Pesterreger

Die Pest (Pestis) ist eine akute Infektionskrankheit, die als hämorrhagische Septikämie auftritt. In der Vergangenheit war die Pest eine schreckliche Geißel für die Menschheit. Es sind drei Pestpandemien bekannt, die Millionen von Menschenleben forderten.

Die erste Pandemie ereignete sich im 6. Jahrhundert n. Chr. Sie tötete zwischen 531 und 580 etwa 100 Millionen Menschen – die Hälfte der Bevölkerung des Oströmischen Reiches (die „Justinianische Pest“).

Die zweite Pandemie brach im 14. Jahrhundert aus. Sie begann in China und betraf viele Länder in Asien und Europa. In Asien starben 40 Millionen Menschen daran, in Europa waren es 25 Millionen von 100 Millionen Einwohnern. N. M. Karamzin beschreibt diese Pandemie in seiner Geschichte des russischen Staates folgendermaßen: „Die Krankheit trat durch Drüsen in den weichen Körperhöhlen auf, der Betroffene hustete Blut und starb am zweiten oder dritten Tag. Einen schrecklicheren Anblick könne man sich nicht vorstellen, sagen die Chronisten... Von Peking bis zu den Ufern des Euphrat und Ladoga waren die Eingeweide der Erde mit Millionen von Leichen gefüllt, und die Staaten waren verlassen... In Gluchow und Belosersk blieb kein einziger Einwohner zurück... Diese grausame Seuche kam und kehrte mehrmals zurück. In Smolensk wütete sie dreimal, und schließlich, im Jahr 1387, blieben nur fünf Menschen übrig, die der Chronik zufolge hinausgingen und die mit Leichen gefüllte Stadt abriegelten.“

Die dritte Pestpandemie begann 1894 und endete 1938. Dabei kamen 13–15 Millionen Menschen ums Leben.

Der Erreger der Pest wurde 1894 vom französischen Wissenschaftler A. Yersin entdeckt und erhielt zu seinen Ehren den Namen Yersinia pestis. Die Gattung Yersinia gehört zur Familie der Enterobacteriaceae und umfasst elf Arten, von denen drei für den Menschen pathogen sind: Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis und Yersinia enterocolitica; die Pathogenität der übrigen ist noch unklar.

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Morphologie des Pesterregers

Yersinia pestis ist 1–2 µm lang und 0,3–0,7 µm dick. In Ausstrichen vom Körper des Patienten sowie von den Leichen von Menschen und Nagetieren, die an der Pest gestorben sind, sieht es wie ein kurzes, eiförmiges Stäbchen mit bipolarer Färbung aus. In Ausstrichen aus einer Bouillonkultur befindet sich das Stäbchen in einer Kette, in Ausstrichen aus Agarkulturen – zufällig. Die bipolare Färbung bleibt in beiden Fällen erhalten, ist jedoch in Ausstrichen aus Agarkulturen etwas schwächer. Der Erreger der Pest ist gramnegativ, färbt sich besser mit alkalischen und karbolischen Farbstoffen (Leffler-Blau), bildet keine Sporen und hat keine Flagellen. Der G + C-Gehalt in der DNA beträgt 45,8–46,0 Mol-% (für die gesamte Gattung). Bei einer Temperatur von 37 °C bildet es eine zarte Kapsel mit Proteincharakter, die sich auf feuchten und leicht sauren Nährmedien entfaltet.

Biochemische Eigenschaften des Pesterregers

Yersinia pestis ist ein Aerobier und wächst gut auf herkömmlichen Nährmedien. Die optimale Wachstumstemperatur beträgt 27–28 °C (Bereich: 0 bis 45 °C), pH = 6,9–7,1. Der Pestbazillus wächst charakteristischerweise auf flüssigen und festen Nährmedien: Auf Brühe manifestiert es sich als Bildung eines losen Films, von dem Fäden in Form von Eiszapfen herabhängen, die Stalaktiten ähneln, am Boden befindet sich ein loses Sediment, die Brühe bleibt durchsichtig. Die Entwicklung von Kolonien auf festen Medien durchläuft drei Stadien: nach 10–12 Stunden unter dem Mikroskop Wachstum in Form farbloser Platten (das „zerbrochene Glas“-Stadium); nach 18–24 Stunden – das „Spitzentaschentuch“-Stadium, unter dem Mikroskop betrachtet, ist eine helle Spitzenzone um den hervorstehenden zentralen Teil erkennbar, die gelblich oder leicht bräunlich gefärbt ist. Nach 40–48 Stunden tritt das Stadium der „adulten Kolonie“ ein – ein bräunlich umrandetes Zentrum mit einer deutlich ausgeprägten Randzone. Yersinia pseudotuberculosis und Yersinia enterocolitica haben kein „Glasscherbenstadium“. Auf Medien mit Blut sind Yersinia pestis-Kolonien körnig mit einer schwach ausgeprägten Randzone. Um das für Yersinia pestis charakteristische Wachstum auf Medien schnell zu erreichen, wird empfohlen, ihnen Wachstumsstimulanzien hinzuzufügen: Natriumsulfit, Blut (oder Blutzubereitungen) oder Sarcinia-Kulturlysat. Der Pestbazillus zeichnet sich durch ausgeprägten Polymorphismus aus, insbesondere auf Medien mit erhöhter NaCl-Konzentration, in alten Kulturen und in den Organen verwester Pestleichen.

Der Pestbazillus besitzt keine Oxidase, bildet kein Indol und H2S, besitzt Katalaseaktivität und fermentiert Glucose, Maltose, Galactose, Mannitol unter Bildung von Säure ohne Gas.

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Antigene Zusammensetzung des Pesterregers

Bis zu 18 ähnliche somatische Antigene wurden in Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis und Yersinia enterocolitica gefunden. Yersinia pestis ist durch das Vorhandensein eines Kapselantigens (Fraktion I), T- und VW-Antigenen, Plasmakoagulaseproteinen, Fibrinolysin, äußeren Membranproteinen und des pH6-Antigens gekennzeichnet. Im Gegensatz zu Yersinia pseudotuberculosis und Yersinia enterocolitica ist Yersinia pestis hinsichtlich der Antigene jedoch einheitlicher; eine serologische Klassifizierung dieser Spezies existiert nicht.

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Resistenz des Pesterregers

Im Auswurf kann der Pestbazillus bis zu 10 Tage überleben; auf mit Patientensekreten verschmutzter Wäsche und Kleidung überlebt er wochenlang (Eiweiß und Schleim schützen ihn vor der zerstörerischen Wirkung des Austrocknens). In den Leichen von Menschen und Tieren, die an der Pest gestorben sind, überlebt er vom Frühherbst bis in den Winter; niedrige Temperaturen, Gefrieren und Auftauen töten ihn nicht. Sonne, Austrocknen und hohe Temperaturen wirken sich schädlich auf Yersinia pestis aus. Erhitzen auf 60 °C tötet ihn innerhalb von 1 Stunde, bei 100 °C innerhalb weniger Minuten; 70-prozentiger Alkohol, 5-prozentige Phenollösung, 5-prozentige Lysollösung und einige andere chemische Desinfektionsmittel töten ihn innerhalb von 5-10-20 Minuten.

Pathogenitätsfaktoren des Pesterregers

Yersinia pestis ist das pathogenste und aggressivste Bakterium und verursacht daher die schwersten Erkrankungen. Bei allen empfindlichen Tieren und beim Menschen unterdrückt der Pesterreger die Schutzfunktion des Phagozytensystems. Er dringt in Phagozyten ein, unterdrückt den dortigen „oxidativen Ausbruch“ und vermehrt sich ungehindert. Die Unfähigkeit der Phagozyten, ihre Killerfunktion gegenüber Yersinia pestis zu erfüllen, ist der Hauptgrund für die Anfälligkeit für die Pest. Hohe Invasivität, Aggressivität, Toxigenität, Toxizität, Allergenität und die Fähigkeit zur Unterdrückung der Phagozytose sind auf das Vorhandensein eines ganzen Arsenals von Pathogenitätsfaktoren in Y. pestis zurückzuführen, die im Folgenden aufgeführt sind.

Die Fähigkeit von Zellen, exogene Farbstoffe und Hämin aufzunehmen. Sie ist mit der Funktion des Eisentransportsystems verbunden und ermöglicht Yersinia pestis die Vermehrung im Körpergewebe.

• Abhängigkeit des Wachstums bei einer Temperatur von 37 °C von der Anwesenheit von Ca-Ionen im Medium.
• Synthese von VW-Antigenen. Antigen W befindet sich in der äußeren Membran, Antigen V im Zytoplasma. Diese Antigene gewährleisten die Vermehrung von Y. pestis in Makrophagen.
• Synthese des „Maus“-Toxins. Das Toxin blockiert den Elektronentransfer in den Mitochondrien von Herz und Leber empfindlicher Tiere, beeinträchtigt Blutplättchen und Blutgefäße (Thrombozytopenie) und stört deren Funktionen.
• Synthese der Kapsel (Fraktion I - Fral). Die Kapsel hemmt die Aktivität von Makrophagen.
• Die Pestizidsynthese ist ein artspezifisches Merkmal von Yersinia pestis.
• Fibrinolysinsynthese.
• Synthese der Plasmakoagulase. Beide Proteine sind in der äußeren Membran lokalisiert und sorgen für die hohe Invasivität von Yersinia pestis.
• Synthese endogener Purine.
• Synthese hitzeinduzierbarer Proteine der äußeren Membran – Yop-Proteine (Yersinia-Außenproteine). Die Proteine YopA, YopD, YopE, YopH, YopK, YopM und YopN unterdrücken die Aktivität von Phagozyten.
• Synthese der Neuraminidase. Sie fördert die Adhäsion (setzt Rezeptoren für Yersinia pestis frei).
• Synthese der Adenylatcyclase. Es wird angenommen, dass sie den „oxidativen Burst“ unterdrückt, also die Abtötungswirkung von Makrophagen blockiert.
• Synthese von Adhäsionspili. Sie hemmen die Phagozytose und gewährleisten das Eindringen von Yersinia pestis als intrazellulärem Parasiten in Makrophagen.
• Synthese von Breitband-Aminopeptidasen.
• Endotoxin (LPS) und andere Zellwandbestandteile mit toxischer und allergener Wirkung.
• pHb-Antigen. Es wird bei einer Temperatur von 37 °C und niedrigem pH-Wert synthetisiert, unterdrückt die Phagozytose und hat eine zytotoxische Wirkung auf Makrophagen.

Ein wesentlicher Teil der Pathogenitätsfaktoren von Yersinia pestis wird durch Gene gesteuert, die von den folgenden drei Plasmidklassen getragen werden und normalerweise in allen pathogenen Stämmen gemeinsam vorkommen:

• pYP (9,5 kb) – Pathogenitätsplasmid. Trägt 3 Gene:
  • pst – kodiert die Synthese von Pesticin;
  • pim - bestimmt die Immunität gegen Pestizide;
  • Pla – bestimmt die fibrinolytische (Plasminogenaktivator) und Plasmakoagulaseaktivität.
• pYT (65 MD) ist ein Toxigenitätsplasmid. Es enthält Gene, die die Synthese des Maustoxins (ein komplexes Protein bestehend aus zwei Fragmenten, A und B, mit einem Molekulargewicht von 240 bzw. 120 kDa) steuern, sowie Gene, die die Protein- und Lipoproteinkomponenten der Kapsel steuern. Seine dritte Komponente steuert die Chromosomengene. Das Plasmid hieß früher pFra.
• pYV (110 kb) – Virulenzplasmid.

Es bestimmt die Abhängigkeit des Wachstums von Y. pestis bei 37 °C von der Anwesenheit von Ca2+-Ionen im Medium, daher hat es einen anderen Namen – Lcr-Plasmid (Low Calcium Response). Die Gene dieses besonders wichtigen Plasmids kodieren auch für die Synthese von V- und W-Antigenen und hitzeinduzierten Yop-Proteinen. Ihre Synthese erfolgt unter komplexer genetischer Kontrolle bei einer Temperatur von 37 °C und in Abwesenheit von Ca2+ im Medium. Alle Arten von Yop-Proteinen, außer YopM und YopN, werden aufgrund der Aktivität des Plasminogenaktivators (pla-Gen des pYP-Plasmids) hydrolysiert. Yop-Proteine bestimmen weitgehend die Virulenz von Yersinia pestis. Das Protein YopE hat antiphagozytische und zytotoxische Wirkungen. YopD stellt das Eindringen von YopE in die Zielzelle sicher, YopH hat antiphagozytische und Protein-Tyrosinphosphatase-Aktivität und das Protein YopN hat die Eigenschaften eines Calciumsensors. YopM bindet an Thrombin im menschlichen Blut.

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Postinfektiöse Immunität

Die Immunität nach einer Infektion ist stark und lebenslang. Wiederholte Pesterkrankungen sind äußerst selten. Die Immunität ist zellulärer Natur. Obwohl Antikörper auftreten und eine gewisse Rolle bei der erworbenen Immunität spielen, wird diese hauptsächlich durch T-Lymphozyten und Makrophagen vermittelt. Bei Menschen, die an Pest erkrankt oder geimpft wurden, ist die Phagozytose abgeschlossen. Sie ist ausschlaggebend für die erworbene Immunität.

Epidemiologie der Pest

Das Spektrum der warmblütigen Träger der Pestmikrobe ist äußerst umfangreich und umfasst mehr als 200 Arten aus acht Säugetierordnungen. Die Hauptquelle der Pest in der Natur sind Nagetiere und Hasentiere. Bei mehr als 180 ihrer Arten wurde eine natürliche Infektion nachgewiesen, von denen über 40 zur Fauna Russlands und angrenzender Gebiete (innerhalb der ehemaligen UdSSR) gehören. Von den 60 Floharten, für die die Möglichkeit der Übertragung des Pesterregers experimentell nachgewiesen wurde, leben 36 in diesem Gebiet.

Die Pestmikrobe vermehrt sich im Lumen des Verdauungstrakts des Flohs. In seinem vorderen Abschnitt bildet sich ein Pfropf („Pestblock“), der eine große Anzahl von Mikroben enthält. Wenn ein Säugetier beißt und dabei Blut in die Wunde zurückfließt, werden einige der Mikroben vom Pfropf abgewaschen, was zu einer Infektion führt. Auch Kot, den der Floh während der Nahrungsaufnahme absondert, kann eine Infektion verursachen, wenn er in die Wunde gelangt.

Die Hauptüberträger von Y. pestis in Russland und Zentralasien sind Erdhörnchen, Rennmäuse und Murmeltiere, in manchen Herden auch Pikas und Wühlmäuse. Mit ihnen ist die Existenz der folgenden Pestherde verbunden.

• 5 Herde, in denen der Hauptüberträger des Pesterregers das kleine Erdhörnchen ist (nordwestliche Kaspische Region; Terek-Sunzha-Zwischenflussgebiet; Elbrus-Herde; Wolga-Ural- und Trans-Ural-Halbwüstenherde).
• 5 Herde, in denen die Träger Erdhörnchen und Murmeltiere (im Altai Pikas) sind: Transbaikal, Gorno-Altai, Tuva und die Hochgebirgsherde Tien Shan und Pamir-Alai.
• Wolga-Ural, transkaukasische und zentralasiatische Wüstengebiete, wo Rennmäuse die Hauptüberträger sind.
• Transkaukasische und Gissar-Hochgebirgsherde mit den Hauptüberträgern - Wühlmäusen.

Verschiedene Klassifikationen von Yersinia pestis basieren auf unterschiedlichen Merkmalsgruppen – biochemischen Merkmalen (glycerinpositive und glycerinnegative Varianten), Verbreitungsgebieten (ozeanische und kontinentale Varianten) und Hauptüberträgern (Ratten- und Erdhörnchenvarianten). Nach einer der gängigsten Klassifikationen, die 1951 vom französischen Pestforscher R. Devignat vorgeschlagen wurde, werden je nach geografischer Verbreitung des Erregers und seinen biochemischen Eigenschaften drei intraspezifische Formen (Biovar) von Yersinia pestis unterschieden.

Nach der Klassifikation russischer Wissenschaftler (Saratov, 1985) wird die Art Yersinia pestis in fünf Unterarten unterteilt: Yersinia pestis subsp. pestis (die Hauptunterart; sie umfasst alle drei Biovare der Klassifikation von R. Devigny), Y. pestis subsp. altaica (Altai-Unterart), Yersinia pestis subsp. caucasica (kaukasische Unterart), Y. pestis subsp. hissarica (Gissar-Unterart) und Yersinia pestis subsp. ulegeica (Udege-Unterart).

Menschen infizieren sich durch Flohbisse, direkten Kontakt mit infektiösem Material, Tröpfchen in der Luft und selten auch über Lebensmittel (z. B. durch den Verzehr von Fleisch pestinfizierter Kamele). 1998/99 erkrankten weltweit 30.534 Menschen an der Pest, 2.234 von ihnen starben.

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Symptome der Pest

Je nach Infektionsweg unterscheidet man Beulenpest, Lungenpest und Darmpest; selten auch septische und kutane Formen (eitrige Bläschen an der Stelle eines Flohbisses). Die Inkubationszeit der Pest variiert zwischen einigen Stunden und neun Tagen (bei Personen unter Seroprophylaxe bis zu zwölf Tagen). Der Pesterreger dringt durch kleinste Hautschäden (Flohbiss), manchmal auch durch die Schleimhaut oder durch Tröpfchen in der Luft ein und erreicht die regionalen Lymphknoten, in denen er sich rasch zu vermehren beginnt. Die Krankheit beginnt plötzlich: starke Kopfschmerzen, hohes Fieber mit Schüttelfrost, hyperämisches Gesicht, dann Verdunkelung, dunkle Ringe unter den Augen („schwarzer Tod“). Am zweiten Tag tritt eine Beule (ein vergrößerter entzündeter Lymphknoten) auf. Manchmal entwickelt sich die Pest so schnell, dass der Patient stirbt, bevor die Beule auftritt. Besonders schwerwiegend ist die Lungenpest. Sie kann als Komplikation der Beulenpest und durch eine aerogene Infektion auftreten. Die Krankheit entwickelt sich zudem sehr schnell: Schüttelfrost, hohes Fieber und bereits in den ersten Stunden Flankenschmerzen, zunächst trockener Husten, später mit blutigem Auswurf, kommen hinzu; Delirium, Zyanose, Kollaps und Tod treten ein. Ein Patient mit Lungenpest stellt eine besondere Gefahr für andere dar, da er große Mengen des Erregers mit dem Auswurf ausscheidet. Bei der Entstehung der Krankheit spielt die Unterdrückung der Aktivität von Phagozyten (neutrophilen Leukozyten und Makrophagen) die Hauptrolle. Die ungehemmte Vermehrung und Ausbreitung des Erregers über das Blut im ganzen Körper unterdrückt das Immunsystem vollständig und führt (ohne wirksame Behandlung) zum Tod des Patienten.

Labordiagnostik der Pest

Es werden bakteriologische, bakteriologische, serologische und biologische Methoden sowie ein Allergietest mit Pestin (zur retrospektiven Diagnostik) eingesetzt. Das Untersuchungsmaterial ist: eine Punktion des Bubo (oder seines Ausflusses), Auswurf, Blut und, in der Darmform, Kot. Yersinia pestis wird anhand von Morphologie, kulturellen und biochemischen Merkmalen, einem Test mit Pestphagen und einem biologischen Test identifiziert.

Eine einfache und zuverlässige Methode zur Bestimmung von Pestbazillus-Antigenen im Untersuchungsmaterial ist die Verwendung von RPGA, insbesondere unter Verwendung von Erythrozytendiagnostikum, das mit monoklonalen Antikörpern gegen das Kapselantigen sensibilisiert ist, und IFM. Dieselben Reaktionen können zum Nachweis von Antikörpern im Serum von Patienten verwendet werden.

Bei der biologischen Diagnosemethode wird ein Meerschweinchen mit dem Testmaterial (bei starker Kontamination mit begleitender Mikroflora) kutan, subkutan oder, seltener, intraperitoneal infiziert.

Beim Arbeiten mit pesterregerhaltigem Material ist die strikte Einhaltung des Regimes erforderlich, daher werden alle Untersuchungen nur von gut ausgebildetem Personal in speziellen Pestbekämpfungseinrichtungen durchgeführt.

Pestprävention

Die ständige Überwachung natürlicher Pestherde und die Organisation von Maßnahmen zur Vorbeugung menschlicher Krankheiten im Land werden von einem speziellen Pestbekämpfungsdienst durchgeführt. Er umfasst fünf Pestbekämpfungsinstitute und Dutzende von Pestbekämpfungsstationen und -abteilungen.

Trotz natürlicher Herde gab es in Russland seit 1930 keinen einzigen Pestfall beim Menschen. Zur gezielten Pestprävention wird eine Pestimpfung verwendet – ein abgeschwächter Lebendimpfstoff des EV-Stamms. Er wird kutan, intradermal oder subkutan verabreicht. Darüber hinaus wurde ein Trockentablettenimpfstoff zum Einnehmen vorgeschlagen. Die Immunität nach der Impfung bildet sich am 5.-6. Tag nach der Impfung und hält 11-12 Monate an. Zur Beurteilung und retrospektiven Diagnostik der Pest wurde ein intradermaler Allergietest mit Pestin vorgeschlagen. Die Reaktion gilt als positiv, wenn sich nach 24-48 Stunden an der Stelle der Pestinverabreichung ein Verschluss mit einem Durchmesser von mindestens 10 mm bildet und eine Rötung auftritt. Der Allergietest ist auch bei Personen mit postinfektiöser Immunität positiv.

Einen großen Beitrag zur Erforschung der Pest und zur Organisation ihrer Bekämpfung leisteten russische Wissenschaftler: DS Samoylovich (der im 18. Jahrhundert nicht nur in Russland, sondern auch in Europa als Erster auf die Jagd nach Pestmikroben ging und als Erster Impfungen gegen die Pest vorschlug), DK Zabolotny, NP Klodnitsky, IA Deminsky (Untersuchung natürlicher Pestherde, Erregerträger in den Herden usw.) und andere.