Katku patogeen

Katk (pestis) on äge nakkushaigus, mis esineb hemorraagilise sepsise vormis. Varem oli katk inimkonnale kohutav nuhtlus. On teada kolm katku pandeemiat, mis nõudsid miljoneid inimelusid.

Esimene pandeemia leidis aset 6. sajandil pKr. See tappis aastatel 531–580 umbes 100 miljonit inimest – poole Ida-Rooma impeeriumi elanikkonnast (nn Justinianuse katk).

Teine pandeemia puhkes 14. sajandil. See algas Hiinas ja mõjutas paljusid Aasia ja Euroopa riike. Aasias suri sellesse 40 miljonit inimest ja Euroopas suri 100 miljonist inimesest 25 miljonit. Nii kirjeldab N. M. Karamzin seda pandeemiat oma teoses "Vene riigi ajalugu": "Haigus ilmnes keha pehmetes õõnsustes olevate näärmete kaudu, inimene köhis verd ja suri teisel või kolmandal päeval. Kroonikud ütlevad, et kohutavamat vaatepilti on võimatu ette kujutada... Pekingist Eufrati ja Laadoga kallasteni täitusid maa sügavused miljonite surnukehadega ja riigid olid inimtühjad... Gluhovis ja Belozerskis ei jäänud järele ühtegi elanikku... See julm katk tuli ja tuli mitu korda tagasi. Smolenskis möllas see kolm korda ja lõpuks, 1387. aastal, oli järele jäänud vaid viis inimest, kes kroonika järgi läksid välja ja sulgesid linna, mis oli surnukehadega täidetud."

Kolmas katkupandeemia algas 1894. aastal ja lõppes 1938. aastal, tappes 13–15 miljonit inimest.

Katku tekitaja avastas 1894. aastal prantsuse teadlane A. Yersin, kelle auks pandi sellele nimeks Yersinia pestis. Perekond Yersinia kuulub enterobakterite sugukonda ja hõlmab 11 liiki, millest kolm on inimestele patogeensed: Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis ja Yersinia enterocolitica; teiste patogeensus on siiani ebaselge.

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

Katku patogeeni morfoloogia

Yersinia pestis on 1-2 μm pikk ja 0,3-0,7 μm paksune. Patsiendi kehalt võetud määrdproovides ja katku surnud inimeste ja näriliste surnukehadelt võetud määrdproovides näeb see välja nagu lühike ovaalne (munakujuline) bipolaarse värvumisega varras. Puljongikultuuri määrdproovides paikneb varras ahelas, agarkultuuride määrdproovides - juhuslikult. Bipolaarne värvumine säilib mõlemal juhul, kuid agarkultuuride määrdproovides on see mõnevõrra nõrgem. Katku tekitaja on gramnegatiivne, värvub paremini aluseliste ja karboolvärvidega (Leffleri sinine), ei moodusta eoseid ja tal puuduvad flagellid. G + C sisaldus DNA-s on 45,8-46,0 mol% (kogu perekonna kohta). Temperatuuril 37 °C moodustab see õrna valgulise kapsli, mis ilmneb niiskes ja kergelt happelises toitainekeskkonnas.

Katku patogeeni biokeemilised omadused

Yersinia pestis on aeroobne bakter, mis kasvab hästi tavalisel söötmel. Optimaalne kasvutemperatuur on 27–28 °C (vahemikus 0–45 °C), pH = 6,9–7,1. Katkubatsill kasvab iseloomulikult vedelal ja tahkel söötmel: puljongil avaldub see lahtise kile moodustumisena, millest laskuvad stalaktiite meenutavad niidid jääpurikate kujul, allosas on lahtine sete, puljong jääb läbipaistvaks. Kolooniate areng tahkel söötmel läbib kolm etappi: 10–12 tunni pärast mikroskoobi all toimub kasv värvitute plaatide kujul ("purunenud klaasi" etapp); 18–24 tunni pärast on "pitsiliste taskurätikute" etapp, kus mikroskoobi all vaadatuna on märgatav hele pitsivöönd, mis asub väljaulatuva keskosa ümber ja on kollakas või kergelt pruunikas. 40–48 tunni pärast toimub "täiskasvanud koloonia" etapp – pruunika kontuuriga keskus selgelt eristuva perifeerse tsooniga. Yersinia pseudotuberculosis'el ja Yersinia enterocolitical puudub "purunenud klaasi" staadium. Verega söötmel on Yersinia pestis'e kolooniad granuleeritud, nõrgalt piiritletud perifeerse tsooniga. Yersinia pestis'ele iseloomuliku kasvu kiireks saavutamiseks söötmel on soovitatav lisada neile kasvustimulaatoreid: naatriumsulfitit, verd (või selle preparaate) või sarcinia kultuuri lüsaati. Katkubatsillile on iseloomulik väljendunud polümorfism, eriti suurenenud NaCl kontsentratsiooniga söötmel, vanades kultuurides, lagunenud katku surnukehade organites.

