Patogen kuge

Kuga (pestis) je akutna nalezljiva bolezen, ki se pojavlja kot hemoragična sepsa. V preteklosti je bila kuga strašna nadloga za človeštvo. Znane so tri pandemije kuge, ki so terjale milijone človeških življenj.

Prva pandemija se je zgodila v 6. stoletju našega štetja. Med letoma 531 in 580 je ubila približno 100 milijonov ljudi – polovico prebivalstva Vzhodnega rimskega cesarstva ("Justinijanova" kuga).

Druga pandemija je izbruhnila v 14. stoletju. Začela se je na Kitajskem in prizadela številne države v Aziji in Evropi. V Aziji je zaradi nje umrlo 40 milijonov ljudi, v Evropi pa jih je od 100 milijonov umrlo 25 milijonov. Takole N. M. Karamzin opisuje to pandemijo v svoji Zgodovini ruske države: »Bolezen so razkrivale žleze v mehkih votlinah telesa, človek je izkašljeval kri in umrl drugi ali tretji dan. Nemogoče si je predstavljati grozljivejšega prizora, pravijo kronisti... Od Pekinga do bregov Evfrata in Ladoge so bila zemeljska drobovin napolnjena z milijoni trupel, države pa so bile zapuščene... V Gluhovu in Belozersku ni ostal niti en prebivalec... Ta kruta kuga je prišla in se večkrat vrnila. V Smolensku je divjala trikrat in končno je leta 1387 ostalo le pet ljudi, ki so po kroniki odšli ven in zaprli mesto, ki je bilo polno trupel.«

Tretja pandemija kuge se je začela leta 1894 in končala leta 1938, pri čemer je umrlo 13–15 milijonov ljudi.

Povzročitelja kuge je leta 1894 odkril francoski znanstvenik A. Yersin, v čigar čast pa so ga poimenovali Yersinia pestis. Rod Yersinia spada v družino Enterobacteriaceae in vključuje 11 vrst, od katerih so tri patogene za ljudi: Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis in Yersinia enterocolitica; patogenost ostalih še ni jasna.

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

Morfologija povzročitelja kuge

Yersinia pestis je dolga 1-2 μm in debela 0,3-0,7 μm. V razmazih s telesa bolnika ter s trupel ljudi in glodalcev, ki so umrli zaradi kuge, je videti kot kratka jajčasta (jajčaste oblike) palica z bipolarnim obarvanjem. V razmazih iz jušne kulture je palica razporejena v verigi, v razmazih iz agar kultur - naključno. Bipolarno obarvanje je v obeh primerih ohranjeno, vendar je nekoliko šibkejše v razmazih iz agar kultur. Povzročitelj kuge je gramnegativen, bolje se obarva z alkalnimi in karbolnimi barvili (Lefflerjeva modro), ne tvori spor in nima flagel. Vsebnost G + C v DNK je 45,8-46,0 mol % (za celoten rod). Pri temperaturi 37 °C tvori nežno kapsulo beljakovinske narave, ki se pokaže na vlažnih in rahlo kislih hranilnih medijih.

Biokemijske lastnosti povzročitelja kuge

Yersinia pestis je aerob, dobro raste na običajnih hranilnih medijih. Optimalna temperatura za rast je 27–28 °C (območje – od 0 do 45 °C), pH = 6,9–7,1. Kužni bacil raste značilno na tekočih in trdnih hranilnih medijih: na juhi se kaže kot nastanek rahlega filma, iz katerega se spuščajo niti v obliki ledenic, ki spominjajo na stalaktite, na dnu – rahla usedlina, juha ostane prozorna. Razvoj kolonij na trdnih medijih poteka v treh fazah: po 10–12 urah pod mikroskopom rast v obliki brezbarvnih plošč (faza »razbitega stekla«); po 18–24 urah – faza »čipkastih robčkov«, pri opazovanju pod mikroskopom je opazna svetla čipkasta cona, ki se nahaja okoli štrlečega osrednjega dela, rumenkaste ali rahlo rjavkaste barve. Po 40–48 urah nastopi faza »odrasle kolonije« – rjavkasto obrisano središče z izrazito periferno cono. Yersinia pseudotuberculosis in Yersinia enterocolitica nimata stopnje "razbitega stekla". Na gojiščih s krvjo so kolonije Yersinia pestis zrnate s šibko definiranim perifernim območjem. Da bi hitro dosegli rast, značilno za Yersinia pestis na gojiščih, je priporočljivo, da jim dodate stimulanse rasti: natrijev sulfit, kri (ali njene pripravke) ali lizat kulture sarcinije. Za kužni bacil je značilen izrazit polimorfizem, zlasti na gojiščih s povečano koncentracijo NaCl, v starih kulturah, v organih razpadlih trupel kuge.

Kužni bacil nima oksidaze, ne tvori indola in H2S, ima katalazno aktivnost in fermentira glukozo, maltozo, galaktozo, manitol s tvorbo kisline brez plina.

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

Antigenska sestava povzročitelja kuge

Pri Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis in Yersinia enterocolitica so našli do 18 podobnih somatskih antigenov. Za Yersinia pestis je značilna prisotnost kapsularnega antigena (frakcija I), antigenov T in VW, beljakovin plazemske koagulaze, fibrinolizina, beljakovin zunanje membrane in antigena pH6. Vendar pa je za razliko od Yersinia pseudotuberculosis in Yersinia enterocolitica Yersinia pestis bolj enotna glede antigenov; za to vrsto ni serološke klasifikacije.

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

Odpornost povzročitelja kuge

V sputumu lahko kužni bacil preživi do 10 dni; na perilu in oblačilih, umazanih z bolnikovimi izločki, preživi več tednov (beljakovine in sluz ga varujejo pred uničujočim učinkom sušenja). V truplih ljudi in živali, ki so poginili zaradi kuge, preživi od zgodnje jeseni do zime; nizke temperature, zmrzovanje in odtajanje ga ne ubijejo. Sonce, sušenje in visoke temperature so za Yersinia pestis uničujoči. Segrevanje na 60 °C ubije v 1 uri, pri temperaturi 100 °C pa v nekaj minutah; 70 % alkohol, 5 % raztopina fenola, 5 % raztopina lizola in nekatera druga kemična razkužila ubijejo v 5-10-20 minutah.

Dejavniki patogenosti povzročitelja kuge

Yersinia pestis je najbolj patogena in agresivna bakterija, zato povzroča najhujšo bolezen. Pri vseh živalih, ki so nanjo občutljive, in pri ljudeh povzročitelj kuge zavira zaščitno funkcijo fagocitnega sistema. Prodre v fagocite, zavira "oksidativni izbruh" v njih in se neovirano razmnožuje. Nezmožnost fagocitov, da bi opravljali svojo ubijalsko funkcijo v odnosu do Yersinia pestis, je glavni razlog za dovzetnost za kugo. Visoka invazivnost, agresivnost, toksigenost, toksičnost, alergenost in sposobnost zaviranja fagocitoze so posledica prisotnosti celotnega arzenala dejavnikov patogenosti pri Y. pestis, ki so navedeni spodaj.

Sposobnost celic, da absorbirajo eksogena barvila in hemin. Povezana je s funkcijo sistema za transport železa in zagotavlja Yersinia pestis sposobnost razmnoževanja v telesnih tkivih.

• Odvisnost rasti pri temperaturi 37 °C od prisotnosti Ca ionov v gojišču.
• Sinteza antigenov VW. Antigen W se nahaja v zunanji membrani, V pa v citoplazmi. Ti antigeni zagotavljajo razmnoževanje Y. pestis znotraj makrofagov.
• Sinteza "mišjega" toksina. Toksin blokira proces prenosa elektronov v mitohondrijih srca in jeter občutljivih živali, vpliva na trombocite in krvne žile (trombocitopenija) ter moti njihovo delovanje.
• Sinteza kapsule (frakcija I - Fral). Kapsula zavira aktivnost makrofagov.
• Sinteza pesticidov je vrstno specifična značilnost Yersinia pestis.
• Sinteza fibrinolizina.
• Sinteza plazemske koagulaze. Oba proteina sta lokalizirana v zunanji membrani in zagotavljata visoke invazivne lastnosti Yersinia pestis.
• Sinteza endogenih purinov.
• Sinteza toplotno inducibilnih proteinov zunanje membrane - proteinov Yop (zunanji proteini Yersinia). Proteini YopA, YopD, YopE, YopH, YopK, YopM, YopN zavirajo aktivnost fagocitov.
• Sinteza nevraminidaze. Spodbuja adhezijo (sprošča receptorje za Yersinia pestis).
• Sinteza adenilat ciklaze. Domneva se, da zavira "oksidativni izbruh", tj. blokira ubijalno delovanje makrofagov.
• Sinteza adhezijskih pilusov. Zavirajo fagocitozo in zagotavljajo prodiranje Yersinia pestis kot znotrajceličnega parazita v makrofage.
• Sinteza širokospektralnih aminopeptidaz.
• Endotoksin (LPS) in druge komponente celične stene s toksičnimi in alergenimi učinki.
• pHb-antigen. Sintetizira se pri temperaturi 37 °C in nizkem pH, zavira fagocitozo in ima citotoksičen učinek na makrofage.

Pomemben del dejavnikov patogenosti Yersinia pestis nadzirajo geni, ki jih nosijo naslednji 3 razredi plazmidov, ki jih običajno najdemo skupaj v vseh patogenih sevih:

• pYP (9,5 kb) - plazmid patogenosti. Nosi 3 gene:
  • pst - kodira sintezo pesticina;
  • pim - določa imunost na pesticide;
  • pla - določa fibrinolitično (aktivator plazminogena) in plazemsko-koagulazno aktivnost.
• pYT (65 MD) je plazmid toksigenosti. Nosi gene, ki določajo sintezo "mišjega" toksina (kompleksnega proteina, sestavljenega iz dveh fragmentov, A in B, z molekulsko maso 240 oziroma 120 kDa), in gene, ki nadzorujejo beljakovinske in lipoproteinske komponente kapsule. Njegova tretja komponenta nadzoruje kromosomske gene. Plazmid se je prej imenoval pFra.
• pYV (110 kb) - virulentni plazmid.

Določa odvisnost rasti Y. pestis pri 37 °C od prisotnosti ionov Ca2+ v gojišču, zato ima drugo ime - plazmid Lcr (nizek odziv na kalcij). Geni tega še posebej pomembnega plazmida kodirajo tudi za sintezo antigenov V in W ter toplotno induciranih proteinov Yop. Njihova sinteza poteka pod kompleksnim genetskim nadzorom pri temperaturi 37 °C in v odsotnosti Ca2+ v gojišču. Vse vrste proteinov Yop, razen YopM in YopN, se hidrolizirajo zaradi aktivnosti aktivatorja plazminogena (gen pla plazmida pYP). Proteini Yop v veliki meri določajo virulenco Yersinia pestis. Protein YopE ima antifagocitne in citotoksične učinke. YopD zagotavlja prodiranje YopE v ciljno celico; YopH ima antifagocitno in proteinsko tirozin fosfatazno aktivnost; protein YopN ima lastnosti kalcijevega senzorja; YopM se veže na atrombin v človeški krvi.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ]

Postinfekcijska imunost

Imunost po okužbi je močna in doživljenjska. Ponavljajoči se primeri kuge so izjemno redki. Narava imunosti je celična. Čeprav se protitelesa pojavijo in igrajo določeno vlogo pri pridobljeni imunosti, jo posredujejo predvsem T-limfociti in makrofagi. Pri ljudeh, ki so preboleli kugo ali so bili cepljeni, je fagocitoza popolna. To je tisto, kar določa pridobljeno imunost.

Epidemiologija kuge

Razpon toplokrvnih prenašalcev kužnega mikroba je izjemno obsežen in vključuje več kot 200 vrst 8 redov sesalcev. Glavni vir kuge v naravi so glodalci in lagomorfi. Naravna okužba je bila ugotovljena pri več kot 180 njihovih vrstah, od katerih jih je več kot 40 del favne Rusije in sosednjih ozemelj (znotraj nekdanje ZSSR). Od 60 vrst bolh, pri katerih je bila v poskusnih pogojih ugotovljena možnost prenosa povzročitelja kuge, jih 36 živi na tem ozemlju.

Kužni mikrob se razmnožuje v lumnu prebavnega trakta bolhe. V njegovem sprednjem delu se oblikuje čep ("kužni blok"), ki vsebuje veliko število mikrobov. Ko sesalec ugrizne z obratnim pretokom krvi v rano, se del mikrobov spere s čepa, kar vodi do okužbe. Poleg tega lahko okužbo povzročijo tudi iztrebki, ki jih bolha izloča med hranjenjem, če pridejo v rano.

Glavni (prevalci) Y. pestis v Rusiji in Srednji Aziji so zemeljske veverice, gerbili in svizci, v nekaterih žariščih pa tudi pike in voluharji. Z njimi je povezan obstoj naslednjih žarišč kuge.

• 5 žarišč, v katerih je glavni nosilec kužnega mikroba mala zemeljska veverica (severozahodno Kaspijsko območje; medrečje Terek-Sunža; žarišča Elbrusa; polpuščavska žarišča Volga-Ural in Trans-Ural).
• 5 žarišč, v katerih so nosilci goferji in svizci (na Altaju - pike): žarišča Transbaikal, Gorno-Altaj, Tuva in visokogorski Tien Shan in Pamir-Alaj.
• Volgo-Uralska, zakavkaška in srednjeazijska puščavska območja, kjer so glavni prenašalci gerbili.
• Visokogorska zakavkaška in gissarska žarišča z glavnimi nosilci - voluharji.

Različne klasifikacije Yersinia pestis temeljijo na različnih skupinah značilnosti - biokemijskih značilnostih (glicerol-pozitivne in glicerol-negativne različice), območju razširjenosti (oceanske in celinske različice), vrstah glavnih prenašalcev (različice podgan in zemeljskih veveric). Po eni najpogostejših klasifikacij, ki jo je leta 1951 predlagal francoski raziskovalec kuge R. Devignat, se glede na geografsko razširjenost patogena in njegove biokemične lastnosti razlikujejo tri intraspecifične oblike (biovar) Yersinia pestis.

Po klasifikaciji ruskih znanstvenikov (Saratov, 1985) je vrsta Yersinia pestis razdeljena na 5 podvrst: Yersinia pestis subsp. pestis (glavna podvrsta; vključuje vse tri biovarje iz klasifikacije R. Devignyja), Y. pestis subsp. altaica (altajska podvrsta), Yersinia pestis subsp. caucasica (kavkaška podvrsta), Y. pestis subsp. hissarica (gissarska podvrsta) in Yersinia pestis subsp. ulegeica (udeška podvrsta).

Ljudje se okužijo z ugrizi bolh, neposrednim stikom z nalezljivim materialom, kapljicami v zraku in redko s hrano (na primer z uživanjem mesa kamel, okuženih s kugo). V letih 1998–1999 je za kugo po vsem svetu zbolelo 30.534 ljudi, od katerih jih je 2.234 umrlo.

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

Simptomi kuge

Glede na način okužbe ločimo bubonsko, pljučno in črevesno obliko kuge; redko septično in kožno (gnojni mehurji na mestu ugriza bolhe). Inkubacijska doba za kugo se giblje od nekaj ur do 9 dni (pri ljudeh, ki se zdravijo s seroprofilakso, do 12 dni). Povzročitelj kuge prodre skozi najmanjšo poškodbo kože (ugriz bolhe), včasih skozi sluznico ali po kapljicah v zraku, doseže regionalne bezgavke, kjer se začne hitro razmnoževati. Bolezen se začne nenadoma: hud glavobol, visoka temperatura z mrzlico, obraz je hiperemičen, nato potemni, temni kolobarji pod očmi ("črna smrt"). Bubo (povečana vneta bezgavka) se pojavi drugi dan. Včasih se kuga razvije tako hitro, da bolnik umre, še preden se pojavi bubo. Pljučna kuga je še posebej huda. Pojavi se lahko kot zaplet bubonske kuge in z okužbo po zraku. Bolezen se prav tako zelo hitro razvija: dodajo se mrzlica, visoka temperatura in že v prvih urah bolečine v boku, kašelj, sprva suh, nato pa s krvavim izpljunkom; Pojavijo se delirij, cianoza, kolaps in smrt. Bolnik s pljučno kugo predstavlja izjemno nevarnost za druge, saj z izpljunkom izloči ogromno količino povzročitelja. Pri razvoju bolezni ima glavno vlogo zaviranje aktivnosti fagocitov: nevtrofilnih levkocitov in makrofagov. Neomejeno razmnoževanje in širjenje povzročitelja s krvjo po telesu popolnoma zavira imunski sistem in vodi (ob odsotnosti učinkovitega zdravljenja) v smrt bolnika.

Laboratorijska diagnostika kuge

Uporabljajo se bakteriološke, bakteriološke, serološke in biološke metode ter alergijski test s pestinom (za retrospektivno diagnostiko). Material za študijo je: punkcija iz bubona (ali njegovega izločka), sputum, kri in v črevesni obliki blato. Yersinia pestis se identificira na podlagi morfologije, kulture, biokemijskih značilnosti, testa s kužnim fagom in z uporabo biološkega testa.

Preprosta in zanesljiva metoda za določanje antigenov kužnega bacila v preučevanem materialu je uporaba RPGA, zlasti z uporabo eritrocitnega diagnostikuma, senzibiliziranega z monoklonskimi protitelesi proti kapsularnemu antigenu, in IFM. Iste reakcije se lahko uporabijo za odkrivanje protiteles v serumu bolnikov.

Biološka diagnostična metoda vključuje okužbo morskega prašička s testnim materialom (kadar je močno kontaminiran s spremljajočo mikrofloro) kožno, subkutano ali redkeje intraperitonealno.

Pri delu z materialom, ki vsebuje povzročitelja kuge, je potrebno strogo upoštevanje režima, zato vse študije izvaja le dobro usposobljeno osebje v posebnih protikužnih ustanovah.

Preprečevanje kuge

Stalno spremljanje naravnih žarišč kuge in organizacijo ukrepov za preprečevanje človeških bolezni v državi izvaja posebna protikužna služba. Vključuje pet protikužnih zavodov in več deset protikužnih postaj in oddelkov.

Kljub prisotnosti naravnih žarišč v Rusiji od leta 1930 ni bilo niti enega primera kuge pri ljudeh. Za specifično preprečevanje kuge se uporablja cepljenje proti kugi - živo atenuirano cepivo iz seva EV. Daje se kožno, intradermalno ali subkutano. Poleg tega je bilo predlagano suho tabletno cepivo za peroralno uporabo. Imunost po cepljenju se oblikuje 5. do 6. dan po cepljenju in traja 11-12 mesecev. Za njegovo oceno in retrospektivno diagnostiko kuge je bil predlagan intradermalni alergijski test s pestinom. Reakcija velja za pozitivno, če se na mestu dajanja pestina po 24-48 urah oblikuje tesnilo s premerom vsaj 10 mm in se pojavi rdečina. Alergijski test je pozitiven tudi pri ljudeh s postinfekcijsko imunostjo.

Velik prispevek k preučevanju kuge in organizaciji boja proti njej so dali ruski znanstveniki: D. S. Samojlovič (prvi ne le v Rusiji, ampak tudi v Evropi, ki je v 18. stoletju "lovil" kužni mikrob, bil je tudi prvi, ki je predlagal cepljenje proti kugi), D. K. Zabolotny, N. P. Klodnitsky, I. A. Deminski (preučevanje naravnih žarišč kuge, nosilcev povzročitelja v žariščih itd.) in drugi.