Сибирская язва

Сибирская язва (синонимы: злокачественный карбункул; anthrax - англ.; Milzbrand - нем.; charbon, anthrax carbon - франц.) - острая инфекционная болезнь, зоонозного происхождения из группы инфекций наружных покровов. Введена в группу особо опасных инфекций. Название микроба берет свое название от греческого "anthracis" - уголь, что объясняется образованием при инфекции на коже схожих по цвету язв.

Характеристика возбудителя.

Возбудитель - Bacillus anthraxis, аэроб, факультативный анаэроб, представляет собой грамположительную неподвижную довольно крупную палочку длиной 6-10 мкм и шириной 1-2 мкм; окрашивается по Граму. Bac.anthracis  является отчетливым и гомогенным видом с гомологиями между штаммами 90-99%. Гомологии представителей других видов к Bac.anthracis равны или меньше 59%. (Бакулов И.А. и др., 2001)

При неблагоприятных условиях существования формирует споры, способные долго сохранять генетический материал исходных клеток и обеспечивать передачу основных свойств потомству в последующих генерациях. Высокая устойчивость спор к различным воздействиям связана с наличием плотной многослойной оболочки, низким содержанием в ней воды и присутствием кальциевой соли дипиколиновой кислоты. Биологически полноценные споры при выращивании их методом микрокультур прорастают почти в 100% случаев в течение 2,5 часов на различных  питательных средах. 

В организм диких и домашних животных могут попасть споры, которые затем прорастают с образованием вегетативной формы. В таком виде B.anthracis и существует в тканях, и передается от больного к здоровому. Достаточно небольшого числа спор или вегетативных клеток, попавших тем или иным способом в организм, чтобы бактерия размножилась в тканевой жидкости и макрофагах. При этом она выделяет экзотоксин и капсульную субстанцию – вещества, поражающие клетку. Дополнительно к ним бактерия продуцирует еще и экзопротеазы – ферменты, расщепляющие белки организма-хозяина.

В восприимчивом организме вегетативная форма  при доступе свободного кислорода воздуха и температуре 15-42°С образует капсулу,  которая представляет собой полипептид, обладает антифагоцитарной активностью, препятствует опсонизации и фагоцитозу бацилл и одновременно способствует фиксации их на клетках хозяина. Это придает микробу инвазивность в виде приживления в макроорганизме, размножения и развития бактериемии. Три мембраносвязанные энзима, необходимые для синтеза капсулы, кодируются pXO2 плазмидой, массой 60 мегадальтон Наличие капсулы отличает вирулентные штаммы сибирской язвы от вакцинного.

Термолабильный экзотоксин, состоящий из трех компонентов - эдематозного (отечного), защитного антигена (иммуногена) и летального фактора, угнетает неспецифическую бактерицидную активность гуморальных и клеточных факторов, фагоцитоз, обладает антикомплементарной активностью, повышает вирулентность сибиреязвенных бацилл, обуславливает летальный исход в терминальной стадии заболевания, угнетая функцию дыхательного центра и гипоталамуса. Синтез токсина кодируется рХО1 плазмидой, массой 100 мегадальтон. В молекуле токсина протективный антиген играет транспортную роль: сначала соединяется со специфическим клеточным рецептором, потом активируется за счет гидролиза и в результате обретает способность образовывать мембранные каналы, чем и обеспечивает перенос двух других субъединиц – отечного и летального факторов – в клетку организма-хозяина.

 Там эти, по сути самостоятельные, токсины и осуществляют свое цитотоксическое действие: вместе с экзопротеазами вызывают резкие нарушения клеточного обмена, приводя к деградации и гибели клетки. В организме больного протективный антиген стимулирует образование антител, которые предотвращают последующее заражение высоковирулентными штаммами бактерий. Эндогенные продукты сибиреязвенных микробов не обладают выраженным токсическим действием. 

Агрессивность микроба в организме в большой степени обусловлена капсульной субстанцией, которая представляет собой полимер D-глутаминовой кислоты. Именно капсула ингибирует фагоцитоз, предотвращая гибель бациллы, защищает ее от бактерицидного действия лимфы и крови.

Многочисленные исследования убедительно показали, что вирулентность возбудителя сибирской язвы, утратившего способность образовывать капсулу, снижается в десятки тысяч раз, хотя его способность вызывать иммунитет сохраняется. Это послужило основой для разработки в конце 1930-х – начале 1940-х гг. живых споровых вакцин на основе штаммов, не имеющих капсулы, но вырабатывающих токсин.

Генетический аппарат сибиреязвенного микроба состоит из хромосомы и двух плазмид (pXO1 и рХО2) – внехромосомных элементов, открытых в начале 80-х гг. и очень важных для проявления вирулентности и иммуногенности. Плазмида pXO1 содержит три гена экзотоксина – pag, lef и суа. Первый из них кодирует синтез протективного антигена, второй – летального фактора, третий – отечного фактора. В pXO1 имеются также гены регуляторов синтеза этих продуктов. Плазмида рХО2 содержит наиболее значимые гены, определяющие синтез капсулы.  

Полностью расшифрована нуклеотидная последовательность первой плазмиды и значительная часть второй. Благодаря этому существенно расширились возможности генетических манипуляций с бациллой.

В генетическом отношении она оказалась одним из наиболее однородных микроорганизмов, что во многом связано со способностью бациллы образовывать споры. Различия между ее штаммами сводятся к наличию или отсутствию плазмид или вариабельности их структуры. Определение вирулентности клонов, выделенных из высоковирулентного штамма Bac/anthracis 811, показало, что процессы, сопряженные с утратой  способности к спорообразованию, ведут к значительному снижению вирулентности для лабораторных животных. (Бакулов И.А.,2001). 

Согласно биологическим, иммунологическим, серологическим и генетическим характеристикам Bac.anthracis может быть представлена 4 типами. Типирование основано первоначально на выявлении плазмид, поэтому эту классификацию можно назвать как типирование плазмидных мутантов.