Возбудитель сибирской язвы бактериологическое оружие

Обновлено: 25.04.2024

Сибирская язва (Anthrax) – инфекционная болезнь животных и человека, относящаяся к группе особо опасных инфекций. Сибирская язва характеризуется глобальным распространением. Заболевание встречается на всех континентах, свободны от него лишь часть северных регионов, Новая Зеландия и небольшие островные территории.

Сибирская язва известна с древности. Вспышки заболевания, похожего на сибирскую язву, были зафиксированы в древних китайских рукописях еще 5 тысяч лет назад. Описание эпидемии, поразившей Европу в I веке до нашей эры, есть у древнеримского поэта Вергилия - по его словам, болезнь "жилы сушила, потом несчастным корчила члены" и поражала "кости все до одной, постепенно язвимые хворью". Некоторые историки полагают, что это заболевание существовало и в Древнем Египте эпохи фараонов и могло стать пятой из десяти казней египетских, описанной в Библии такими словами: "то вот, рука Господня будет на скоте твоем, который в поле, на конях, на ослах, на верблюдах, на волах и овцах: будет моровая язва весьма тяжкая".

В нашей стране в прошлом она проявлялась в виде массивных эпизоотий, сопровождавшихся высоким уровнем поражения и смертности людей. Заполярная территория Западной Сибири до середины ХХ века была крайне неблагополучной по сибирской язве. Опустошительные эпизоотии этой инфекции среди северных оленей здесь становились обычным явлением. Современное название болезни на русском языке ей дал в конце XVIII века русский врач Степан Андреевский. Бактерия Bacillus anthracis впервые была выделена в 1876 г. немецким микробиологом Робертом Кохом. В 1881 г. французский микробиолог и химик Луи Пастер создал прививку против сибирской язвы для животных. Впервые вакцина для человека была создана в 1940 г. сотрудниками Санитарно-технического института Красной армии (г. Киров).

Возбудитель сибирской язвы – Bacillus anthracis. Основные хозяева возбудителя сибирской язвы – травоядные животные, как сельскохозяйственные, так и дикие.

Особенности возбудителя, а именно способность существовать в природе в трех формах – вегетативной, капсульной и споровой, обусловили его способность длительное время выживать во внешней среде, прежде всего в почве, приспосабливаясь к неблагоприятным условиям.

Спорообразование происходит вне живого организма. Споры способны неопределенно долго пребывать в почве, служащей резервуаром инфекции, с образованием стойких почвенных очагов сибирской язвы. В прошлые века трупы животных, павших от сибирской язвы, закапывались в землю, что приводило к формированию почвенных очагов сибирской язвы, в которых споры возбудителя могут сохраняться в течение многих десятилетий. При определенных условиях, таких как размывание верхних слоев почвы в результате обильных осадков или проведение работ, связанных с выемкой и перемещением грунта, споры возбудителя могут выноситься на поверхность и распространяться по территории. Это может приводить к заражению сельскохозяйственных животных при выпасе и возникновению риска заражения людей. В настоящее время захоронение трупов животных, павших от сибирской язвы, строго запрещено.

Наиболее восприимчивы к сибирской язве мелкий рогатый скот (МРС – козы, овцы), крупный рогатый скот (КРС – коровы, буйволы, быки), лошади, ослы, верблюды и олени. У этих видов животных сибиреязвенная инфекция протекает обычно остро и, как правило, заканчивается смертельным сепсисом. Более устойчивы к сибиреязвенной инфекции свиньи, у них наблюдается хроническая форма болезни в виде сибиреязвенного шейного лимфаденита.

Возбудитель способен передаваться человеку различными механизмами – контактным, аспирационным, фекально-оральным и трансмиссивным. При этом ведущим механизмом передачи возбудителя, обеспечивающим поддержание эпидемического процесса, является контактный, реализующийся прямо или опосредованно. Люди заражаются сибирской язвой преимущественно в результате контакта с больными животными, их трупами или продуктами животноводства (при разделке и вынужденном убое больных животных); больной человек не заразен для окружающих.

Учитывая этот факт, а также первичную локализацию возбудителя в организме человека, сибирскую язву относят к группе инфекций наружных покровов.

В России принята концепция стационарно неблагополучных по сибирской язве пунктов (СНП), предложенная Б.Л. Черкасским (1999). Под ними понимаются территории, где когда-либо регистрировались заболевания людей или животных сибирской язвой. Расположение СНП необходимо учитывать при освоении новых земель, при осуществлении строительных, мелиоративных и прочих земельных работах, при промышленных разработках нефтяных и газовых месторождений и т. п. Места захоронения павших от сибирской язвы животных (почвенные очаги) представляют собой сохраняющуюся угрозу, несущую риск возникновения случаев заболевания животных и людей.

Основные причины периодически возникающих эпидемиологических осложнений по сибирской язве: неполный учёт сельскохозяйственных животных в личных хозяйствах, вынужденный убой больных животных без ветеринарного освидетельствования, несанкционированная реализация с/х продукции, употребление в пищу продуктов животного происхождения без достаточной термической обработки. В России на постоянной основе осуществляется надзор за СНП и почвенными очагами с целью недопущения эпидемических осложнений по сибирской язве. Основным направлением предупреждения заражения людей является вакцинация животных (вакцинация людей осуществляется по эпидпоказаниям).

В 2020 г. в Российской Федерации вспышка сибирской язвы с регистрацией заболевания одной головы крупного рогатого скота и пяти случаев инфицирования среди людей зафиксирована в Республике Дагестан. В течение последних трех лет в Республике Дагестан, в отличие от других регионов России, продолжает устойчиво проявляться эпизоотолого-эпидемиологическое неблагополучие по сибирской язве. В течение 2020 г. эпизоотолого-эпидемиологическое неблагополучие по сибирской язве отмечалось в пяти странах ближнего зарубежья – Кыргызстане, Казахстане, Грузии, Украине, Азербайджане. В дальнем зарубежье вспышки сибиреязвенной инфекции в 2020 г. среди людей имели место в странах Африки (Зимбабве, Кения, Уганда), Азии (Индонезия, Китай, Турция), Европы (Италия).

Таким образом, нынешняя ситуация по сибирской язве в мире и в России нестабильна, несмотря на выраженное снижение заболеваемости людей за последние три десятилетия, достигнутое прежде всего благодаря вакцинации сельскохозяйственных животных. Система эпиднадзора за сибирской язвой уже сейчас предусматривает мониторинг возбудителя, который должен и далее совершенствоваться, включать в себя новые методы молекулярного типирования, с созданием пополняемой электронной базы о геномах штаммов возбудителя сибирской язвы*.

Так, в 1915 году в ходе Первой мировой войны Германия и Франция перегоняли зараженный сибирской язвой скот — лошадей и коров — на сторону противника.

В 1942 году он провел серию экспериментов с бактериологическим оружием на пустынном шотландском острове Грюинард, куда доставили отару овец, после чего туда же сбросили бомбы, начиненные спорами сибирской язвы. Все овцы погибли в течение нескольких дней, а земля острова на протяжении долгих десятилетий оставалась зараженной и непригодной для жизни.

Подавляющее большинство инфицированных были мужчинами средних лет. Годы спустя президент Борис Ельцин признал, что причиной эпидемии стали секретные разработки, а именно — случайная утечка бактерий из военной лаборатории.

По счастливой случайности, вместо смертельно опасных спор сектантам досталась всего лишь ветеринарная вакцина против сибирской язвы, и никто не пострадал (если не считать неприятного запаха из вентиляции).

С точки зрения бактериологии

Рисунок 2. Bacillus anthracis. В инфицированной крови или тканях бациллы часто присутствуют в виде коротких цепочек, окруженных полипептидной капсулой.

Более того, споры B. аnthracis могут переносить даже десятиминутное кипячение и сохраняются в почве десятки лет (что демонстрирует случай с островом Грюинард). В организме животного, которое имело несчастье пастись на такой земле, споры прорастают и вызывают сибирскую язву.

Идеальное биологическое оружие?

Усугубляет ситуацию и то, что возбудители данных болезней относительно просты в приготовлении (культивируются на питательных средах, состоящих из дешевых и недефицитных ингредиентов) и легко рассеиваются в окружающей среде.

Помимо сибирской язвы, в этом списке находятся бубонная чума, оспа, ботулизм, туляремия и вирусные геморрагические лихорадки.

Так, мы уже говорили о том, что возбудитель сибирской язвы крайне устойчив во внешней среде и может храниться в почве десятилетиями. По сравнению с ним, Y. pestis обладает небольшой устойчивостью: при низкой температуре чумная палочка сохраняется в почве до 28 суток, при высокой — быстро погибает.

В выделениях больных людей и животных Y. pestis может сохраняться довольно продолжительное время (что, опять же, зависит от температуры и наличия других бактерий), но обычно не больше месяца. В крови больных животных возбудитель чумы сохраняется до 260 суток, а в замороженных человеческих трупах — 4–5 месяцев. В отличие от B. anthracis , Y. pestis не образует споры.

Люди всегда использовали любую возможность поиска новых способов уничтожения друг друга: вырубали леса, разграбляли ценности, крушили религию, философию, науку и искусство, желая кровопролития. На этом пути были открыты самые ужасные виды бактерий, грибов и вирусов. Использование биологического оружия относится ко временам древнего мира. Уже в 1,500 до н.э. хетты Малой Азии оценили могущество инфекций и стали посылать пострадавших от чумы во вражеские племена. С появлением армий значение биооружия (еще не зная, что это такое — примечание Медача) также не осталось недооцененным: войска катапультировали зараженные трупы в осажденные крепости и отравляли вражеские колодцы. Некоторые историки даже утверждают, что 10 библейских казней Моисея против египтян, возможно, были масштабной кампанией биологической войны, а не действиями мстительного бога . С тех пор успехи в медицине привели человечество к гораздо лучшему пониманию действия вредных инфекционных агентов и способов, которыми наш иммунитет борется с ними. Однако, эти достижения привели не только к разработке вакцин и лекарственных средств, но также и к дальнейшему вооружению армий одними из самых разрушительных биологических агентов на планете. Первая половина 20-го века ознаменовалась использованием сибирской язвы в качестве биологического оружия немцами и японцами, а также последующим развитием программ биологического оружия в Соединенных Штатах, Великобритании и России. Сегодня, биологическое оружие находится вне закона в соответствии с соглашением о Биологическом оружии (1972) и Женевским Протоколом. Но несмотря на то, что многие страны уничтожили свои запасы биооружия и официально свернули исследования, угроза остается актуальной и в наши дни. В этой статье мы рассмотрим некоторые из самых опасных видов биологического оружия.

Десятое место. Натуральная оспа .

Девятое место. Сибирская язва (Антракс).

Восьмое место. Геморрагическая лихорадка Эбола.

Седьмое место. Чума.

Шестое место. Туляремия.

Летальный исход при заражении этой инфекцией регистрируется в пяти процентах случаев. Мелкая грамотрицательная палочка Francisella tularensis является возбудителем туляремии. В 1941 году в Советском Союзе было сообщено о 10000 случаев заболевания. Позднее, когда в 1942 году произошло продвижение немецких войск вглубь страны, это число выросло до 100000. Большинство случаев заражение зафиксировано в рядах немецкой армии. Бывший советский исследователь биологического оружия Кен Алибек утверждает, что этот всплеск инфекции не был случайностью, а стал результатом биологической войны. Алибек продолжал с советскими учеными разрабатывать вакцину против туляремии вплоть до своего побега в США в 1992 году. Francisella tularensis встречается в природе не более, чем в 50 организмах и распространена среди грызунов, кроликов и зайцев. Человек обычно заражается через контакт с инфицированными животными, через укусы насекомых или при потреблении в пищу зараженных пищевых продуктов. Симптомы обычно проявляются через 3-5 дней в зависимости от способа заражения. Больной может испытывать жар, озноб, головную боль, диарею, боль в мышцах, боль в суставах, сухой кашель и прогрессирующую слабость. Также могут развиваться симптомы, похожие на пневмонию. При отсутствии лечения развивается дыхательная недостаточность и смерть. Болезнь обычно длится не более двух недель, но в это время инфицированные люди, как правило, нетрудоспособны. Туляремия не передается от человека к человеку, она легко лечится с помощью антибиотиков и ее можно избежать, используя вакцину. Однако, эта зоонозная инфекция очень быстро передается от животного к человеку, также ею легко заразиться при распространении в виде аэрозоля. В этой форме инфекция наиболее опасна. В связи с этим после окончания Второй мировой войны США, Великобритания, Канада и Советский Союз начали разрабатывать варианты использования туляремии в виде биологического оружия.

Пятое место. Ботулинический токсин.

Сделайте глубокий вдох. Если воздух, который вы только что вдохнули, содержит ботулинический токсин, вы об этом не узнаете. Смертельные бактерии не имеют ни цвета, ни запаха. Однако, спустя 12-36 часов появятся первые симптомы.Токсин вызовет нарушения в работе черепных нервов, скелетной мускулатуры, нервных центров сердца. Характерна глазная симптоматика (туман, мушки перед глазами,мидриаз), позднее присоединятся бульбарные симптомы (нарушение речи и глотания, маскообразное лицо). Смерть наступит от гипоксии, вызванной нарушением обменных процессов кислорода, асфиксией дыхательных путей, параличом дыхательной мускулатуры и сердечной мышцы. Без поддержки дыхания летальный исход вероятен в течение 24-72 часов. По этой причине смертельный токсин относится к классу А биологического оружия. Однако, если пациент находится на искусственной вентиляции легких, то смертность с 70 процентов падает до 6, тем не менее, на восстановление нервной системы потребуется время, поскольку яд парализует нервные окончания и мышцы. Для полного восстановления пациенту потребуется несколько месяцев. Стоит отметить, что данный нейротоксин можно найти в любой точке земного шара, особенно много его в почве и морских отложениях. Clostridia botulinum, будучи строгими анаэробами, способны размножаться только в условиях полного отсутствия кислорода. Как правило, это консервированные и колбасные изделия (особенно консервированные жареные грибы и заготовленные большими кусками мясо и рыба с повреждениями на поверхности). Мощь и доступность сделали ботулинический токсин фаворитом среди программ по биологическому оружию во многих странах. В результате многолетних исследований в 1975 году ботулотоксин был принят на вооружение армии США под шифром XR, запасы его хранятся в арсенале Пайн-Блафф в штате Арканзас. Токсичность при ингаляции для человека LDт50 0,00002 мг·мин/л для сухого XR и 0,0001 мг·мин/л — для его рецептур. Летальный исход может наступить в течение трёх суток. В 1990 году члены японской секты Аум Синрике (Aum Shinrikyo) распылили токсин в знак протеста против политики государства, однако, им не удалось вызвать тем самым массовую гибель людей. Но когда в 1995 году сектанты перешли на газ зарин, дестяки человек погибло и тысячи пострадало.

Четвертое место. Пирикуляриоз риса.

Многие биологические организмы поражают продовольственные культуры. Ряд стран, особенно США и Россия, посвятили много исследований заболеваниям и насекомым, поражающим пищевые культуры. Тот факт, что современное сельское хозяйство страны обычно сосредоточено на производстве одной культуры, только усложняет дело. Одним из таких видов биологического оружия является пирикуляриоз риса – заболевание, вызываемое грибом Pyricularia oryzae. Листья пораженного растения становятся сероватого цвета и заполняются тысячами грибковых спор. Эти споры быстро размножаются и, распространяясь от растения к растению, значительно поражают или вообще уничтожают урожай. Хотя разведение устойчивых к болезни растений является хорошей защитной мерой, пирикуляриоз риса представляет собой серьезную проблему, потому что необходимо вывести не один сорт сопротивления, а 219 различных сортов. Такой вид биологического оружия не действует наверняка. Однако, он может привести к возникновению проблем с питанием в бедных странах, а также к финансовым и другого рода потерям и проблемам. Ряд стран, в том числе и США, используют это заболевание риса в качестве биологического оружия. На данный момент США обладают огромным запасом этого гриба для совершения потенциальных атак на Азию.

Третье место. Чума крупного рогатого скота.

Второе место. Вирус Нипах.

Первое место. Вирусы-химеры.

По сути, процесс интенсивного развития биологического оружия начался сравнительно недавно, то есть он охвачен только новейшей историей. Да и историей это развитие еще пока не стало, потому как за этот период было зафиксировано не слишком большая частота (относительно небольшая) его применения. Поэтому было бы целесообразно поговорить немного о далеком прошлом, когда люди только начинали задумываться о том, что различные вирусы и инфекции можно использовать против противника.

В ходе неаполитанской кампании 1435 года была предпринята неудачная попытка заразить проказой французов. Испанские военные раздавали французским воинам вино с подмешанной в него кровью больных людей. Немного позже, в 1520 году Эрнан Кортес, испанский конкистадор, по воле случая использовал вирус натуральной оспы против ацтеков. Поскольку у ацтеков иммунитета к оспе не было, они потеряли более половины своего населения. В ходе эпидемии погиб и Куитлиуак, предводитель ацтеков, а само государство было уничтожено за несколько недель.

В 1683 году Антони ван Левенгуком были открыты и описаны бактерии, поэтому эту дату можно считать отправной точкой к процессу подготовки и будущей разработки бактериологического оружия. Но, тем не менее, первые целенаправленные эксперименты были начаты только через две сотни лет.

Новое время

В годы Первой Мировой войны биологическое оружие неоднократно использовали Германия и Франция, заражая лошадей и крупный рогатый скот сапом и сибирской язвой и перегоняя стада больных животных на сторону противника. Также существует информация о том, что в это же время Германия пыталась заразить итальянцев холерой, распространить чуму в городе Санкт-Петербург, а также использовать против Великобритании бактериологические авиационные боеприпасы.

Противогаз для человека и лошади в годы ПМВ. Фото: Veterinary Corps and Remount Service.

В 1925 году согласно подписанному Женевскому протоколу запрещалось использовать биологическое оружие в ходе военных действий. Однако Италия, Франция, Германия и Советский Союз уже вели исследования в области подобного рода оружия и защиты от него.

Ноябрь 1940 года. Провинция Гирин, Китай .

Деятельность лаборатории была прекращена в начале августа 1945 года, когда началась Маньчжурская операция. На Японию упала вторая бомба, и командование приказало Сиро Исии действовать по своему усмотрению, что означало лишь одно – эвакуировать людей и документацию, а вместе с тем и уничтожить все улики. Наиболее важные документы вывез сам Сиро Исии, но он прекрасно понимал, в каком положении оказался, поэтому передал документы американскому военному командованию в обмен на свою жизнь. Впрочем, жизнь сохранили не только ему, но и многим ученым, захваченным в плен.

В Европе

В то же время в Европе не отставали от японцев. Когда в 1940 году немцы захватили французскую аэролабораторию в Ле-Бурже, они были удивлены, насколько масштабными были исследования по распылению инфекционных агентов. Двумя годами позже, в 1942 году в Варшаве обнаружили лабораторию, которая занималась изготовлением возбудителя сибирской язвы для совершения диверсий против нацистов.

Англичане также не брезговали проводить бактериологические диверсии. Так, в 1942 году они убили Р. Гейдриха при помощи ботулического токсина. Этим токсином была пропитана лента, которую прикрепили к гранате, от осколков которой нацист получил незначительные ранения.

В СССР

Что касается Советского Союза, то примерно в этот же период советские ученые сделали большое количество открытий в области противобиологической защиты. Еще перед началом войны в массовое производство была запущена сухая чумная вакцина. В 1942 году в СССР была создана вакцина против туляремии, а годом позже – и против сибирской язвы. Перед началом Маньчжурской операции практически всем советским солдатам был сделан укол сухой противочумной вакцины, в результате ни один и них не заболел чумой, даже несмотря на то, что войска проходили по территориям, на которых широко распространялись бактерии чумы.

В 1989 году - в период расцвета советской программы биологического вооружения - советский военный учебник назвал 29 биологических средств борьбы против человека, в том числе 8 видов бактерий, 4 риккетсии, 14 вирусов, 1 грибок и 1 токсин . Впрочем, еще через 10 лет на рубеже веков военно-биологический генерал В.И.Евстигнеев говорил о списке из 37 боевых биологических средств, составленном по разведывательным данным КГБ и ГРУ. Наиболее опасными среди них считались возбудители чумы, туляремии, сибирской язвы, бруцеллеза, мелиоидоза, натуральной оспы, восточного энцефалита лошадей, сыпного тифа, холеры, желтой лихорадки, токсинов ботулизма, энтеротоксина Б. Автор подчеркнул, однако, что 37 возбудителей - это лишь первое поколение биологического оружия, тогда как в мире работают уже с оружием третьего поколения.

Разработки биологического оружия в СССР проводились в таких местах как: закрытые военные города Свердловск-19, Загорск-6, Киров. Испытания разработок проводились на острове Возрождения.

На Западе

В первые годы после второй мировой войны взгляды Запада на цели и средства биологической войны лучше всего были переданы в 1949 году в книге Теодора Розбери (T.Rosebury) "Мир или чума" (@Peace or Pestilence) за пару лет до этого этим и двумя другими авторами была опубликована научная статья на ту же тему. Так вот, среди 33 наиболее надежных агентов, которые пригодны к применению в качестве биологического оружия, были названы возбудители бруцеллеза, туляремии, чумы, мелиоидоза и лихорадок - денге и долины Рифт. Упоминались и возбудители сыпного тифа, пситтакоза, сапа, желтой лихорадки и энцефалита лошадей.

Форт-Дитрик. Фото сороковых годов.

Биотерроризм

Новым этапом развития военной микробиологии можно считать зарождение такого явления как биологический терроризм. Биологический терроризм – это использование бактерий, вирусов и микробов в целях заражения людей и распространения массовой паники. При атаках биологических террористов только небольшое количество людей может заразиться тем или иным заболеванием, но очень большое число людей начинает испытывать страх перед возможным заражением, в результате чего меняется и их поведение.

Источники:

2. Федоров Л.А. — Советское биологическое оружие история, экология, политика – 2006 г..

3. Алибеков К., Хендельман С. — Осторожно! Биологическое оружие! — М.: Городец, 2003. — 347 с.

Обзор

Споры сибирской язвы под микроскопом

Автор

Редактор

Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.

Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

Так, в 1915 году в ходе Первой мировой войны Германия и Франция перегоняли зараженный сибирской язвой скот — лошадей и коров — на сторону противника [1].

А в 1940-х годах на британской экспериментальной станции Портон-Даун доктор Пол Филдс определил, что наиболее эффективный способ применения сибирской язвы как биологического боевого агента — распыление частиц при взрыве бомбы. В 1942 году он провел серию экспериментов с бактериологическим оружием на пустынном шотландском острове Грюинард (рис. 1), куда доставили отару овец, после чего туда же сбросили бомбы, начиненные спорами сибирской язвы. Все овцы погибли в течение нескольких дней, а земля острова на протяжении долгих десятилетий оставалась зараженной и непригодной для жизни [2].

Рисунок 1. Остров Грюинард

Военный городок Свердловск-19, 1979 год. Внезапная вспышка сибирской язвы унесла жизни 64 людей — и это только по официальным данным. По неофициальным (со слов врачей и пациентов) — не меньше сотни. Подавляющее большинство инфицированных были мужчинами средних лет. Годы спустя президент Борис Ельцин признал, что причиной эпидемии стали секретные разработки, а именно — случайная утечка бактерий из военной лаборатории [3].

Итак, что же в сибиреязвенных спорах так привлекает биотеррористов, и что делает возбудителя сибирской язвы потенциальным биологическим оружием?

С точки зрения бактериологии

Рисунок 2. Bacillus anthracis. В инфицированной крови или тканях бациллы часто присутствуют в виде коротких цепочек, окруженных полипептидной капсулой.

Грамположительные бактерии — те, что при окраске микроорганизмов по методу Грама приобретают темно-синий цвет и не обесцвечиваются при обработке спиртом. Такая окраска позволяет разделить бактерии по биохимическим свойствам: у грамположительных бактерий спирт вызывает сужение пор в пептидогликане (это полимер в стенках бактериальных клеток), за счет чего краска задерживается в клеточной стенке. Грамотрицательные бактерии, напротив, после воздействия спиртом утрачивают краситель из-за меньшего содержания пептидогликанов [4].

Что касается спор, эти особые формы бактериальных клеток служат для репродукции и/или переживания неблагоприятных условий, то есть хорошо сохраняются во внешней среде (важное свойство для биологического оружия). Они устойчивы к высоким температурам, радиации, высушиванию, действию растворителей и прочих губительных факторов. Более того, споры B. аnthracis могут переносить даже десятиминутное кипячение и сохраняются в почве десятки лет (что демонстрирует случай с островом Грюинард) [2]. В организме животного, которое имело несчастье пастись на такой земле, споры прорастают и вызывают сибирскую язву.

Что насчет патогенеза?

Патогенность B. аnthracis связана со способностью продуцировать токсины — отечный и летальный — и образовывать бактериальную капсулу.

Патогенные свойства B. anthracis кодируются двумя плазмидами: pXO1 отвечает за биосинтез токсинов, а pXO2 кодирует компоненты капсулы. Обе плазмиды необходимы для полной вирулентности (способности к инфицированию), и потеря любой из них приводит к ослаблению штамма.

Небольшая справка

Бактериальные плазмиды — это кольцевые молекулы ДНК, обособленные от хромосом (рис. 3). Они содержат дополнительные гены, необходимые только в специфических условиях для выживания клетки.

Рисунок 3. Генетический аппарат бактерий. Цифрой 1 обозначена бактериальная ДНК, 2 — обособленные от нее плазмиды.

схема автора статьи

Существует несколько основных групп плазмид.

Col-плазмиды отвечают за синтез белков, действующих против других бактерий (такие вещества называются бактериоцинами). Эти белки вызывают гибель бактерий того же вида (или родственных ему), но не действуют на сами клетки, выделяющие данные вещества.

F-плазмиды (факторы фертильности) ответственны за половой процесс у бактерий. Его обусловливает наличие F-пилей — нитей белковой природы — и их способность к конъюгации, то есть переносу части генетического материала от одной бактериальной клетки к другой при их непосредственном контакте.

R-плазмиды (факторы резистентности) отвечают за устойчивость к действию антибиотиков и сульфаниламидных препаратов (бактериостатиков) — лекарств с противомикробным действием [5–7].

D-плазмиды определяют синтез ферментов, обеспечивающих расщепление углеводородов нефти и других трудноусваиваемых соединений [8].

