Patogen wabah

Wabah (pestis) adalah penyakit menular akut yang terjadi sebagai septikemia hemoragik. Dahulu, wabah merupakan momok yang mengerikan bagi umat manusia. Diketahui ada tiga pandemi wabah yang merenggut jutaan nyawa manusia.

Pandemi pertama terjadi pada abad ke-6 Masehi. Wabah ini menewaskan sekitar 100 juta orang dari tahun 531 hingga 580 - setengah dari populasi Kekaisaran Romawi Timur (wabah "Justinian").

Pandemi kedua pecah pada abad ke-14. Pandemi ini bermula di Tiongkok dan memengaruhi banyak negara di Asia dan Eropa. Di Asia, 40 juta orang meninggal karenanya, dan di Eropa, dari 100 juta orang, 25 juta meninggal. Beginilah cara NM Karamzin menggambarkan pandemi ini dalam History of the Russian State-nya: “Penyakit itu terungkap melalui kelenjar di rongga tubuh yang lunak, seseorang batuk darah dan meninggal pada hari kedua atau ketiga. Tidak mungkin, kata para penulis sejarah, untuk membayangkan pemandangan yang lebih mengerikan... Dari Beijing hingga tepi Sungai Efrat dan Ladoga, perut bumi dipenuhi jutaan mayat, dan negara-negara menjadi sepi... Di Glukhov dan Belozersk, tidak ada satu pun penduduk yang tersisa... Wabah yang kejam ini datang dan kembali beberapa kali. Di Smolensk, wabah itu mengamuk tiga kali, dan akhirnya, pada tahun 1387, hanya tersisa lima orang, yang menurut kronik, keluar dan menutup kota, yang dipenuhi mayat.”

Pandemi wabah ketiga dimulai pada tahun 1894 dan berakhir pada tahun 1938, menewaskan 13–15 juta orang.

Agen penyebab wabah ditemukan pada tahun 1894 oleh ilmuwan Prancis A. Yersin, yang kemudian diberi nama Yersinia pestis. Genus Yersinia termasuk dalam famili Enterobacteriaceae dan mencakup 11 spesies, yang tiga di antaranya bersifat patogen bagi manusia: Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis, dan Yersinia enterocolitica; patogenisitas yang lain masih belum jelas.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Morfologi Patogen Wabah

Yersinia pestis berukuran panjang 1-2 μm dan tebal 0,3-0,7 μm. Pada apusan dari tubuh pasien dan dari mayat orang dan hewan pengerat yang mati karena wabah, tampak seperti batang pendek berbentuk oval (telur) dengan pewarnaan bipolar. Pada apusan dari kultur kaldu, batang terletak dalam rantai, pada apusan dari kultur agar - secara acak. Pewarnaan bipolar dipertahankan dalam kedua kasus, tetapi agak lebih lemah pada apusan dari kultur agar. Agen penyebab wabah adalah Gram-negatif, pewarnaan lebih baik dengan pewarna alkali dan karbol (biru Leffler), tidak membentuk spora, dan tidak memiliki flagela. Kandungan G + C dalam DNA adalah 45,8-46,0 mol% (untuk seluruh genus). Pada suhu 37 ° C, ia membentuk kapsul halus dari sifat protein, yang terungkap pada media nutrisi yang lembab dan sedikit asam.

Sifat biokimia patogen wabah

Yersinia pestis bersifat aerob, tumbuh baik pada media nutrisi biasa. Suhu optimum untuk pertumbuhan adalah 27-28 °C (kisaran - dari 0 hingga 45 °C), pH = 6,9-7,1. Bakteri pes tumbuh secara khas pada media nutrisi cair dan padat: pada kaldu bakteri ini memanifestasikan dirinya sebagai pembentukan lapisan tipis, dari mana benang-benang turun dalam bentuk es, menyerupai stalaktit, di bagian bawah - endapan tipis, kaldu tetap transparan. Perkembangan koloni pada media padat melewati tiga tahap: setelah 10-12 jam di bawah mikroskop, pertumbuhan dalam bentuk pelat tak berwarna (tahap "pecahan kaca"); setelah 18-24 jam - tahap "saputangan renda", bila dilihat di bawah mikroskop, zona renda tipis terlihat, terletak di sekitar bagian tengah yang menonjol, berwarna kekuningan atau agak kecoklatan. Setelah 40-48 jam, tahap "koloni dewasa" terjadi - bagian tengah bergaris kecokelatan dengan zona perifer yang jelas. Yersinia pseudotuberculosis dan Yersinia enterocolitica tidak memiliki tahap "pecahan kaca". Pada media dengan darah, koloni Yersinia pestis berbentuk granular dengan zona perifer yang tidak jelas. Untuk memperoleh karakteristik pertumbuhan Yersinia pestis dengan cepat pada media, disarankan untuk menambahkan stimulan pertumbuhan ke dalamnya: natrium sulfit, darah (atau preparatnya) atau lisat kultur sarcinia. Basilus pes dicirikan oleh polimorfisme yang nyata, terutama pada media dengan peningkatan konsentrasi NaCl, dalam kultur lama, pada organ mayat pes yang membusuk.

Basilus pes tidak mempunyai oksidase, tidak membentuk indol dan H2S, mempunyai aktivitas katalase dan memfermentasi glukosa, maltosa, galaktosa, manitol dengan pembentukan asam tanpa gas.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Komposisi antigenik patogen wabah

Hingga 18 antigen somatik serupa telah ditemukan pada Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis, dan Yersinia enterocolitica. Yersinia pestis dicirikan oleh keberadaan antigen kapsul (fraksi I), antigen T, VW, protein koagulase plasma, fibrinolisin, protein membran luar, dan antigen pH6. Namun, tidak seperti Yersinia pseudotuberculosis dan Yersinia enterocolitica, Yersinia pestis lebih seragam dalam hal antigen; tidak ada klasifikasi serologis untuk spesies ini.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Resistensi terhadap patogen wabah

Dalam dahak, basil pes dapat bertahan hidup hingga 10 hari; pada kain dan pakaian yang terkena kotoran pasien, basil ini dapat bertahan hidup selama berminggu-minggu (protein dan lendir melindunginya dari efek pengeringan yang merusak). Pada mayat orang dan hewan yang mati karena wabah, basil ini bertahan hidup dari awal musim gugur hingga musim dingin; suhu rendah, pembekuan, dan pencairan tidak dapat membunuhnya. Sinar matahari, pengeringan, dan suhu tinggi dapat merusak Yersinia pestis. Pemanasan hingga 60 °C dapat membunuh dalam 1 jam, pada suhu 100 °C bakteri ini mati dalam beberapa menit; alkohol 70%, larutan fenol 5%, larutan lysol 5%, dan beberapa disinfektan kimia lainnya dapat membunuh dalam 5-10-20 menit.

Faktor patogenisitas patogen wabah

Yersinia pestis adalah bakteri yang paling patogen dan agresif, oleh karena itu menyebabkan penyakit yang paling parah. Pada semua hewan yang sensitif terhadapnya dan pada manusia, patogen pes menekan fungsi perlindungan sistem fagositosis. Ia menembus fagosit, menekan "ledakan oksidatif" di dalamnya dan bereproduksi tanpa hambatan. Ketidakmampuan fagosit untuk melakukan fungsi pembunuh mereka sehubungan dengan Yersinia pestis adalah alasan utama kerentanan terhadap pes. Invasivitas yang tinggi, agresivitas, toksigenisitas, toksisitas, alergenisitas dan kemampuan untuk menekan fagositosis disebabkan oleh adanya seluruh gudang faktor patogenisitas dalam Y. pestis, yang tercantum di bawah ini.

Kemampuan sel untuk menyerap zat warna eksogen dan hemin. Hal ini terkait dengan fungsi sistem pengangkutan zat besi dan memberi Yersinia pestis kemampuan untuk bereproduksi dalam jaringan tubuh.

• Ketergantungan pertumbuhan pada suhu 37 °C pada keberadaan ion Ca dalam medium.
• Sintesis antigen VW. Antigen W terletak di membran luar, dan V berada di sitoplasma. Antigen ini memastikan reproduksi Y. pestis di dalam makrofag.
• Sintesis toksin "tikus". Toksin tersebut menghambat proses transfer elektron dalam mitokondria jantung dan hati hewan yang sensitif, memengaruhi trombosit dan pembuluh darah (trombositopenia) serta mengganggu fungsinya.
• Sintesis kapsul (fraksi I - Fral). Kapsul menghambat aktivitas makrofag.
• Sintesis pestisida merupakan karakteristik khusus spesies Yersinia pestis.
• Sintesis fibrinolisin.
• Sintesis plasma koagulase. Kedua protein ini terlokalisasi di membran luar dan memberikan sifat invasif yang tinggi pada Yersinia pestis.
• Sintesis purin endogen.
• Sintesis protein yang dapat diinduksi panas dari membran luar - protein Yop (protein luar Yersinia). Protein YopA, YopD, YopE, YopH, YopK, YopM, YopN menekan aktivitas fagosit.
• Sintesis neuraminidase. Ini meningkatkan adhesi (melepaskan reseptor untuk Yersinia pestis).
• Sintesis adenilat siklase. Diasumsikan bahwa ia menekan "ledakan oksidatif", yaitu menghambat aksi pembunuhan makrofag.
• Sintesis pili adhesi. Menghambat fagositosis dan memastikan penetrasi Yersinia pestis, sebagai parasit intraseluler, ke dalam makrofag.
• Sintesis aminopeptidase spektrum luas.
• Endotoksin (LPS) dan komponen dinding sel lainnya dengan efek toksik dan alergenik.
• Antigen pHb. Disintesis pada suhu 37 °C dan pH rendah, menekan fagositosis dan memiliki efek sitotoksik pada makrofag.

Sebagian besar faktor patogenisitas Yersinia pestis dikendalikan oleh gen yang dibawa oleh 3 kelas plasmid berikut, yang biasanya ditemukan bersama-sama di semua strain patogen:

• pYP (9,5 kb) - plasmid patogenisitas. Membawa 3 gen:
  • pst - mengkodekan sintesis pestisin;
  • pim - menentukan kekebalan terhadap pestisida;
  • pla - menentukan aktivitas fibrinolitik (aktivator plasminogen) dan plasma-koagulase.
• pYT (65 MD) adalah plasmid toksigenisitas. Ia membawa gen yang menentukan sintesis toksin "tikus" (protein kompleks yang terdiri dari dua fragmen, A dan B, dengan mw masing-masing 240 dan 120 kDa), dan gen yang mengendalikan komponen protein dan lipoprotein kapsul. Komponen ketiganya mengendalikan gen kromosom. Plasmid tersebut sebelumnya disebut pFra.
• pYV (110 kb) - plasmid virulensi.

Ini menentukan ketergantungan pertumbuhan Y. pestis pada 37 °C pada keberadaan ion Ca2+ dalam medium, oleh karena itu ia memiliki nama lain - plasmid Lcr (respon kalsium rendah). Gen dari plasmid yang sangat penting ini juga mengkode untuk sintesis antigen V dan W dan protein Yop yang diinduksi panas. Sintesisnya dilakukan di bawah kontrol genetik yang kompleks pada suhu 37 °C dan tanpa adanya Ca2+ dalam medium. Semua jenis protein Yop, kecuali YopM dan YopN, dihidrolisis karena aktivitas aktivator plasminogen (gen pla dari plasmid pYP). Protein Yop sangat menentukan virulensi Yersinia pestis. Protein YopE memiliki efek antifagositosis dan sitotoksik. YopD memastikan penetrasi YopE ke dalam sel target; YopH memiliki aktivitas antifagositosis dan protein tirosin fosfatase; protein YopN memiliki sifat sensor kalsium; YopM mengikat athrombin dalam darah manusia.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ]

Kekebalan pasca infeksi

Kekebalan pasca infeksi kuat dan berlangsung seumur hidup. Kasus wabah berulang sangat jarang terjadi. Sifat kekebalan adalah seluler. Meskipun antibodi muncul dan memainkan peran tertentu dalam kekebalan yang didapat, hal itu dimediasi terutama oleh limfosit T dan makrofag. Pada orang yang pernah terkena wabah atau telah divaksinasi, fagositosis berlangsung secara lengkap. Itulah yang menentukan kekebalan yang didapat.

Epidemiologi wabah

Kisaran pembawa mikroba pes berdarah panas sangat luas dan mencakup lebih dari 200 spesies dari 8 ordo mamalia. Sumber utama pes di alam adalah hewan pengerat dan kelinci. Infeksi alami telah terjadi pada lebih dari 180 spesies mereka, lebih dari 40 di antaranya merupakan bagian dari Fauna Rusia dan wilayah yang berdekatan (di bekas Uni Soviet). Dari 60 spesies kutu yang kemungkinan menularkan patogen pes telah ditetapkan dalam kondisi eksperimental, 36 hidup di wilayah ini.

Mikroba pes berkembang biak di lumen saluran pencernaan kutu. Di bagian anteriornya, terbentuk sumbat ("blok pes"), yang mengandung sejumlah besar mikroba. Ketika mamalia menggigit dengan aliran darah terbalik ke dalam luka, sebagian mikroba terbuang dari sumbat, yang menyebabkan infeksi. Selain itu, kotoran yang dikeluarkan kutu saat makan juga dapat menyebabkan infeksi jika masuk ke dalam luka.

Pembawa utama (utama) Y. pestis di Rusia dan Asia Tengah adalah tupai tanah, gerbil, dan marmut, dan di beberapa fokus juga pika dan tikus. Keberadaan fokus wabah berikut dikaitkan dengan mereka.

• 5 fokus di mana pembawa utama mikroba wabah adalah tupai tanah kecil (wilayah Kaspia Barat Laut; daerah aliran sungai Terek-Sunzha; fokus Elbrus; fokus semi-gurun Volga-Ural dan Trans-Ural).
• 5 fokus di mana pembawanya adalah gopher dan marmut (di Altai - pika): fokus Transbaikal, Gorno-Altai, Tuva dan pegunungan tinggi Tien Shan dan Pamir-Alai.
• Daerah gurun Volga-Ural, Transkaukasia, dan Asia Tengah, yang pembawa utamanya adalah gerbil.
• Fokus Transkaukasia dan Gissar pegunungan tinggi dengan pembawa utama - tikus tanah.

Klasifikasi Yersinia pestis yang berbeda didasarkan pada kelompok fitur yang berbeda - karakteristik biokimia (varian gliserol-positif dan gliserol-negatif), area distribusi (varian samudra dan benua), jenis pembawa utama (varian tikus dan tupai tanah). Menurut salah satu klasifikasi yang paling umum, yang diusulkan pada tahun 1951 oleh peneliti wabah Prancis R. Devignat, tergantung pada distribusi geografis patogen dan sifat biokimianya, tiga bentuk intraspesifik (biovar) Yersinia pestis dibedakan.

Menurut klasifikasi ilmuwan Rusia (Saratov, 1985), spesies Yersinia pestis dibagi menjadi 5 subspesies: Yersinia pestis subsp. pestis (subspesies utama; mencakup ketiga biovar klasifikasi R. Devigny), Y. pestis subsp. altaica (subspesies Altai), Yersinia pestis subsp. caucasica (subspesies Kaukasia), Y. pestis subsp. hissarica (subspesies Gissar) dan Yersinia pestis subsp. ulegeica (subspesies Udege).

Manusia terinfeksi melalui gigitan kutu, kontak langsung dengan bahan yang dapat menular, droplet di udara, dan jarang melalui makanan (misalnya, memakan daging unta yang terinfeksi wabah). Pada tahun 1998-1999, 30.534 orang di seluruh dunia menderita wabah, 2.234 di antaranya meninggal.

[ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ]

Gejala Wabah

Bergantung pada metode infeksinya, ada bentuk pes pes bubonik, paru-paru, usus; jarang, septik dan kulit (lepuh bernanah di tempat gigitan kutu). Masa inkubasi pes bervariasi dari beberapa jam hingga 9 hari (pada orang yang menjalani seroprofilaksis, hingga 12 hari). Agen penyebab pes menembus melalui kerusakan terkecil pada kulit (gigitan kutu), terkadang melalui selaput lendir atau melalui tetesan udara, mencapai kelenjar getah bening regional, di mana ia mulai berkembang biak dengan cepat. Penyakit ini dimulai secara tiba-tiba: sakit kepala parah, suhu tinggi disertai menggigil, wajah hiperemis, kemudian menjadi gelap, lingkaran hitam di bawah mata ("kematian hitam"). Bubo (kelenjar getah bening yang meradang dan membesar) muncul pada hari kedua. Terkadang pes berkembang begitu cepat sehingga pasien meninggal sebelum bubo muncul. Pes pes pneumonia sangat parah. Ini dapat terjadi sebagai komplikasi dari pes pes, dan melalui infeksi udara. Penyakit ini juga berkembang sangat cepat: menggigil, suhu tinggi, dan bahkan pada jam-jam pertama nyeri di bagian samping, batuk, awalnya kering, dan kemudian disertai dahak berdarah, muncul; terjadi delirium, sianosis, kolaps, dan kematian. Seorang pasien dengan wabah pneumonia merupakan bahaya yang luar biasa bagi orang lain, karena ia mengeluarkan sejumlah besar patogen dengan dahak. Dalam perkembangan penyakit, peran utama dimainkan oleh penekanan aktivitas fagosit: leukosit neutrofilik dan makrofag. Reproduksi dan penyebaran patogen yang tidak terkendali melalui darah ke seluruh tubuh sepenuhnya menekan sistem kekebalan tubuh dan menyebabkan (jika tidak ada pengobatan yang efektif) kematian pasien.

Diagnostik laboratorium wabah

Metode bakteriologis, bakteriologis, serologis, dan biologis digunakan, serta uji alergi dengan pestin (untuk diagnostik retrospektif). Bahan untuk penelitian ini adalah: tusukan dari bubo (atau cairannya), dahak, darah, dan, dalam bentuk usus, tinja. Yersinia pestis diidentifikasi berdasarkan morfologi, kultur, karakteristik biokimia, uji dengan fag pes dan menggunakan uji biologis.

Metode yang sederhana dan andal untuk menentukan antigen basil pes dalam bahan yang diteliti adalah penggunaan RPGA, khususnya dengan penggunaan diagnostik eritrosit yang disensitisasi dengan antibodi monoklonal terhadap antigen kapsul, dan IFM. Reaksi yang sama ini dapat digunakan untuk mendeteksi antibodi dalam serum pasien.

Metode diagnostik biologis melibatkan menginfeksi marmut dengan bahan uji (bila terkontaminasi berat dengan mikroflora yang menyertainya) secara kutan, subkutan, atau, yang lebih umum, intraperitoneal.

Saat bekerja dengan bahan yang mengandung patogen wabah, kepatuhan ketat terhadap aturan diperlukan, oleh karena itu semua penelitian hanya dilakukan oleh personel terlatih di lembaga antiwabah khusus.

Pencegahan wabah

Pemantauan terus-menerus terhadap fokus wabah alami dan pengaturan tindakan untuk mencegah penyakit manusia di negara ini dilakukan oleh layanan antiwabah khusus. Layanan ini mencakup lima lembaga antiwabah dan puluhan stasiun dan departemen antiwabah.

Meskipun terdapat fokus alami, tidak ada satu pun kasus wabah pada manusia di Rusia sejak 1930. Untuk pencegahan wabah tertentu, vaksinasi wabah digunakan - vaksin hidup yang dilemahkan dari strain EV. Vaksin ini diberikan secara kutan, intradermal atau subkutan. Selain itu, vaksin tablet kering untuk penggunaan oral telah diusulkan. Kekebalan pasca-vaksinasi terbentuk pada hari ke-5-6 setelah vaksinasi dan berlangsung selama 11-12 bulan. Tes alergi intradermal dengan pestin telah diusulkan untuk penilaian dan diagnostik retrospektif wabah. Reaksi dianggap positif jika segel berdiameter minimal 10 mm terbentuk di tempat pemberian pestin setelah 24-48 jam dan muncul kemerahan. Tes alergi juga positif pada orang dengan kekebalan pasca-infeksi.

Kontribusi besar untuk studi wabah dan organisasi perang melawannya dibuat oleh ilmuwan Rusia: DS Samoylovich (yang pertama tidak hanya di Rusia, tetapi juga di Eropa yang "berburu" mikroba wabah pada abad ke-18, ia juga orang pertama yang mengusulkan vaksinasi terhadap wabah), DK Zabolotny, NP Klodnitsky, IA Deminsky (studi fokus wabah alami, pembawa patogen dalam fokus, dll.) dan lainnya.