Биологическая характеристика культур возбудителя чумы

30.06.2016 г.

Биологическая характеристика культур возбудителя чумы, выделенных на территории деятельности Дагестанской противочумной станции. Б.А.Батырова, А.Г.Омаров

Опустошительные эпидемии чумы и других инфекционных болезней с многочисленными жертвами в прошлом часто протекали в населенных пунктах Дагестана. Так, известным историческим фактом является вспышка чумы среди солдат турецкой армии, которые стояли на Кокмадагском перевале в 1920 году после вторжения на территорию Дагестана. Эпидемия вынудила турецкое войско срочно ретироваться из зараженной территории и покинуть пределы наших гор.
В 1951 году имел место случай заболевания охотника в Бабаюртовском районе септической формой чумы со смертельным исходом.
Одна из основных задач нашей станции – осуществление эпиднадзора за чумой на подведомственной территории в пяти природных очагах, проведение всего комплекса санитарно-профилактических мероприятий с целью обеспечения эпидемиологического благополучия в регионе.
Под постоянным эпизоото-эпидемиологическим контролем непосредственно центральной лаборатории находятся два крупных природных очага чумы с участками стойкой очаговости:
- Восточно-Кавказский высокогорный очаг, занимающий площадь 1,9 млн га;
- Дагестанский равнинно-предгорный очаг с площадью 1,11 млн га.
Каждый из этих очагов имеет свою эколого-эпизоотологическую характеристику, своих основных носителей и переносчиков, в популяциях которых чумной микроб циркулирует в природе.

Восточно-Кавказский высокогорный очаг. Впервые эпизоотия чумы была выявлена Кулинским эпидотрядом в июле – августе 1977 года среди обыкновенных полевок. Эпизоотия протекала в восточной части Большого Кавказа в пределах Дагестана (Кулинский, Агульский районы) в долинах рек Чирагчай, Кулинка и их протоков. В октябре того же года был выявлен еще один эпизоотийный участок в Южном Дагестане у высокогорного селения Куруш Ахтынского района. Высота участков колебалась от двух до трех тысяч метров над уровнем моря.
Эпизоотии на Кокмадагском плато регистрировались практически ежегодно на протяжении 23 лет вплоть до 2001 г., после чего имел место довольно длительный межэпизоотический период, когда в течение семи лет чуму не удавалось выявить ни серологически, ни бактериологически. В последние три года (2008 – 2010 гг) при исследовании полевого материала (534 грызуна. 10404 эктопаразитов) был изолирован 31 штамм чумного микроба (1 – от полевки обыкновенной, 30 – от блох, собранных при очесе и из гнезд обыкновенной полевки).

Как показал многолетний мониторинг Кокмадагского участка, этому очагу не свойственны разлитые или острые проявления чумы. Эпизоотический процесс привязан к не большим локальным поселениям носителя, что является главной причиной трудности выявления эпидемически опасных очажков. Эпизоотия выявляется в течение всего периода наблюдения – с апреля по октябрь, чаще всего весной и в конце лета (август – начало сентября).
За 33 года изучения очага специалистами станции из разных биологических объектов выделено около 500 (475) штаммов возбудителя чумы. Исследования проводились по общепринятой методике. За некоторым исключением подавляющее большинство изученных культур были типичными и тем не менее отличались от культур изолированных из других очагов.
При лабораторной диагностике учитываются особенности штаммов чумного микроба, циркулирующего в очагах этого типа. Основная часть изученных культур в питательных потребностях проявила зависимость от тиамина и лейцина, часть – в том числе от аргенина.
По культуральным свойствам все штаммы вели себя типично для чумного микроба, находящегося в R-форме. На плотных питательных средах рост зернистых шероховатых колоний с фестончатой периферией. В жидкой питательной среде характерный рост в виде хлопьевидного осадка при полностью прозрачном бульоне. В мазках по Граму просматривались типичные для Y.Pestis грамотрицательные овоидные палочки, окрашенные биполярно.
По биологическим свойствам штаммы не продуцировали пестицин 1 (Р1). Оставаясь чувствительным к нему, но синтезировали пестицин 3 (Р3). Обладали нитрифицирующей и денитрифицирующей способностью. Не обладали фибринолизин – плазмокоагулазной активностью.
Все штаммы лизировались как чумными (фаг Покровской, Л-413 «С»), так и псевдотуберкулезными диагностическими бактериофагами.
Наличие специфического антигена (Фракция 1) обнаруживается в серологических реакциях и люминесцентно- серологическим методом.

Биохимическая активность. Все изученные штаммы ферментировали глицерин (вели себя как континентальные по классификации Туманского), глюкозу, маннит, маннозу, арабинозу, рамнозу. Не разлагали инозит, мочевину. Обращает внимание признак ферментации рамнозы, что позволяет изолированные штаммы отнести к полевочьему типу возбудителя. Некоторые штаммы разлагали сахарозу. На неоднородность культур по ферментативным признакам указывает и то, что часть штаммов разлагала сорбит, дульцит.
Для опредения вирулентности в работу были взяты штаммы, полученные из органов носителей, а также от эктопаразитов. Все штаммы оказались высоковирулентными для белых мышей (DCL 10-100 микробных клеток).
Была проверена чувствительность к широкому спектру антибиотиков, которая оказалась высокой не только к традиционным антибиотикам (стрептомицин, тетрациклиновый ряд, эритромицин, рифампицин), но и к антибиотикам III-IV поколения (цефалоспорины, фторхинолоны и др.). Отличительные особенности, характерные для Восточно-Кавказских штаммов чумы:
- питательная потребность в тиомине, сульфите натрия;
- отсутствие пестицин-фибринолизин-плазмокоагулазной активности;
- способность к денитрификации;
- ферментация рамнозы, иногда – сахарозы;
- вирулентность для белых мышей.

Дагестанский равнинно-предгорный очаг. Относится к сусликовому типу очага, как и большинство подобных очагов, в настоящее время находится в межэпизоотийном периоде. Последняя эпизоотия зарегистрирована в 2003 году, когда были выделены три культуры чумы от песчанок и блох малого суслика (с.Хум-аул Бабаюртовского района и Львовский-6). Весной 2006 и 2007 гг зарегистрированы положительные серологические находки от малого суслика, возможно свидетельствующие в пользу уже прошедшей эпизоотии.
Всего изучению подверглись 308 штаммов чумного микроба, выделенных от малых сусликов, песчанок и их блох. По своим культурально-морфологическим свойствам штаммы в основном были типичными. По питательным потребностям проявляли строгую зависимость от метионина. Добавление цистина, трионина, фенилаланина способствовало ускорению темпа роста и увеличению размеров колоний.
Культуры лизировались до титра чумным и псевдотуберкулезным диагностическими фагами. Обладали пестицин-фибринолизин-плазмокоагулазной активностью, не образовывали нитриты. Все штаммы обладали фракцией-1. Все изученные культуры были вирулентными как для белых мышей, так и для морских свинок. Минимальная смертельная доза составляла 10 микробных клеток.

Биохимическая активность. Ферментировали на 2-3 сутки с образованием кислоты без газа глюкозу, галактозу, глицерин, маннит, маннозу, арабинозу. Не разлагали рамнозу, сахарозу, лактозу, дульцит, сорбит, декстрин, ксилозу. Не образовывали индол и сероводород. Несколько слов о Прикаспийском песчаном очаге, который относится к песчаночьему типу.
В силу влияния целого ряда факторов основной носитель – малый суслик – утратил свое значение, и эпизоотии чумы регистрируются здесь на песчанках, мышевидных и на их блохах.
Для очага характерно цикличное проявление эпизоотий: периоды активизации и депрессии сменяются, продолжаясь обычно 5-6 лет, независимо от уровня численности носителя и обилия блох.
Все выделенные культуры по своим культурально-морфологическим, биохимическим свойствам, отношению к чумным диагностическим фагам, вирулентности для лабораторных животных и другим признакам были идентичны штаммам из Дагестанского равнинно-предгорного очага.

Следует отметить, что среди большого количества культур возбудителя чумы, полученных из разных очагов контролируемых станцией, при изучении встречались штаммы с теми или иными атипичными признаками. Некоторые из них отличались по питательным потребностям. После длительного хранения теряли одни признаки и приобретали другие, например, штамм из Восточно-Кавказского очага приобрел способность продуцировать Р-1 и стал нечувствительным к нему. Одна культура, выделенная от блох из гнезда полевки, обладала характерными признаками псевдотуберкулеза. Другая – с признаками как чумы полевочьего типа, так и псевдотуберкулеза. Встречались штаммы, подвергшиеся изменчивости по признаку вирулентности для лабораторных животных.
Чаще всего атипичные культуры встречались вне очаговой территории или на границе между разными очагами. Изменчивость могла быть вызвана самыми различными биологическими и физическими факторами.
Изучение биологической характеристики культур возбудителя чумы, выделенных на территории деятельности Дагестанской противочумной станции из разных природных очагов позволяет еще раз подчеркнуть, что Y.Pestis из Дагестанского равнинно-предгорного и Прикаспийского песчаного очагов по таксономическим признакам идентична Y.Pestis plana, паразитирующей на песчанках в Среднеазиатском пустынном очаге, Волго-Уральском междуречье и в равнинном Закавказье.
Культуры, изолированные из высокогорного очага идентичны подвиду возбудителя чумы, который по классификации А.А.Пейсахиса и В.М.Степанова выделен в третий подвид - Y.Pestis montana hissarica, паразитирующий на арчевых полевках и красных сурках и их блохах на территории Гиссарского хребта. Было установлено, что по ряду биологических свойств штаммы чумного микроба, циркулирующие в этом очаге, отличаются от штаммов, выделяемых в других очагах; по питательным потребностям, некоторым ферментативным свойствам, вирулентности для разных видов лабораторных животных, молекулярно-генетическим характеристикам.
И в заключение хочу напомнить, что далеко не вся территория наших гор обследована в достаточной степени, до конца не изучены истинные границы эпизоотий, закономерности проявления, сохранения и затухания эпизоотий. Так что работы впереди более чем достаточно.