Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Естественная изменчивость чумного микроба

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Естественная изменчивость чумного микроба"

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Ш^^НСК^ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ

. 2 9 МАП 1995 На правах рукописи

УДК 579.843.95 : 579.253

АТЧАБАРОВ БЫХЫТ БАХИЕВИЧ

ЕСТЕСТВЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЧУМНОГО МИКРОБА

03.00.07 — микробиология

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Алматы — 1995

Работа выполнена в Казахском противочумном нау-чно-исследивател ском институте Министерства здравоохранения Республики Казахстан

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор медицинских наук, профессор А. Л. Котова — заведующая кафе рой микробиологии Алматинского государственного медицинского инст тута;

доктор медицинских наук, профессор Б. В. Каральник — заведующий лаб ратор^ией иммунодиагностики КИЭМИБ МЗ Республики Казахстан; доктор медицинских наук, профессор А. М. Айкимбаев — заместитель Ген рального директора Казахского НПО противочумных учреждений Респу лики Казахстан.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Российский противочумный НИИ «МИКРОБ» МЗ Российской Федерацн г. Саратов.

Автореферат разослан « ^ » ^ССС^Х_1995 г.

Защита состоится « 4 3 >_1и& >сц 1995 г в , чаС0в I

заседании специализированного совета Д 09.01.01 по защите диссертащ при Алматинском ордена Трудового Красного Знамени государствен^ медицинском институте им. С. Д. Асфендиярова.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Алмати ского государственного медицинского института.

Ученый секретарь

специализированного совета Т. А. СУЛТАН01

общая характярестзка smam

актуальность проблема. Природа существования чумного биоценоза, как всякой спокной биопогнческой системы, подчинена законам общей теории сасгам. Привлечений основ снсгем-üo-функпйопального анализа (Твхтик, 1988? Николис, Првгожпв, 1990; Нефедов и др. 1991) для преодоления одномерного взгляда - на механизмы изменчивости возбудителя чумы способствует шявленнв форм взаимозависимости к взаимовлияния чумиого шкроба и носителя в природном очаге, способов упорядочен-юстя в чумном биоценозе.

Изменчивость патогенных бактерий, в том числе и,чумного нкроба, в естественных условиях изучена недостаточно.

Обйаружепное в 80-х годах мутагенное действие активных орм кислорода, являющихся эффекторами фагоцитирующих четок, Fla E.coli, S.typhimurium, P.fischeri (Woitzman, tosoel, 1961; Barak et el., 1983), выявило новые возможные аханизмы индукции мутагенеза патогенных бактерий в, органнз-s хозяина.

Неспособность объяснить длительное существование аридных очагов в пространстве и во времена, невозможность об-рукешш чумного микроба в межэпизоотичосгий период тради-опнкмн методами, игнорирование роли популяциоиной внру-нтности возбудителя и резистентности естестбецного носяте-, патогенетических особенностей чумного инфекционного про-;са привели ряд исследователей к таким парадоксальным вн-tatj, как отрицание эпизоотического процесса а. трансмиссии (будитоля бяохана, зерояткости' возникновения-' чумного •кик-¡ег>пз< canf^nwircaraswsr ftbpsi-' g-s&gmjrs-sw о&тяеяг'ливвй"-

Несмотря на довольно хорошую изученность возбудите? чумы, его естественных носителей, не определены механизмы i взаимодействия, обеспечивающие существование чумной энзо« тии. Упрощенное рассмотрение в качестве экологической сист< мы триады - возбудитель-переносчик-носитель (Солдаткин, Pj денчик, 1971), являющейся ее структурным компонентом ш эпизоотического процесса (Козлов, 1Э79), лишь частного сл; чая энзоотии, отрицание селекции чумного микроба и, в пера; очередь, по уровню вирулентности £ каждом природном оча: {Дятлов, 1989), не позволило обосновать роль основного нос< теля в длительном существовании природных очагов и механи: взаимоотношения основного носителя, и возбудителя чумы.

Цель работы. Изучение факторов естественной изменч вссти и механизма селекции возбудителя чумы ъ природе.

- определение мутагенной активности полиморфноядерных ле копитов и макрофагов разных видов грызунов на чумной микро

- изучение мутагенной изменчивости возбудителя чумы по в рулелентности, зависимости в факторах роста и . друг свойствам;

- определение роли популяционной вирулентности в селекц чумного микроба в природе.

- впервые доказано мутагенное действие фагоцитирующих кл ток на чумной микроб;

- разработан метод моделирования естественной изменчивое

t

бактерий под действием фагоцитирующих клеток в опытах vivo I

- мутагенная изменчивость чумного микроба под дё&стви фагоцитов обосриваиа как ведущий механизм мутагеза возбуд

- выделен зсоястнтугивнкй уровень вирулентности чумного жкроба, определяемый факторами патогенкости и эволациоыно кладываящийся в очага популяционвый уровень вирулентности.

- определена pons вндовой резистентности основного носите-я, как фактора селекции свойств популяций возбудителя чумы

природном очаге;

- разработана концепция популяционной изменчивости чумного икроба - мутагенез под действием фагоцитирующих клеток мле-опитающих и сопряженность эволюционной изменчивости,с видом сновного носителя в очаге.

i

- определен механизм взаимоотношения возбудителя чумы и го естественного носителя - соответствие уровня видовой ре-астентности основного носителя и популяционного уровня вирулентности чумного микроба в природном очаге.

- выявленные особенности функционирования экологической чстешх "природный очаг чумы" могут быть использованы для !учения других природноочаговых зоонозиых инфекций.

Данные по изменчивости и селекции чумного микроба в »ироднык очагах, влияние резистентности основного носителя популяционную вирулентность возбудителя могут быть :страполированы на другие виды патогенных микроорганизмов, частности, возбудителей зоонозных инфекций. Выявленные за-нокэрности формирования популяционного уровня зирулеит-стп являются, по-видимому, одной из причин различной тя-стп клинических проявлений ряда инфекционных болезней.

Способ получения мутантов бактерий под действием фаго-ткруощих клатагс in vivo язляется такие иоцелнрспаяпем про-

цессов при длительном персистированин возбудителя в организме хозяина гранулема) в возможной изменчивости под влиянием монооксидазных систем пече чи, селез'енки, обладающих по денным литературы (Ковалев, Полевая, 1985), аналогичным с активными формами кислорода механизмом действия.

Результаты изучения особенностей аопуяяционного распространения чумного микроба применим» при прогнозировании гетерогенности свойств штаммов в очагах, в том числе по вирулентности и эпидемичности, н проведении работ по микробиологическому районированию природных очагов.

Использование естественного (физиологичного) метода моделирования создаст объективную ^.артину вероятной амплитуды естественной изменчивости бактерий.

Способ получения мутантов под действием фагоциитируюцях клеток in vivo запатентован (Атчабаров в др., 1992). Дэд штамма y.pestis депонированы в Российском противочумном НИИ " Микроб ", шесть штаммов - в Казахском противочумном НИИ.

Результаты исследований используются в курсах лекций при подготовке специалистов по. особо опасным инфекциям.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Фагоцитирующие клетки (полиморфноядерныэ лейкоциты и макрофаги) вызывают мутагенные изменения в геноме чумного микроба: Изменчивость чумного микроба под действием фагоцитирующих клеток является ведущим механизмом мутагенной изменчивости возбудителя в природе.

2. Циркуляция в песках Бийрюк вирулентнрй аргининзависимой популяции объясняется уникальностью экологических условий, сложившихся на ограниченном участке Зауральского степного очага. ^

3. На основе морфо-функционального анализа чумного микроба

и особенностей популяцнонного распространения возбудителя в очагах выделен хонстнтутяэный уровень вирулентности, определяемый факторами патогэнности а характерный для вида Yersinia pestis, я функциональный уровенв вирулентности, аволвционпо складавающлйся з условиях конкретного очага под влиянием уровня видовой резистентности основного носителя.

4. Основой экологического механизма взаимоотношения возбудителя чума :: его естественного носителя является соответствие уровня видовой резистентности основного носителя а популяцнонного уровня вирулэптности чугшого микроба в данном очаге.

