Francesella tularensis — патогенный вид грамотрицательных коккобацилл , аэробной бактерии . [1] Неспорообразующий, неподвижный, [2] возбудитель туляремии , легочная форма которой без лечения часто приводит к летальному исходу. Это прихотливая, факультативная внутриклеточная бактерия, которой для ростанеобходим цистеин . [3] Из-за низкой инфекционной дозы, легкости распространения через аэрозоль и высокойвирулентности F. tularensis классифицируетсяправительством США как отборный агент первого уровня наряду с другими потенциальными агентами биотерроризма, такими как Yersinia pestis , Bacillus anthracis. и вирус Эбола . Обнаруженная в природе, Francesella tularensis может сохраняться в течение нескольких недель при низких температурах в тушах животных, почве и воде. В лаборатории F. tularensis выглядит как небольшие палочки (0,2 на 0,2 мкм) и лучше всего растет при температуре 35–37 °C. [4]
Этот вид был обнаружен у сусликов в округе Тулар, Калифорния, в 1911 году. Bacterium tularense вскоре была выделена Джорджем Уолтером Маккоем (1876–1952) из Лаборатории чумы США в Сан-Франциско, о чем сообщалось в 1912 году. В 1922 году Эдвард Фрэнсис (1872–1872–1872–1872 гг.) 1957), врач и медицинский исследователь из Огайо, обнаружил, что возбудителем туляремии является Bacterium tularense , после изучения нескольких случаев с симптомами заболевания. Позже он стал известен как Francesella tularensis , в честь открытия Фрэнсиса. [5] [6] [7]
Заболевание также было описано Хачиро Охарой в 1920-х годах в районе Фукусимы в Японии, где оно было связано с охотой на кроликов. [8] В 1938 году советский бактериолог Владимир Дорофеев (1911–1988) и его команда воссоздали инфекционный цикл возбудителя у человека, а его команда первой разработала меры защиты. В 1947 году Дорофеев независимо выделил возбудитель, открытый Фрэнсисом в 1922 году. Поэтому в странах бывшего СССР он широко известен как Франциселла Дорофеева .
Выявлены три подвида ( биовара ) F. tularensis (по состоянию на 2020 год): [8]
Кроме того, F. novicida [9] ранее иногда классифицировали как F. t. новичида . Его характеризовали как относительно невирулентную Францизеллу ; только два случая туляремии в Северной Америке были связаны с этим организмом, и они произошли только у лиц с тяжелым иммунодефицитом .
F. tularensis был обнаружен у беспозвоночных, включая насекомых и клещей , а также у позвоночных животных, таких как птицы , земноводные , рептилии , рыбы [ нужна ссылка ] и млекопитающие , включая человека. [8] Заражение человека часто вызывают переносчики , особенно клещи, а также комары , оленьи мухи и слепни . Другим источником является прямой контакт с инфицированными животными или трупами. [8] Важными резервуарными хозяевами являются зайцеобразные (например, кролики), грызуны , [8] куриные птицы и олени . [ нужна ссылка ] Заражение через фомиты (предметы) также важно. [8] Передача инфекции от человека к человеку была продемонстрирована при трансплантации паренхиматозных органов. [10]
F. tularensis может выживать в течение нескольких недель вне хозяина-млекопитающего [ нужна ссылка ] и был обнаружен в воде, [8] на лугах и стогах сена . Аэрозоли, содержащие бактерии, могут образовываться при потревожении трупов при стрижке кустов или стрижке газона; в результате туляремию стали называть «болезнью газонокосилки». Эпидемиологические исследования показали положительную корреляцию между профессиями, связанными с вышеуказанными видами деятельности, и заражением F. tularensis . [ нужна цитата ]
Заражение человека F. tularensis может происходить несколькими путями. Входными воротами являются кровь и дыхательная система. Чаще всего заболевание возникает при контакте с кожей, приводя к язвенно-железистой форме заболевания. Ингаляция бактерий, [8] в частности биовара F. t. tularensis , [ нужна ссылка ] приводит к потенциально смертельной легочной туляремии. Хотя легочная и ульцерогландулярная формы туляремии более распространены, описаны и другие пути заражения, в том числе орофарингеальная инфекция, вызванная употреблением загрязненной пищи или воды, а также инфекция конъюнктивы , вызванная попаданием в глаза. [8]
F. tularensis — факультативная внутриклеточная бактерия, способная инфицировать большинство типов клеток, но в первую очередь инфицирует макрофаги в организме хозяина. [ нужна цитация ] Проникновение в макрофаг происходит путем фагоцитоза , и бактерия изолируется изнутри инфицированной клетки фагосомой . [ нужна цитация ] F. tularensis затем вырывается из этой фагосомы в цитозоль и быстро размножается. В конце концов, инфицированная клетка подвергается апоптозу , и бактерии-потомки высвобождаются в одном «взрывном» событии [11], чтобы инициировать новые раунды инфекции.
