Бруцеллы — род грамотрицательных бактерий, [2] [ 3 ] названный в честь Дэвида Брюса (1855–1931). Это небольшие (0,5–0,7 на 0,6–1,5 мкм), неинкапсулированные , неподвижные [ 4 ] факультативно внутриклеточные коккобациллы .
Бруцеллы виды. являются причиной бруцеллеза , зооноза, передающегося при употреблении зараженной пищи (например, непастеризованных молочных продуктов), прямом контакте с зараженным животным или вдыхании аэрозолей. Передача от человека к человеку, например, половым путем, или от матери к ребенку крайне редка, но возможна. [5] Минимальный инфекционный риск составляет от 10 до 100 микроорганизмов.
Различные виды бруцелл генетически очень похожи, хотя каждый из них имеет несколько разную специфичность хозяина. Таким образом, таксономия Национального центра биотехнологической информации включает большинство видов бруцелл в категорию B. melitensis .
Многие названия бруцеллеза включают (болезнь человека/болезнь животных):
Сэр Дэвид Брюс выделил B. melitensis у британских солдат, умерших от мальтийской лихорадки на Мальте . После воздействия бруцеллы у людей обычно проходит латентный период от двух до четырех недель, прежде чем проявляются симптомы, которые включают острую волнообразную лихорадку (>90% всех случаев), головную боль, артралгию (>50%), ночную потливость, усталость и анорексия . [7] Более поздние осложнения могут включать артрит или эпидидимоорхит , спондилит , нейробруцеллез, образование абсцесса печени и эндокардит , последний потенциально смертелен. [8]
Человеческий бруцеллез обычно не передается от человека к человеку; люди заражаются при контакте с жидкостями инфицированных животных (овец, крупного рогатого скота или свиней) или производными пищевыми продуктами, такими как непастеризованное молоко и сыр. Бруцеллез также считается профессиональным заболеванием из-за более высокой заболеваемости среди людей, работающих с животными (случаи на бойнях). Люди также могут заразиться при вдыхании загрязненной пыли или аэрозолей, и поэтому Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) пометили виды бруцелл как весьма пригодные для использования в качестве оружия. Для бруцеллеза человека и животных характерна персистенция бактерий в тканях системы мононуклеарных фагоцитов, включая селезенку , печень , лимфатические узлы и костный мозг . Бруцеллы также могут поражать мужские репродуктивные пути. [7]
Ежегодно во всем мире регистрируется около 500 000 случаев бруцеллеза. [7]
Мальтийская лихорадка была серьезной проблемой для здоровья британских войск на Мальте в 19 и начале 20 веков, в результате чего было зарегистрировано более 6000 случаев заболевания и 574 случая смерти. [9] В 1860 году Дж. А. Марастон, помощник хирурга британской армии на Мальте, дал первое точное описание заболевания, которое он назвал «средиземноморской желудочной ремиттирующей лихорадкой». В 1897 г. патологоанатом британской армии А. Е. Райт разработал реакцию агглютинации, диагностирующую заболевание.
В 1905 году мальтийский врач Заммит определил, что источником инфекции являются козы. Э. Банг, датский ветеринар, в 1897 году описал внутриклеточный возбудитель, вызывающий аборты у крупного рогатого скота, и назвал его Bacillus abortus . В 1918 году американский микробиолог А. Эванс установил связь между B. abortus и Micrococcus melitensis и отнес их к семейству Bacteriaceae.
В 1914 г. Молер выделил из печени и селезенки свиней организм B. suis ; B. neotome , B. ovis и B. canis были описаны в 1957, 1963 и 1966 годах соответственно. [9]
Зооноз, поражающий домашних животных, возникает при контакте с молоком, мочой и половыми органами, в которых концентрируются возбудители. В некоторых резервуарах обитают буйволы и другие животные, но в основном крупный рогатый скот. [10] У людей заболевание передается через непастеризованное молоко и продукты или недоваренное мясо (потребители), при вдыхании в лабораторных условиях (лаборанты), случайном проникновении или ссадине кожи (фермеры, работники скотобойни и ветеринары) и (редко) контакте с конъюнктивой. , переливание крови, трансплацентарный и от человека к человеку. [11] [12]
Бруцеллез может поражать любой орган или систему органов, при этом у 90% больных наблюдается циклическая (волнистая) лихорадка. Хотя симптомы варьируются, они также могут включать следующие клинические признаки: головную боль, слабость, артралгию, депрессию, потерю веса, утомляемость и дисфункцию печени. Классическим признаком считается неприятный запах пота. В 20–60% случаев наблюдаются костно-суставные осложнения: артрит, спондилит или остеомиелит. Может возникнуть гепатомегалия , а также желудочно-кишечные осложнения.
До 20% случаев могут иметь место поражения мочеполовой системы; Наиболее распространены орхит и эпидидимит. Неврологические симптомы включают депрессию и умственную усталость. Сердечно-сосудистые поражения могут включать эндокардит, приводящий к смерти.
Хронический бруцеллез трудно определить; продолжительность, тип и реакция на лечение являются переменными. Возможна локализованная инфекция. Не следует принимать донорскую кровь от инфицированных лиц. [13]
По общему мнению, бруцеллез у беременных не связан с врожденными пороками развития. Новорожденный может быть как неинфицированным, что встречается чаще, так и зараженным врожденным или неонатальным бруцеллезом. Большинство неинфицированных новорожденных, родившихся в срок, имеют благоприятный исход, тогда как преждевременные роды и случаи врожденного бруцеллеза имеют повышенный риск неонатальной смертности. Врожденный бруцеллез может передаваться трансплацентарно, тогда как неонатальный бруцеллез может передаваться при контакте с жидкостями организма, выделяемыми во время родов, или при послеродовом грудном вскармливании. С другой стороны, врожденный бруцеллез является редким заболеванием; большинство случаев связано с преждевременными родами, и им страдают около 2% младенцев, заразившихся бруцеллезом внутриутробно. [14] Врожденно инфицированные младенцы могут иметь низкий вес при рождении, отставание в развитии, желтуху, гепатомегалию, спленомегалию, затруднение дыхания и общие признаки сепсиса (лихорадка, рвота). Некоторые случаи протекают бессимптомно. [13]
Виды бруцелл представляют собой мелкие грамотрицательные факультативные коккобациллы , большинство из которых лишены капсулы, эндоспор или нативных плазмид. Они находятся внутри клеток внутри организма-хозяина и устойчивы в окружающей среде вне хозяина. Внутриклеточный транспорт включает два или три основных этапа, начиная с эндосомальных вакуолей, затем компартментов, происходящих из эндоплазматического ретикулума, и, наконец, вакуолей, имеющих несколько маркеров атипичной аутофагии. [15] Они выдерживают экстремальные температуры, pH и влажность, а также в замороженных и абортированных материалах. Они заражают многие виды, но обладают некоторой специфичностью. [16]
Вид Brucella принадлежит к группе Rhizobiales класса Alphaproteobacteria. Они растут путем униполярного роста, как Agrobacterium tumefaciens , Sinorhizobium meliloti и Ochrobactrum anthropi . [17] Обычно они имеют две хромосомы [15] , а их репликация и сегрегация организованы во времени. [18]
Желудочно-кишечный тракт поражается примерно в 70% случаев, включая анорексию, боли в животе, рвоту, диарею, запор, гепатомегалию и спленомегалию. В большинстве случаев вовлекается печень, но функциональные тесты в норме или с легкой степенью отклонения. Встречаются гранулемы ( B. abortus ), гепатит ( B. melitensis ) и абсцессы ( B. suis ).
Скелетная система поражается в 20–60% случаев, включая артрит (тазобедренного, коленного и голеностопного суставов), спондилит , остеомиелит и сакроилеит (наиболее распространенный). Поясничные позвонки могут быть поражены, демонстрируя классический радиологический признак эрозии позвонка. Неврологические симптомы включают менингит, энцефалит, радикулопатию, периферическую невропатию, внутримозговые абсцессы и острую или хроническую ригидность шеи (<50%), а в спинномозговой жидкости может наблюдаться лимфоцитарный плеоцитоз, низкий уровень сахара, повышенное содержание белка, положительная бактериальная культура (<50%). и агглютинация (положительная в >95%).