Апробация работы. Основные результате исследований доложены на научных конференциях Казахского противочумного ПИН, Всесоюзной конференции по профилактике зоонознкх инфекций (Иркутск, 1984), Межреспубликанской конференции противочумных учреждений Средней Азии и Казахстана (Алма-Ата, 1990), V объединенном съезде гигиенистов, эпидемиологов, ынкробпологов и инфекционистов Казахстана (Алма-Ата, 1990), . 1?еягосудаствеявпх научно-практических конференциях противочумных учреждений (Апматы, 1992; 1994). В завершенном виде диссертация доложена на научных конференциях Казахского противочумного НИИ и кафедры .микробиологии Алнатннского Государственного медицинского института им. С.Д. Асфендиярокл.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 35 научная

статей. Нз них! 4 - в республиканских, 17 - союзнкх, 11 -

г

международных, % - региональных изданиях.

Обзмзи й структура рабоук. Диссертация состоит, зв заедания, трах глаз, заплэчззпгхр зезодоз, рококвядацп! по гпздра-онв покучозппзс ¡зазуяаггкгог з практику, спаскл яспслг.зогаяпой ияжараяурн, яоторкй содар^гат 291 ваяневовгкпг, пряяогкггзя.

Диссертация написана на 218 страницах машинописи, илластри-рована 20 таблицами и 14 рисунками.

Работа выполнена по проблемам:' "Мутагенное действие фагоцитирующих клеток на чугшой микроб"; "Арпл-пшзависимые ви-рулектные штаммы чумного ызкроба из Зауральского очага •чумы" ; "Экспериментальные критерии степени инфакциозиости возбудителя чумы" . -

При изучении свойств, определении аминокислот в сыворотке крови грызунов, моделировании изменчивости использовано более ЗБО штамиов Y.pestis из разных очагов, 171 больших песчанок, 114 малых сусликов, 74 полуденных песчанок, 68 гребенщиковых песчанок, 123 белых крыс, Ю16 морских свинок, 1350 белых мышей. В опытах in vitro и in vivo получено 206 ауксотрофных мутантов.

СОДЕРЖАНИЕ РАЗОТЫ

ГЛАВА 1. Экологические основы изменчивости чумного микроба.

Природный очаг чумы - динамическая сланная биологическая система, обеспечивающая существование Y.pestis в пространстве и во времени на экологическом уровне.

Стабильность в размеры природных очагов, соответствующих, как правило, ареалу распространения того или иного вида грызунаосновиого носителя в очаге, свидетельствует о специфичности экологической ниши чумного микроба, уровне системного взаимодействий возбудителя, его естественных носителей и переносчикоэ, обеспечивающих динамическое равновесие ыеазду популяциями возбудителя и носителя.

». - у -

В оснозо существования Y.pestia в экологической кино -способность вызывать инфекционный процесс, чувствительность носителей к чума is возможность трансмиссивной передачи блоками. Чумная эпизоотия обеспечивается вирулентной популяцией возбудителя.

В ипроко распространенной на планета системе "природный очаг чумы" участвуют, с одной стороны, вид Y.pestis, имеющий, по данным сравнительного исследования нуклеотпдпого состава а рзатрпхцпосяого анализа штаммов из природных очагов, стабильный гепотип (Анпснмов п др.,1986; Балахонов, Изстопалов,1994) и с другой, основные носители, представленные в каждом очаге разными видами грнзуяоз, а такяа переносчики .

Разнообразие условий сформировало популяции У. pesti3 (подвиды, окологичосма варианты), различающиеся по вирулентности, потребности в факторах роста, способности продуцировать постпцнгт 1 чумного микроба и другим геватпчески закрепленная свойствам (Козлов, 1979; Мартинзвсккй и др., 1990; Атчабаров и др., 1991).

Нерешенность проблемы естественной изменчивости и м пиз!;а селекция популяций оставляет открытии вопрос о прачп-вях стабильности природных очагов, отличий популяций возбудителя из разных очагоз, возможной амплитуде гетерогенное!к свойств популяций.

При изучении особенностей популяцнонного существования возбудителя чумы наибольший интерес представляет, нзеомиея-но, нэсхсяость уровня вих'улептности у популяций из разных природных очагов, которая закономерно вкявдоэтс.'Г наряду с некоторыми внугрппопуляцконннми флюктуациямн свойства.- Раешная степень вирулентности популяций связана,, еяевпдяггу, с-

г

эвопюциоыво сложившимися экологическими условиями взаимоотношений возбудителя н основного носителя в очаге, обусловленными особенностями хозгчна и адаптивной пластичностью паразита ( Анисимов и др.г 1986; Атчабаров, 1994).