Katkubatsillil puudub oksüdaas, see ei moodusta indooli ega H2S-i, omab katalaasi aktiivsust ja kääritab glükoosi, maltoosi, galaktoosi ja mannitooli happe moodustamisega ilma gaasita.

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

Katku patogeeni antigeenne koostis

Yersinia pestis'el, Yersinia pseudotuberculosis'el ja Yersinia enterocolitica'l on leitud kuni 18 sarnast somaatilist antigeeni. Yersinia pestis'ele on iseloomulik kapsli antigeeni (fraktsioon I), T- ja VW-antigeenide, plasma koagulaasi valkude, fibrinolüsiini, välismembraani valkude ja pH6 antigeeni olemasolu. Erinevalt Yersinia pseudotuberculosis'est ja Yersinia enterocolitica'st on Yersinia pestis antigeeni poolest ühtlasem; sellel liigil puudub seroloogiline klassifikatsioon.

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

Katku patogeeni resistentsus

Rögas võib katkubatsill ellu jääda kuni 10 päeva; patsiendi eritistega määrdunud linasel ja riietel püsib see elus nädalaid (valk ja lima kaitsevad seda kuivamise hävitava mõju eest). Katku surnud inimeste ja loomade surnukehades püsib see elus varasügisest talveni; madal temperatuur, külmumine ja sulamine seda ei tapa. Päike, kuivamine ja kõrge temperatuur on Yersinia pestis'ele hävitavad. Kuumutamine temperatuurini 60 °C tapab 1 tunniga, temperatuuril 100 °C sureb mõne minutiga; 70% alkohol, 5% fenoolilahus, 5% lüsoolilahus ja mõned muud keemilised desinfitseerimisvahendid tapavad 5-10-20 minutiga.

Katku patogeeni patogeneesfaktorid

Yersinia pestis on bakterite seas kõige patogeensem ja agressiivsem, mistõttu põhjustab see kõige raskemat haigust. Kõigil sellele tundlikel loomadel ja inimestel pärsib katku tekitaja fagotsüütide süsteemi kaitsefunktsiooni. See tungib fagotsüütidesse, pärsib neis "oksüdatiivset purset" ja paljuneb takistamatult. Fagotsüütide võimetus täita oma tapjafunktsiooni Yersinia pestis'e suhtes on peamine põhjus katku suhtes vastuvõtlikkusele. Suur invasiivsus, agressiivsus, toksikgeensus, toksilisus, allergeensus ja võime fagotsütoosi pärssida tulenevad Y. pestis'e tervest arsenalist patogeensusfaktorite olemasolust, mis on loetletud allpool.

Rakkude võime absorbeerida eksogeenseid värvaineid ja hemiini. See on seotud raua transpordisüsteemi funktsiooniga ja annab Yersinia pestis'ele võime paljuneda organismi kudedes.

• Kasvu sõltuvus Ca-ioonide olemasolust keskkonnas temperatuuril 37 °C.
• VW antigeenide süntees. W-antigeen asub välismembraanis ja V-antigeen tsütoplasmas. Need antigeenid tagavad Y. pestis'e paljunemise makrofaagides.
• "Hiire" toksiini süntees. Toksiin blokeerib tundlike loomade südame ja maksa mitokondrites elektronide ülekande protsessi, mõjutab trombotsüüte ja veresooni (trombotsütopeenia) ning häirib nende funktsioone.
• Kapsli (fraktsioon I - Fral) süntees. Kapsel pärsib makrofaagide aktiivsust.
• Pestitsiidide süntees on Yersinia pestis'e liigispetsiifiline tunnus.
• Fibrinolüsiini süntees.
• Plasma koagulaasi süntees. Mõlemad valgud lokaliseeruvad välismembraanis ja tagavad Yersinia pestis'e vastu kõrge invasiivsuse.
• Endogeensete puriinide süntees.
• Välismembraani kuumusega indutseeritavate valkude - Yop-valkude (Yersinia välisvalkude) süntees. Valgud YopA, YopD, YopE, YopH, YopK, YopM, YopN pärsivad fagotsüütide aktiivsust.
• Neuraminidaasi süntees. See soodustab adhesiooni (vabastab Yersinia pestis retseptoreid).
• Adenülaattsüklaasi süntees. Eeldatakse, et see pärsib "oksüdatiivset purset", st blokeerib makrofaagide tapvat toimet.
• Adhesioonpiluste süntees. Need pärsivad fagotsütoosi ja tagavad Yersinia pestis'e kui rakusisese parasiidi tungimise makrofaagidesse.
• Laia spektriga aminopeptidaaside süntees.
• Endotoksiin (LPS) ja muud rakuseina komponendid, millel on toksiline ja allergeenne toime.
• pHb-antigeen. Sünteesitakse temperatuuril 37 °C ja madalal pH-l, pärsib fagotsütoosi ja avaldab makrofaagidele tsütotoksilist toimet.

Märkimisväärset osa Yersinia pestis'e patogeensusfaktoritest kontrollivad geenid, mida kannavad järgmised 3 plasmiidiklassi, mida tavaliselt leidub kõigis patogeensetes tüvedes koos:

• pYP (9,5 kb) - patogeensusplasmiid. Kannab 3 geeni:
  • pst - kodeerib pestitsiini sünteesi;
  • pim - määrab pestitsiidide suhtes immuunsuse;
  • pla - määrab fibrinolüütilise (plasminogeeni aktivaatori) ja plasma koagulaasi aktiivsuse.
• pYT (65 MD) on toksigeensusplasmiid. See kannab geene, mis määravad "hiire" toksiini (kompleksne valk, mis koosneb kahest fragmendist, A ja B, molekulmassiga vastavalt 240 ja 120 kDa) sünteesi, ning geene, mis kontrollivad kapsli valgu- ja lipoproteiinikomponente. Selle kolmas komponent kontrollib kromosoomi geene. Plasmiidi varem nimetati pFra-ks.
• pYV (110 kb) - virulentsusplasmiid.

See määrab Y. pestis kasvu sõltuvuse temperatuuril 37 °C Ca2+ ioonide olemasolust keskkonnas, seetõttu on sellel teine nimetus - Lcr plasmiid (madal kaltsiumivastus). Selle eriti olulise plasmiidi geenid kodeerivad ka V- ja W-antigeenide ning kuumusega indutseeritud Yop-valkude sünteesi. Nende süntees toimub keerulise geneetilise kontrolli all temperatuuril 37 °C ja Ca2+ puudumisel keskkonnas. Kõik Yop-valkude tüübid, välja arvatud YopM ja YopN, hüdrolüüsitakse plasminogeeni aktivaatori (pYP plasmiidi pla geen) aktiivsuse tõttu. Yop-valgud määravad suures osas Yersinia pestis virulentsuse. YopE valgul on antifagotsütaarne ja tsütotoksiline toime. YopD tagab YopE penetratsiooni sihtrakku; YopH-l on antifagotsütaarne ja valgu türosiinfosfataasi aktiivsus; YopN valgul on kaltsiumisensori omadused; YopM seondub inimese veres atrombiiniga.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ]

Infektsioonijärgne immuunsus

Nakatumisjärgne immuunsus on tugev ja eluaegne. Korduvad katkujuhtumid on äärmiselt haruldased. Immuunsus on rakuline. Kuigi antikehad tekivad ja mängivad omandatud immuunsuses teatud rolli, vahendavad seda peamiselt T-lümfotsüüdid ja makrofaagid. Katku põdenud või vaktsineeritud inimestel on fagotsütoos täielik. See määrab omandatud immuunsuse.

Katku epidemioloogia

Katku mikroobide soojavereliste kandjate hulk on äärmiselt lai ja hõlmab enam kui 200 liiki 8 imetajate seltsist. Looduses on katku peamised allikad närilised ja jäneselised. Looduslik nakkus on kindlaks tehtud enam kui 180 liigil, millest üle 40 kuuluvad Venemaa ja sellega piirnevate territooriumide (endise NSV Liidu koosseisus) faunasse. 60 kirbuliigist, mille puhul on katsetingimustes kindlaks tehtud katku patogeeni edasikandumise võimalus, elab 36 sellel territooriumil.

Katkumikroob paljuneb kirbu seedetrakti valendikus. Selle esiosas moodustub kork ("katkublokk"), mis sisaldab suurt hulka mikroobe. Kui imetaja hammustab haava vastupidise verevooluga, uhutakse osa mikroobe korgist maha, mis viib infektsioonini. Lisaks võivad kirpude poolt toitmise ajal eritavad väljaheited haava sattudes samuti infektsiooni põhjustada.

Y. pestis'e peamised (peamised) kandjad Venemaal ja Kesk-Aasias on oravad, liivahiired ja märjad ning mõnes kolles ka pikad ja mügrid. Nendega seostatakse järgmiste katkukollete olemasolu.

• 5 koldet, kus katkumikroobi peamine kandja on väike jahvatatud orav (Loode-Kaspia piirkond; Tereki-Sunža fluentide vaheala; Elbruse kolded; Volga-Uurali ja Trans-Uurali poolkõrbe kolded).
• 5 koldet, mille kandjad on gopherid ja murtud (Altais - pikad): Transbaikali, Mägi-Altai, Tuva ning Tien Shani ja Pamir-Alai mägipiirkonnad.
• Volga-Uurali, Taga-Kaukaasia ja Kesk-Aasia kõrbealad, kus peamised levitajad on liivahiired.
• Kõrgmäestiku Taga-Kaukaasia ja Gissari fookused peamiste kandjatega - mügrid.

Yersinia pestis erinevad klassifikatsioonid põhinevad erinevatel tunnuste rühmadel - biokeemilistel omadustel (glütseroolipositiivsed ja glütseroolinegatiivsed variandid), levikualal (ookeani- ja mandrivariandid), peamiste kandjate tüüpidel (roti ja maaorava variandid). Ühe levinuma klassifikatsiooni kohaselt, mille pakkus välja 1951. aastal prantsuse katkuuurija R. Devignat, eristatakse patogeeni geograafilisest levikust ja selle biokeemilistest omadustest olenevalt kolme Yersinia pestis liikisisest vormi (biovari).

Vene teadlaste klassifikatsiooni (Saratov, 1985) kohaselt jaguneb liik Yersinia pestis 5 alamliigiks: Yersinia pestis subsp. pestis (peamine alamliik; see hõlmab kõiki kolme R. Devigny klassifikatsiooni biovari), Y. pestis subsp. altaica (Altai alamliik), Yersinia pestis subsp. caucasica (Kaukaasia alamliik), Y. pestis subsp. hissarica (Gissari alamliik) ja Yersinia pestis subsp. ulegeica (Udege alamliik).

Inimesed nakatuvad kirbuhammustuste, nakkusliku materjaliga otsese kokkupuute, õhus levivate piiskade ja harva toidu kaudu (näiteks katkuga nakatunud kaamelite liha söömise kaudu). Aastatel 1998–1999 kannatas katku all kogu maailmas 30 534 inimest, kellest 2234 suri.

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

Katku sümptomid

Sõltuvalt nakatumisviisist on katkul bubooniline, kopsu- ja soolevorm; harva septiline ja nahavorm (mädased villid kirbuhammustuse kohas). Katku inkubatsiooniperiood varieerub mitmest tunnist 9 päevani (seroprofülaktika ajal kuni 12 päeva). Katku tekitaja tungib läbi väikseimagi nahakahjustuse (kirbuhammustus), mõnikord läbi limaskesta või õhus levivate piiskade, jõuab piirkondlikesse lümfisõlmedesse, kus see hakkab kiiresti paljunema. Haigus algab äkki: tugev peavalu, kõrge palavik koos külmavärinatega, nägu on hüpereemiline, seejärel tumeneb, silmade all on tumedad ringid ("must surm"). Teisel päeval ilmub bubo (suurenenud põletikuline lümfisõlm). Mõnikord areneb katk nii kiiresti, et patsient sureb enne bubo ilmumist. Kopsukatk on eriti raske. See võib esineda buboonilise katku tüsistusena ja õhus levivate tilgadena. Haigus areneb samuti väga kiiresti: lisanduvad külmavärinad, kõrge palavik ja juba esimestel tundidel valu küljes, köha, algul kuiv ja seejärel verise rögaga; Tekib deliirium, tsüanoos, kollaps ja surm. Kopsukatkuga patsient on teistele erakordselt ohtlik, kuna ta eritab rögaga suures koguses patogeeni. Haiguse tekkes mängib peamist rolli fagotsüütide: neutrofiilsete leukotsüütide ja makrofaagide aktiivsuse pärssimine. Patogeeni ohjeldamatu paljunemine ja levik vere kaudu kogu kehas pärsib täielikult immuunsüsteemi ja viib (efektiivse ravi puudumisel) patsiendi surmani.

Katku laboratoorne diagnostika

Kasutatakse bakterioloogilisi, bakterioloogilisi, seroloogilisi ja bioloogilisi meetodeid, samuti allergiatesti pestiiniga (retrospektiivseks diagnostikaks). Uuringu materjaliks on: mullist (või selle eritisest) võetud punktsioon, röga, veri ja soolestiku puhul väljaheited. Yersinia pestis identifitseeritakse morfoloogia, kultuuriliste ja biokeemiliste tunnuste, katkufaagi testi ja bioloogilise testi abil.

Lihtne ja usaldusväärne meetod katkubatsilli antigeenide määramiseks uuritavas materjalis on RPGA kasutamine, eriti kapsli antigeeni monoklonaalsete antikehadega sensibiliseeritud erütrotsüütide diagnostikavahendite ja IFM-i kasutamisel. Samu reaktsioone saab kasutada antikehade tuvastamiseks patsientide seerumis.

Bioloogiline diagnostiline meetod hõlmab merisea nakatamist uuritava materjaliga (kui see on tugevalt saastunud kaasneva mikroflooraga) naha kaudu, nahaaluselt või harvemini intraperitoneaalselt.

Katku patogeeni sisaldava materjaliga töötamisel on vaja režiimi rangelt järgida, seetõttu viivad kõik uuringud läbi ainult hästi koolitatud töötajad spetsiaalsetes katkuvastastes asutustes.

Katku ennetamine

Looduslike katkukollete pidevat jälgimist ja inimeste haiguste ennetamise meetmete korraldamist riigis teostab spetsiaalne katkuvastane teenistus. See hõlmab viit katkuvastast instituuti ja kümneid katkuvastaseid jaamu ja osakondi.

Vaatamata looduslike kollete olemasolule pole Venemaal alates 1930. aastast inimestel esinenud ühtegi katkujuhtu. Spetsiifilise katku ennetamiseks kasutatakse katkuvaktsineerimist - EV tüve elusat nõrgestatud vaktsiini. Seda manustatakse naha kaudu, nahasiseselt või nahaaluselt. Lisaks on välja pakutud suukaudseks kasutamiseks mõeldud kuivtablettvaktsiin. Vaktsineerimisjärgne immuunsus tekib 5.-6. päevaks pärast vaktsineerimist ja kestab 11-12 kuud. Selle hindamiseks ja katku retrospektiivseks diagnoosimiseks on välja pakutud pestiinisisene allergiatesti. Reaktsiooni peetakse positiivseks, kui pestiinisini manustamiskohale tekib 24-48 tunni pärast vähemalt 10 mm läbimõõduga pitser ja ilmneb punetus. Allergiatest on positiivne ka inimestel, kellel on nakatumisjärgne immuunsus.

Suure panuse katku uurimisse ja selle vastase võitluse korraldamisse andsid Vene teadlased: D. S. Samoilovitš (esimene mitte ainult Venemaal, vaid ka Euroopas, kes 18. sajandil katku mikroobi "jahtis", ta oli ka esimene, kes pakkus välja katkuvastase vaktsineerimise), D. K. Zabolotnõi, N. P. Klodnitski, I. A. Deminski (looduslike katkukollete, patogeeni kandjate uurimine koldes jne) ja teised.