Сердечно-сосудистые поражения редки (эндокардит - 2%), но являются основной причиной смертности. Часто требуется замена клапана и антибиотики. Также наблюдаются перикардит и миокардит.
Легочная инфекция может иметь ингаляционное или гематогенное происхождение и может вызывать любой грудной синдром. Редко бруцеллы выделяют из мокроты. Инфекция мочеполовой системы может включать эпидидемоорхит или пионефроз (редко). Кожные поражения неспецифичны. Гематологические признаки включают анемию, лейкопению и тромбоцитопению. [19]
Бруцеллы выделяют из культуры крови на среде Кастанеды или из костного мозга. Может потребоваться длительная инкубация (до шести недель), поскольку они медленно растут, но на современных автоматизированных машинах культуры часто показывают положительные результаты в течение 7 дней. При окраске по Граму они выглядят как плотные скопления грамотрицательных коккобацилл, и их чрезвычайно трудно увидеть. В последние годы все большую популярность приобретают методы молекулярной диагностики, основанные на генетическом компоненте возбудителя. [3]
Дифференциация бруцелл от сальмонелл имеет решающее значение, поскольку последняя также может быть выделена из культур крови и является грамотрицательной. Тестирование на уреазу успешно выполнит эту задачу; он положителен для бруцелл и отрицателен для сальмонелл . Бруцеллы также можно увидеть в биоптатах костного мозга .
Лабораторный бруцеллез встречается часто. [20] Чаще всего это происходит, когда о заболевании не думают до тех пор, пока культуры не станут положительными, и к этому времени образцы уже были обработаны рядом сотрудников лаборатории. Идея профилактического лечения состоит в том, чтобы не дать людям, подвергшимся воздействию бруцеллы , заболеть этой болезнью. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) перспективна для быстрой диагностики видов бруцелл в образцах крови человека. Положительный результат ПЦР по завершении лечения не является предиктором последующего рецидива. Также было описано ПЦР-тестирование образцов жидкости и тканей, отличных от крови. История контактов с животными имеет решающее значение; в эндемичных регионах его следует использовать при диагностике любого неспецифического лихорадочного заболевания.
В лаборатории биохимические тесты могут быть диагностическими. [19] Тесты на оксидазу и каталазу положительны для большинства представителей рода Brucella .
Агглютинация сыворотки с титром > 1:160 при наличии совместимого заболевания подтверждает диагноз бруцеллеза. Демонстрация четырехкратного или более увеличения или уменьшения количества агглютинирующих антител в течение 4–12 недель обеспечивает еще более убедительные доказательства диагноза.
ИФА , вероятно, является вторым по распространенности серологическим методом. [21] Чувствительность ИФА составила 100% по сравнению с культурой крови, но только 44% по сравнению с серологическими тестами, отличными от ИФА. Специфичность составила >99%. В исследовании, включавшем 75 пациентов с бруцеллезом, у пяти пациентов с положительным результатом ИФА реакция агглютинации в пробирке была отрицательной. В некоторых регионах, эндемичных по бруцеллам , для диагностики в основном используется тест агглютинации фебрильного антигена бруцеллы (FBAT). Однако недавние исследования использования FBAT продемонстрировали его высокую неточность в правильной диагностике, подчеркнув сложность контроля бруцеллеза в странах с низким уровнем дохода. [22]
При бруцеллезном артрите количество лейкоцитов в синовиальной жидкости обычно не превышает 15 000 клеток/мкл. [21] При бруцеллезе часто преобладают лимфоциты (в отличие от септического артрита, вызванного другими бактериями, при котором часто преобладают полиморфно-ядерные лейкоциты).
Прогноз [23] при бруцеллезе до применения антибиотиков имел летальность 2%, главным образом за счет эндокардита, а заболеваемость была высокой, особенно при B. melitensis . Часто возникала стойкая нервная глухота и повреждение спинного мозга.
Профилактика [21] теперь включает:
Поскольку регионы, эндемичные по бруцелле , в основном представляют собой страны с низким уровнем дохода, обеспечение надлежащего контроля над бруцеллезом остается сложной задачей. Недавнее расследование конкретных случаев на северо-востоке Кении продемонстрировало, как взаимодействие сообщества с ветеринарами и медицинскими работниками может способствовать разработке профилактических стратегий, но требуется дополнительное политическое участие для обеспечения надлежащих стандартов диагностики и лечения. [22]
Не существует клинических испытаний, на которые можно было бы положиться в качестве руководства для оптимального лечения, но наиболее часто используемая комбинация представляет собой по крайней мере шестинедельный курс рифампицина или гентамицина и доксициклина два раза в день и, по-видимому, является эффективным; [20] [24] [25] [26] Преимущество этого режима заключается в том, что это пероральный препарат без инъекций; однако также сообщалось о высокой частоте побочных эффектов (тошнота, рвота, потеря аппетита). [26] Однако взаимосвязь в лечении и эндемическое дублирование туберкулеза остается проблемой, поскольку лечение одного из них может вызвать устойчивость второго. Местные диспансеры, непосредственно занимающиеся бруцеллезом, иногда также не знают, как правильно лечить, что подчеркивает необходимость переоценки внедрения международных режимов лечения. [22]
По состоянию на август 2013 года Эллисон Райс-Фихт, доктор философии. из Техасского университета A&M и ее команда утверждают, что близки к созданию вакцины для человека. В первую очередь его будут использовать для иммунизации военнослужащих в случае воздействия бруцеллы на поле боя. [27]
Виды бруцелл обнаружены преимущественно у млекопитающих: [7]
Патогенные виды бруцелл могут вызывать аборты у самок животных за счет колонизации плацентарных трофобластов и бесплодие у самцов. [28] К препаратам, действующим против бруцелл , относятся тетрациклины, аминогликозиды (стрептомицин [с 1947 года], гентамицин, нетилмицин), рифампицин, хинолоны (ципрофлоксацин) и цефалоспорины третьего поколения. Лечение неосложненного бруцеллеза включает:
Лечение осложненного бруцеллеза (эндокардит, менингит) не имеет единого соглашения, но обычно используется три антибруцеллезных препарата в течение трех месяцев.
Бруцеллез, вызываемый B. abortus, лучше всего соответствует характеристикам чумы, описанной в «Царе Эдипе» . Хотя прогрессирование заболевания бруцеллезом в наше время может показаться маловероятным, это был по крайней мере один возбудитель того, что могло быть многокомпонентной чумой, наряду с сероваром Salmonella enterica Typhi или другим патогеном, или, возможно, предковые версии бруцелл были более смертоносными. . [29]
Геном бруцелл включает две хромосомы ; первая хромосома кодирует в основном гены, связанные с обменом веществ, а вторая (меньшая) включает несколько генов, связанных с патогенностью. Геномы большинства видов бруцелл секвенированы [30] и обычно кодируют от 3200 до 3500 открытых рамок считывания (ORF). Примеры включают в себя:
Данные о геноме этих и других штаммов бруцелл доступны в базах данных GOLD [30] и PATRIC [31] . Кроме того, была создана общедоступная и редактируемая электронная таблица аннотаций генома B. abortus 2308W, которая будет обновляться на основе новых открытий. Кроме того, аннотация генома доступна в удобной для пользователя таблице на веб-странице http://hdl.handle.net/11056/23125.
Бактериальные малые РНК (мРНК) представляют собой важный класс регуляторных молекул. Идентифицировано множество мРНК бруцелл . [ нужна цитата ]
Принятая в настоящее время таксономия основана на Списке названий прокариот, имеющих номенклатуру (LPSN). [1] Филогения основана на полногеномном анализе. [32]
Заражение макрофагов B. abortus стимулируется синим светом у дикого типа, но ограничено у фотохимически неактивных и нулевых мутантов, что указывает на то, что флавинсодержащая гистидинкиназа действует как фоторецептор, регулирующий вирулентность B. abortus . И наоборот, лишение бруцелл синего цвета снизило уровень их воспроизводства на 90%. [33] [34]