Исследование возможного влияния уровня свободных амино— кислот в сыворотке крови естественных носителей и особенностей роста У.реаЬ1е -на искусственных питательных средах с различной концентрацией аминокислот и их аналогов, позволили выявить гетерогенность больших песчанок из разных регионов Среднеазиатского пустынного очага по количеству свободных аминокислот, репрессию роста чумного микроба на твердых питательных средах цри более чем десятикратном превышении оптимального содержания аминокислот (Атчабаров н др... 1981; Атчабаров, Мартиневский, 1984). Однако, однозначного ответа о влияния особенностей внутренней среды макроорганизма на селекцию штаммов с различными потребностями в факторах роста в экспериментах получить не удалось, Вероятно,-»-в естественных условиях в палитре взаимоотношений носителя и бактерий имеют значение минорные различия в уровнях близкородственных со путям биосинтеза аминокислот (и не только в сыворотке крови), промежуточных продуктов и др., адаптивно влияющих на селекцию популяций чумного микроба.

Принято считать, что у циркулирующих в Ьчаге штаммов -одинаковые условия существования, что предполагает принципиальную однородность популяции возбудителя (с учетом естественной гетерогенности) на всей территории.

Однако, нами ка ограниченном участке (пески Бийрюк) Зауральского степного очага обнаружена популяция чумного микроба, ряд свойств которой (уровень вирулентности и аргн-никзавысимость)отличает ее от типичной (Атчабаров и др.,

1991; Иайкаиов а др., 1992).

Особый интерес к аргшшизавнсинссти чумного микроба обусловлен следующими причинами (Валенцев и др., 1982; Мар-тиневскпй и др., 1932)8

- феноменом распространения такизс популяций в природных очагах с относительно ннэкорезнстентными к возбудители основнимн носителями - полевками, пищухами;

- экспериментальным подтверждением связи аргинннзависп-мости со снижением вирулентности чумного микроба;

- отсутствием высоковирулентных для морских свинок вариантов возбудителя как среди циркулирующих на полевках и пищухах, так и среди единичных аргзнинзависимых штаммов /атипичных), обнаруживаемых в других очагах.

Уникальность популяции, циркулирующей в песках Бийрвк, состоит, во-первых, в ео вирулентности, несмотря на приобретенную аргишшзависимость; во вторых, в ее укоренении на участка очага.

Один из аргининзависимых штаммов депонирован в Российском противочумном институте "Микроб", на него получено авторское свидетельство (Атчабаров и др., 1991).

Циркуляцию аргннинзавнсимой вирулентной популяций мп обосновываем особенностями сообщества'грызунов на ограниченно!« участке, т.х. в отлнчие от всего Зауральского степного-очага, где основным носителем является ыалый суслик, а массиве■песков эту роль выполняет полудонные песчанки (Сасн-кин в др., 1990; Атчабаров н др., 1991), резистентность которых к чума несколько пнж , чем у сусликов (Табл. 1). Укоренении аргкннпзазнспмой популя (ня способствовало соответствие уровня зару~з::ткостн возбудителя (сразнктгзльро Оо-лэо низкого, чз.ч у типичных для очага г;тз«моЗ) уровни ре-

зистентности к чуме полуденных песчанок.

Определяющим во взаимодействии чумного микроба с макроорганизмом является внутриклеточный характер паразитизма Y.pestis, обоснованный в работах М.А. Покровской и Л.С. Ко-гановой (1947),. Т.Н. Berrows (1963) и в последующих исследованиях (Straley et al., 1984? Исин 1989; 1990 и др.). Ш настоящее время сформирована концепция противоинфекциоаной резистентности, согласно которой ведущую роль в устойчивости к возбудителям инфекций играют фагоцитирующие клетки о регулирующим действием факторов специфического иммунитета (Маяи-ский, 1987).

Таблица 1

Сравнительная вирулентность для естественных носителей зависимых и независимых от аргинина штаммов чумного микроба , выделенных в песках Бийрвк Зауральского степного очага

Вирулентность ( LD50 м.к.)

NN штаммов и фенотип Морские свинки Малые Песчанки

суслики -- гребенщи-! полуден- ковые 1 ные -(- большие

А-1861 Arg-А-1862 Arg-1011 Arg+

320 230 120

56 тыс. Ю тыс. 5600

1800 320Q 10 тыс.

