Введение к работе
Актуальность проблемы
Сибирская язва — особо опасное инфекционное заболевание. Актуальность изучения свойств возбудителя, усовершенствования методов его выделения и идентификации вызвана возникновением в последнее время опасности, связанной с актами биологического терроризма в США. Возбудитель сибирской язвы еще со времен II мировой войны считался наиболее вероятным потенциальным агентом биологического оружия (Беляков В.Д., Жук Е.Р., 1988; Смирнов Е.И. с соавт., 1988; Crenn Y., 1992; Meselson М. et al., 1994).
Широкое распространение сибирской язвы отмечается во многих странах Европы, Азии и других регионах земного шара. Наибольшее число заболевших людей зарегистрировано в Китае: 2799 случаев сибирской язвы за периол 1990-1994 гг., из них 380 смертельных (Xudong L. et al., 1995). Проблема сибирской язвы постоянно существует в Индии (Stephen G. et at, 1994; Lalitha M.K. et al., 1995), Турции (Doganay M., 1995), Судане (Musa M.T. et aL, 1993), Непале (Joshi D.D. et al., 1995), Танзании (Jiwa S.F.H., 1995), Замбии (Bbalo G., 1995). После долгого перерыва сибирская язва появилась в Австралии (Turner A.J. et al., 1998).
В России продолжают ежегодно отмечаться случаи сибирской язвы как среди сельскохозяйственных животных (100-300 гол), так и среди людей (10-20 человек) (Черкасский Б.Л., 1997 ).
Основной эпизоотологической и эпидемиологической особенностью сибирской язвы в настоящий период является неравномерность территориального распределения заболеваний сибирской язвой, преобладающие иа Юге России, в Казахстане и республиках Средней Азии -Узбекистане, Таджикистане, Туркменистане, Киргизии ( Камышева В.Ф. с соавт., І 993; Черкасский Б Л. с соавт., 1993; Федякин Ю.П., Хотько Н.И., 1994; Галсанова ГД. с соавт.,1995; Пекова Л. с соавт., 1995; Турсункулов Ж.Ш. с соавт:, 1997; Монисов А.А. с соавт., 1997; Абакаримов СТ. с соавт., 1997; Маткаримов Б.Д., 1997; Буравцева Н.П. с соавт. 2000).
К неблагоприятным по сибирской язве территориям относится и Северный Кавказ, хотя в 60-80 гг. удалось резко снизить заболеваемость людей и животных в результате широко проводимых профилактических мероприятий. Ойнако изменения социально-экономических отношений в сельском хозяйстве после 1991 г. как внутри региона Северного Кавказа, так и в сопредельных государствах Закавказья, предопределяют существенные изменения в эпизоотической и эпидемической ситуации по сибирской язве (Буравцева Н.П. Q соавт., 1994; Ярошук В.А. с соавт., 1996; Монисов А.А. с соавт., 1997; Петров СП. с соавт., 1997). Зарегистрированы крупные групповые вспышки людей в 1992 г. в Карачаево-Черкессии (Агапитов Д.С. с соавт.,1994; Петрюк В.А. с соавт.,1997), в 1993 г. и 1998 г. в Кабардино-Балкарской республике (Урусбамбетов З.Х. с соавт., 2000), в 1998 г. в Калмыкии.
Вопрос об экологии возбудителя сибирской язвы в почве не может считаться решенным, так как по этому поводу существуют разные точки зрения. Н.Н. Гинсбург (1975), А.С. Короли и Л.И. Погребняк (1976), В.А. Ярощук, Н.П. Буравцева (1990) считают, что размножение сибиреязвенного микроба в почве сопровождается необратимой утратой его патогенных свойств. Такая концепция подтверждается фактами выделения из старых скотомогильников культур Bacillus anthracis, не способных' образовывать капсулу, а так же культур, образующих мукоидные колонии на воздухе (Колонии Г.В., 1969,1971; ГулыйА.С, 1982; Буравцева Н.П. с соавт., 1983). Однако в последнее время появились данные о том, что некоторые из таких античных штаммов способны в определенных условиях эксперимента восстанавливать и даже повышать свою вирулентность с соответстующим измененением генотипа (Еременко с соавт., 1992, 1998,1999).
Ряд исследователей полагает, что стойкость почвенных очагов связана не только с биологической устойчивостью спор сибиреязвенного микроба, но главным образом с накоплением возбудителя в почве за счет вегетации (Чуйская ГЛ.,1971; Иванова Д.П. с соавт.,1980; Соркин Ю.И. с соавт.,1980; Завирюха А.И.,1990; Ипатенко Н.Г. с соавт.,1990 ).
Фактические данные позволяют некоторым авторам считать, что состояние инфицирован:. хгга почвы возбудителем сибирской язвы есть явление динамическое, подверженное изменчивости во времени в количественном и качественном отношениях под влиянием меняющихся условий внешней среды. Неблагоггоиятно сложившиеся условия внешней среды могут вести к уменьшению вирулентности В. anthracis, либо к полной гибели возбудителя. Вместе с тем, благоприятные гидрометеорологические и биоценотичсские условия могут способствовать накоплению возбудителя в почве на основе многократных вегетации и обусловить стойкое стационарное неблагополучие сибиреязвенного очага (Владимиров А.А.,1936; Ломаковская В.М., 1956; Прометной В.И., Богданова Т.Ф., 1984; Соркин Ю.И., Родзиковский А.В., 1984; Киреев Ю.Г., 1994 ).
Однако в настоящий период как отечественными, так и зарубежными исследователями недостаточно уделяется внимания вопросам экологии возбудителя сибирской язвы. Основная тенденция в изучении эпидемиологии сибирской язвы сводится к описанию вспышек сибирской язвы, причин их возникновения и проводимых противоэпидемических мероприятий.
Характеристике биологических свойств возбудителя сибирской язвы в отечественной и зарубежной литературе посвящено достаточное количество научных работ и рекомендаций. Наряду с типичными штаммами в природных условиях довольно часто встречаются атипичные, для характеристики которых не достаточно использование только традиционных лабораторных способов исследования. Особый интерес представляют штаммы с ослабленной вирулентностью, эпидемическая и эпизоотическая значимость которых не вполне очевидна (Калиновский А.И. с соавт., 1986; Неляпин Н.М. с соавт., 1986; Черкасский Б_П. с соавт.,1978; Ипатенко КГ. с
соавт.,1991; Цыганкова О.И.с соает., 1995; Turnbull Р.С.В. et al., 1992). Отечественными и зарубежными исследователями предложено целый ряд методик и приемов, позволяющих не только обнаружить атипичные штаммы в объектах исследования, но и изучить характер их изменчивости (Цыганкова О.И., 1993; Еременко Е.И., 1997 и др.)
Для определения таксономической принадлежности некоторых атипичных штаммов предложено учитывать также рестрикционный профиль плазмид и результаты ПЦР с праймерами к последовательностям генов факторов вирулентности ( Еременко Е.И. с соавт.,1999; Ramisse V.et al., 1996; Patra G. et al., 1998; Staritzyn N. A. et al.,1999).
Первые попытки различить штаммы бацилл внутри вида, в том числе и сибиреязвенные, основывались на самых отличительных фенотипических признаках. Е.И. Ерёменко (1997) предложил использовать в качестве критериев для внутривидовой таксономии ряд показателей, в том числе протеолитическую активности in vitro, плазмидный состав, питательные потребности, однородность популяций и вирулентность для лабораторных животных. Изучение внутривидовой таксономии сибиреязвенного микроба при достаточно точном разделении всех штаммов на группы с определением фено- и - плазмидотипов дает возможность проследить закономерные взаимопереходы между ними и определить эпидемическую значимость того или иного штамма В. anthracis.
Таким образом, все вышеизложенное обусловливает необходимость
получения новых данных о биологических свойствах штаммов
сибиреязвенного микроба, выделяемых ігз различных почвенных очагов, о
локальных особенностях экологии возбудителя, заболеваемости людей и
животных с целью определения территорий и природных объектов,
представляющих эпидемическую опасность и подлежащих
эпидемиологическому надзору.
Цель работы: Сравнительная характеристика штаммов В. anthracis из сибирсязвеных почвенных очагов и создание кадастра стационарно неблагополучных по сибирской язве пунктов в Ставропольском крае
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
изучить фенотипические особенности штаммов В. anthracis, выделенных в очагах сибирской язвы на территории Ставропольского края;
определить гены патогенности у штаммов В. anthracis в ПЦР;
определить у штаммов В. anthracis чувствительность к антибиотикам, в том числе к цефалоспоринам;
усовершенствовать метод определения капсуло- и- токсинообразовгния штаммов сибиреязвенного микроба in vitro;
на основашш эпизоотолого-эпидешюлогеческого анализа сибирской язвы в Ставропольском крае выявить стационарно неблагополучные по сибирской язве пункты с последующей оценкой их эпидемической опасности;
определить зависимость активности почвенных сибиреязвенных очагов на территории Ставропольского края от характера почвенно-климатических условий и выявить факторы, провоцирующие эпизоотии сибирской язвы;
создать атлас-кадастр стационарно неблагополучных по сибирской язве пунктов Ставропольского края.
Научная новизна работы. Впервые комплексно изучены сибиреязвенные штаммы, выделенные в крае из различных объектов в очагах сибирской язвы за 45-летний период. При характеристике штаммов использованы современные методы исследования такие, как определение гемолитических свойств по отношению к отмытым эритроцитам барана, протеолитических свойств по отношению к гемоглобину, альбумину, казеину и желатине, питательных потребностей на синтетической среде "9АТ" и выявление генов токсино-и-капсулообразования в ПЦР. Определена чувствительность штаммов к 37 антибиотикам, впервые установлена устойчивость к некоторым цефалоспоринам (цефуроксиму, цефотаксиму, цефтазидиму, цефиксиму), что необходимо учитывать при лечении и профилактике сибирской язвы.
Разработан более простой и надежный метод определения токсино- и-капсулообразования на агаре с помощью реакции иммунопреципитации с использованием индикаторных бумажек, пропитанных иммуноглобулином противосибиреязвенным лошадиным жидким
Впервые в Ставропольском крае проведен ретроспективный анализ эпизоотологической и эпидемиологической обстановки за более, чем 100-летний период и выделено четыре периода заболеваемости людей и животных, связанных с особенностями вакцинации: период нерегулярной вакцинации животных (1896 -1950 гг.), однократной вакцинации сельскохозяйственных животных (1951-1970 гг.), двукратной (1971-1990 гг.) и однократной вакцинации новой сибиреязвенной вакциной 55 ( 1991- 2001 гг).
Установлено снижение заболеваемости людей и животных до спорадических случаев к концу 90 годов, в последнем же десятилетии прослеживается тенденция к увеличению заболеваемости животных в отдельных неблагополучных пунктах. Заболеваемость людей носит бытовой характер, полностью исключен промышленно-индустриальный тип заболеваемости в крае.
Впервые изучены особенности экологии возбудителя сибирской язвы в почвенных очагах на территории Ставропольского края. Проведен анализ зависимости активности стационарно неблагополучных по сибирской язве пунктов от почвенно-климатических условий и хозяйственного освоения этих территорий. В результате проведенного районирования территория Ставропольского края разделена на зону устойчивого проявления заболеваний людей и животных и зону спорадических проявлений инфекции. Установленные экологические особенности возбудителя
сибирской язвы позволят проводить дифференцированные профилактические мероприятия на изучаемых территориях.
Впервые создан атлас-кадастр стационарно неблагополучных по сибирской язве пунктов в Ставропольском крае.
Практическая значимость работы. Установленные эпизоото-логические и эпидемиологические особенности сибирской язвы позволяют проводить дифференцированные противоэпидемические мероприятия в районах Ставропольского края. Материалы по эпизоотолого-эпидемиологаческому районированию нашло отражение в целевой комплексной программе "Обеспечение эпидемиологической безопасности по особо опасным и природно-очаговым инфекциям и улучшение медико-экологической обстановки на Юге России (1999-2002 гг.)", одобренной решением Совета ассоциации республик, краев и областей Северного Кавказа.
Результаты исследований отражены также в следующих документах, нашедших применение в научно-исследовательской работе и в практическом здравоохранении:
1. Методические рекомендации "Определение токсинообразования и капсулообразования у сибиреязвенного микроба "(Утверждены Ученым Советом СтавНИПЧИ, протокол № 5 от 31 мая 2001 г.)
2. "Кадастр стационарно неблагополучных по сибирской язве пунктов в Ставропольском крае" (Утвержден Ученым Советом СтавНИПЧИ, протокол № 8 от 21 сентября 2001 г.)
Диссертация выполнялась в рамках НИР СтавНИПЧИ "Изучение эпидемиологических, эпизоотологических н экологических особенностей сибирской язвы на Северном Кавказе" № ГР 01960001795.
Основные положения, выносимые иа защиту-'
1. Сравнительное изучение сибиреязвенных штаммов традиционными и современными методами, в том числе генетическими, разработанными в последние годы, свидетельствует о типичности свойств всех культур, выделенных в различных почвенных очагах ' Ставропольского края. Усовершенствованный метод определения токсино-и-капсулообразования способствует ускорению и упрощению лабораторной диагностики возбудителя.
. 2.0пределение чувствительности ставропольских штаммов к антибиотикам свидетельствует о высокой их чувствительности к большинству антибиотиков. Однако обнаруженная устойчивость к некоторым цефалоспоринам, широко используемым в настоящее время в течебной практике, дает основание для рекомендаций об обязательной фоверке чувствительности к антибиотикам при лечении больных сибирской ізвой.
3. Территориальное распределение неблагополучных по сибирской язве іунктов в Ставропольском крае зависит от характера почвенно -лиматических факторов и хозяйственного освоения этих территорий.
4. Данные эпизоотолого-эпидемиологического анализа сибирской язвы позволяют научно обосновать прогнозирование эпидемической ситуации по сибирской язве на основе разработанного кадастра стационарно неблагополучных по сибирской язве пунктов в Ставропольском крае.
Апробация результатов работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на научно-практических конференциях Ставропольского научно-исследовательского противочумного института и Ставропольской государственной медицинской академии в 1998-2001 гг.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 8 опубликованных работах и в заключительном отчете.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 4 глав собственных исследований, заключения, выводов, списка используемых источников (154 отечественных и 75 иностранных авторов) и приложения А. Работа изложена на 237 страницах компьютерного текста, включает 37 таблиц и 32 рисунка.
