Patogen för pest

Pest (pestis) är en akut infektionssjukdom som uppstår som hemorragisk blodförgiftning. Förr i tiden var pesten en fruktansvärd gissel för mänskligheten. Tre pestpandemier är kända, som krävde miljontals människoliv.

Den första pandemin inträffade på 500-talet e.Kr. Den dödade omkring 100 miljoner människor från 531 till 580 – hälften av befolkningen i det östromerska riket (den "Justinianska" pesten).

Den andra pandemin bröt ut på 1300-talet. Den började i Kina och drabbade många länder i Asien och Europa. I Asien dog 40 miljoner människor av den, och i Europa dog 25 miljoner av 100 miljoner människor. Så här beskriver N.M. Karamzin denna pandemi i sin bok *Den ryska statens historia*: ”Sjukdomen avslöjades av körtlar i kroppens mjuka håligheter, en person hostade upp blod och dog på den andra eller tredje dagen. Det är omöjligt, säger krönikörerna, att föreställa sig en mer fruktansvärd syn... Från Peking till Eufrats och Ladogas stränder fylldes jordens inälvor med miljontals lik, och staterna var öde... I Glukhov och Belozersk återstod inte en enda invånare... Denna grymma pest kom och återkom flera gånger. I Smolensk rasade den tre gånger, och slutligen, år 1387, återstod bara fem personer, som enligt krönikan gick ut och stängde staden, som var fylld med lik.”

Den tredje pestpandemin började 1894 och slutade 1938 och dödade 13–15 miljoner människor.

Pestens orsaksmedlet upptäcktes 1894 av den franske vetenskapsmannen A. Yersin, till vars ära den fick namnet Yersinia pestis. Släktet Yersinia tillhör familjen Enterobacteriaceae och omfattar 11 arter, varav tre är patogena för människor: Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis och Yersinia enterocolitica; de andras patogenicitet är fortfarande oklar.

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

Morfologin hos pestpatogenen

Yersinia pestis är 1–2 μm lång och 0,3–0,7 μm tjock. I utstryk från patientens kropp och från lik av människor och gnagare som dött av pesten ser den ut som en kort äggformad (äggformad) stav med bipolär färgning. I utstryk från en buljongkultur är staven placerad i en kedja, i utstryk från agarkulturer – slumpmässigt. Bipolär färgning bevaras i båda fallen, men är något svagare i utstryk från agarkulturer. Pestens orsakande agens är gramnegativt, färgas bättre med alkaliska och karboliska färgämnen (Lefflers blå), bildar inte sporer och har inga flageller. G+C-halten i DNA är 45,8–46,0 mol% (för hela släktet). Vid en temperatur på 37 °C bildar den en känslig kapsel av proteinnatur, som avslöjas på fuktiga och lätt sura näringsmedier.

Biokemiska egenskaper hos pestpatogenen

Yersinia pestis är en aerob art som växer bra på vanliga näringsmedier. Den optimala temperaturen för tillväxt är 27-28 °C (intervall - från 0 till 45 °C), pH = 6,9-7,1. Pestbacillen växer karakteristiskt på flytande och fasta näringsmedier: på buljong manifesterar den sig som bildandet av en lös film, från vilken trådar sjunker ner i form av istappar, som liknar stalaktiter, längst ner - ett löst sediment, buljongen förblir transparent. Utvecklingen av kolonier på fasta medier går igenom tre steg: efter 10-12 timmar under mikroskop, tillväxt i form av färglösa plattor ("glaskrosset"-stadiet); efter 18-24 timmar - "spetsnäsduksstadiet", när man tittar under ett mikroskop syns en ljus spetszon, belägen runt den utskjutande centrala delen, gulaktig eller svagt brunaktig i färgen. Efter 40-48 timmar inträffar "vuxen koloni"-stadiet - ett brunaktigt konturerat centrum med en tydlig perifer zon. Yersinia pseudotuberculosis och Yersinia enterocolitica har inget "krossat glas"-stadium. På medier med blod är Yersinia pestis-kolonierna granulära med en svagt definierad perifer zon. För att snabbt uppnå tillväxt karakteristisk för Yersinia pestis på medier rekommenderas att tillsätta tillväxtstimulerande medel till dem: natriumsulfit, blod (eller dess preparat) eller sarciniakulturlysat. Pestbacillen kännetecknas av uttalad polymorfism, särskilt på medier med en ökad koncentration av NaCl, i gamla kulturer, i organen hos nedbrutna pestkroppar.

Pestbacillen saknar oxidas, bildar inte indol och H2S, har katalasaktivitet och fermenterar glukos, maltos, galaktos, mannitol med bildning av syra utan gas.

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

Antigenisk sammansättning av pestpatogenen

Upp till 18 liknande somatiska antigener har hittats i Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis och Yersinia enterocolitica. Yersinia pestis kännetecknas av närvaron av ett kapsulärt antigen (fraktion I), T, VW-antigener, plasmakoagulasproteiner, fibrinolysin, yttre membranproteiner och pH6-antigen. Till skillnad från Yersinia pseudotuberculosis och Yersinia enterocolitica är Yersinia pestis dock mer enhetlig vad gäller antigen; det finns ingen serologisk klassificering av denna art.

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

Resistens hos pestpatogenen

I slem kan pestbacillen överleva i upp till 10 dagar; på linne och kläder som nedsmutsats med patientens sekret överlever den i veckor (protein och slem skyddar den från den destruktiva effekten av uttorkning). I lik av människor och djur som dött av pesten överlever den från tidig höst till vinter; låga temperaturer, frysning och upptining dödar den inte. Sol, uttorkning och höga temperaturer är destruktiva för Yersinia pestis. Uppvärmning till 60 °C dödar på 1 timme, vid en temperatur på 100 °C dör den på några minuter; 70 % alkohol, 5 % fenollösning, 5 % lysollösning och vissa andra kemiska desinfektionsmedel dödar på 5–10–20 minuter.

Patogenicitetsfaktorer hos pestpatogenen

Yersinia pestis är den mest patogena och aggressiva bakterien och orsakar därför den allvarligaste sjukdomen. Hos alla djur som är känsliga för den, och hos människor, hämmar pestpatogenen den skyddande funktionen hos det fagocytiska systemet. Den penetrerar fagocyter, hämmar den "oxidativa explosionen" i dem och reproducerar sig obehindrat. Fagocyternas oförmåga att utföra sin dödande funktion i förhållande till Yersinia pestis är den främsta orsaken till mottaglighet för pest. Hög invasivitet, aggressivitet, toxigenicitet, toxicitet, allergenicitet och förmågan att hämma fagocytos beror på närvaron av en hel arsenal av patogenicitetsfaktorer hos Y. pestis, vilka listas nedan.

Cellernas förmåga att absorbera exogena färgämnen och hemin. Den är kopplad till järntransportsystemets funktion och ger Yersinia pestis förmågan att reproducera sig i kroppens vävnader.

• Tillväxtens beroende vid en temperatur på 37 °C är beroende av närvaron av Ca-joner i mediet.
• Syntes av VW-antigener. Antigen W finns i det yttre membranet och V finns i cytoplasman. Dessa antigener säkerställer reproduktionen av Y. pestis inuti makrofager.
• Syntes av "mus"-toxin. Toxinet blockerar processen för elektronöverföring i mitokondrierna i hjärtat och levern hos känsliga djur, påverkar blodplättar och blodkärl (trombocytopeni) och stör deras funktioner.
• Syntes av kapsel (fraktion I - Fral). Kapseln hämmar makrofagernas aktivitet.
• Pesticidsyntes är en artspecifik egenskap hos Yersinia pestis.
• Fibrinolysinsyntes.
• Syntes av plasmakoagulas. Båda dessa proteiner är lokaliserade i det yttre membranet och ger höginvasiva egenskaper hos Yersinia pestis.
• Syntes av endogena puriner.
• Syntes av värmeinducerbara proteiner i det yttre membranet - Yop-proteiner (Yersinias yttre proteiner). Proteinerna YopA, YopD, YopE, YopH, YopK, YopM, YopN hämmar fagocyternas aktivitet.
• Syntes av neuraminidas. Det främjar adhesion (frisätter receptorer för Yersinia pestis).
• Syntes av adenylatcyklas. Det antas att det hämmar den "oxidativa explosionen", dvs. blockerar makrofagernas dödande verkan.
• Syntes av adhesions-pili. De hämmar fagocytos och säkerställer penetrationen av Yersinia pestis, som en intracellulär parasit, in i makrofager.
• Syntes av bredspektrum aminopeptidaser.
• Endotoxin (LPS) och andra cellväggskomponenter med toxiska och allergiframkallande effekter.
• pHb-antigen. Det syntetiseras vid en temperatur på 37 °C och lågt pH, hämmar fagocytos och har en cytotoxisk effekt på makrofager.

En betydande del av patogenicitetsfaktorerna hos Yersinia pestis kontrolleras av gener som bärs av följande tre klasser av plasmider, vanligtvis tillsammans i alla patogena stammar:

• pYP (9,5 kb) - patogenicitetsplasmid. Bär 3 gener:
  • pst - kodar för syntesen av pesticin;
  • pim - bestämmer immunitet mot bekämpningsmedel;
  • pla - bestämmer fibrinolytisk (plasminogenaktivator) och plasmakoagulasaktivitet.
• pYT (65 MD) är en toxigenicitetsplasmid. Den bär gener som bestämmer syntesen av "mus"-toxinet (ett komplext protein bestående av två fragment, A och B, med molekylvikt 240 respektive 120 kDa), och gener som kontrollerar protein- och lipoproteinkomponenterna i kapseln. Dess tredje komponent kontrollerar kromosomgenerna. Plasmiden kallades tidigare pFra.
• pYV (110 kb) - virulensplasmid.

Den avgör beroendet av Y. pestis tillväxt vid 37 °C på närvaron av Ca2+-joner i mediet, därför har den ett annat namn - Lcr-plasmid (lågt kalciumsvar). Generna i denna särskilt viktiga plasmid kodar också för syntesen av V- och W-antigener och värmeinducerade Yop-proteiner. Deras syntes utförs under komplex genetisk kontroll vid en temperatur av 37 °C och i frånvaro av Ca2+ i mediet. Alla typer av Yop-proteiner, förutom YopM och YopN, hydrolyseras på grund av aktiviteten hos plasminogenaktivatorn (pla-genen i pYP-plasmiden). Yop-proteiner bestämmer i hög grad virulensen hos Yersinia pestis. YopE-proteinet har antifagocytiska och cytotoxiska effekter. YopD säkerställer penetrationen av YopE in i målcellen; YopH har antifagocytisk och proteintyrosinfosfatasaktivitet; YopN-proteinet har egenskaperna hos en kalciumsensor; YopM binder till atrombin i mänskligt blod.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ]

Postinfektiös immunitet

Immuniteten efter infektion är stark och livslång. Upprepade pestfall är extremt sällsynta. Immunitetens natur är cellulär. Även om antikroppar uppträder och spelar en viss roll i förvärvad immunitet, medieras den huvudsakligen av T-lymfocyter och makrofager. Hos personer som har haft pest eller vaccinerats är fagocytosen fullständig. Det är det som avgör förvärvad immunitet.

Epidemiologi av pest

Utbredningen av varmblodiga bärare av pestmikroben är extremt omfattande och omfattar mer än 200 arter av 8 ordningar av däggdjur. Den huvudsakliga källan till pest i naturen är gnagare och hardjur. Naturlig infektion har fastställts hos mer än 180 av deras arter, varav över 40 är en del av Rysslands och angränsande territoriers fauna (inom det tidigare Sovjetunionen). Av de 60 lopparter för vilka möjligheten att överföra pestpatogenen har fastställts under experimentella förhållanden, lever 36 i detta territorium.

Pestmikroben förökar sig i loppans matsmältningskanal. I dess främre del bildas en propp ("pestblock") som innehåller ett stort antal mikrober. När ett däggdjur biter med ett omvänt blodflöde in i såret, tvättas en del av mikroberna bort från pluggen, vilket leder till infektion. Dessutom kan avföring som utsöndras av loppan under födointag också orsaka infektion om den kommer in i såret.

De huvudsakliga bärarna av Y. pestis i Ryssland och Centralasien är jordekorrar, gerbiler och murmeldjur, och i vissa områden även pikor och sorkar. Förekomsten av följande pestområden är förknippad med dem.

• 5 härdar där den huvudsakliga bäraren av pestmikroben är den lilla markekorren (nordvästra Kaspiska regionen; Terek-Sunzha-flödesbanan; Elbrus-härdar; Volga-Ural och Trans-Ural halvökenhärdar).
• 5 fokus där bärarna är gophers och murmeldjur (i Altai - pikas): Transbaikal, Gorno-Altai, Tuva och högbergiga Tien Shan och Pamir-Alai-fokus.
• Volga-Ural, Transkaukasiska och Centralasiatiska ökenområden, där de viktigaste bärarna är gerbiler.
• Högbergiga transkaukasiska och gissariska fokus med de viktigaste bärarna - sorkar.

Olika klassificeringar av Yersinia pestis baseras på olika grupper av egenskaper - biokemiska egenskaper (glycerolpositiva och glycerolnegativa varianter), utbredningsområde (oceaniska och kontinentala varianter), typer av huvudsakliga bärare (råtta- och jordekorrvarianter). Enligt en av de vanligaste klassificeringarna, som föreslogs 1951 av den franska pestforskaren R. Devignat, urskiljs tre intraspecifika former (biovar) av Yersinia pestis, beroende på patogenens geografiska utbredning och dess biokemiska egenskaper.

Enligt ryska forskares klassificering (Saratov, 1985) är arten Yersinia pestis indelad i 5 underarter: Yersinia pestis subsp. pestis (den huvudsakliga underarten; den inkluderar alla tre biovarianterna i R. Devignys klassificering), Y. pestis subsp. altaica (altaisk underart), Yersinia pestis subsp. caucasica (kaukasisk underart), Y. pestis subsp. hissarica (Gissar-underart) och Yersinia pestis subsp. ulegeica (udege-underart).

