Patogeno della peste

La peste (pestis) è una malattia infettiva acuta che si manifesta sotto forma di setticemia emorragica. In passato, la peste è stata un flagello terribile per l'umanità. Sono note tre pandemie di peste, che hanno causato milioni di vittime.

La prima pandemia si verificò nel VI secolo d.C. Uccise circa 100 milioni di persone tra il 531 e il 580, ovvero metà della popolazione dell'Impero Romano d'Oriente (la peste di Giustiniano).

La seconda pandemia scoppiò nel XIV secolo. Iniziò in Cina e colpì molti paesi in Asia e in Europa. In Asia morirono 40 milioni di persone, e in Europa, su 100 milioni di persone, morirono 25 milioni. Così N.M. Karamzin descrive questa pandemia nella sua Storia dello Stato russo: "La malattia fu rivelata dalle ghiandole nelle cavità molli del corpo, una persona tossì sangue e morì il secondo o il terzo giorno. È impossibile, dicono i cronisti, immaginare uno spettacolo più terribile... Da Pechino alle rive dell'Eufrate e del Ladoga, le viscere della terra si riempirono di milioni di cadaveri e gli stati furono deserti... A Glukhov e Belozersk, non rimase un solo abitante... Questa crudele pestilenza arrivò e tornò più volte. A Smolensk infuriò tre volte e infine, nel 1387, rimasero solo cinque persone che, secondo la cronaca, uscirono e chiusero la città, che era piena di cadaveri".

La terza pandemia di peste iniziò nel 1894 e terminò nel 1938, uccidendo 13-15 milioni di persone.

L'agente eziologico della peste fu scoperto nel 1894 dallo scienziato francese A. Yersin, in onore del quale fu chiamata Yersinia pestis. Il genere Yersinia appartiene alla famiglia delle Enterobacteriaceae e comprende 11 specie, di cui tre patogene per l'uomo: Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis e Yersinia enterocolitica; la patogenicità delle altre è ancora poco chiara.

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Morfologia dell'agente patogeno della peste

Yersinia pestis è lunga 1-2 μm e spessa 0,3-0,7 μm. Negli strisci prelevati dal corpo del paziente e dai cadaveri di persone e roditori morti a causa della peste, appare come un breve bastoncino ovoidale (a forma di uovo) con colorazione bipolare. Negli strisci di una coltura in brodo, il bastoncino è disposto a catena, negli strisci di colture in agar - in modo casuale. La colorazione bipolare è preservata in entrambi i casi, ma è leggermente più debole negli strisci di colture in agar. L'agente eziologico della peste è Gram-negativo, si colora meglio con coloranti alcalini e fenici (blu di Leffler), non forma spore e non ha flagelli. Il contenuto di G + C nel DNA è del 45,8-46,0% molare (per l'intero genere). A una temperatura di 37°C forma una delicata capsula di natura proteica, che si sviluppa su terreni nutritivi umidi e leggermente acidi.

Proprietà biochimiche del patogeno della peste

Yersinia pestis è un batterio aerobio e cresce bene su terreni nutritivi standard. La temperatura ottimale per la crescita è di 27-28 °C (intervallo: da 0 a 45 °C), pH = 6,9-7,1. Il bacillo della peste cresce in modo caratteristico su terreni nutritivi liquidi e solidi: sul brodo si manifesta con la formazione di una pellicola lasca, da cui scendono filamenti a forma di ghiaccioli, simili a stalattiti; sul fondo si forma un sedimento lasco, mentre il brodo rimane trasparente. Lo sviluppo delle colonie su terreni solidi attraversa tre fasi: dopo 10-12 ore al microscopio, crescita sotto forma di placche incolori (stadio del "vetro rotto"); dopo 18-24 ore, stadio del "fazzoletto di pizzo". Osservato al microscopio, si nota una leggera zona a pizzo, situata attorno alla parte centrale sporgente, di colore giallastro o leggermente brunastro. Dopo 40-48 ore, si verifica lo stadio di "colonia adulta": un centro con contorni brunastri e una zona periferica distinta. Yersinia pseudotuberculosis e Yersinia enterocolitica non presentano lo stadio di "vetro rotto". Su terreni con sangue, le colonie di Yersinia pestis sono granulari con una zona periferica debolmente definita. Per ottenere rapidamente la crescita caratteristica di Yersinia pestis sui terreni, si consiglia di aggiungere stimolanti della crescita: solfito di sodio, sangue (o suoi preparati) o lisato di coltura di sarcina. Il bacillo della peste è caratterizzato da un marcato polimorfismo, soprattutto su terreni con un'elevata concentrazione di NaCl, in colture vecchie e negli organi di cadaveri di peste decomposti.

Il bacillo della peste non ha ossidasi, non forma indolo e H2S, ha attività catalasica e fermenta glucosio, maltosio, galattosio, mannitolo con formazione di acido senza gas.

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Composizione antigenica del patogeno della peste

Fino a 18 antigeni somatici simili sono stati riscontrati in Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis e Yersinia enterocolitica. Yersinia pestis è caratterizzata dalla presenza di un antigene capsulare (frazione I), antigeni T, VW, proteine della coagulasi plasmatica, fibrinolisina, proteine della membrana esterna e antigene pH6. Tuttavia, a differenza di Yersinia pseudotuberculosis e Yersinia enterocolitica, Yersinia pestis è più uniforme in termini antigenici; non esiste una classificazione sierologica di questa specie.

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Resistenza del patogeno della peste

Nell'espettorato, il bacillo della peste può sopravvivere fino a 10 giorni; su biancheria e indumenti sporchi delle secrezioni del paziente, sopravvive per settimane (proteine e muco lo proteggono dall'effetto distruttivo dell'essiccazione). Nei cadaveri di persone e animali morti a causa della peste, sopravvive dall'inizio dell'autunno fino all'inverno; basse temperature, gelo e disgelo non lo uccidono. Il sole, l'essiccazione e le alte temperature sono distruttive per la Yersinia pestis. Il riscaldamento a 60 °C uccide in 1 ora, a una temperatura di 100 °C muore in pochi minuti; alcol al 70%, soluzione di fenolo al 5%, soluzione di lisolo al 5% e alcuni altri disinfettanti chimici uccidono in 5-10-20 minuti.

Fattori di patogenicità del patogeno della peste

Yersinia pestis è il batterio più patogeno e aggressivo, e quindi causa la malattia più grave. In tutti gli animali sensibili e nell'uomo, il patogeno della peste sopprime la funzione protettiva del sistema fagocitario. Penetra nei fagociti, inibisce la "scarica ossidativa" e si riproduce senza ostacoli. L'incapacità dei fagociti di svolgere la loro funzione letale nei confronti di Yersinia pestis è la causa principale della suscettibilità alla peste. L'elevata invasività, aggressività, tossigenicità, tossicità, allergenicità e la capacità di sopprimere la fagocitosi sono dovute alla presenza di un intero arsenale di fattori di patogenicità in Y. pestis, elencati di seguito.

La capacità delle cellule di assorbire coloranti esogeni ed emina. È associata alla funzione del sistema di trasporto del ferro e fornisce a Yersinia pestis la capacità di riprodursi nei tessuti corporei.

• Dipendenza della crescita a una temperatura di 37 °C dalla presenza di ioni Ca nel mezzo.
• Sintesi degli antigeni VW. L'antigene W è localizzato nella membrana esterna e quello V nel citoplasma. Questi antigeni assicurano la riproduzione di Y. pestis all'interno dei macrofagi.
• Sintesi della tossina "topo". La tossina blocca il processo di trasferimento degli elettroni nei mitocondri del cuore e del fegato di animali sensibili, colpisce piastrine e vasi sanguigni (trombocitopenia) e ne compromette le funzioni.
• Sintesi della capsula (frazione I - Fral). La capsula inibisce l'attività dei macrofagi.
• La sintesi dei pesticidi è una caratteristica specie-specifica di Yersinia pestis.
• Sintesi della fibrinolisina.
• Sintesi della coagulasi plasmatica. Entrambe queste proteine sono localizzate nella membrana esterna e conferiscono a Yersinia pestis un'elevata capacità invasiva.
• Sintesi delle purine endogene.
• Sintesi di proteine della membrana esterna inducibili dal calore - proteine Yop (proteine esterne di Yersinia). Le proteine YopA, YopD, YopE, YopH, YopK, YopM, YopN inibiscono l'attività dei fagociti.
• Sintesi della neuraminidasi. Promuove l'adesione (rilascia recettori per Yersinia pestis).
• Sintesi dell'adenilato ciclasi. Si presume che sopprima il "burst ossidativo", ovvero blocchi l'azione distruttiva dei macrofagi.
• Sintesi dei pili di adesione. Inibiscono la fagocitosi e assicurano la penetrazione di Yersinia pestis, come parassita intracellulare, nei macrofagi.
• Sintesi di aminopeptidasi ad ampio spettro.
• Endotossina (LPS) e altri componenti della parete cellulare con effetti tossici e allergenici.
• Antigene pHb. Viene sintetizzato a una temperatura di 37 °C e a basso pH, inibisce la fagocitosi e ha un effetto citotossico sui macrofagi.

Una parte significativa dei fattori di patogenicità di Yersinia pestis è controllata da geni trasportati dalle seguenti 3 classi di plasmidi, solitamente presenti insieme in tutti i ceppi patogeni:

• pYP (9,5 kb) - plasmide di patogenicità. Trasporta 3 geni:
  • pst - codifica la sintesi della pesticina;
  • pim - determina l'immunità ai pesticidi;
  • pla - determina l'attività fibrinolitica (attivatore del plasminogeno) e plasmacoagulasica.
• pYT (65 MD) è un plasmide di tossigenicità. Contiene geni che determinano la sintesi della tossina "topica" (una proteina complessa costituita da due frammenti, A e B, con peso molecolare rispettivamente di 240 e 120 kDa), e geni che controllano le componenti proteiche e lipoproteiche della capsula. Il suo terzo componente controlla i geni cromosomici. Il plasmide era precedentemente denominato pFra.
• pYV (110 kb) - plasmide di virulenza.

Determina la dipendenza della crescita di Y. pestis a 37 °C dalla presenza di ioni Ca2+ nel mezzo, da cui il nome alternativo: plasmide Lcr (low calcium response). I geni di questo plasmide particolarmente importante codificano anche per la sintesi degli antigeni V e W e delle proteine Yop indotte dal calore. La loro sintesi avviene sotto un complesso controllo genetico a una temperatura di 37 °C e in assenza di Ca2+ nel mezzo. Tutti i tipi di proteine Yop, ad eccezione di YopM e YopN, vengono idrolizzati grazie all'attività dell'attivatore del plasminogeno (gene pla del plasmide pYP). Le proteine Yop determinano in larga misura la virulenza di Yersinia pestis. La proteina YopE ha effetti antifagocitari e citotossici. YopD assicura la penetrazione di YopE nella cellula bersaglio; YopH ha attività antifagocitaria e di proteina tirosina fosfatasi; la proteina YopN ha proprietà di sensore del calcio; YopM si lega all'atrombina nel sangue umano.

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Immunità post-infettiva

L'immunità post-infezione è forte e duratura. I casi ripetuti di peste sono estremamente rari. La natura dell'immunità è cellulare. Sebbene gli anticorpi compaiano e svolgano un ruolo specifico nell'immunità acquisita, questa è mediata principalmente dai linfociti T e dai macrofagi. Nelle persone che hanno contratto la peste o sono state vaccinate, la fagocitosi è completa. È ciò che determina l'immunità acquisita.

Epidemiologia della peste

La gamma di portatori a sangue caldo del microbo della peste è estremamente ampia e comprende oltre 200 specie di 8 ordini di mammiferi. La principale fonte di peste in natura sono roditori e lagomorfi. L'infezione naturale è stata accertata in oltre 180 delle loro specie, oltre 40 delle quali appartengono alla fauna della Russia e dei territori adiacenti (all'interno dell'ex URSS). Delle 60 specie di pulci per le quali è stata accertata la possibilità di trasmissione del patogeno della peste in condizioni sperimentali, 36 vivono in questo territorio.

Il microbo della peste si moltiplica nel lume del tratto digerente della pulce. Nella sua sezione anteriore si forma un tappo ("blocco di peste"), contenente un gran numero di microbi. Quando un mammifero morde la ferita con un flusso sanguigno inverso, alcuni microbi vengono lavati via dal tappo, causando un'infezione. Inoltre, anche gli escrementi secreti dalla pulce durante l'alimentazione possono causare infezioni se penetrano nella ferita.

I principali vettori di Y. pestis in Russia e Asia centrale sono scoiattoli di terra, gerbilli e marmotte, e in alcuni focolai anche pica e arvicole. A loro è associata l'esistenza dei seguenti focolai di peste.

• 5 focolai in cui il principale portatore del microbo della peste è il piccolo scoiattolo di terra (regione del Caspio nord-occidentale; interfluvio del Terek-Sunzha; focolai dell'Elbrus; focolai semidesertici del Volga-Urali e del Trans-Urali).
• 5 focolai in cui i portatori sono gopher e marmotte (in Altai - pika): focolai del Transbajkal, del Gorno-Altai, di Tuva e di alta montagna del Tien Shan e del Pamir-Alai.
• Zone desertiche del Volga-Urali, della Transcaucasia e dell'Asia centrale, dove i principali vettori sono i gerbilli.
• Focolai di alta montagna della Transcaucasia e di Gissar con i principali vettori: i topi campagnoli.

Le diverse classificazioni di Yersinia pestis si basano su diversi gruppi di caratteristiche: caratteristiche biochimiche (varianti glicerolo-positive e glicerolo-negative), area di distribuzione (varianti oceaniche e continentali), tipi di vettori principali (varianti di ratto e scoiattolo terricolo). Secondo una delle classificazioni più comuni, proposta nel 1951 dal ricercatore francese R. Devignat, a seconda della distribuzione geografica del patogeno e delle sue proprietà biochimiche, si distinguono tre forme intraspecifiche (biovarianti) di Yersinia pestis.

Secondo la classificazione degli scienziati russi (Saratov, 1985), la specie Yersinia pestis è divisa in 5 sottospecie: Yersinia pestis subsp. pestis (la sottospecie principale; include tutte e tre le biovar della classificazione di R. Devigny), Y. pestis subsp. altaica (sottospecie dell'Altai), Yersinia pestis subsp. caucasica (sottospecie caucasica), Y. pestis subsp. hissarica (sottospecie di Gissar) e Yersinia pestis subsp. ulegeica (sottospecie di Udege).

L'infezione avviene attraverso la puntura delle pulci, il contatto diretto con materiale infetto, goccioline trasportate dall'aria e, raramente, attraverso il cibo (ad esempio, mangiando carne di cammelli infetti dalla peste). Nel 1998-1999, 30.534 persone in tutto il mondo hanno contratto la peste, di cui 2.234 sono morte.

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Sintomi della peste

A seconda della via di infezione, si distinguono forme di peste bubbonica, polmonare e intestinale; raramente, settica e cutanea (vescicole purulente nella sede della puntura di pulce). Il periodo di incubazione della peste varia da alcune ore a 9 giorni (nelle persone sottoposte a sieroprofilassi, fino a 12 giorni). L'agente eziologico della peste penetra attraverso la più piccola lesione cutanea (puntura di pulce), a volte attraverso le mucose o tramite goccioline trasportate dall'aria, raggiungendo i linfonodi regionali, dove inizia a moltiplicarsi rapidamente. La malattia inizia improvvisamente: forte mal di testa, febbre alta con brividi, viso iperemico, poi si scurisce, occhiaie ("morte nera"). Un bubbone (un linfonodo ingrossato e infiammato) compare il secondo giorno. A volte la peste si sviluppa così rapidamente che il paziente muore prima della comparsa del bubbone. La peste polmonare è particolarmente grave. Può manifestarsi come complicanza della peste bubbonica e attraverso l'infezione aerea. La malattia si sviluppa anche molto rapidamente: si aggiungono brividi, febbre alta e già nelle prime ore dolore al fianco, tosse inizialmente secca e poi con espettorato sanguinolento; si verificano delirio, cianosi, collasso e morte. Un paziente affetto da peste polmonare rappresenta un pericolo eccezionale per gli altri, poiché espelle un'enorme quantità del patogeno con l'espettorato. Nello sviluppo della malattia, il ruolo principale è svolto dalla soppressione dell'attività dei fagociti: leucociti neutrofili e macrofagi. La riproduzione incontrollata e la diffusione del patogeno attraverso il sangue in tutto il corpo sopprimono completamente il sistema immunitario e portano (in assenza di un trattamento efficace) alla morte del paziente.

Diagnostica di laboratorio della peste

Vengono utilizzati metodi batteriologici, batteriologici, sierologici e biologici, nonché un test allergico con pestin (per la diagnosi retrospettiva). Il materiale per lo studio è: una puntura del bubbone (o della sua secrezione), espettorato, sangue e, nella forma intestinale, feci. La Yersinia pestis viene identificata in base a morfologia, caratteristiche colturali e biochimiche, un test con il fago della peste e un test biologico.

Un metodo semplice e affidabile per determinare gli antigeni del bacillo della peste nel materiale in studio è l'uso di RPGA, in particolare con l'impiego di eritrociti diagnostici sensibilizzati con anticorpi monoclonali contro l'antigene capsulare, e di immunofluorescenza (IFM). Queste stesse reazioni possono essere utilizzate per rilevare anticorpi nel siero dei pazienti.

Il metodo diagnostico biologico prevede l'infezione di una cavia con il materiale di prova (quando è fortemente contaminato dalla microflora associata) per via cutanea, sottocutanea o, meno comunemente, intraperitoneale.

Quando si lavora con materiale contenente l'agente patogeno della peste, è richiesta la rigorosa osservanza del regime, pertanto tutti gli studi vengono eseguiti solo da personale adeguatamente formato in speciali istituti anti-peste.

Prevenzione della peste

Il monitoraggio costante dei focolai naturali di peste e l'organizzazione di misure per prevenire le malattie umane nel Paese sono effettuati da uno speciale servizio anti-peste. Comprende cinque istituti anti-peste e decine di stazioni e dipartimenti anti-peste.

Nonostante la presenza di focolai naturali, non si è verificato un singolo caso di peste negli esseri umani in Russia dal 1930. Per la prevenzione specifica della peste, viene utilizzato un vaccino contro la peste: un vaccino vivo attenuato derivato dal ceppo EV. Viene somministrato per via cutanea, intradermica o sottocutanea. È stato inoltre proposto un vaccino in compresse secche per uso orale. L'immunità post-vaccinazione si forma entro il 5°-6° giorno dopo la vaccinazione e dura 11-12 mesi. È stato proposto un test allergico intradermico con pestin per la valutazione e la diagnosi retrospettiva della peste. La reazione è considerata positiva se si forma un sigillo di almeno 10 mm di diametro nel sito di somministrazione della pestin dopo 24-48 ore e compare arrossamento. Il test allergico risulta positivo anche nelle persone con immunità post-infezione.

Un grande contributo allo studio della peste e all'organizzazione della lotta contro di essa è stato dato dagli scienziati russi: D.S. Samoylovich (il primo non solo in Russia, ma anche in Europa a "cacciare" il microbo della peste nel XVIII secolo, fu anche il primo a proporre vaccini contro la peste), D.K. Zabolotny, N.P. Klodnitsky, I.A. Deminsky (studio dei focolai naturali della peste, dei portatori del patogeno nei focolai, ecc.) e altri.