CC BY
44
ИСТОРИЯ БИОМЕДИЦИНЫ
DOI: 10.24411/1815-3917-2019-10015
К 125-ти летию отбытия возбудителя чумы Чеpты уникальности Yersinia pestis и вызываемой ею инфекции
М.К.Мамедов1, А.А.Кадьфова2, А.Э.Дадашева1
'Республиканская противочумная станция, г.Баку, Азербайджан;
Азербайджанский медицинский унивеpситет, г.Баку, Азербайджан
Резюме: В статье, публикуемой в связи с 125-ти летием отбытия Yersinia pestis - бат^ии, вызывающей чуму, пpедставле-ны кpаткие сведения, демон^^ующие важнейшие чеpты уникальности и своеобpазия как этих бактеpий, так и вызываемой ими инфекции. Эти особенности касаются жизнедеятельности Y.pestis, ее изменчивости и экологии, а также патогенеза, вызываемой ею инфекции и клиники самого заболевания.
Ключевые слова: чума, Yersinia pestis
Для цитирования: Мамедов М.К., Кадьфова А.А., Дадашева А.Э. Чеpты уникальности Yersinia pestis и вызываемой ею инфекции. Биомедицина (Баку). 2019;17(2):33-37. DOI: 10.24411/1815-3917-2019-10015
Поступила в редакцию: 05.02.2019. Принята в печать: 13.03.2019.
To the 125th anniversary of plague’ causative agent discovery Traits of uniqueness of Yersinia pestis and its infection
M.K.Mamedov1, A.A.Kadyrova2, A.E.Dadasheva1
'Republic Anti-plague Station, Baku, Azerbaijan;
Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan
Abstract: The paper published in connection of 125 anniversary of Yersinia pestis - bacteria cause the plague contains brief information about main traits of uniqueness and originality of these bacteria as well as their infection. These peculiarities concern to living of Y. pestis, its variability and ecology and pathogenesis of its infection and clinic of the disease.
Key words: plague, Yersinia pestis
For citation: Mamedov M.K., Kadyrova A.A., Dadasheva A.E. Traits of uniqueness of Yersinia pestis and its infection. Biomedicine (Baku). 2019;17(2):33-37. DOI: 10.24411/1815-3917-2019-10015
Received: 05.02.2019. Accepted: 13.03.2019.
Для корреспонденции:
Дадашева А.Э.
Доктор медицинских наук, старший начный сотрудник, Республиканская противочумная станция Министерства здравоохранения Азербайджанской Республики, г.Баку, Азербайджан ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9296-3426 E-mail: [email protected]
Corresponding author:
Dadasheva A.E.
PhD, Doctor of Medical Sciences, Senior Researcher, Republic Anti-plague Station of the Ministry of Health of the Azerbaijan Republic, Baku, Azerbaijan ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9296-3426 E-mail: [email protected]
Наиболее известное свидетельство уникальности чумы состоит в беспpецендентно шиpоком и стремительном pаспpостpанении по миру этой тяжелой болезни - именно с этим связано появление и использование pяда категоpий и понятий, ныне широко применяемых в совpеменной медицине. Сpеди них достаточно упомянуть лишь такие тимины, как "пандемия", "каpантин" и "обсервация", пеpвоначально тесно связанные именно с чумой, а сегодня входящие в пpофесиональный вока-буляp эпидемиологов и инфекционистов. Более того, термин "чума" вошел не только в обиходную pечь, но и давно и прочно закрепился в художественной литеpатуpе, став своеобразным символом массового бедствия или событий, таящих в себе особую опасность для общества [1, 2].
Лишь пеpежив две опустошительные пандемии чумы, унесшие, в общей сложности, не менее 150 млн жизней, и только в начале третьей ее пандемии человечество сумело pаскpыть основную причину возникновения этой болезни - в 1894 г, pаботая в г.Гонконге, известный фpанцузский бак-теpиолог Александp Иеpсен идентифициpовал бактеpию, названную им Bacterium pestis и позднее однозначно признанную возбудителем чумы. В июне 1894 г его сообщение было зачитано на ученом совете Института Паства в Паpиже, а вскоpе опубликовано в журнале "Анналы Института Пас-теpа" [3].
Заметим, что уже в 1903 г возбудитель чумы был обозначен как Pasteurella pestis. Однако, спустя еще 40 лет в честь А.Иеpсена он был назван Yersinia pestis (YP). Между прочим, в России возбудитель чумы, оставаясь центральным объектом изучения ученых созданной для борьбы с чумой службы, условно именовался ими "чумным микробом" (бытует мнение о том, что в силу последнего обстоятельства Головной противочумный институт в г.Саратове получил название "Микроб").
Не останавливаясь на успехах в детальном изучении "классической" бактериологии YP и исследовании особенностей биохимии и физиологии возбудителя чумы, достигнутых еще к середине прошлого века, отметим, что уже к концу XX в был полностью "расшифрован" геном YP В итоге выяснилось, что характерной особенностью структуры генома YP является его уникальная пластичность и способность к частым внутригеномным рекомбинациям. Во многом это было обсуловлено тем, что значительная часть биологических свойств YP детерминируется генами, расположенными не в "хромосоме" бактерий, а в трех плазмидах - одна из них является родоспецифической, а
две другие - видоспецифическими [4].
В то же время, несмотря на наличие обстоятельной информации о биологических свойств YP некоторые из особеннностей развития вызываемой ею инфекции, как и клиника соответствующего заболевания, вплоть до недавнего времени не находили приемлемого объяснения. Так, в частности, тот факт, что почти для всех клинических форм чумы была характерна выраженная и быстро прогрессирующая интоксикация оставался непонятным, поскольку многочисленные попытки выделить экзотоксин, продуцируемый этими бактериями оставались безрезультатными.
Лишь несколько лет назад выяснилось, что токсигенность YP также носит уникальный характер и всецело обусловлена липополисахаридом этой бактерии, т.е. по сути, ее эндотоксином. Оказалось, что определенная часть этого липополисахарида особым образом отделяется от размножающихся (но не разрушающихся) бактерий и попадает в окружающую среду.
Иначе говоря, развитие токсикоза при чуме детерминируется специальным молекулярно-генетическим механизмом, обеспечивающим способность живых клеток YP выделять во внутреннюю среду инфицированного организма активированную форму высокотоксичного липополисахарида, наподобие продукции истинного экзотоксина пептидной природы. Значит процесс токсигенности YP, т.е. синтеза и продукции токсина в окружающую среду весьма специфичен и отражает биологическую уникальность данной бактерии, предопределяющую специфические патогенетические особенности вызываемой ею как инфекции, так и клинически оформленного заболевания [5].
Здесь же надо подчеркнуть, что всестороннее более, чем вековое изучение YP, как биологического объекта, позволило получить весьма ценную информацию о свойствах этих бактерий и, в том числе о тех свойствах, которые если не раскрыли причины, то позволили приблизиться к пониманию природы ряда уникальных особенностей вызываемой ими инфекции. В первую очередь, это относится к причинам широкого распространения этой инфекции в мире и вероятных механизмов ее длительного и устойчивого сохранения в природе [6].
В этой связи отметим, что на протяжение последней четверти ХХ в под сомнением оказались некоторые положения той теории природной очаговости чумы, которая долгие годы оставалась доминировавшей идеологической концепцией, на основе которой в целом ряде стран осуществлялся и ныне осуществляется контроль за чумой [7].
ИСТОРИЯ БИОМЕДИЦИНЫ / HISTORY OF BIOMEDICINE I
Дело в том, что в ходе многолетнего и целенаправленного изучения эпизоотологии чумы были получены данные, позволившие усомниться в достаточной обоснованности представлений об облигатном паpазитизме YP и об эпизоотии чумы, как единственной фоpме существования YP не только в пределах пpиpоpных очагов чумы, но и в природе, в целом. В частности, оказалось, что некогда активные природные очаги чумы могут по много лет "молчать", а попытки обнаpужить YP сpеди обитающих в их границах грызунов и у их блох оставались тщетными [4].
Именно это обстоятельство привело к жизни несколько десятков pазных гипотез, призванных, в итоге, ответить на два фоpмально альтеpнативных волоса, связанных со способностью чумного микроба к продолжительному выживанию на протяжение многолетнего межэпизоотического периода. Пеpвый из них pассматpивает возможность выживания чумного микроба в оpганизме грызунов без появлений его патогенности, а втоpой вопрос касается его способности длительно сохpанять жизнеспособность вне оpганизма грызунов [8]. Очевидно, что положительно ответить на оба волоса можно лишь предположив, что YP обладает особыми, отсутствующими у дpугих известных бактерий, свойствами.
Ясно, что положительно ответить на пеpвый вопрос можно лишь в случае, если у чумного микроба есть свойства, позволяющие ему, находясь вне тpадиционно pассматpиваемого эпизоотического цикла "грызун - насекомое (вектор) -грызун", длительно пеpсистиpовать в оpганизме грызунов.
Такими свойствами YP могли бы считаться: способность значительно снижать вирулентность в отношение грызунов; способность образовывать L-формы и способность формировать, так называемые, "некультивируемые" варианты чумного микроба.
Сегодня есть данные о том, что вирулентность YP действительно способна колебаться в широких пределах и, в том числе, резко снижаться. На последнее указывают сообщения о возможности развития субклинической инфекции и данные о случаях "здорового" носительства чумного микроба у людей. Кроме того, имеются данные об обнаружении L-форм чумного микроба и о возможности формирования его "некультивируемых" вариантов, не выявляемых обычными бактериологическими методами. Однако, все эти данные пока не укладываются в единую концепцию, способную приемлемо объяснить механизм энзоотии чумы, стабильно поддерживаемой в ее природных очагах [9].
Здесь же уместно отметить и то, что для объяснения механизма энзоотии, при которой отмечается периодическая активизация природных очагов чумы и угасание их активности, была привлечена разработанная в 80-е гг ХХ в теория саморегуляции эпидемического процесса [10]. Применение этой теории в эпизоотологии чумы позволяло полагать, что чередование эпизоотий и межэпизоотических периодов может быть проявлением взаимообусловленных адаптационных изменений составов популяций чумного микроба и его естественных хозяев. Однако и этот подход, модернизирующий традиционную доктрину природной очаговости чумы, не позволил удовлетворительно объяснить массив накопленного в наблюдениях фактического материала.
Положительно ответить на второй из упомянутых выше вопросов возможно лишь при условии, если чумной микроб обладает способностью к многолетнему выживанию вне организма теплокровных животных и, в частности, в почве нор грызунов и других животных, инфицируемых YP. И надо признать, что к настоящему времени известен ряд свойств этого агента, которые могут рассматриваться как аргумент в пользу обоснованности обсуждаемой возможности.
В частности, установлено, что чумной микроб не утратил свойства передаваться нетрансмиссивным путем и формально чума должна быть отнесена к "факультативно-трансмиссивным" инфекциям.
Кроме того, чумной микроб обладает выраженной способностью снижать интенсивность своей жизнедеятельности: многие годы он
сохраняет жизнеспособность в искусственных питательных средах (без пересевов) и при относительно низких температурах довольно долго сохраняется живым в погибших эктопаразитах и экскрементах. Более того, YP могут осуществлять дыхание как в аэробном, так и в анаэробным режимах, а его многие штаммы прототрофны, т.е. способны долго довольствоваться очень скудными в трофическом отношении питательными средами. При этом важно, что оптимум жизнедеятельности YP связан с достаточно низкими температурами, соответствующими режимам естественной гипернации теплокровных животных. К этому надо добавить и то, что чумной микроб способен усваивать азот и серу не только из органических источников (как гомойотермных, так и пойкилотермных животных), но и из неорганических веществ в период пребывания вне живых организмов [9].
Перечисленые выше и некоторые другие свойства чумного микроба отдельными учеными рас-
сматриваются как основание для предположения о том, что чумной мифоб, как и дpугие иеpсинии и многие пpедставители семейства энтеpобакгеpий произошел от почвенных микроорганизмов -сапpофитов. И хотя сапpофитиpующие эволюционные предшественники YP пока неизвестны, наиболее таксономически близким к чумному мифобу являются возбудитель псевдотубеpкулеза грызунов (Y.pseudotuberculosis) - считается, что пpимеpно 20 тыс лет назад он, вместе с YP, сфоpмиpовался пpи дивеpгенции их общего фед-шественника.
По мере эволюции пpедшественники YP, изначально pаспpостpанявшиеся посpедством фекаль-но-оpального механизма, обpели способность к существованию в оpганизме холоднокровных, а затем и теплокpовных животных. Став pезистентны-ми к фактоpам иммунной системы, эти бактеpии "научились" вызывать инфекционный фоцесс у млекопитающих и пеpедаваться тpансмиссивным путем пpи участии кровососущих насекомых. В итоге, совpеменный чумной мифоб адаптировался к оpганизмам своих биологических хозяев (в основном, фызунов) и фочно "освоил" фансмис-сивный путь pаспростpанения. Вместе с тем, практически утpатив способность к активному размножению в почве (и вне оpганизма животных), он не потерял потенциал к сохранению своей жизнеспособности в этих средах.
Из этого следует, что можно допустить, что чумной мифоб может существовать не только пеpедаваясь от одного животного дpугому (эпизоотический пpоцесс), но и оставаясь апатогенным сапpофитом, как таксономически и биологически близкие к нему иеpсинии.
Заметим, что отмеченный выше дуализм существования чумного мифоба в ффоде pас-смафивался еще в гpаницах известной концепции "теллуppической" чумы, pазpаботанной в начале 60-х гг ХХ в и основанной на допускаемой возможности "сапpофитизации" чумного мифоба [7].
Уже позднее, в сеpедине 90-х гг ХХ в, такой дуализм получил теоpетическое осмысление в "синтетической" теоpии очаговости чумы, согласно ко-тоpой в чумном мифобе сочетаются свойства как облигатного паразитизма, так и одновpеменно, сапрофитизма, что в итоге вынуждает считать чумной мифоб лишь факультативным паразитом, а чуму рассматривать как сапроноз или сапрозооноз. Кстати, именно к числу последних сегодня относят и упоминавшийся выше псевдотубеpкулез, вызываемый ближайшим "соседом" чумного мифоба.
^агко охаpактеpизовав совpеменные взгляды (как уже ставшие "классическими", так и альтернативные) на возможные механизмы сохpанения YP в ффоде, фиходится физнать, что ни одна из высказанных до сих rop гипотез не исчеpпывает содеpжания пpоблемы эпизоотологии чумы, а не-совеpшенность их аpгументации позволяет им сосуществовать в качестве самостоятельной док-тоpины, котоpая могла бы с исчеpпывающей полнотой объяснить все многообpазие феноменологии пpиpодной очаговости чумы и служить основой для действенного конфоля за pаспpостpанением этой инфекцией, а также эффективной боpьбы с ней в геофафических pегионах ее устойчивого укоpенения.
Завеpшая данный фаткий очеpк о чумном мифобе и вызываемой им инфекции, считаем возможным заключить, что им свойственны несколько чеpт, демонстpиpующих их особое место в инфекционной патологии и, даже, их некую уникальность. Мы полагаем, что такими чеpтами могут считаться: наличие у чумного мифоба целого pяда особых биологических свойств; своеобразие патогенеза и клинической патофизиологии заболеваний вызванных YP; бесфецендентно высокая смертность феди известных инфекционных заболеваний бактериальной этиологии и даже отсутствие аналогов исторически шфоких по масштабам pаспpостpанения этой инфекции по мфу и общее число ее жеpтв.
Литература
1. Шах С. Пандемия. Всемиpная ktophk смеpтельных инфекций. М.: Альпина нон-фикшн. 2018;358 c.
2. Cambridge illustrated history of medicine. Ed. R.Porter. Cambridge university press. 2004;400 p.
3. Мамедов М.К., Кадырова А.А. К 150-ти летию со дня pождения Александpа Иеpсина. Биомедицина (Баку). 20T3;3:T7-T9. Режим доступа: http://biomedicine.az/download/biomedicine_3_20T3.pdf
4. Домарадский И.В. Чума. М.: Медицина. 1998;176 c.
5. Мамедов М.К., Велиев Т.В., Исмаилова Р.И. К вопpосу о молекуляpных механизмах патогенеза интоксикации фи инфекции, вызванной возбудителем чумы. Совpеменные достижения азеpб. медицины. 2019;3, с.20-24. Режим доступа: http://maamjoumal.az/download/dost_n3_20T9.pdf
6. Brubaker R. Physiology of Yersinia pestis. Adv. Exp. Med. Biol. 2016;918:79-99.
7. Мамедов М.К., Абдуллаев Р.М. Чума: общая хаpактеpистика и финципы пpофилактики. Баку: Сада. 2014;240 c.
8. Куклев Е.В., Kapron В.П., Кутыpев В.В. Чума. Руководство по эпидемиологии. Под pед. ПИфико и дp. М: Ме-
ИСТОРИЯ БМОМЕЯИИИНЫ / HISTORY OF BIOMEDICINE I
дицинское информацитонное агенство. 2019;т.2:115-129.
9. Сунцов В.В. Происхождение возбудителя чумы - микроба Yersinia pestis: концепция популяционно-генетической макроэволюции в переходной среде. Ж. общей биологии. 2015;4:316-318. Режим доступа: https://elementy.ru/gen-bio/resume/459/Proiskhozhdenie_vozbuditelya_chumy_mikroba_Yersinia_pestis_kontseptsiya_populyatsionno_genetich-eskoy_makroevolyutsii_v_perekhodnoy_srede
10. Мамедов М.К. Теоpия самоpегуляции эпидемического пpоцесса - основа пеpспектив pазвития эпидемиологии. Биомедицина (Баку). 2012;3:47-55. Режим доступа: http://biomedicine.az/download/biomedicine_3_2012.pdf
References
1. Shah S. Pandemic: Tracking Contagions, from Cholera to Ebola and Beyond. Alpina non-fiction. 2018; 358 p.
2. Cambridge illustrated history of medicine. Ed. R.Porter. Cambridge university press. 2004;400 p.
3. Mamedov M.K., Kadyrova A.A. To the 150th anniversary of Alexander. Biomedicine (Baku). 2013;3:17-19. Available at: http://biomedicine.az/download/biomedicine_3_2013.pdf
4. Domaradskii I.V Chuma. M.: Meditsina. 1998; 176 p.
5. Mamedov M.K., Veliyev T.V., Ismailova R.I. Concerning molecular mechanisms of intoxication pathogenesis at infection caused with bacteria of the plague. The Modern Achievements of Azerbaijan Medicine. 2019;3, с.20-24. Available at: http://maamjournal.az/download/dost_n3_2019.pdf
6. Brubaker R. Physiology of Yersinia pestis. Adv. Exp. Med. Biol. 2016;918:79-99. DOI: 10.1007/978-94-024-0890-4_4
7. Мamedov М.К., Abdullayev R.M. The plague. Baku: Sada, 2014, 240 p.
8. Kuklev E.V, Toporkov VP., Kutyrev V.V Chuma. Rukovodstvo po epidemiologii. Pod ped. H.I.Bpiko i dr. M: Meditsinskoe informatsitonnoe agenstvo. 2019;v.2:115-129.
9. Suntsov VV On the origin of Yersinia pestis, a causative agent of the plague: A concept of population-genetic macroevolution in transitive environment. Zh. obshchei biologii. 2015;4:316-318. Available at: https://elementy.ru/genbio/resume/459/ Proiskhozhdenie_vozbuditelya_chumy_mikroba_Yersinia_pestis_kontseptsiya_populyatsionno_geneticheskoy_makroevoly utsii_v_perekhodnoy_srede
10 Mamedov M.K. The self-control theory of epidemic process - a basis of epidemiology development perspectives. Biomedicine (Baku). 2012;3:47-55. Available at: http://biomedicine.az/download/biomedicine_3_2012.pdf
Информация о соавторах:
Мамедов М.К.
Профессор, доктор медицинских наук, заместитель генерального директора, Республиканская противочумная станция Министерства здравоохранения Азербайджанской Республики, г.Баку, Азербайджан
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9777-1914 Кадырова А.А.
Профессор, доктор медицинских наук, заведующая кафедрой микробиологии и иммунологии, Азербайджанский медицинский университет, г.Баку, Азербайджан
Information about co-authors:
Mamedov M.K.
Professor, Doctor of Medical Sciences, Republic Anti-plague Station ofthe Ministry of Health ofthe Azerbaijan Republic, Baku, Azerbaijan
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9777-1914 Kadyrova A.A.
Professor, Doctor of Medical Sciences, Head of Microbiology and Immunology Chair, Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan
