Mycobacterium bovis — медленнорастущая ( время генерации от 16 до 20 часов ) аэробная бактерия и возбудитель туберкулеза у крупного рогатого скота (известного как туберкулез крупного рогатого скота ). Она связана с Mycobacterium tuberculosis , бактерией, вызывающей туберкулез у людей. M. bovis может преодолеть видовой барьер и вызвать туберкулезоподобную инфекцию у людей и других млекопитающих. [2]
Бактерии представляют собой изогнутые или прямые палочки. Иногда они образуют нити, которые при нарушении распадаются на бациллы или кокки . В тканях они образуют тонкие палочки, прямые или изогнутые, или булавовидные. Короткие, относительно пухлые бациллы (палочки) в мазках тканей, крупные тонкие бусинообразные палочки в культуре. У них нет жгутиков или фимбрий , и нет капсулы . [ требуется цитата ]
Бактерии группы Mycobacterium tuberculosis имеют длину 1,0-4,0 мкм и ширину 0,2-0,3 мкм в тканях. В культуре они могут выглядеть как кокки или как бациллы длиной до 6-8 мкм. [ необходима цитата ]
Бактерии окрашиваются по Граму , кислотоустойчивы . Клеточная стенка содержит до 60% липидов, что придает микобактериям их гидрофобные характеристики, медленный рост и устойчивость к высыханию, дезинфицирующим средствам, кислотам и антителам. ( Семейство Mycobacterium ). Их нелегко окрашивать анилиновыми красителями; хотя они и грамположительны, подтверждение этого может быть затруднительным. Окрашивание по Цилю-Нильсену приводит к окрашиванию в розовый цвет горячим карболовым фусцином, а затем к стойкости к обесцвечиванию 3% соляной кислотой в 95% спирте (т. е. они устойчивы к кислоте и спирту); после промывания предметное стекло контрастно окрашивают, например, метиленовым синим. [ необходима цитата ]
Они не образуют спор .
M. bovis является факультативным внутриклеточным паразитом . Для роста in vitro требуются специальные питательные среды; например, среда для яиц Дорсета включает яичный желток, фосфатный буфер, соли магния и пируват натрия; могут быть добавлены аминокислоты, но глицерин не включен, так как он является ингибитором. Он ингибируется глицерином. Культуре обычно требуется несколько недель при 37 °C, чтобы достичь колоний, видимых невооруженным глазом человека. Он строго аэробный и растет при 37, но не при 25 °C. Оптимальный рост происходит при 37-38 °C. Вид не восстанавливает нитрат или ниацин и устойчив к пиразинамиду. Он чувствителен к гидразиду тиофен-2-карбоновой кислоты. [ необходима цитата ]
Первоначально (через 3–4 недели) его мелкие, тусклые хлопья начинают густеть, образуя сухие, нерегулярные массы, возвышающиеся над поверхностью питательной среды. В конце концов, по всей поверхности культуры наблюдается сливающийся рост , образующий грубое воскообразное покрытие, становящееся толстым и морщинистым и достигающее стенок контейнера. Колонии желтые, когда они впервые видны, темнеют до темно-желтого и в конечном итоге становятся кирпично-красными, если подвергаются воздействию света. В жидких средах рост происходит только на поверхности, если в среду не добавлен смачивающий агент (например, Твин 80). [ необходима цитата ]
M. bovis по структуре и метаболизму похож на M. tuberculosis . M. bovis — грамположительная, кислотоустойчивая, палочковидная, аэробная бактерия. В отличие от M. tuberculosis , M. bovis не обладает пируваткиназной активностью из-за pykA , содержащего точечную мутацию, которая влияет на связывание кофактора Mg 2+ . [3] Пируваткиназа катализирует конечный этап гликолиза, дефосфорилирование фосфоренолпирувата в пируват. Поэтому у M. bovis гликолитические интермедиаты не способны вступать в окислительный метаболизм. Хотя никаких специальных исследований не проводилось, M. bovis, по-видимому, должен полагаться на аминокислоты или жирные кислоты в качестве альтернативного источника углерода для энергетического метаболизма. [ необходима цитата ]
В течение первой половины 20-го века M. bovis , как полагают, был ответственен за больше потерь среди сельскохозяйственных животных, чем все другие инфекционные заболевания вместе взятые. Заражение происходит, если бактерия проглатывается или вдыхается. [4]