Människor smittas genom loppbett, direktkontakt med smittämne, luftburna droppar och i sällsynta fall genom mat (till exempel genom att äta kött från pestinfekterade kameler). Under 1998-1999 drabbades 30 534 personer världen över av pesten, varav 2 234 dog.

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

Symtom på pesten

Beroende på infektionsmetod finns det böldpest, pulmonella och intestinala former av pest; i sällsynta fall septiska och kutana (variga blåsor vid loppbett). Inkubationstiden för pest varierar från flera timmar till 9 dagar (hos personer som genomgår seroprofylax, upp till 12 dagar). Smittämnet penetrerar genom den minsta hudens skada (loppbett), ibland genom slemhinnan eller genom luftburna droppar, når de regionala lymfkörtlarna, där det börjar föröka sig snabbt. Sjukdomen börjar plötsligt: svår huvudvärk, hög feber med frossa, ansiktet är hyperemiskt, sedan mörknar det, mörka ringar under ögonen ("digerdöden"). En böldpest (en förstorad inflammerad lymfkörtel) uppträder på den andra dagen. Ibland utvecklas pesten så snabbt att patienten dör innan böldpesten uppträder. Lungpest är särskilt allvarlig. Den kan uppstå som en komplikation av böldpest och genom luftburen infektion. Sjukdomen utvecklas också mycket snabbt: frossa, hög temperatur och redan under de första timmarna smärta i sidan, hosta, initialt torr och sedan med blodig slem, tillkommer; delirium, cyanos, kollaps och död inträffar. En patient med lungpest är en exceptionell fara för andra, eftersom hen utsöndrar en enorm mängd av patogenen med slemmet. I sjukdomsutvecklingen spelas huvudrollen av att hämma aktiviteten hos fagocyter: neutrofila leukocyter och makrofager. Obegränsad reproduktion och spridning av patogenen genom blodet i kroppen hämmar immunförsvaret fullständigt och leder (i avsaknad av effektiv behandling) till patientens död.

Laboratoriediagnostik av pest

Bakteriologiska, bakteriologiska, serologiska och biologiska metoder används, liksom ett allergiskt test med pestin (för retrospektiv diagnostik). Materialet för studien är: en punktering från bubo (eller dess utsöndring), sputum, blod och, i tarmform, avföring. Yersinia pestis identifieras baserat på morfologi, kulturella, biokemiska egenskaper, ett test med pestfag och med hjälp av ett biologiskt test.

En enkel och tillförlitlig metod för att bestämma pestbacillusantigener i det studerade materialet är användningen av RPGA, särskilt med användning av erytrocytdiagnostikum sensibiliserade med monoklonala antikroppar mot kapselantigenet, och IFM. Samma reaktioner kan användas för att detektera antikroppar i patienters serum.

Den biologiska diagnostiska metoden innebär att ett marsvin infekteras med testmaterialet (när det är kraftigt kontaminerat med medföljande mikroflora) kutant, subkutant eller, mer sällan, intraperitonealt.

Vid arbete med material som innehåller pestpatogenen krävs strikt efterlevnad av regimen, därför utförs alla studier endast av välutbildad personal i speciella institutioner mot pest.

Pestförebyggande

En särskild pestbekämpningstjänst utför ständig övervakning av naturliga pestområden och organisering av åtgärder för att förebygga mänskliga sjukdomar i landet. Den omfattar fem pestinstitut och dussintals peststationer och avdelningar.

Trots förekomsten av naturliga härdar har det inte förekommit ett enda fall av pest hos människor i Ryssland sedan 1930. För specifikt pestförebyggande används pestvaccination - ett levande försvagat vaccin från EV-stammen. Det administreras kutant, intradermalt eller subkutant. Dessutom har ett torrt tablettvaccin för oral användning föreslagits. Immunitet efter vaccination bildas senast den 5:e-6:e dagen efter vaccination och varar i 11-12 månader. Ett intradermalt allergitest med pestin har föreslagits för dess bedömning och retrospektiv diagnostik av pest. Reaktionen anses vara positiv om en försegling med minst 10 mm diameter bildas vid platsen för pestinadministrering efter 24-48 timmar och rodnad uppstår. Allergitestet är också positivt hos personer med immunitet efter infektion.

Ett stort bidrag till studiet av pesten och organisationen av kampen mot den gjordes av ryska forskare: D.S. Samoylovich (den förste inte bara i Ryssland utan även i Europa som "jagade" efter pestmikroben redan på 1700-talet, han var också den förste som föreslog vaccinationer mot pesten), D.K. Zabolotny, N.P. Klodnitsky, I.A. Deminsky (studie av naturliga pestfokus, bärare av patogenen i fokus, etc.) och andra.