Механизмы вирулентности F. tularensis недостаточно изучены. Подобно другим внутриклеточным бактериям, которые вырываются из фагосомальных отсеков для репликации в цитозоле, штаммы F. tularensis продуцируют различные гемолитические агенты, которые могут способствовать деградации фагосомы. [12] Активность гемолизина , названная NlyA, с иммунологической реактивностью к антителам против HlyA Escherichia coli , была идентифицирована у биовара F. t. новичида . [13] У других бактерий было обнаружено, что кислая фосфатаза AcpA действует как гемолизин, тогда как у франциселлы ее роль как фактора вирулентности находится в стадии активных дискуссий.
F. tularensis содержит систему секреции типа VI (T6SS), которая также присутствует у некоторых других патогенных бактерий. [14] Он также содержит ряд белков АТФ-связывающей кассеты (ABC), которые могут быть связаны с секрецией факторов вирулентности. [15] F. tularensis использует пили типа IV для связывания с внешней стороной клетки-хозяина и, таким образом, для фагоцитоза. Мутантные штаммы, лишенные пилей, демонстрируют сильно ослабленную патогенность.
Экспрессия белка массой 23 кДа, известного как IglC, необходима для прорыва фагосом F. tularensis и внутриклеточной репликации; в его отсутствие мутантные клетки F. tularensis погибают и разрушаются макрофагами. Этот белок расположен на предполагаемом острове патогенности, регулируемом транскрипционным фактором MglA.
F. tularensis in vitro подавляет иммунный ответ инфицированных клеток — тактика, используемая значительным количеством патогенных организмов для обеспечения беспрепятственного (хотя и кратковременного) подавления их репликации со стороны иммунной системы хозяина путем блокирования предупреждающих сигналов от инфицированных клеток. Для такого снижения иммунного ответа необходим белок IglC, хотя вклад IglC и других генов снова неясен. Существует несколько других предполагаемых генов вирулентности, но их роль в патогенности F. tularensis еще не охарактеризована .
Как и многие другие бактерии, F. tularensis подвергается бесполому размножению. Бактерии делятся на две дочерние клетки , каждая из которых содержит идентичную генетическую информацию. Генетическая изменчивость может быть вызвана мутацией или горизонтальным переносом генов .
Геном F. t . tularensis штамм SCHU4 был секвенирован . [16] Исследования, полученные в результате секвенирования, показывают, что ряд генокодирующих областей в геноме F. tularensis повреждены мутациями, что создает блоки в ряде метаболических и синтетических путей, необходимых для выживания. Это указывает на то, что F. tularensis в ходе эволюции стал зависеть от организма-хозяина в отношении определенных питательных веществ и других процессов, о которых обычно заботятся эти поврежденные гены.
Геном F. tularensis содержит необычные транспозоноподобные элементы, напоминающие аналоги, которые обычно встречаются в эукариотических организмах.
Большая часть известного глобального генетического разнообразия F. t. holarctica присутствует в Швеции . [17] Это предполагает, что этот подвид возник в Скандинавии и распространился оттуда на остальную часть Евросибири.
Когда в 1969 году завершилась программа США по созданию биологического оружия , F. tularensis был одним из семи стандартизированных видов биологического оружия, разработанных в рамках немецко-американского сотрудничества в 1920–1930-х годах. [18]
Инфекция F. tularensis диагностируется врачами на основании симптомов, анамнеза пациента, визуализации и лабораторных исследований.
Туляремию лечат антибиотиками, такими как аминогликозиды, тетрациклины или фторхинолоны. Было предложено около 15 белков, которые могли бы облегчить разработку лекарств и вакцин. [19]
Профилактические меры включают предотвращение укусов клещей, мух и комаров; обеспечение тщательного приготовления всей дичи; воздерживаться от употребления неочищенной воды и использования средств от насекомых. При работе с культурами F. tularensis в лаборатории надевайте халат, непроницаемые перчатки, маску и средства защиты глаз. При разделке дичи надевайте непроницаемые перчатки. Живая аттенуированная вакцина доступна для лиц, которые подвергаются высокому риску заражения, например, для персонала лабораторий. [20]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )