Y. pestis имеет длину 1 – 2 мкм и толщину 0,3 – 0,7 мкм. В мазках из организма больного и из трупов погибших от чумы людей и грызунов выглядит как короткая овоидная (яйцевидная) палочка с биполярной окраской. В мазках из бульонной культуры палочка располагается цепочкой, в мазках из агаровых культур – беспорядочно (см. цв. вкл., рис. 95). Биполярная окраска в том и другом случае сохраняется, но в мазках из агаровых культур несколько слабее. Возбудитель чумы по Граму окрашивается отрицательно, лучше красится щелочными и карболовыми красителями (синькой Леффлера), спор не образует, жгутиков не имеет. Содержание Г + Ц в ДНК – 45,8 – 46,0 мол % (для всего рода). При температуре 37 °C образует нежную капсулу белковой природы, которая выявляется на влажных и слегка кислых питательных средах. Y. pestis – аэроб, дает хороший рост на обычных питательных средах. Оптимальная для роста температура 27 – 28 °C (диапазон – от 0 до 45 °C), рН = 6,9 – 7,1. Палочка чумы дает характерный рост на жидких и плотных питательных средах: на бульоне он проявляется образованием рыхлой пленки, от которой спускаются нити в виде сосулек, напоминающих сталактиты, на дне – рыхлый осадок, бульон остается прозрачным. Развитие колоний на плотных средах проходит через три стадии: через 10 – 12 ч под микроскопом рост в виде бесцветных пластинок (стадия «битого стекла»); через 18 – 24 ч – стадия «кружевных платочков», при микроскопировании заметна светлая кружевная зона, расположенная вокруг выступающей центральной части, желтоватой или слегка буроватой окраски. Через 40 – 48 ч наступает стадия «взрослой колонии» – буровато-очерченный центр с выраженной периферической зоной (см. цв. вкл., рис. 95.3). Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica стадии «битого стекла» не имеют. На средах с кровью колонии Y. pestis зернистые со слабо выраженной периферической зоной. С целью быстрейшего получения характерного для Y. pestis роста на средах к ним рекомендуется добавлять стимуляторы роста: сульфит натрия, кровь (или ее препараты) или лизат культуры сарцины. Палочке чумы свойствен выраженный полиморфизм, особенно на средах с повышенной концентрацией NaCl, в старых культурах, в органах разложившихся чумных трупов (см. цв. вкл., рис. 95.2). Чумная палочка не имеет оксидазы, не образует индола и H2S, обладает каталазной активностью и ферментирует глюкозу, мальтозу, галактозу, маннит с образованием кислоты без газа.
Резистентность. В мокроте палочка чумы может сохраняться до 10 дней; на белье и одежде, испачканных выделениями больного, сохраняется неделями (белок и слизь охраняют ее от губительного действия высыхания). В трупах людей и животных, погибших от чумы, выживает с начала осени до зимы; низкая температура, замораживание и оттаивание не убивают ее. Солнце, высыхание, высокая температура губительны для Y. pestis. Нагревание до 60 °C убивает через 1 ч, при температуре 100 °C погибает через несколько минут; 70° спирт, 5 % раствор фенола, 5 % раствор лизола и некоторые другие химические дезинфектанты убивают за 5 – 10 – 20 мин.
Антигенный состав. У Y. pestis, Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica обнаружено до 18 сходных соматических антигенов. Для Y. pestis характерно наличие капсульного антигена (фракция I), антигенов T, V – W, белков плазмокоагулазы, фибринолизина, белков наружной мембраны и pH6-антигена. Однако в отличие от Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica, Y. pestis в антигенном отношении более однородна;
серологической классификации этого вида нет.
Факторы патогенности. Y. pestis является самой патогенной и агрессивной среди бактерий, поэтому и вызывает наиболее тяжелое заболевание. У всех чувствительных к нему животных и у человека возбудитель чумы подавляет защитную функцию фагоцитарной системы. Он проникает в фагоциты, подавляет в них «окислительный взрыв» и беспрепятственно размножается. Неспособность фагоцитов осуществить свою киллерную функцию в отношении Y. pestis – основная причина восприимчивости к чуме. Высокая инвазивность, агрессивность, токсигенность, токсичность, аллергенность и способность подавлять фагоцитоз обусловлены наличием у Y. pestis целого арсенала факторов патогенности, которые перечислены ниже.
1. Способность клеток сорбировать экзогенные красители и гемин. Она связана с функцией системы транспорта железа и обеспечивает Y. pestis возможность размножаться в тканях организма.
2. Зависимость роста при температуре 37 °C от наличия в среде ионов Ca2+.
3. Синтез V – W-антигенов. Антиген W расположен в наружной мембране, а V – в цитоплазме. Эти антигены обеспечивают размножение Y. pestis внутри макрофагов. 4. Синтез «мышиного» токсина. Токсин блокирует процесс переноса электронов в митохондриях сердца и печени чувствительных животных, поражает тромбоциты и сосуды (тромбоцитопения) и нарушает их функции.
5. Синтез капсулы (фракции I – FraI). Капсула угнетает активность макрофагов.
6. Синтез пестицина – видовой признак Y. pestis.
7. Синтез фибринолизина.
8. Синтез плазмокоагулазы. Оба эти белка локализованы в наружной мембране и обеспечивают высокие инвазивные свойства Y. pestis.
9. Синтез эндогенных пуринов.
10. Синтез термоиндуцибельных белков наружной мембраны – Yop-белков (англ. Yersinia outer proteins). Белки YopA, YopD, YopE, YopH, YopK, YopM, YopN подавляют активность фагоцитов.
11. Синтез нейраминидазы. Она способствует адгезии (высвобождает рецепторы для Y. pestis).
12. Синтез аденилатциклазы. Предполагается, что она подавляет «окислительный взрыв», т. е. блокирует киллерное действие макрофагов.
13. Синтез пилей адгезии. Они угнетают фагоцитоз и обеспечивают внедрение Y. pestis, как внутриклеточного паразита, в макрофаги.
14. Синтез аминопептидаз широкого спектра действия.
15. Эндотоксин (ЛПС) и другие компоненты клеточной стенки, обладающие токсическим и аллергенным действием.
16. pH6-антиген. Он синтезируется при температуре 37 °C и низкой рН, подавляет фагоцитоз и обладает цитотоксическим действием на макрофаги.
Значительная часть факторов патогенности Y. pestis контролируется генами, носителями которых являются следующие 3 класса плазмид, обнаруживаемых обычно вместе у всех патогенных штаммов:
1) рYP (9,5 т. п. н.) – плазмида патогенности. Несет 3 гена:
pst – кодирует синтез пестицина;
pim – определяет иммунитет к пестицину;
pla – определяет фибринолитическую (активатор плазминогена) и плазмокоагулазную активность.
2) рYТ (65 МД) – плазмида токсигенности. Несет гены, определяющие синтез «мышиного» токсина (сложный белок, состоящий из двух фрагментов А и В, с м. м. 240 и 120 кД соответственно), и гены, контролирующие белковый и липопротеиновый компоненты капсулы. Третий ее компонент контролирует гены хромосомы. Ранее плазмида имела название pFra.
3) pYV (110 т. п. н.) – плазмида вирулентности. Она определяет зависимость роста Y. pestis при 37 °C от присутствия в среде ионов Ca2+, поэтому имеет другое название – Lcr-плазмида (англ. low calcium response). Гены этой, особенно важной, плазмиды кодируют также синтез антигенов V и W и термоиндуцируемых белков Yop. Их синтез осуществляется под сложным генетическим контролем при температуре 37 °C и в отсутствие в среде Ca2+. Все типы Yop-белков, кроме YopM и YopN, гидролизуются за счет активности активатора плазминогена (ген pla плазмиды pYP). Белки Yop во многом определяют вирулентность Y. pestis. YopE-белок обладает антифагоцитарным и цитотоксическим действием. YopD обеспечивает проникновение YopE в клетку-мишень; YopH обладает антифагоцитарной и протеин-тирозин-фосфатазной активностью; белок YopN – свойствами кальциевого сенсора; YopM связывается с α-тромбином крови человека.
Эпидемиология. Круг теплокровных носителей чумного микроба чрезвычайно обширен и включает более 200 видов 8 отрядов млекопитающих. Основным же источником чумы в природе являются грызуны и зайцеобразные. Естественная зараженность установлена у более чем 180 их видов, свыше 40 из них входят в состав фауны России и сопредельных территорий (в пределах бывшего СССР). Из 60 видов блох, для которых в экспериментальных условиях установлена возможность переноса возбудителя чумы, на этой территории обитают 36.
Чумной микроб размножается в просвете пищеварительной трубки блох. В ее переднем отделе образуется пробка («чумной блок»), содержащая большое количество микробов. При укусе млекопитающих c обратным током крови в ранку с пробки смывается часть микробов, что и ведет к заражению. Кроме того, выделяемые блохой при питании экскременты при попадании в ранку также могут вызывать заражение.
