Yersinia pestis

Yersinia pestis — это грамотрицательная факультативно-анаэробная бактерия из семейства Enterobacteriaceae, возбудитель чумы — особо опасной инфекционной болезни, относящейся к карантинным (конвенционным) инфекциям. Относится к роду Yersinia, который включает также возбудителей псевдотуберкулёза (Yersinia pseudotuberculosis) и иерсиниоза (Yersinia enterocolitica). Yersinia pestis является одним из наиболее патогенных микроорганизмов в истории человечества, вызывавшим три крупнейшие пандемии чумы, унёсшие сотни миллионов жизней.

История открытия и изучения

Возбудитель чумы был открыт в 1894 году, во время третьей пандемии чумы, почти одновременно двумя учёными: французским бактериологом Александром Йерсеном и японским микробиологом Китасато Сибасабуро. Йерсен, работавший в Гонконге, выделил бактерию из трупов людей и умерших крыс, доказав её роль в этиологии болезни. В честь Йерсена микроорганизм получил видовое название. Китасато, ученик Роберта Коха, также выделил культуру, но его описание было менее точным. Впоследствии было установлено, что Yersinia pestis — это тот же микроб, который ранее описывали под названиями Bacterium pestis и Pasteurella pestis. Современное название закреплено в 1970-х годах после реклассификации рода Pasteurella.

Таксономия и филогения

Yersinia pestis принадлежит к домену Bacteria, типу Proteobacteria, классу Gammaproteobacteria, порядку Enterobacterales, семейству Yersiniaceae. Генетически она очень близка к Yersinia pseudotuberculosis, от которой, по оценкам, отделилась около 1500–20 000 лет назад, приобретя специфические факторы патогенности. Различия между ними обусловлены наличием у Y. pestis плазмид (pCD1, pMT1, pPCP1), кодирующих вирулентность, а также утратой некоторых генов, связанных с окружающей средой. Филогенетические исследования выделяют несколько биоваров (antiqua, medievalis, orientalis, microtus), которые ассоциированы с разными историческими пандемиями и географическими регионами.

Морфология и физиология

Yersinia pestis — это неподвижная, овоидная (яйцевидная) палочка длиной 1–2 мкм и шириной 0,5–0,8 мкм. При окрашивании по Граму даёт отрицательный результат. Характерной особенностью является биполярное окрашивание (по методу Романовского — Гимзы или метиленовым синим), при котором концы клетки окрашиваются интенсивнее центра, что придаёт бактерии вид «английской булавки». Этот признак, однако, не является строго специфичным.

Бактерия является факультативным анаэробом, то есть способна расти как в присутствии, так и в отсутствии кислорода. Оптимальная температура роста — 28–30 °C, хотя в организме теплокровного хозяина (37 °C) она также активно размножается. На плотных питательных средах (например, агар Хоттингера) образует колонии двух типов: S-формы (гладкие, вирулентные) и R-формы (шероховатые, авирулентные). Y. pestis не образует спор, но способна длительно сохраняться во внешней среде, особенно в трупах, почве и при низких температурах.

Факторы патогенности

Патогенность Yersinia pestis обусловлена комплексом факторов, кодируемых как хромосомными генами, так и тремя основными плазмидами:

• Плазмида pCD1 (70 kb) — кодирует систему секреции III типа (T3SS), которая инъецирует в клетки хозяина эффекторные белки (Yops), подавляющие фагоцитоз и воспалительный ответ.
• Плазмида pMT1 (100 kb) — содержит гены синтеза капсульного антигена F1 (фракция I), который защищает бактерию от фагоцитоза, а также гены мышиного токсина (Ymt), необходимого для выживания в организме блохи.
• Плазмида pPCP1 (9,5 kb) — кодирует плазминоген-активатор (Pla), протеазу, обеспечивающую инвазивность и распространение бактерии по тканям, а также устойчивость к сывороточному бактерицидному действию.

Кроме того, хромосома Y. pestis содержит гены, отвечающие за синтез липополисахарида (эндотоксина), сидерофоров (системы захвата железа) и адгезинов. Важнейшим фактором является способность подавлять фагоцитоз макрофагов и нейтрофилов на ранних стадиях инфекции.

Эпидемиология и резервуары

Yersinia pestis является зоонозным патогеном, циркулирующим в природных очагах среди диких грызунов (суслики, сурки, песчанки, полёвки) и их эктопаразитов — блох. Основной переносчик — блоха Xenopsylla cheopis (крысиная блоха). В желудке блохи бактерии размножаются, образуя «чумной блок» — сгусток, препятствующий питанию. Голодная блоха при укусе срыгивает бактерии в ранку млекопитающего. Человек заражается преимущественно через укусы инфицированных блох, при контакте с больными животными (снятие шкур, разделка тушек) или воздушно-капельным путём от больных лёгочной формой чумы.

Природные очаги чумы существуют на всех континентах, кроме Австралии и Антарктиды. На территории России природные очаги зарегистрированы в Прикаспии, на Алтае, в Туве, Забайкалье и на Кавказе. В мире ежегодно регистрируется от 200 до 2000 случаев заболевания чумой, преимущественно в странах Африки (Мадагаскар, Демократическая Республика Конго), Азии (Китай, Монголия, Индия) и Южной Америки (Перу, Боливия).

Клинические формы чумы

Инкубационный период составляет от нескольких часов до 6 дней. Различают несколько клинических форм:

• Бубонная чума — наиболее частая форма (80–90% случаев). Характеризуется резким увеличением лимфатических узлов (бубонов), чаще паховых и подмышечных, с сильной болезненностью, лихорадкой, ознобом. Без лечения летальность достигает 50–60%.
• Лёгочная чума — наиболее опасная и заразная форма. Развивается первично (при воздушно-капельном заражении) или вторично (как осложнение бубонной). Сопровождается тяжёлой пневмонией, кровохарканьем, дыхательной недостаточностью. Без антибиотиков летальность близка к 100%.
• Септическая чума — генерализованная форма, при которой бактерии быстро проникают в кровоток, вызывая септический шок, ДВС-синдром, некрозы. Может развиваться без бубонов.
• Кожная форма — встречается редко, проявляется язвами и карбункулами в месте укуса блохи.

Диагностика

Лабораторная диагностика проводится в специализированных лабораториях особо опасных инфекций. Включает:

• Бактериоскопия — окраска мазков из бубона, мокроты, крови по Граму или метиленовым синим.
• Бактериологический посев — на питательные среды (агар Хоттингера, кровяной агар) с последующей идентификацией по биохимическим свойствам и фаголизису специфическим чумным бактериофагом.
• Серологические методы — РПГА, ИФА для выявления антител к антигену F1.
• Молекулярно-генетические методы — ПЦР-диагностика, позволяющая выявить ДНК Y. pestis в материале за несколько часов.
• Биологическая проба — заражение лабораторных животных (морских свинок, белых мышей) с последующим выделением культуры.

Лечение и профилактика

При подозрении на чуму больные подлежат немедленной госпитализации и строгой изоляции. Основу лечения составляют антибиотики: стрептомицин, гентамицин, доксициклин, ципрофлоксацин, левомицетин. Препараты вводятся парентерально в высоких дозах. При своевременном начале терапии летальность при бубонной форме снижается до 5–10%. При лёгочной форме требуется интенсивная терапия и респираторная поддержка.

Специфическая профилактика включает вакцинацию живой ослабленной вакциной (штамм EV) или химической вакциной. Вакцинация проводится по эпидемическим показаниям для лиц, работающих в природных очагах, и персонала лабораторий. Неспецифическая профилактика включает дератизацию, дезинсекцию, контроль за перемещением грузов, карантинные мероприятия в очагах.

Исторические пандемии

Yersinia pestis ответственна за три крупнейшие пандемии чумы в истории человечества:

• Первая пандемия (Юстинианова чума, 541–750 гг. н.э.) — началась в Египте, охватила Средиземноморье, Европу и Азию. По разным оценкам, унесла от 25 до 50 миллионов жизней. Биовар — antiqua.
• Вторая пандемия («Чёрная смерть», 1346–1353 гг.) — самая известная. Занесена из Крыма в Европу, погубила от 30 до 60% населения Европы (около 50–75 миллионов человек). Биовар — medievalis. Пандемия продолжалась с перерывами до XVIII века.
• Третья пандемия (начало 1855 года, пик в 1890–1920-х гг.) — началась в китайской провинции Юньнань, распространилась через порты на все континенты. Унесла около 12–15 миллионов жизней, в основном в Индии и Китае. Биовар — orientalis. Именно в ходе этой пандемии был открыт возбудитель.

Современное значение

Yersinia pestis остаётся актуальной проблемой для здравоохранения. ВОЗ относит чуму к реemerging инфекциям (возвращающимся болезням). Вспышки регистрируются в эндемичных регионах, а также возможны завозные случаи. Бактерия рассматривается как потенциальное средство биологического оружия (категория А по классификации CDC). Исследования Y. pestis продолжаются в области молекулярной патогенеза, эволюции, разработки новых вакцин и антибиотиков.

Источники

• ВОЗ. Чума: информационный бюллетень.
• Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC). Plague.
• Perry R. D., Fetherston J. D. Yersinia pestis – etiologic agent of plague // Clinical Microbiology Reviews. – 1997. – Vol. 10, № 1. – P. 35–66.
• Butler T. Plague: a review // Clinical Infectious Diseases. – 2013. – Vol. 54, № 9. – P. 1300–1306.
• Анисимов А. П., Линдеманн А. Чума: клиника, диагностика, лечение // Медицинский вестник. – 2014.
• Коротяев А. И., Бабичев С. А. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология. – СПб.: СпецЛит, 2010.