Однако вернемся к сибирской язве. Плазмида pXO1 кодирует три компонента сибиреязвенных токсинов (рис. 4). Фактор отека (EF) вызывает местную воспалительную реакцию — собственно, отек; протективный антиген (PA) обладает иммуногенным действием, то есть способностью вызывать иммунный ответ организма. И третий фактор — летальный (LF) — нарушает внутриклеточный синтез макромолекул, что приводит к некрозу и разрушению клеток, в первую очередь — макрофагов. Каждый из этих факторов по отдельности не обладает патогенным действием, но сочетание протективного и летального факторов образует летальный токсин, а протективного и отечного — отечный токсин [2], [9–11].

Рисунок 4. Плазмиды B. anthracis и продукты их синтеза. Регулятор AtxA, кодируемый плазмидой pXO1, контролирует синтез компонентов токсинов сибирской язвы со своей же плазмиды и компонентов капсулы с pXO2. Компоненты EF (фактор отека), LF (летальный фактор) и PA (протективный антиген) собираются в токсины ETx (отечный токсин) и LTx (летальный токсин), вызывая в целевых клетках-хозяевах отек и смерть соответственно. Компоненты капсулы ABCDE взаимодействуют на мембране бактериальной клетки с образованием поли-гамма-D-глутаматной капсулы, которая защищает клетки B. anthracis от уничтожения фагоцитами во время инфекции. PAI — остров патогенности в составе плазмиды.

Виды сибирской язвы

Сибирская язва существует в четырех формах: кожная, желудочно-кишечная, легочная и инъекционная [2], [12], [13].

Кожная форма является самой распространенной и наименее опасной. Она возникает при проникновении бактерий через поврежденную кожу — порез или царапину — при контакте с больным животным или продуктами животного происхождения. В течение двух-трех дней после заражения на коже развивается папула (вид кожной сыпи), которая затем окружается кольцом из везикул (воспалительных элементов сыпи) и, наконец, высыхает. Обычно к 5–6 дню из нее образуется похожий на уголь черный карбункул: он безболезнен и окружен отеком (рис. 5). Без лечения до 20% людей с кожной сибирской язвой погибает от сепсиса, однако при правильном лечении выживают почти все пациенты.

Рисунок 5. Кожная форма сибирской язвы

Желудочно-кишечная сибирская язва проявляется при употреблении в пищу сырого или недоваренного мяса зараженного животного. Инфекция так же развивается в течение недели. Характерный карбункул чаще всего встречается на стенке терминальной подвздошной или слепой кишки, однако могут быть поражены и ротоглотка, желудок, двенадцатиперстная кишка и верхняя подвздошная кишка. Желудочно-кишечная сибирская язва имеет две клинические формы: брюшную и пищеводную. При брюшной форме начальные симптомы — тошнота, рвота и лихорадка. По мере прогрессирования заболевания возникают сильные боли в животе, кровоизлияние и диарея с кровью, за которыми следуют сепсис и смерть. Все это — результат тяжелого и широко распространяющегося некроза начального отдела кишечника. При пищеводной форме сибирской язвы симптомы включают боль в горле, нарушение глотания, лихорадку, увеличение лимфоузлов в области шеи и отечность. Из-за таких неспецифических проявлений трудно поставить верный диагноз, что приводит к высокой смертности: умирает более половины пациентов. Однако при правильном лечении выживаемость может достигать 60%.

Самая смертоносная форма сибирской язвы — легочная: она возникает при вдыхании спор В. anthracis. Болезнь начинается коварно — с похожих на грипп симптомов: легкой температуры, усталости, недомогания, боли в мышцах и непродуктивного кашля. Начальная стадия длится около 48 часов, после чего резко сменяется развитием острой фазы. Появляются сильная одышка, тахикардия, учащенное свистящее дыхание, влажные хрипы, лихорадка и посинение кожи (цианоз). В конечном итоге пульс становится очень быстрым и слабым, одышка и цианоз прогрессируют, затем быстро наступают кома и смерть. Без лечения выживает только 10–15% пациентов, однако при агрессивном лечении выживаемость может повышаться и до 55%.

Не так давно была обнаружена новая, инъекционная, форма сибирской язвы в среде героиновых наркоманов. Ее симптомы иногда напоминают кожную форму, однако инфекция в этом случае локализуется глубоко под кожей или в мышце — в зависимости от того, куда была сделана инъекция.

Ни одна из форм сибирской язвы не заразна. Это означает, что болезнь не передается от человека к человеку, как простуда или грипп, — инфицирование может происходить только одним из означенных выше способов [13].

Вскрытие покажет

Лечение и профилактика

Для лечения всех форм сибирской язвы ВОЗ рекомендует интенсивную поддерживающую терапию и антибиотикотерапию. В качестве антибиотика, как правило, выступает знаменитый пенициллин. В тяжелых случаях его комбинируют со фторхинолонами (ципрофлоксацином или левофлоксацином) или макролидами (клиндамицином или кларитромицином). Также могут использоваться и другие антибиотики широкого спектра. При заражении самой опасной, легочной, формой сибирской язвы в ход идет тяжелая артиллерия: гемодинамическая поддержка, искусственная вентиляция легких, назначение кортикостероидов. Очень важно начать своевременное лечение, чтобы уничтожить бактерии раньше, чем их токсины попадут в кровоток [15].

Также при лечении сибирской язвы используют человеческие моноклональные (происходящие от одной клетки-предшественницы) антитела: раксибакумаб и обилтоксаксимаб. Оба препарата связывают протективный антиген (PA), в результате чего нейтрализуются оба сибиреязвенных токсина. Это происходит из-за того, что PA играет ключевую роль в сборке токсинов и поражении клеток-мишеней. Препараты рекомендованы для лечения легочной формы сибирской язвы в сочетании с антибактериальной терапией [17], [18].

Лечение сибирской язвы проводится в течение 3–7 дней при неосложненной кожной форме и 10–14 дней — при системной инфекции, которая охватывает весь организм. Если заболевание — результат биотерроризма, длительность лечения, по рекомендациям ВОЗ, может возрастать до 60 дней. В таком случае назначают ципрофлоксацин или доксициклин с тремя дозами вакцины против сибирской язвы (или же без нее) [15].

Почему различаются курсы лечения инфекций, возникших естественным путем и вызванных искусственно? Дело в том, что искусственные инфекционные болезни обладают самостоятельными клиническими аспектами, этиологией и эпидемиологией. Для заражения злоумышленники могут использовать усовершенствованные штаммы микроорганизмов: с повышенной вирулентностью, устойчивостью к отдельным лекарствам и способностью преодолевать иммунитет, возникший в результате вакцинации. О том, что заболевание вызвано воздействием биологического оружия, могут говорить невозможные эпидемиология и клиническая форма болезни. Проще говоря, можно заподозрить биотерроризм, если в природе не существует условий для развития данного эпидемического процесса, либо подобной клинической картины не наблюдается при естественном заражении. Например, существует патология мелкодисперсного аэрозоля: поражение глубоких отделов легких, вызванное проникновением инфекционных агентов размером менее 5 мкм. Эту патологию может вызвать только целенаправленное распыление биологических частиц из аэрозоля с дисперсной фазой 1–5 мкм [19].

Против сибирской язвы существуют и вакцины (см. табл.).

Несмотря на уже существующие вакцины, разрабатывают и новые — с расчетом на то, что они окажутся более безопасными и эффективными [21]. Однако ни одной вакцины нет в свободном доступе, и ВОЗ рекомендует их только для групп риска — людей, чья деятельность связана с высоким риском инфицирования: ветеринарам, некоторым лабораторным работникам и военнослужащим. Например, с 2015 года вакцину получают сотрудники Министерства обороны США и члены их семей [15].

Идеальное биологическое оружие?

Если сравнить, скажем, B. anthracis и Y. pestis — возбудителя чумы — то окажется, что B. anthracis обладает некоторыми преимуществами — разумеется, в качестве биологического оружия. Так, мы уже говорили о том, что возбудитель сибирской язвы крайне устойчив во внешней среде и может храниться в почве десятилетиями. По сравнению с ним, Y. pestis обладает небольшой устойчивостью: при низкой температуре чумная палочка сохраняется в почве до 28 суток, при высокой — быстро погибает. В выделениях больных людей и животных Y. pestis может сохраняться довольно продолжительное время (что, опять же, зависит от температуры и наличия других бактерий), но обычно не больше месяца. В крови больных животных возбудитель чумы сохраняется до 260 суток, а в замороженных человеческих трупах — 4–5 месяцев [23]. В отличие от B. anthracis, Y. pestis не образует споры.

Clostridium botulinum, возбудитель ботулизма, во многом похож на B. anthracis: это тоже грамположительная спорообразующая бактерия, обитающая в почве. В чем-то C. botulinum даже более устойчив: он выдерживает кипячение до 6 часов, тогда как B. anthracis — только 10 минут. Ботулинический токсин — самый сильный из всех биологических ядов, однако для его продуцирования нужны строго анаэробные условия, а возбудитель сибирской язвы может существовать в любой среде [8].

Читайте также: