Ruton taudinaiheuttaja

Rutto (pestis) on akuutti tartuntatauti, joka ilmenee verenvuotoisena verenmyrkytysoireyhtymänä. Aiemmin rutto oli ihmiskunnan hirvittävä vitsaus. Tunnetaan kolme ruttopandemiaa, jotka vaativat miljoonia ihmishenkiä.

Ensimmäinen pandemia puhkesi 500-luvulla jKr. Se tappoi noin 100 miljoonaa ihmistä vuosina 531–580 – puolet Itä-Rooman valtakunnan väestöstä ("Justinianus"-rutto).

Toinen pandemia puhkesi 1300-luvulla. Se alkoi Kiinassa ja vaikutti moniin Aasian ja Euroopan maihin. Aasiassa siihen kuoli 40 miljoonaa ihmistä, ja Euroopassa sadasta miljoonasta ihmisestä 25 miljoonaa. Näin N. M. Karamzin kuvailee tätä pandemiaa teoksessaan Venäjän valtion historia: ”Tauti paljastui kehon pehmeiden onteloiden rauhasista, henkilö yski verta ja kuoli toisena tai kolmantena päivänä. Kronikoitsijoiden mukaan on mahdotonta kuvitella kauheampaa näkyä... Pekingistä Eufratin ja Laatokan rannoille maan pohjat täyttyivät miljoonilla ruumiilla, ja valtiot autioituivat... Gluhovissa ja Belozerskissa ei ollut jäljellä yhtäkään asukasta... Tämä julma rutto tuli ja palasi useita kertoja. Smolenskissa se raivosi kolme kertaa, ja lopulta vuonna 1387 oli jäljellä vain viisi ihmistä, jotka kronikan mukaan menivät ulos ja sulkivat kaupungin, joka oli täynnä ruumiita.”

Kolmas ruttopandemia alkoi vuonna 1894 ja päättyi vuonna 1938 tappaen 13–15 miljoonaa ihmistä.

Ruton aiheuttajan löysi vuonna 1894 ranskalainen tiedemies A. Yersin, jonka kunniaksi se nimettiin Yersinia pestikseksi. Yersinia-suku kuuluu enterobakteerien heimoon ja siihen kuuluu 11 lajia, joista kolme on ihmisille patogeenisiä: Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis ja Yersinia enterocolitica; muiden patogeenisuus on edelleen epäselvä.

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

Ruttopatogeenin morfologia

Yersinia pestis on 1-2 μm pitkä ja 0,3-0,7 μm paksu. Potilaan ruumiista sekä ruttoon kuolleiden ihmisten ja jyrsijöiden ruumiista otetuissa näytteissä se näyttää lyhyeltä soikealta (munanmuotoiselta) sauvalta, jossa on bipolaarinen värjäys. Lihaliemiviljelmistä otetuissa näytteissä sauva sijaitsee ketjussa, agarviljelmistä otetuissa näytteissä satunnaisesti. Bipolaarinen värjäys säilyy molemmissa tapauksissa, mutta on jonkin verran heikompi agarviljelmistä otetuissa näytteissä. Ruton aiheuttaja on gramnegatiivinen, värjäytyy paremmin emäksisillä ja karbolisilla väriaineilla (Lefflerin sininen), ei muodosta itiöitä eikä sillä ole siimoja. G+C-pitoisuus DNA:ssa on 45,8-46,0 mol-% (koko suvulle). 37 °C:n lämpötilassa se muodostaa herkän proteiiniluonteisen kapselin, joka näkyy kosteissa ja hieman happamissa ravintoalustoissa.

Ruttopatogeenin biokemialliset ominaisuudet

Yersinia pestis on aerobinen bakteeri, joka kasvaa hyvin tavallisilla ravintoalustoilla. Optimaalinen kasvulämpötila on 27–28 °C (vaihteluväli 0–45 °C), pH = 6,9–7,1. Ruttobasilli kasvaa tyypillisesti nestemäisillä ja kiinteillä ravintoalustoilla: liemessä se ilmenee irtonaisen kalvon muodostumisena, josta putoaa tippukivien muotoisia jääpuikkoja muistuttavia säikeitä, pohjalla irtonaisena sakkana, liemi pysyy läpinäkyvänä. Pesäkkeiden kehitys kiinteillä kasvualustoilla käy läpi kolme vaihetta: 10–12 tunnin kuluttua mikroskoopilla kasvu värittömien levyjen muodossa ("säröytyneen lasin" vaihe); 18–24 tunnin kuluttua "pitsiliinojen" vaihe, jossa mikroskoopilla tarkasteltuna on havaittavissa vaalea pitsivyöhyke, joka sijaitsee ulkonevan keskiosan ympärillä ja on väriltään kellertävä tai hieman ruskehtava. 40–48 tunnin kuluttua tapahtuu "aikuisen pesäkkeen" vaihe – ruskehtavan ääriviivojen omaava keskusta, jolla on selkeä reunavyöhyke. Yersinia pseudotuberculosisilla ja Yersinia enterocoliticalla ei ole "rikkinäisen lasin" vaihetta. Verta sisältävällä alustalla Yersinia pestis -pesäkkeet ovat rakeisia ja niillä on heikosti määritelty reunavyöhyke. Jotta Yersinia pestikselle ominainen kasvu saavutettaisiin nopeasti alustalla, on suositeltavaa lisätä siihen kasvustimulaattoreita: natriumsulfiittia, verta (tai sen valmisteita) tai sarcinia-viljelmälysaattia. Ruttobasillille on ominaista voimakas polymorfismi, erityisesti lisääntyneen NaCl-pitoisuuden omaavilla alustalla, vanhoissa viljelmissä ja hajonneiden ruhojen elimissä.

Ruttobasillilla ei ole oksidaasia, se ei muodosta indolia eikä H2S:ää, sillä on katalaasiaktiivisuutta ja se fermentoi glukoosia, maltoosia, galaktoosia ja mannitolia muodostaen happoa ilman kaasua.

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

Ruttopatogeenin antigeeninen koostumus

Yersinia pestis-, Yersinia pseudotuberculosis- ja Yersinia enterocolitica -lajeista on löydetty jopa 18 samankaltaista somaattista antigeenia. Yersinia pestikselle on ominaista kapseliantigeenin (fraktio I), T- ja VW-antigeenien, plasman koagulaasiproteiinien, fibrinolysiinin, ulkokalvoproteiinien ja pH6-antigeenin läsnäolo. Toisin kuin Yersinia pseudotuberculosis ja Yersinia enterocolitica, Yersinia pestis on antigeenien suhteen yhtenäisempi; tälle lajille ei ole serologista luokitusta.

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

Ruttopatogeenin vastustuskyky

Ysköksessä ruttobasilli voi selviytyä jopa 10 päivää; potilaan eritteillä tahriintuneissa pellava- ja vaatemateriaaleissa se säilyy viikkoja (proteiini ja lima suojaavat sitä kuivumisen tuhoisalta vaikutukselta). Ruttoon kuolleiden ihmisten ja eläinten ruhoissa se säilyy alkusyksystä talveen; matalat lämpötilat, jäätyminen ja sulaminen eivät tapa sitä. Aurinko, kuivuminen ja korkeat lämpötilat ovat tuhoisia Yersinia pestis -bakteerille. Kuumentaminen 60 °C:een tappaa tunnissa, 100 °C:n lämpötilassa se kuolee muutamassa minuutissa; 70 % alkoholi, 5 % fenoliliuos, 5 % lysoliliuos ja jotkut muut kemialliset desinfiointiaineet tappavat 5–10–20 minuutissa.

Ruttopatogeenin patogeneettiset tekijät

Yersinia pestis on bakteereista patogeenisin ja aggressiivisin, joten se aiheuttaa vakavimman taudin. Kaikilla sille herkillä eläimillä ja ihmisillä ruttobakteeri heikentää fagosyyttijärjestelmän suojaavaa toimintaa. Se tunkeutuu fagosyytteihin, tukahduttaa niiden "oksidatiivisen purskeen" ja lisääntyy esteettä. Fagosyyttien kyvyttömyys suorittaa tappajatehtäväänsä Yersinia pestis -bakteeria vastaan on tärkein syy ruttoalttiuteen. Korkea invasiivisuus, aggressiivisuus, toksikogeenisuus, myrkyllisyys, allergeenisuus ja kyky estää fagosytoosia johtuvat Y. pestis -bakteerin lukuisista patogeenisuustekijöistä, jotka on lueteltu alla.

Solujen kyky imeä itseensä ulkoisia väriaineita ja hemiiniä. Se liittyy raudankuljetusjärjestelmän toimintaan ja antaa Yersinia pestis -bakteerille kyvyn lisääntyä kehon kudoksissa.

• Kasvun riippuvuus 37 °C:n lämpötilassa kalsium-ionien läsnäolosta kasvualustassa.
• VW-antigeenien synteesi. Antigeeni W sijaitsee ulkokalvossa ja V sytoplasmassa. Nämä antigeenit varmistavat Y. pestis -bakteerin lisääntymisen makrofagien sisällä.
• "Hiiren" toksiinin synteesi. Toksiini estää elektroninsiirron herkkien eläinten sydämen ja maksan mitokondrioissa, vaikuttaa verihiutaleisiin ja verisuoniin (trombosytopenia) ja häiritsee niiden toimintaa.
• Kapselin (fraktio I - Fral) synteesi. Kapseli estää makrofagien aktiivisuutta.
• Torjunta-aineiden synteesi on Yersinia pestis -sienen lajikohtainen ominaisuus.
• Fibrinolysiinin synteesi.
• Plasman koagulaasin synteesi. Molemmat proteiinit sijaitsevat ulkokalvolla ja niillä on korkeat invasiiviset ominaisuudet Yersinia pestis -bakteeria vastaan.
• Endogeenisten puriinien synteesi.
• Ulkokalvon lämpöindusoituvien proteiinien - Yop-proteiinien (Yersinia ulommat proteiinit) - synteesi. Proteiinit YopA, YopD, YopE, YopH, YopK, YopM, YopN estävät fagosyyttien aktiivisuutta.
• Neuraminidaasin synteesi. Se edistää adheesiota (vapauttaa Yersinia pestis -bakteerin reseptoreita).
• Adenylaattisyklaasin synteesi. Oletetaan, että se tukahduttaa "oksidatiivisen purskeen" eli estää makrofagien tappavan vaikutuksen.
• Adheesiopilusten synteesi. Ne estävät fagosytoosia ja varmistavat Yersinia pestiksen, solunsisäisen loisen, tunkeutumisen makrofageihin.
• Laaja-alaisten aminopeptidaasien synteesi.
• Endotoksiini (LPS) ja muut soluseinän komponentit, joilla on myrkyllisiä ja allergeenisia vaikutuksia.
• pHb-antigeeni. Se syntetisoituu 37 °C:n lämpötilassa ja alhaisessa pH:ssa, estää fagosytoosia ja sillä on sytotoksinen vaikutus makrofageihin.

Merkittävä osa Yersinia pestis -bakteerin patogeenisuustekijöistä on seuraavien kolmen plasmidiluokan geenien säätelemiä. Näitä plasmideja esiintyy yleensä yhdessä kaikissa patogeenisissä kannoissa:

• pYP (9,5 kb) - patogeenisuusplasmidi. Sisältää 3 geeniä:
  • pst - koodaa pestisiinin synteesiä;
  • pim - määrittää torjunta-aineiden vastustuskyvyn;
  • pla - määrittää fibrinolyyttisen (plasminogeeniaktivaattori) ja plasman koagulaasiaktiivisuuden.
• pYT (65 MD) on toksiinia lisäävä plasmidi. Se sisältää geenejä, jotka määräävät "hiiri"-toksiinin (monimutkainen proteiini, joka koostuu kahdesta fragmentista, A ja B, joiden molekyylipainot ovat vastaavasti 240 ja 120 kDa) synteesin, sekä geenejä, jotka säätelevät kapselin proteiini- ja lipoproteiinikomponentteja. Sen kolmas komponentti säätelee kromosomigeenejä. Plasmidia kutsuttiin aiemmin nimellä pFra.
• pYV (110 kb) - virulenssiplasmidi.

Se määrittää Y. pestis -bakteerin kasvun riippuvuuden 37 °C:ssa Ca2+-ionien läsnäolosta elatusaineessa, joten sillä on toinen nimi - Lcr-plasmidi (alhainen kalsiumvaste). Tämän erityisen tärkeän plasmidin geenit koodaavat myös V- ja W-antigeenien sekä lämmön indusoimien Yop-proteiinien synteesiä. Niiden synteesi suoritetaan monimutkaisessa geneettisessä kontrollissa 37 °C:n lämpötilassa ja ilman Ca2+-ioneja elatusaineessa. Kaikki Yop-proteiinityypit, paitsi YopM ja YopN, hydrolysoituvat plasminogeeniaktivaattorin (pYP-plasmidin pla-geeni) aktiivisuuden vuoksi. Yop-proteiinit määräävät suurelta osin Yersinia pestis -bakteerin virulenssin. YopE-proteiinilla on antifagosyyttisiä ja sytotoksisia vaikutuksia. YopD varmistaa YopE:n tunkeutumisen kohdesoluun; YopH:lla on antifagosyyttistä ja proteiinityrosiinifosfataasiaktiivisuutta; YopN-proteiinilla on kalsiumsensorin ominaisuuksia; YopM sitoutuu atrombiiniin ihmisen veressä.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ]

Tartunnan jälkeinen immuniteetti

Tartunnan jälkeinen immuniteetti on vahva ja elinikäinen. Toistuvat ruttotapaukset ovat erittäin harvinaisia. Immuniteetin luonne on solupohjainen. Vaikka vasta-aineita ilmaantuu ja niillä on tietty rooli hankitussa immuniteetissa, sitä välittävät pääasiassa T-lymfosyytit ja makrofagit. Ruton sairastaneilla tai rokotetuilla ihmisillä fagosytoosi on täydellistä. Se määrää hankitun immuniteetin.

Ruton epidemiologia

Ruttomikrobin tasalämpöisten kantajien kirjo on erittäin laaja ja käsittää yli 200 lajia kahdeksasta nisäkäslahkosta. Ruton pääasiallinen lähde luonnossa ovat jyrsijät ja jäniseläimet. Luonnollinen tartunta on todettu yli 180 lajilla, joista yli 40 kuuluu Venäjän ja sen lähialueiden (entisen Neuvostoliiton sisällä) eläimistöön. Niistä 60 kirppulajista, joiden ruttotaudinaiheuttajan tarttumismahdollisuus on kokeellisissa olosuhteissa todettu, 36 elää tällä alueella.

Ruttomikrobi lisääntyy kirpun ruoansulatuskanavan luumenissa. Sen etuosaan muodostuu tulppa ("ruttotukos"), joka sisältää suuren määrän mikrobeja. Kun nisäkäs puree haavaan siten, että verenkierto on päinvastainen, osa mikrobeista huuhtoutuu pois tulpasta, mikä johtaa infektioon. Lisäksi kirpun syömisen aikana erittämät ulosteet voivat myös aiheuttaa infektion, jos niitä joutuu haavaan.

Y. pestis -infektion tärkeimmät kantajat Venäjällä ja Keski-Aasiassa ovat maa-oravat, gerbiilit ja murmelit, ja joissakin epidemioiden levinneisyysalueissa myös pikat ja myyrät. Seuraavien ruttopesäkkeiden olemassaolo on yhdistetty niihin.

• 5 pesäkettä, joissa ruttomikrobin pääasiallinen kantaja on pieni maaorava (Luoteis-Kaspian alue; Terek-Sunzhan välimaasto; Elbrus-pesäkkeet; Volgan-Uralin ja Trans-Uralin puoliaavikkopesäkkeet).
• 5 aluetta, joissa kantajat ovat gophereja ja murmelia (Altaissa - pikas): Transbaikal, Gorno-Altai, Tuva sekä Tien Shanin ja Pamir-Alai-vuorten alueita.
• Volgan-Uralin, Transkaukasian ja Keski-Aasian aavikkoalueet, joissa tärkeimmät kantajat ovat gerbiilejä.
• Korkean vuoriston Transkaukasian ja Gissarin polttopisteet, joiden tärkeimmät kantajat ovat myyrät.

Yersinia pestis -bakteerin eri luokitukset perustuvat erilaisiin ominaisuusryhmiin - biokemiallisiin ominaisuuksiin (glyserolipositiiviset ja glyserolinegatiiviset variantit), levinneisyysalueeseen (valtameren ja mantereen variantit) sekä tärkeimpiin kantajien tyyppeihin (rotta- ja maa-oravavariantit). Yhden yleisimmän luokituksen mukaan, jonka ranskalainen ruttotutkija R. Devignat ehdotti vuonna 1951, taudinaiheuttajan maantieteellisen levinneisyyden ja sen biokemiallisten ominaisuuksien perusteella erotetaan kolme Yersinia pestis -bakteerin lajinsisäistä muotoa (biovari).

Venäläisten tutkijoiden luokituksen (Saratov, 1985) mukaan Yersinia pestis -laji jaetaan viiteen alalajiin: Yersinia pestis subsp. pestis (pääalalaji; se sisältää kaikki kolme R. Devignyn luokituksen biovaria), Y. pestis subsp. altaica (Altai-alalaji), Yersinia pestis subsp. caucasica (Kaukasialainen alalaji), Y. pestis subsp. hissarica (Gissar-alalaji) ja Yersinia pestis subsp. ulegeica (Udege-alalaji).

Ihmiset saavat tartunnan kirpunpuremien, suoran kosketuksen tartuntamateriaalin kanssa, ilmassa olevien pisaroiden ja harvoin ruoan välityksellä (esimerkiksi syömällä ruttoa sairastavien kamelien lihaa). Vuosina 1998–1999 ruttoon sairastui maailmanlaajuisesti 30 534 ihmistä, joista 2 234 kuoli.

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

Ruton oireet

Tartuntatavasta riippuen ruttoa on paise-, keuhko- ja suolistomuotoja; harvoin septistä ja iho- (märkäisiä rakkuloita kirpun pureman kohdassa). Ruton itämisaika vaihtelee useista tunneista 9 päivään (seroprofylaksiaa saavilla jopa 12 päivään). Ruton aiheuttaja tunkeutuu pienimmästäkin ihovauriosta (kirpun purema), joskus limakalvon läpi tai ilmassa olevien pisaroiden välityksellä, saavuttaa alueelliset imusolmukkeet, joissa se alkaa lisääntyä nopeasti. Tauti alkaa äkillisesti: voimakasta päänsärkyä, korkeaa kuumetta ja vilunväristyksiä, kasvot ovat ensin punoittavat ja sitten tummuvat, silmien alla on tummia silmänalusia ("musta surma"). Bubo (suurentunut tulehtunut imusolmuke) ilmestyy toisena päivänä. Joskus rutto kehittyy niin nopeasti, että potilas kuolee ennen bubon ilmestymistä. Keuhkokuume on erityisen vakava. Se voi esiintyä paiseruton komplikaationa ja ilmateitse tapahtuvan tartunnan kautta. Myös tauti kehittyy erittäin nopeasti: siihen liittyy vilunväristyksiä, korkeaa kuumetta ja jo ensimmäisten tuntien aikana kipua kyljessä, yskää, aluksi kuivaa ja sitten veristä ysköstä; delirium, syanoosi, romahdus ja kuolema. Keuhkokuumeeseen sairastunut potilas on poikkeuksellisen vaarallinen muille, koska hän erittää valtavan määrän taudinaiheuttajaa ysköksen mukana. Taudin kehittymisessä tärkeintä on fagosyyttien: neutrofiilisten leukosyyttien ja makrofagien, toiminnan heikkeneminen. Taudinaiheuttajan hillitsemätön lisääntyminen ja leviäminen veren kautta koko kehoon lamauttaa immuunijärjestelmän täysin ja johtaa (ilman tehokasta hoitoa) potilaan kuolemaan.

Ruton laboratoriodiagnostiikka

Käytetään bakteriologisia, bakteriologisia, serologisia ja biologisia menetelmiä sekä allergiatestiä pestiinillä (retrospektiivista diagnostiikkaa varten). Tutkimuksen materiaalit ovat: punktio kuplasta (tai sen eritteestä), yskös, veri ja suolistomuodossa uloste. Yersinia pestis tunnistetaan morfologian, viljelyn, biokemiallisten ominaisuuksien, ruttofaagitestin ja biologisen testin avulla.

Yksinkertainen ja luotettava menetelmä ruttobasilli-antigeenien määrittämiseksi tutkittavasta materiaalista on RPGA:n käyttö, erityisesti käytettäessä kapseliantigeenin monoklonaalisilla vasta-aineilla herkistettyä punasoludiagnostiikkaa ja IFM:ää. Samoja reaktioita voidaan käyttää vasta-aineiden havaitsemiseen potilaiden seerumista.

Biologisessa diagnostisessa menetelmässä marsu infektoidaan testimateriaalilla (kun se on voimakkaasti saastunut mukana olevalla mikroflooralla) ihon kautta, ihon alle tai harvemmin vatsaontelonsisäisesti.

Työskenneltäessä ruttoa taudinaiheuttajaa sisältävän materiaalin kanssa vaaditaan tiukkaa järjestelmän noudattamista, joten kaikki tutkimukset suorittavat vain hyvin koulutettu henkilöstö erityisissä ruton vastaisissa laitoksissa.

Ruton ehkäisy

Luonnon ruttopesäkkeiden jatkuvaa seurantaa ja toimenpiteiden järjestämistä ihmisten sairauksien ehkäisemiseksi maassa suorittaa erityinen rutontorjuntapalvelu. Siihen kuuluu viisi rutontorjuntalaitosta ja kymmeniä rutontorjunta-asemia ja -osastoja.

Luonnollisista pesäkkeistä huolimatta Venäjällä ei ole todettu yhtäkään ruttotapausta ihmisillä vuoden 1930 jälkeen. Ruton spesifiseen ehkäisyyn käytetään ruttorokotetta - elävää, heikennettyä rokotetta EV-kannasta. Se annetaan iholle, ihon alle tai ihon alle. Lisäksi on ehdotettu suun kautta otettavaa kuivaa tablettirokotetta. Rokotuksen jälkeinen immuniteetti muodostuu 5.-6. päivänä rokotuksen jälkeen ja kestää 11-12 kuukautta. Sen arvioimiseksi ja ruton retrospektiiviseksi diagnostiikaksi on ehdotettu pestiinillä tehtävää ihonsisäistä allergiatestiä. Reaktiota pidetään positiivisena, jos pestiinin antokohtaan muodostuu vähintään 10 mm:n halkaisijaltaan oleva sinetti 24-48 tunnin kuluttua ja ilmenee punoitusta. Allergiatesti on positiivinen myös ihmisillä, joilla on infektion jälkeinen immuniteetti.

Venäläiset tiedemiehet antoivat suuren panoksen ruton tutkimukseen ja sen torjunnan järjestämiseen: D. S. Samoilovich (ensimmäinen paitsi Venäjällä, myös Euroopassa, joka "metsästää" ruttomikrobia 1700-luvulla, hän ehdotti myös ensimmäistä rokotusta ruttoa vastaan), D. K. Zabolotny, N. P. Klodnitsky, I. A. Deminsky (luonnollisten ruttopesäkkeiden, taudinaiheuttajan kantajien tutkimus pesäkkeissä jne.) ja muut.