la calciu). Genele acestei plasmide deosebit de importante codifică, de asemenea, sinteza antigenelor V și W și a proteinelor Yop induse de căldură. Sinteza lor se realizează sub control genetic complex la o temperatură de 37 °C și în absența Ca2+ în mediu. Toate tipurile de proteine Yop, cu excepția YopM și YopN, sunt hidrolizate datorită activității activatorului plasminogenului (gena pla a plasmidei pYP). Proteinele Yop determină în mare măsură virulența Yersinia pestis. Proteina YopE are efecte antifagocitare și citotoxice. YopD asigură pătrunderea YopE în celula țintă; YopH are activitate antifagocitară și de protein tirozin fosfatază; proteina YopN are proprietățile unui senzor de calciu; YopM se leagă de atrombina din sângele uman.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ]

Imunitate post-infecțioasă

Imunitatea post-infecție este puternică și durează toată viața. Cazurile repetate de ciumă sunt extrem de rare. Natura imunității este celulară. Deși apar anticorpi și joacă un anumit rol în imunitatea dobândită, aceasta este mediată în principal de limfocite T și macrofage. La persoanele care au avut ciumă sau au fost vaccinate, fagocitoza este completă. Aceasta este cea care determină imunitatea dobândită.

Epidemiologia ciumei

Gama purtătorilor cu sânge cald ai microbului ciumei este extrem de extinsă și include peste 200 de specii din 8 ordine de mamifere. Principala sursă de ciumă în natură sunt rozătoarele și lagomorfele. Infecția naturală a fost stabilită la peste 180 dintre speciile lor, dintre care peste 40 fac parte din fauna Rusiei și a teritoriilor adiacente (în cadrul fostei URSS). Dintre cele 60 de specii de purici pentru care a fost stabilită posibilitatea transmiterii agentului patogen al ciumei în condiții experimentale, 36 trăiesc în acest teritoriu.

Microbul ciumei se înmulțește în lumenul tractului digestiv al puricilor. În secțiunea sa anterioară, se formează un dop („bloc ciumei”), care conține un număr mare de microbi. Când un mamifer mușcă rana cu flux sanguin invers, o parte dintre microbi sunt spălați de pe dop, ceea ce duce la infecție. În plus, excrementele secretate de purici în timpul hrănirii pot provoca, de asemenea, infecții dacă acestea ajung în rană.

Principalii purtători (principali) ai Y. pestis în Rusia și Asia Centrală sunt veverițele de pământ, gerbilii și marmotele, iar în unele focare și pika și șoarecii de câmp. Existența următoarelor focare de ciumă este asociată cu acestea.

• 5 focare în care principalul purtător al microbului ciumei este veverița mică (regiunea Caspică de Nord-Vest; interfluviul Terek-Sunzha; focarele Elbrus; focarele semideșertice Volga-Ural și Trans-Ural).
• 5 focare în care purtătorii sunt popândăi și marmote (în Altai - pikas): Transbaikal, Gorno-Altai, Tuva și focarele Tien Shan și Pamir-Alai din munții înalți.
• Zonele deșertice Volga-Ural, Transcaucaziană și Asia Centrală, unde principalii purtători sunt gerbilii.
• Focare transcaucaziene și de ghissar de munte înalt, cu principalii purtători - șoareci de câmp.

Diferitele clasificări ale Yersinia pestis se bazează pe diferite grupuri de caracteristici - caracteristici biochimice (variante glicerol-pozitive și glicerol-negative), aria de distribuție (variante oceanice și continentale), tipuri de purtători principali (variante de șobolan și veveriță de pământ). Conform uneia dintre cele mai comune clasificări, propusă în 1951 de cercetătorul francez specializat în ciumă R. Devignat, în funcție de distribuția geografică a agentului patogen și de proprietățile sale biochimice, se disting trei forme intraspecifice (biovar) de Yersinia pestis.

Conform clasificării oamenilor de știință ruși (Saratov, 1985), specia Yersinia pestis este împărțită în 5 subspecii: Yersinia pestis subsp. pestis (principala subspecie; include toate cele trei biovaruri ale clasificării lui R. Devigny), Y. pestis subsp. altaica (subspecie Altai), Yersinia pestis subsp. caucasica (subspecie caucaziană), Y. pestis subsp. hissarica (subspecie Gissar) și Yersinia pestis subsp. ulegeica (subspecie Udege).

Oamenii se infectează prin mușcături de purici, contact direct cu materiale infecțioase, picături din aer și, rareori, prin alimente (de exemplu, consumul de carne de cămile infectate cu ciumă). În perioada 1998-1999, 30.534 de persoane din întreaga lume au suferit de ciumă, dintre care 2.234 au murit.

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

Simptomele ciumei

În funcție de metoda de infectare, există forme bubonice, pulmonare, intestinale de ciumă; rareori, septice și cutanate (vezicule purulente la locul mușcăturii de purici). Perioada de incubație a ciumei variază de la câteva ore la 9 zile (la persoanele care urmează seroprofilaxie, până la 12 zile). Agentul cauzal al ciumei pătrunde prin cele mai mici leziuni ale pielii (mușcătura de purici), uneori prin membrana mucoasă sau prin picături aeriene, ajungând la ganglionii limfatici regionali, în care începe să se multiplice rapid. Boala debutează brusc: dureri de cap severe, temperatură ridicată cu frisoane, fața este hiperemică, apoi se întunecă, cearcăne sub ochi („moarte neagră”). Un bubon (un ganglion limfatic inflamat mărit) apare în a doua zi. Uneori, ciuma se dezvoltă atât de rapid încât pacientul moare înainte de apariția bubonului. Ciuma pneumonică este deosebit de severă. Poate apărea ca o complicație a ciumei bubonice și prin infecție pe calea aerului. Boala se dezvoltă, de asemenea, foarte rapid: se adaugă frisoane, temperatură ridicată și deja în primele ore durere în lateral, tuse, inițial uscată, apoi cu spută cu sânge; apar delir, cianoză, colaps și deces. Un pacient cu ciumă pneumonică reprezintă un pericol excepțional pentru ceilalți, deoarece elimină o cantitate imensă de agent patogen prin spută. În dezvoltarea bolii, rolul principal îl joacă suprimarea activității fagocitelor: leucocite neutrofile și macrofage. Reproducerea și răspândirea nestingherită a agentului patogen prin sânge în tot organismul suprimă complet sistemul imunitar și duc (în absența unui tratament eficient) la moartea pacientului.

Diagnosticul de laborator al ciumei

Se utilizează metode bacteriologice, serologice și biologice, precum și un test alergic cu pestină (pentru diagnostic retrospectiv). Materialul pentru studiu este: o puncție din bubon (sau secreția acestuia), spută, sânge și, în forma intestinală, fecale. Yersinia pestis este identificată pe baza morfologiei, caracteristicilor culturale, biochimice, a unui test cu fag al pestei și a utilizării unui test biologic.

O metodă simplă și fiabilă pentru determinarea antigenelor bacilului pestilenței în materialul studiat este utilizarea RPGA, în special cu utilizarea de eritrocite diagnostic sensibilizate cu anticorpi monoclonali împotriva antigenului capsular și IFM. Aceleași reacții pot fi utilizate pentru detectarea anticorpilor în serul pacienților.

Metoda de diagnostic biologic implică infectarea unui cobai cu materialul de testare (atunci când acesta este puternic contaminat cu microflora însoțitoare) cutanat, subcutanat sau, mai rar, intraperitoneal.

Atunci când se lucrează cu materiale care conțin agentul patogen al ciumei, este necesară respectarea strictă a regimului, prin urmare, toate studiile sunt efectuate numai de personal bine instruit în instituții speciale anti-ciumă.

Prevenirea ciumei

Monitorizarea constantă a focarelor naturale de ciumă și organizarea măsurilor de prevenire a bolilor umane din țară sunt efectuate de un serviciu special anti-ciumă. Acesta include cinci institute anti-ciumă și zeci de stații și departamente anti-ciumă.

În ciuda prezenței focarelor naturale, în Rusia nu a existat niciun caz de ciumă la om din 1930. Pentru prevenirea specifică a ciumei, se utilizează vaccinarea împotriva ciumei - un vaccin viu atenuat din tulpina EV. Se administrează cutanat, intradermic sau subcutanat. În plus, a fost propus un vaccin sub formă de tablete uscate pentru administrare orală. Imunitatea post-vaccinare se formează în a 5-a-6-a zi după vaccinare și durează 11-12 luni. Pentru evaluarea acesteia și diagnosticul retrospectiv al ciumei, a fost propus un test de alergie intradermic cu pestină. Reacția este considerată pozitivă dacă la locul administrării pestinei se formează un sigiliu cu diametrul de cel puțin 10 mm după 24-48 de ore și apare roșeață. Testul de alergie este, de asemenea, pozitiv la persoanele cu imunitate post-infecție.

O contribuție importantă la studiul ciumei și la organizarea luptei împotriva acesteia au adus oamenii de știință ruși: D. S. Samoilovich (primul nu numai în Rusia, ci și în Europa care a „vânat” microbul ciumei încă din secolul al XVIII-lea, el fiind și primul care a propus vaccinări împotriva ciumei), D. K. Zabolotny, N. P. Klodnitsky, I. A. Deminsky (studiul focarelor naturale de ciumă, al purtătorilor agentului patogen în focare etc.) și alții.