Pestpatogen

Pest (pestis) er en akutt infeksjonssykdom som oppstår som hemoragisk sepsis. Tidligere var pesten en forferdelig plage for menneskeheten. Tre pestpandemier er kjent, som tok millioner av menneskeliv.

Den første pandemien inntraff på 500-tallet e.Kr. Den drepte omtrent 100 millioner mennesker fra 531 til 580 – halvparten av befolkningen i det østromerske riket («Justinianus»-pesten).

Den andre pandemien brøt ut på 1300-tallet. Den startet i Kina og rammet mange land i Asia og Europa. I Asia døde 40 millioner mennesker av den, og i Europa døde 25 millioner av 100 millioner mennesker. Slik beskriver N.M. Karamzin denne pandemien i sin «Historien om den russiske staten»: «Sykdommen ble avslørt av kjertler i kroppens myke hulrom, en person hostet opp blod og døde på den andre eller tredje dagen. Det er umulig, sier krønikeskriverne, å forestille seg et mer forferdelig syn... Fra Beijing til bredden av Eufrat og Ladoga var jordens indre fylt med millioner av lik, og statene var øde... I Glukhov og Belozersk var det ikke en eneste innbygger igjen... Denne grusomme pesten kom og kom tilbake flere ganger. I Smolensk raste den tre ganger, og til slutt, i 1387, var det bare fem mennesker igjen, som ifølge krøniken gikk ut og stengte byen, som var fylt med lik.»

Den tredje pestpandemien begynte i 1894 og sluttet i 1938, og drepte 13–15 millioner mennesker.

Pestens årsak ble oppdaget i 1894 av den franske vitenskapsmannen A. Yersin, til hvis ære den ble kalt Yersinia pestis. Slekten Yersinia tilhører familien Enterobacteriaceae og omfatter 11 arter, hvorav tre er sykdomsfremkallende for mennesker: Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis og Yersinia enterocolitica; de andres sykdomsfremkallende egenskaper er fortsatt uklar.

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

Morfologien til pestpatogenet

Yersinia pestis er 1–2 μm lang og 0,3–0,7 μm tykk. I utstryk fra pasientens kropp og fra likene til mennesker og gnagere som døde av pesten, ser den ut som en kort, oval (eggformet) stav med bipolar farging. I utstryk fra en buljongkultur er staven plassert i en kjede, i utstryk fra agarkulturer – tilfeldig. Bipolar farging er bevart i begge tilfeller, men er noe svakere i utstryk fra agarkulturer. Pestens forårsakende agens er gramnegativt, farges bedre med alkaliske og karbolfargestoffer (Lefflers blå), danner ikke sporer og har ingen flageller. G+C-innholdet i DNA er 45,8–46,0 mol% (for hele slekten). Ved en temperatur på 37 °C danner den en delikat kapsel av proteinnatur, som avsløres på fuktige og litt sure næringsmedier.

Biokjemiske egenskaper til pestpatogenet

Yersinia pestis er en aerob bakterie, den vokser godt på vanlige næringsmedier. Den optimale temperaturen for vekst er 27–28 °C (område - fra 0 til 45 °C), pH = 6,9–7,1. Pestbasillen vokser karakteristisk på flytende og faste næringsmedier: på buljong manifesterer den seg som dannelsen av en løs film, hvorfra tråder stiger ned i form av istapper, som ligner stalaktitter, nederst - et løst sediment, buljongen forblir gjennomsiktig. Utviklingen av kolonier på faste medier går gjennom tre stadier: etter 10–12 timer under et mikroskop, vekst i form av fargeløse plater ("knust glass"-stadiet); etter 18–24 timer - "blondertørklær"-stadiet, når man ser under et mikroskop, er en lys blondesone merkbar, plassert rundt den utstikkende sentrale delen, gulaktig eller svakt brunaktig i fargen. Etter 40–48 timer inntreffer "voksenkoloni"-stadiet - et brunaktig omrisset senter med en tydelig perifer sone. Yersinia pseudotuberculosis og Yersinia enterocolitica har ikke et "knust glass"-stadium. På medier med blod er Yersinia pestis-koloniene granulære med en svakt definert perifer sone. For raskt å oppnå vekst karakteristisk for Yersinia pestis på medier, anbefales det å tilsette vekststimulerende midler til dem: natriumsulfitt, blod (eller dets preparater) eller sarciniakulturlysat. Pestbasillen er preget av uttalt polymorfisme, spesielt på medier med økt konsentrasjon av NaCl, i gamle kulturer, i organene til nedbrutte pestlik.