M. bovis обычно передается человеку при употреблении сырого молока от инфицированных коров, хотя он также может распространяться воздушно-капельным путем. Фактические случаи заражения людей в настоящее время редки в развитых странах, в основном потому, что пастеризация убивает бактерии M. bovis в инфицированном молоке. В Великобритании крупный рогатый скот тестируется на наличие этого заболевания в рамках программы по его искоренению и забивается, если результаты теста положительные. Такой скот все еще может попасть в пищевую цепочку человека, но только после того, как инспектор по мясу или государственный ветеринарный врач осмотрят тушу и подтвердят, что она пригодна для употребления в пищу человеком. Однако в районах развивающегося мира, где пастеризация не является обычной процедурой, M. bovis является относительно распространенной причиной туберкулеза у человека. [5]
Туберкулез крупного рогатого скота — хроническое инфекционное заболевание, которое поражает широкий спектр млекопитающих, включая людей, крупный рогатый скот , оленей , лам , свиней , домашних кошек , диких плотоядных ( лисиц , койотов ) и всеядных ( кузнечиков , куньих и грызунов ); оно редко поражает лошадиных или овец . [6] [7] Болезнь может передаваться несколькими способами; например, она может распространяться через выдыхаемый воздух, мокроту, мочу, фекалии и гной, поэтому болезнь может передаваться при прямом контакте, контакте с выделениями инфицированного животного или вдыханием аэрозолей, в зависимости от вида. [8]
M. bovis является предком наиболее широко используемой вакцины против туберкулеза, M. bovis bacillus Calmette-Guérin ( BCG ), которая была выделена после субкультивирования на глицериновой картофельной среде 230 раз в течение 13 лет, начиная с исходного вирулентного штамма. [9]
Кожные пробы возможны у крупного рогатого скота. Casal et al. 2012 попробовали как рекомбинантный белок , так и перекрывающуюся пептидную провокацию, обнаружив, что пептидный тест менее чувствителен . [10]
В Новой Зеландии завезенный щеткохвостый опоссум является вектором распространения M. bovis . Закон о биологической безопасности 1993 года , который установил национальную стратегию борьбы с вредителями, является законодательством, лежащим в основе контроля над заболеванием в Новой Зеландии. Совет по охране здоровья животных управляет общенациональной программой тестирования крупного рогатого скота и контроля опоссумов с целью искоренения M. bovis из диких видов-переносчиков на площади 2,5 миллиона гектаров — или одной четверти — территорий Новой Зеландии, подверженных риску, к 2026 году и в конечном итоге полного искоренения заболевания. [11]
Программа Новой Зеландии по борьбе с туберкулезом считается «ведущей в мире». [12] Она успешно снизила уровень инфицирования крупного рогатого скота и оленей с более чем 1700 в 1994 году до менее 100 стад в июле 2011 года. Большая часть этого успеха может быть отнесена к устойчивому контролю за крупным рогатым скотом, что снизило перекрестное инфицирование и разорвало цикл болезни. Например, в Хохотаке, на центральном Северном острове Новой Зеландии , контрольная работа с 1988 по 1994 год достигла устойчивого среднего снижения на 87,5% плотности инфицированных туберкулезом опоссумов. Как и ожидалось, ежегодная заболеваемость туберкулезом в местных стадах крупного рогатого скота впоследствии снизилась на аналогичную величину (83,4%). [13]
Борьба с опоссумами ведется с помощью комбинации ловушек , наземной травли и, если другие методы нецелесообразны, обработки с воздуха ядом 1080. [14]
С 1979 по 1984 год контроль за поссумами был остановлен из-за отсутствия финансирования. С этого момента и до 1994 года уровень заболеваемости туберкулезом в стадах неуклонно рос. [15] Площадь Новой Зеландии, где обитают дикие животные, инфицированные туберкулезом, увеличилась с 10% территории страны до 40%. [ необходима цитата ]
Тот факт, что опоссумы являются столь эффективными переносчиками туберкулеза, по-видимому, объясняется их поведением после того, как они заболели. [16]
В 1930-х годах 40% крупного рогатого скота в Великобритании были инфицированы M. bovis , и ежегодно регистрировалось 50 000 новых случаев заражения человека M. bovis . [17] По данным DEFRA и Агентства по охране здоровья , риск заражения людей туберкулезом от крупного рогатого скота в Великобритании будет низким. [ требуется ссылка ]
Барсуки ( Meles meles ) были впервые идентифицированы как носители M. bovis в 1971 году, но в отчете независимого комитета по обзору в 1997 году (отчет Кребса) был сделан вывод: «существуют веские косвенные доказательства, позволяющие предположить, что барсуки представляют собой значительный источник инфекции M. bovis у крупного рогатого скота... [однако] причинно-следственная связь... не доказана». [18] По сути, вклад барсуков «в проблему туберкулеза у британского крупного рогатого скота» на тот момент был гипотезой, которую необходимо было проверить, согласно отчету. Последующее рандомизированное испытание по отстрелу барсуков [19] (разработанное, контролируемое и проанализированное Независимой научной группой по туберкулезу крупного рогатого скота, или ISG [20] ) проверило эту гипотезу, проведя крупное полевое испытание широкомасштабной (проактивной) отстрела и локальной реактивной отстрела (по сравнению с районами, где отстрел барсуков не проводился). В своем заключительном отчете [21] ISG пришла к выводу: «Во-первых, хотя барсуки, несомненно, являются источником туберкулеза крупного рогатого скота, тщательная оценка наших собственных и чужих данных показывает, что отстрел барсуков не может внести существенного вклада в контроль туберкулеза крупного рогатого скота в Великобритании. Действительно, некоторые рассматриваемые меры политики, скорее всего, ухудшат ситуацию, чем улучшат ее. Во-вторых, недостатки в схемах тестирования крупного рогатого скота означают, что сам крупный рогатый скот вносит значительный вклад в сохранение и распространение заболевания во всех районах, где встречается туберкулез, а в некоторых частях Великобритании, вероятно, является основным источником инфекции. Научные данные показывают, что рост заболеваемости можно обратить вспять и сдержать географическое распространение только путем жесткого применения мер контроля, основанных на крупном рогатом скоте». 26 июля 2007 года государственный министр Департамента окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства (лорд Рукер) заявил: «Мои лорды, мы приветствуем окончательный отчет Независимой научной группы, который еще больше улучшает доказательную базу. Мы внимательно изучаем вопросы, поднятые в отчете, и продолжим работать с промышленностью, правительственными советниками и научными экспертами для принятия политических решений по этим вопросам». [22]
В Великобритании было обнаружено, что многие другие млекопитающие инфицированы M. bovis , хотя частота выделения, как правило, намного ниже, чем у крупного рогатого скота и барсуков. В некоторых районах юго-западной Англии олени , особенно лани из-за их стадного поведения, были замешаны в качестве возможных хозяев для передачи бычьего туберкулеза [23] [24]
В некоторых локализованных районах риск передачи вируса крупному рогатому скоту от ланей, как утверждается, выше, чем от барсуков. [23] [24]
Одной из причин, по которой Департамент охраны окружающей среды, продовольствия и сельских дел требует убоя зараженного или подозреваемого скота, является соблюдение правил ЕС по экспорту мяса и молочных продуктов в другие государства-члены. Мясо и молочные продукты по-прежнему могут продаваться в Великобритании в цепочке поставок продуктов питания для людей, при условии проведения соответствующих инспекций туш и пастеризации молока. [25] [26]
Распространение заболевания среди людей через домашних животных стало очевидным в марте 2014 года, когда Министерство здравоохранения Англии объявило, что у двух человек в Англии развилась инфекция bTB после контакта с домашней кошкой. Два случая заражения людей были связаны с 9 случаями заражения bTB у кошек в Беркшире и Хэмпшире в 2013 году. Это первые задокументированные случаи передачи от кошки человеку. [27]
В статье 2010 года в журнале Trends in Microbiology Пол и Дэвид Торгерсон утверждали, что туберкулез крупного рогатого скота является незначительной проблемой общественного здравоохранения в Великобритании, при условии пастеризации молока. Туберкулез крупного рогатого скота очень редко передается аэрозольным путем от крупного рогатого скота к человеку. Таким образом, программа борьбы с туберкулезом крупного рогатого скота в Великобритании в ее нынешнем виде является нерациональным распределением ресурсов и не приносит никакой пользы обществу. Действительно, существует очень мало доказательств положительной выгоды затрат для животноводческой отрасли, поскольку было проведено мало исследований прямых затрат на туберкулез крупного рогатого скота для животноводства. Пастеризация молока была единственным вмешательством общественного здравоохранения, которое предотвратило передачу туберкулеза крупного рогатого скота людям, и никаких оправданий для нынешней политики тестирования и выбраковки в Великобритании не наблюдается. [28]
В июле 2010 года второй выпуск дискуссионного документа Bovine TB, Time for a Rethink [29] был опубликован независимой исследовательской группой Rethink Bovine TB. В статье рассматривается текущая политика в Англии и Уэльсе. В ней предлагается альтернативное решение, которое является как практичным, так и экономически эффективным. В статье приводятся доказательства из DEFRA и работы профессоров Пола и Дэвида Торгерсонов. [28]
В марте 2012 года аналитический центр Bow Group опубликовал целевой документ, призывающий правительство пересмотреть свои планы по отстрелу тысяч барсуков для контроля туберкулеза крупного рогатого скота, заявив, что результаты крупных испытаний лейбористов по отстрелу барсуков, проведенных несколькими годами ранее, показали, что отстрел не работает. Документ был написан Грэмом Годвином-Пирсоном с предисловием певца Брайана Мэя и вкладом ведущих ученых-туберкулезников, включая лорда Кребса . [30] [31] [32]
В 2017 году Рэйчел Таннер и Хелен МакШейн из Института Дженнера в Оксфорде опубликовали исследование по замене, сокращению и совершенствованию использования животных в исследованиях вакцины против туберкулеза. [33]
По словам Барбары Гутманн Розенкранц, открытие в конце 19 века связи между бычьим и человеческим туберкулезом привело к попыткам на государственном и федеральном уровне искоренить бычий туберкулез. Кампании за чистое молоко и мясо напугали городских жителей и заставили их поддержать меры контроля, хотя в то время было мало доказательств того, что туберкулез передается людям через зараженное мясо или молоко. Кампании против нечистого мяса и молока привели к напряженности между развивающейся ветеринарной профессией и медицинской профессией, каждая из которых претендовала на эту область как на часть своей собственной экспертизы. [35]
К 1917 году 5% американского скота были инфицированы M. bovis (туберкулез крупного рогатого скота или bTB), включая 10% молочных животных и 1–2% мясного скота. Показатели росли. Около 1900 года 15 000 американцев, в основном дети, умирали каждый год от bTB, и еще больше страдали от боли и уродств. [36] [37]
Под угрозой прекращения продаж, предписанного городскими должностными лицами здравоохранения, должностные лица правительства штата Вермонт начали инновационную кампанию по искоренению туберкулеза крупного рогатого скота на фермах с 1877 по 1936 год. Они использовали последние немецкие исследования и тем самым сохранили рынки Нью-Йорка и Бостона. [38] Вермонт был исключением, поскольку по всей стране многие фермеры яростно сопротивлялись искоренению туберкулеза крупного рогатого скота, считая это дорогостоящим нарушением их либертарианского права на фермерство. [39]
В последние десятилетия инфекции M. bovis в стадах крупного рогатого скота в Соединенных Штатах не являются распространенными. M. bovis является эндемичным для белохвостых оленей ( Odocoileus virginianus ) в северо-восточной части Мичигана и северной Миннесоте и спорадически импортируется из Мексики. Только белохвостый олень был подтвержден как постоянный хозяин во вспышке bTB в Мичигане, хотя другие млекопитающие, такие как еноты ( Procyon lotor ), опоссумы ( Didelphis virginiana ) и койоты ( Canis latrans ), могут служить переходящим и тупиковым хозяином . [40] Тот факт, что белохвостые олени являются постоянным хозяином для M. bovis, остается значительным препятствием для общенациональной ликвидации этого заболевания среди домашнего скота в США. В 2008 году 733 998 лицензированных охотников на оленей отстрелили около 489 922 белохвостых оленей в попытках контролировать распространение заболевания. Эти охотники приобрели более 1,5 миллионов жетонов для охоты на оленей. Экономическая ценность охоты на оленей для экономики Мичигана в стремлении искоренить туберкулез существенна. Например, в 2006 году охотники потратили 507 миллионов долларов США на охоту на белохвостого оленя в Мичигане. [41]
Заболевание встречается у крупного рогатого скота по всему миру, но некоторые страны смогли снизить или ограничить заболеваемость с помощью процесса «тестирования и выбраковки» поголовья крупного рогатого скота. Большая часть Европы и несколько стран Карибского бассейна (включая Кубу) практически свободны от M. bovis . Австралия официально свободна от этого заболевания после успешной программы BTEC, но остаточные инфекции могут существовать у диких буйволов в изолированных частях Северной территории. В Канаде пораженные дикие лоси и белохвостые олени встречаются в Национальном парке Райдинг-Маунтин в Манитобе и вокруг него. Для улучшения контроля и ликвидации bTB Канадское агентство по инспекции пищевых продуктов разделило Манитобу на две зоны управления: зону ликвидации туберкулеза Райдинг-Маунтин, где было обнаружено заболевание, и зону ликвидации туберкулеза Манитобы, остальная часть провинции за пределами RMEA, где заболевание не было обнаружено. [42] Болезнь также была обнаружена у африканских буйволов в Южной Африке. [ необходима ссылка ]
M. bovis может передаваться от человека к человеку; вспышка заболевания произошла в Бирмингеме , Англия , в 2004 году [43] и от человека к крупному рогатому скоту [44] [45], но такие случаи редки.
В Мексике это заболевание широко распространено и распространяется среди людей. [46]
Заражение людей M. bovis называется зоонозным туберкулезом. [47] В 2017 году Всемирная организация здравоохранения ( ВОЗ ), Всемирная организация по охране здоровья животных ( МЭБ ), Продовольственная и сельскохозяйственная организация ( ФАО ) и Международный союз по борьбе с туберкулезом и болезнями легких (Союз) опубликовали первую Дорожную карту по зоонозному туберкулезу, признав зоонозный туберкулез важной глобальной проблемой здравоохранения. [48] Основной путь передачи — через употребление непастеризованного молока или других молочных продуктов, хотя также сообщалось о передаче через вдыхание и через употребление плохо приготовленного мяса. [48] В 2018 году, согласно последнему Глобальному отчету о туберкулезе, было зарегистрировано 142 000 новых случаев зоонозного туберкулеза и 12 500 случаев смерти из-за этого заболевания. [49] Случаи зоонозного туберкулеза были зарегистрированы в Африке, Америке, Европе, Восточном Средиземноморье и Западной части Тихого океана. [50] Случаи туберкулеза зоонозного происхождения у людей связаны с наличием туберкулеза крупного рогатого скота, и регионы без адекватных мер контроля заболеваний и/или надзора за заболеваниями подвержены более высокому риску. [50] Трудно клинически отличить туберкулез зоонозного происхождения от туберкулеза, вызванного Mycobacterium tuberculosis у людей, и наиболее часто используемые в настоящее время диагностические методы не могут эффективно различать M. bovis и M. tuberculosis , что приводит к недооценке общего числа случаев во всем мире. [51] Контроль этого заболевания требует совместной работы секторов здравоохранения животных, безопасности пищевых продуктов и здравоохранения человека в рамках подхода «Единое здоровье» (многопрофильное сотрудничество для улучшения здоровья животных, людей и окружающей среды). [52]
В Дорожной карте 2017 года определены десять приоритетных направлений борьбы с зоонозным туберкулезом, в том числе сбор более точных данных, улучшение диагностики, устранение пробелов в исследованиях, повышение безопасности пищевых продуктов, сокращение M. bovis в популяциях животных, выявление факторов риска передачи, повышение осведомленности, разработка политик, реализация вмешательств и увеличение инвестиций. [48] Для соответствия целям, изложенным в Глобальном плане партнерства «Остановить туберкулез» по ликвидации туберкулеза на 2016–2020 годы, [53] в Дорожной карте изложены конкретные этапы и цели, которые необходимо достичь в течение этого периода времени. [48]
M. bovis имеет врожденную устойчивость к пиразинамиду , поэтому стандартное лечение человека — изониазид и рифампицин в течение 9 месяцев. [54] Большинство крупного рогатого скота, у которых результаты тестов положительные, забивают. [55]