Pestbasillen har ikke oksidase, danner ikke indol og H2S, har katalaseaktivitet og fermenterer glukose, maltose, galaktose, mannitol med dannelse av syre uten gass.

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

Antigenisk sammensetning av pestpatogenet

Opptil 18 lignende somatiske antigener er funnet i Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis og Yersinia enterocolitica. Yersinia pestis kjennetegnes av tilstedeværelsen av et kapselantigen (fraksjon I), T, VW-antigener, plasmakoagulaseproteiner, fibrinolysin, ytre membranproteiner og pH6-antigen. I motsetning til Yersinia pseudotuberculosis og Yersinia enterocolitica er imidlertid Yersinia pestis mer ensartet når det gjelder antigen; det finnes ingen serologisk klassifisering av denne arten.

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

Resistens mot pestpatogenet

I oppspytt kan pestbasillen overleve i opptil 10 dager; på lin og klær som er tilsmusset med pasientens sekreter, overlever den i flere uker (protein og slim beskytter den mot den destruktive effekten av tørking). I likene til mennesker og dyr som døde av pesten, overlever den fra tidlig høst til vinter; lave temperaturer, frysing og tining dreper den ikke. Sol, tørking og høye temperaturer er ødeleggende for Yersinia pestis. Oppvarming til 60 °C dreper på 1 time, ved en temperatur på 100 °C dør den på noen få minutter; 70 % alkohol, 5 % fenolløsning, 5 % lysolløsning og noen andre kjemiske desinfeksjonsmidler dreper på 5–10–20 minutter.

Patogenitetsfaktorer for pestpatogenet

Yersinia pestis er den mest patogene og aggressive bakterien, og forårsaker derfor den mest alvorlige sykdommen. Hos alle dyr som er følsomme for den, og hos mennesker, undertrykker pestpatogenet den beskyttende funksjonen til fagocyttsystemet. Det trenger inn i fagocytter, undertrykker den "oksidative utbruddet" i dem og reproduserer seg uhindret. Fagocytters manglende evne til å utføre sin drepende funksjon i forhold til Yersinia pestis er hovedårsaken til mottakelighet for pest. Høy invasivitet, aggressivitet, toksige egenskaper, toksisitet, allergenisitet og evnen til å undertrykke fagocytose skyldes tilstedeværelsen av et helt arsenal av patogenitetsfaktorer i Y. pestis, som er listet opp nedenfor.

Cellenes evne til å absorbere eksogene fargestoffer og hemin. Dette er assosiert med funksjonen til jerntransportsystemet og gir Yersinia pestis evnen til å formere seg i kroppens vev.

• Avhengighet av vekst ved en temperatur på 37 °C av tilstedeværelsen av Ca-ioner i mediet.
• Syntese av VW-antigener. Antigen W er lokalisert i den ytre membranen, og V er i cytoplasmaet. Disse antigenene sikrer reproduksjon av Y. pestis inne i makrofager.
• Syntese av "mus"-toksin. Toksinet blokkerer prosessen med elektronoverføring i mitokondriene i hjertet og leveren hos følsomme dyr, påvirker blodplater og blodårer (trombocytopeni) og forstyrrer funksjonene deres.
• Syntese av kapsel (fraksjon I - Fral). Kapselen hemmer aktiviteten til makrofager.
• Pesticidsyntese er et artsspesifikt kjennetegn ved Yersinia pestis.
• Fibrinolysinsyntese.
• Syntese av plasmakoagulase. Begge disse proteinene er lokalisert i den ytre membranen og gir svært invasive egenskaper hos Yersinia pestis.
• Syntese av endogene puriner.
• Syntese av varmeinduserbare proteiner i den ytre membranen - Yop-proteiner (Yersinia ytre proteiner). Proteinene YopA, YopD, YopE, YopH, YopK, YopM, YopN undertrykker aktiviteten til fagocytter.
• Syntese av neuraminidase. Det fremmer adhesjon (frigjør reseptorer for Yersinia pestis).
• Syntese av adenylatcyklase. Det antas at den undertrykker den "oksidative utbruddet", dvs. blokkerer den drepende virkningen av makrofager.
• Syntese av adhesjonspili. De hemmer fagocytose og sikrer penetrering av Yersinia pestis, som en intracellulær parasitt, inn i makrofager.
• Syntese av bredspektrede aminopeptidaser.
• Endotoksin (LPS) og andre celleveggkomponenter med toksiske og allergifremkallende effekter.
• pHb-antigen. Det syntetiseres ved en temperatur på 37 °C og lav pH, undertrykker fagocytose og har en cytotoksisk effekt på makrofager.

En betydelig del av patogenitetsfaktorene til Yersinia pestis kontrolleres av gener som bæres av følgende tre klasser av plasmider, vanligvis funnet sammen i alle patogene stammer:

• pYP (9,5 kb) - patogenisitetsplasmid. Bærer 3 gener:
  • pst - koder for syntesen av pesticin;
  • pim - bestemmer immunitet mot plantevernmidler;
  • pla - bestemmer fibrinolytisk (plasminogenaktivator) og plasmakoagulaseaktivitet.
• pYT (65 MD) er et toksigenesitetsplasmid. Det inneholder gener som bestemmer syntesen av "mus"-toksinet (et komplekst protein bestående av to fragmenter, A og B, med henholdsvis molekylvekt 240 og 120 kDa), og gener som kontrollerer protein- og lipoproteinkomponentene i kapselen. Den tredje komponenten kontrollerer kromosomgenene. Plasmidet ble tidligere kalt pFra.
• pYV (110 kb) - virulensplasmid.

Det bestemmer avhengigheten av Y. pestis-vekst ved 37 °C av tilstedeværelsen av Ca2+-ioner i mediet, derfor har det et annet navn - Lcr-plasmid (lav kalsiumrespons). Genene til dette spesielt viktige plasmidet koder også for syntesen av V- og W-antigener og varmeinduserte Yop-proteiner. Syntesen deres utføres under kompleks genetisk kontroll ved en temperatur på 37 °C og i fravær av Ca2+ i mediet. Alle typer Yop-proteiner, unntatt YopM og YopN, hydrolyseres på grunn av aktiviteten til plasminogenaktivatoren (pla-genet til pYP-plasmidet). Yop-proteiner bestemmer i stor grad virulensen til Yersinia pestis. YopE-proteinet har antifagocytiske og cytotoksiske effekter. YopD sikrer penetrering av YopE inn i målcellen; YopH har antifagocytisk og proteintyrosinfosfataseaktivitet; YopN-proteinet har egenskapene til en kalsiumsensor; YopM binder seg til atrombin i menneskelig blod.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ]

Postinfeksiøs immunitet

Immuniteten etter infeksjon er sterk og varer livet ut. Gjentatte pesttilfeller er ekstremt sjeldne. Immunitetens natur er cellulær. Selv om antistoffer dukker opp og spiller en viss rolle i ervervet immunitet, formidles den hovedsakelig av T-lymfocytter og makrofager. Hos personer som har hatt pest eller blitt vaksinert, er fagocytosen fullstendig. Det er det som bestemmer ervervet immunitet.

Epidemiologi av pest

Utvalget av varmblodige bærere av pestmikroben er ekstremt omfattende og omfatter mer enn 200 arter av 8 ordener av pattedyr. Hovedkilden til pest i naturen er gnagere og haredyr. Naturlig infeksjon er etablert hos mer enn 180 av disse artene, hvorav over 40 er en del av faunaen i Russland og tilstøtende territorier (innenfor det tidligere Sovjetunionen). Av de 60 loppeartene der muligheten for overføring av pestpatogenet er etablert under eksperimentelle forhold, lever 36 i dette territoriet.

Pestmikroben formerer seg i lumen i loppens fordøyelseskanal. I den fremre delen dannes en propp ("pestblokk") som inneholder et stort antall mikrober. Når et pattedyr biter med omvendt blodstrøm inn i såret, vaskes noen av mikrobene av proppen, noe som fører til infeksjon. I tillegg kan avføring som loppen skiller ut under spising også forårsake infeksjon hvis den kommer inn i såret.

De viktigste bærerne av Y. pestis i Russland og Sentral-Asia er jordekorn, gerbiler og murmeldyr, og i noen områder også pikaer og markmus. Følgende pestområder er knyttet til dem.

• 5 fokusområder der hovedbæreren av pestmikroben er det lille jordekornet (Nordvest-Kaspiregionen; Terek-Sunzha-mellomrøret; Elbrus-fokusområder; Volga-Ural og Trans-Ural halvørkenfokusområder).
• 5 fokusområder der bærerne er jordrotter og murmeldyr (i Altai - pikas): Transbaikal, Gorno-Altai, Tuva og høyfjells-Tien Shan og Pamir-Alai-fokusområdene.
• Volga-Ural, transkaukasiske og sentralasiatiske ørkenområder, hvor de viktigste bærerne er gerbiler.
• Høyfjells transkaukasiske og gissar-fokus med de viktigste bærerne - markmus.

Ulike klassifiseringer av Yersinia pestis er basert på ulike grupper av trekk – biokjemiske egenskaper (glyserolpositive og glyserolnegative varianter), utbredelsesområde (oseaniske og kontinentale varianter), typer hovedbærere (rotte- og jordekornvarianter). I følge en av de vanligste klassifiseringene, foreslått i 1951 av den franske pestforskeren R. Devignat, avhengig av patogenets geografiske utbredelse og dets biokjemiske egenskaper, skilles det mellom tre intraspesifikke former (biovar) av Yersinia pestis.

I følge klassifiseringen til russiske forskere (Saratov, 1985) er arten Yersinia pestis delt inn i 5 underarter: Yersinia pestis subsp. pestis (hovedunderarten; den inkluderer alle tre biovariablene i R. Devignys klassifisering), Y. pestis subsp. altaica (Altai-underart), Yersinia pestis subsp. caucasica (kaukasisk underart), Y. pestis subsp. hissarica (Gissar-underart) og Yersinia pestis subsp. ulegeica (Udege-underart).

Mennesker blir smittet gjennom loppebitt, direkte kontakt med smittestoff, luftbårne dråper og i sjeldne tilfeller gjennom mat (for eksempel å spise kjøttet fra pestinfiserte kameler). I 1998–1999 led 30 534 mennesker verden over av pesten, hvorav 2234 døde.

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

Symptomer på pesten

Avhengig av smittemetoden finnes det byllepest, lungepest og tarmpest; sjelden septisk og kutan (purulente blemmer på loppebittstedet). Inkubasjonsperioden for pest varierer fra flere timer til 9 dager (hos personer som gjennomgår seroprofylakse, opptil 12 dager). Pestens forårsakende agens trenger inn gjennom den minste skade på huden (loppebitt), noen ganger gjennom slimhinnen eller via luftbårne dråper, og når de regionale lymfeknutene, hvor den begynner å formere seg raskt. Sykdommen begynner plutselig: kraftig hodepine, høy temperatur med frysninger, hyperemisk ansikt, deretter mørkner det, mørke ringer under øynene ("svartedød"). En byllepest (en forstørret betent lymfeknute) dukker opp på den andre dagen. Noen ganger utvikler pesten seg så raskt at pasienten dør før byllen dukker opp. Lungepest er spesielt alvorlig. Den kan oppstå som en komplikasjon av byllepest, og gjennom luftbåren smitte. Sykdommen utvikler seg også veldig raskt: frysninger, høy temperatur og allerede i de første timene smerter i siden, hoste, først tørr, og deretter med blodig sputum, kommer i tillegg; delirium, cyanose, kollaps og død oppstår. En pasient med lungepest er en usedvanlig fare for andre, da han skiller ut en enorm mengde av patogenet med sputum. I utviklingen av sykdommen spilles hovedrollen av undertrykkelse av aktiviteten til fagocytter: nøytrofile leukocytter og makrofager. Uhemmet reproduksjon og spredning av patogenet gjennom blodet i kroppen undertrykker immunforsvaret fullstendig og fører (i fravær av effektiv behandling) til pasientens død.

Laboratoriediagnostikk av pest

Bakteriologiske, bakteriologiske, serologiske og biologiske metoder brukes, samt en allergisk test med pestin (for retrospektiv diagnostikk). Materialet for studien er: en punktering fra bubo (eller dens utskillelse), sputum, blod og, i tarmform, avføring. Yersinia pestis identifiseres basert på morfologi, kulturelle, biokjemiske egenskaper, en test med pestfag og ved bruk av en biologisk test.

En enkel og pålitelig metode for å bestemme pestbasill-antigener i materialet som studeres er bruk av RPGA, spesielt ved bruk av erytrocyttdiagnostikk sensibilisert med monoklonale antistoffer mot kapselantigenet, og IFM. De samme reaksjonene kan brukes til å påvise antistoffer i pasienters serum.

Den biologiske diagnostiske metoden innebærer å infisere et marsvin med testmaterialet (når det er sterkt forurenset med tilhørende mikroflora) kutant, subkutant eller, sjeldnere, intraperitonealt.

Når man arbeider med materiale som inneholder pestpatogenet, kreves det streng overholdelse av regimet, derfor utføres alle studier kun av velutdannet personell i spesielle antipestinstitusjoner.

Pestforebygging

En spesiell pesttjeneste utfører konstant overvåking av naturlige pestforekomster og organisering av tiltak for å forebygge menneskelige sykdommer i landet. Den omfatter fem pestinstitutter og dusinvis av peststasjoner og -avdelinger.

Til tross for tilstedeværelsen av naturlige foci, har det ikke vært et eneste tilfelle av pest hos mennesker i Russland siden 1930. For spesifikk pestforebygging brukes pestvaksinasjon - en levende, svekket vaksine fra EV-stammen. Den administreres kutant, intradermalt eller subkutant. I tillegg er det foreslått en tørrtablettvaksine til oral bruk. Immunitet etter vaksinasjon dannes innen 5.-6. dag etter vaksinasjon og varer i 11-12 måneder. En intradermal allergitest med pestin er foreslått for vurdering og retrospektiv diagnostikk av pest. Reaksjonen anses som positiv hvis det dannes en forsegling på minst 10 mm i diameter på stedet for pestinadministrasjon etter 24-48 timer og rødhet oppstår. Allergitesten er også positiv hos personer med immunitet etter infeksjon.

Russiske forskere bidro stort til studiet av pesten og organiseringen av kampen mot den: D.S. Samoylovich (den første ikke bare i Russland, men også i Europa som «jakte» etter pestmikroben på 1700-tallet, han var også den første som foreslo vaksinasjoner mot pesten), D.K. Zabolotny, N.P. Klodnitsky, I.A. Deminsky (studie av naturlige pestfokus, bærere av patogenet i fokusene, etc.) og andre.