5600 56 МЛН. 5600 JO мши. 56 тыс. • 1 млн.

Известно, что большинство факультативных внутриклеточных паразитов, как и У.рёв^в, способны вызывать хроническое течение инфекционного процесса (Дик, 1982).

Эволюционно сложившееся взаимоотношение чумного микроба с его естественными носителями привело к выработхе механиз-

мов, позволяющих сохранять динамическое равновесие между популяциями носителей и бактерий. В зависимости от уровня резистентности хозяина, вирулентности и заражающей дозы возбудителя, заболевание может пойти по пути развития острого инфекционного процесса, с последующей генерализацией и летальным исходом, выздоровления или перейти в хроническое носи-тельство с развитием гранулемы- (Исин, 1990). При~ этом, пусковым механизмом всех последующих после вторжения возбудителя реакций является разрушение части бактерий нейтрофи-лами- и выход ЛПС {Исав, 1990). Необходимое же условие развития чумного инфекционного процесса - способность возбудителя существовать внутри фагоцитов (СопеИв et а1., 1986)». Лучшей способностью к захватываний и размножению в фагоцитах обладают бактерии.с полным набором антигенов, наиболее вирулентные (Куклева, Проценко, 1985).

Наряду с защитой организма, фагоцитирующая система обеспечивает и уровень естественной резистентности млекопитающих Ъ чуме (Исин, Сулейменов, 1987). В экспериментах по оценке роли кнслородзависимой и кислороднезависйМой цитоцид-ных - систем фагоцитов разных животных в формировании видовой устойчивости определено, что уровень резистентности к чума у животных зависит от степени функциональной активности кисло-родзазиспмой щзтоцидной системы фагоцитов (Исин, Сулейменов, Атчабаров, 1988).

ГЛАВА 2. Мутагенная изменчивость чумного микроба под действием фагоцитирующих клеток.

Активные формы кислорода (гидрокснлышй радикал, перэ-хись водорода п др.), являющиеся эффекторами фагоцитирующих клеток, обладапт цнтоцпднын, мутагенным а канцеро.»-оня£гы дайстзшага ка кяетки про- и эукариотов (МепедЫпЛ, 1988).

гидроксильный радикал - наиболее мощный из известных* биологических окислителей, образующийся э реакции Февтона » присутствии металлов (Sir. -с et al., 19f¡9), способен вызывать одно- и двунитевые разрывы ДНК, замены пар оснований, делении ни другие повреждения (Meneghini, 1988).

В опытах in vitro на E.coli, S.typhimurium, P.fischeri доказана мутагенная активность кейтрофиясз, которую авторы связывают с действием кислородзависнмой цитоцидной активности фагоцитов (Weitzman, Stossel, 1981; Barak et al., 1983; .Passo, Weiss, 1984).

Известно, что основным механизмом внесения изменений » генетическую информацию микроорганизмов являются мутации (Atlas, 1988). Однако, сведений о естественной изменчивости патогенных бактерий, кроме очевидных спонтанных процессах, недостаточно. Результаты экспериментов", проводимых в отличающихся от естественных условиях, с использованием мутагенов, с которыми бактерии в природе или практически не соприкасаются, или их влияние возможно лишь опосредованно через макроорганизм, нельзя, очевидно, напрямую экстраполировать на естественные процессы (Атчабаров, 1994). Кроме того, известно, что чумной микроб имеет ограниченные возможности для рекомбинационного обмена (Классовскнй, Петров, 1970 j Лебедева, 1986).

С целью проверки мутагенной активности фагоцитирующих клеток на чумной микроб нами проведены эксперименты in vitro и in vivo. В опытах in vitro использованы активированные нейтрофилы перитонеального эксудата иммунизированных вакцив-кьм штаммом EV У. pestis морских свинок. Вых°д фагоцитов в брюшную полость стимулировался внутрибрюшннным введением 5.0 мл 1 %. стерильного раствора гликогена (Табл.2). Эксудат

<

5рюшной полости, содержащий нейтрофилы, моноциты, лимфоциты i другие, элементы центрифугировали в ступенчатом градиенте шотносги Percoll (Табл.3). Чистый пуп нейтрофилов смешивали i чашке Петри в соотношении 1 г 1 с микробными клетками. Через 15 мин. экспозиции при 37°С из взвеси производили пробный шсев на пластинки агара Хоттингера и после подбора спта-1ального количества ofu (colon! forming units) во взвеси, шсёвали бактерии на пластинки агара Хоттингера с последующи пересевом выросших клеток "репликами" на селективные твердые питательные среды для отбора мутантов и изучения ix свойств. ■ ,

В экспериментах in vivo бактерии вводили непосредственно в брюшную полость животных после предварительной стимуля-|ии выхода фагоцитов. Знание особенностей патогенеза чумы, [алична данных* о составе виутрибрюшинного экссудата, экспериментальные результаты изучения мутагенной активности кейт-юфилов, полученные в опытах in vitro, позволили при модели-юваниа изменчивости возбудителя чумы, в опытах in vivo ;остигнуть. условий, максимально приближенных к естественном.

Разработанный метод изучения изменчивости бактерий за-атентован (Дтчабаров и др., 1992). Отбор и изучение мутан- . ов проводились как и в опытах in vitro.

Подсчет частоты мутаций проводился среди смытых из ротной полости бактерий, количество которых определено как fu х 2, так как на агаре Хоттингера вырастает около 50% ысеянных клеток.

Для контроля чистоты эксперимент«)®"бактерии суспондпро-ала в лазато ПМЛ, полученном при двукратном з*иоражзванап п ттаизании взвеси нейтрофалов (для подтверждения доЛст-вня пслородэависимой цнтоцидпой састёмй)t ^ойологгтчной скаорот-

Таблица 2

Соотношении нейтрофилов и макрофагов перптонеальвого эксудата после стимулирования выхода разными концентрациями гликогена

Фагоцит® 1 Вид j „ Раствор гликогена (мл)

ЯЯВОТНОГО 1 ол % п - 1.0 ! = 5 1 0.2 % - 2.0 п = б 0.3 % - 2.0 ^ П = 5 0.2 % - 5.0 П = 5 | 0.1 % - 5.0 | п — 5

морские | 19.9 ±. 2.84 61.2 + 15.1 39.4 + 8.6 71.1 14-9 82.2 + 16.8

евпшш | Р < 0.001 Р < 0.01 р < 0.001 Р < 0.01 р < 0.001

Нейтрофияы I бЗЛКЙ \ 32.4 + .6.3 51."8 1 11.9

крыса { - - - . Р < 0.01 , р < 0.01

1 1 морские { 80.8 ± 16.2 38.3 7.9 60.6 + 12.2 27.2 ± 2.4 18.1 £ 2.7

Макрофаги 1 1 1 свинки | р > 0.01 Р < 0.01 р < 0.01 Р < 0.05 р < 0.001

{ бете { 67.6 ± 13.4 37.8 + 9.1

1 1 ! крысы ! 1 - - - Р < 0.01 . р < 0.01

Соотаозааиа фагоцитов перитонеального эксудата после центрифугирования в градиента плотности РегсоИ ( 2500 об/мни., 7. мин., 5° С, ротор 21.0 - 21.6 см )

Вид

Фаза градиента плотности РогсоИ

Фагоцита

¡иизотного{

свайка

Нонтрофшш ¡_

| белне [ кркеы

Иакрофагл |

I свивки 1

, оалые 5 крисн

Верхняя фаза (г¡мл) Нихшяя фаза (г¡мл)

1. 086 1. .003 оао п 1Л00 1.160 1.12:

12 .3 ± 1.27 7.3 + 1.14 0.5 + 0.08 • 87.2 ± 13.7 94.5 ± 17.3 100

Р < 0.01 Р < 0.01 Р < 0.1 4 р < 0.01 Р < 0.01

20 .4 ± 2.6 14.6 + 3.31 1.4 + 0.16 91.3 ± 15.7 100

Р < 0.01 Р < 0.01 > 0.01 5 - , ■ Р < 0.01 -

87 .6 ± 13.9 92.8 + 14.4 98.5 + 17.7 15.3 + 1.32 5.5 + 0.9 0

Р < О.01 Р < 0.01 Р < О.О! 4 р < 0.01 Р < 0.01

77 .6 + 12.7 85.4 + 11.2 98.6 + ЮЛ 8.8 + 1.5 0

— Р < 0.01 Р < 0.01 р < 0.001 5 - Р < 0.01

lio «чспл

ротки и 100 ед/мл пенициллина; использовали фагоциты не им мунных морских свинок.

Наиболее удобным маркером при изучении мутагенеза явпя ется ауксотрофность Y.peetia. При моделировании изменчивое® in vitro под действием вейтрофилов получены моно- и пола ауксотрофные мутанты возбудителя чумы (Табл.4). Среди арга нинзависимых мутантов отмечены варианты с блоком синтез аминокислоты на уровне аргинина, аргииинсукцината, цитруллн на, орнитина.

Таблица

Ауксотрофные мутанты чумиого михроба, полученные под действием нейтрофилов морских свинок in vitro

N штамма

А-1435 А-1435 А-1435 А-1435 А-1435 А-1435 А-1435 А-224

Приобретенный фенотип

Индукция мутаций нейтрофилами

Leu-Arg~ Gua-Hie-Trp-Tyr-Val-Ile-Gvia-P.de-Arg-

иммуниой морской СВИВКИ

В опытах in vivo также выделены ауксотрофные мутанч чумного микроба (Табл.5). --

Приведенные данные свидетельствует, что даже при одно* ратном воздействии фагоцитов индуцируется мутанты с двойне

С---JL----

юшчаских мутагенов и физических факторов лишь пра повтор~ зм действии, т.е. ступенчато.

Впервые у чумного микроба получена цитидивзавпснмость. ция из таких штаммов депонирован в Российском протнвйчумном 00 "Микроб", на него получено авторское свидетельство {Ат-абаров п др., 1991).

Таблица 5

Ауксотрофныа мутанты чумного микроба, полученные под действием фагоцитов лабораторных и диких животных в опытах in vivo

штамма jПриобретенный фенотип Индукция мутации фагоцитами

А-1435 Ade- большой песчанки

А-1435 Тгр- морской свинки

А-1435 8ег- белой крысы

А-1435 . Gua-Thi- иммунной морской свинки

А-250 Val- больной песчанки

А-161 Gua-Ade- иммунной морской свинки

С-3332 Cyd- больной песчанки

И-1724 Nic- малого суслика

И-1724 Nic- белой крысы

Приобретение чумным микробчм дополнительных потреб-юстей в факторах роста связано, в ряде случаев, с изканаки->м вирулентности {Табл.6). У некоторых лутантов отмечено ¡ннненне вирулентности (Ъй^о) в сотни тысяч раз.

Вирулентность мутантов чумного микроба, полученных под дейс-зием фагоцитирующих клеток

Фенотип

Вирулентность (LD50) при подкожном заражении

"Дикий" тип

белые мыаш

морские свинки

< loo

100

Arg-Orn-PurLeu-Val-Ile-Hie-

При воздействи in vitro

1 млн'. > 10 млн.

loo тыс. 10 млн.

1 млн. > Ю млн•

< 100 100

< loo 100

100 100

Pur-Nic- * Cyd- * Trp-Val-

При воздействии in vivo lo млн. - > lo млн.

100 тыс. 10 млн.

1000 10 млн.

100 loo

< 100 100

Примечание! * - исходный штамм слабовнрулентен для морских свинок.

Уровень снижения вирулентности аргинин- н пуринзавис мых-вариантов свя ан с локализацией мутации (Brubaker, 198

Валеицев и др., 1982). Это подверждается существованием природных аргшшизазис:мых популяций з некоторых очагах и обнаружением нами на ограниченном участке Зауральского степного очага вирулентной аргининзависикой популяции.

В коллекции музея зшвых культур Казахского противочумного НИИ депонировано четыре различных никотинампдзависимых мутантовt КА-З, КА-4, КА-5, КА-б (Табл.7). Все мутанты получены в опытах in vivo под действием фагоцитов малого суслика пз штамма А-1724 -1 Arg. Штаммы А-1724-1 Arg и А-1724-2 Arg - длительное время хранились в музее института. Комплекс их отличительных от типичных для Гиссарского очага свойств, также позволил депонировать иге под номерами КАТ1 и КА-2 (Табл.7).

В наших опытах не выделены мутанты, дефектные по синтезу антигена фракции 1, ня тестировании которой основана серологическая диагностика возбудителя чумы. Однако, идентифи-. цировавы варианты, способные продуцировать разное количество антигена фракции 1 - от 0.02 мкг/мл из суспензии бактерий с 1'млрд. м.к./ю! и до 16 мкг/мл, в то время как исходный штамм синтезировал 1-2 мкг/мл фракции (Табл.7).

У ряда мутантов (Табл.7), полученных в опытах in vivo из А-1724-1 Arg произошла реверсия к' дикому" Pstl+ фенотипу, что соответственно привело к устойчивости мутантов к пести-цнву 1. Вместе с тем, у этих зка мутантов выявлена коагулаз-вая, а' у одного"и фпбринолитическая активности, отсутствующие у исходного штамма.

При изучении биохимич екпх свойств различных мутавтов определена иастабхшъность иакмоз, проявлявшаяся или в фар-монтации сахароз з болга поздние сроки, _ а ли изг-.гнанп:' реакции (Атчабароз, 1994). Это ыозгао объяснить наруиаиыем рогу-

Таблица 7

• Свойства штаммов А-1724 1 Arg, А-1724 2 Arg и никотинамидзависшшх мутантов Y.pestis, "полученных под действием фагоцитов малого суслика

/Фенотип штамма и его функциональная активность

■ Шташш Arg» Ni.c- ! Ca- | j(B %)j Pgm Fra 1 | (МКГ|Ш1) j Pst ! pst j <s> Fib Coa Den

КА - 1 (А-1724 1 Arg-) + - 1 50 | + 2.0 } - j -4- - - -

КА - 2 (А-1724 2 Arg-) { + - ! 5 i . + + j - i + - - -

РА - 3 (А-1724 Nie 4) { + + ! io ! 4- + j | - - + . -

КА - 4 (А-1724 Nie 12i! + + ! s ! - + + [ + 1 ~ + + -

КА - 5 (Ä-1724 Nie 17){ + t- ! Ю ! - 0.02 + ! - 4- -

КА - •6 (А-1724 Nie 19)| 4- + i Ю | + 16.0 j + | - +

ляции оперокоз, ответственных за утилизацно углеводов. Йзма-ийкоаяэ способности ферментировать галактозу обнаружено у мутастов А-1435 Gua Thi и А-161 Gua Ada, мальтозу - у А-161 Gua Ada и А-1435 Bgsit-2.

Как в опытах in vitro,. так я in vivo, у некоторых субкультур отмечено значительной уменьшение процента содержания Pgra-fr п Са2+-завнснмых киаток. 7 таких вариантов зафяксирова-яо рэзкоа аадонив вкрулйатпостн, вплоть до невозможности.определения на бвлж: мкшах я морских свайках. Важность этого язлаяия подтверждается отмеченным повышением содержания не сорбирующих ппгмвот? клеток в популяциях чумного микроба в конце эпизоотпй (Пошевина и др.,1971). -v

Попек, проводившийся пепосредствавпо пссде действия фагоцитоз в з последующем, при кзучокия свойств мутантов, не выявил устойчивых к антибиотикам вариантов.

Частота мутаций к ауксотрофности, определенная in vitro и in vivo (Табл.О),значительно превышает сполтаннуи- 2х10-7-4х10-8 на геном, на генерации (Грант,1991) а свидетельствуем о высокой" эффективности мутагенного действия фагоцитоз.

Таблица 8

Частота мутаций.чумного микроба к ауксотрофности - под действием перитопеалызнх фагоцитов в опытах in vitro и in vivo

Фанойзп "| Число высеяиннх клеток ] Частота

{ efu х 2 ) п = 4 1 мутаций

1 -1 3

in vitro

А-1435 Lau- 1200 ±87.4 3.3 10-4

А-14 35 Агд- Г 500 + 170. Ё • 7.6

А-1435 Сиа- 960 + 75.8 1.1 55

А-1435 Щв- ззоо + 290.3 3.1 x

А-1435 Тгр-Туг- 12000 ± 770 "8.3 x

А-1435 Тгр- 780 + 47.8 1.3 55

А-1435 Уа1-11е- 4400 + 250.1 1.6 x

А-1435 еиа-Аёе- 1400 ± 98.4 2.4 x

А-224 Агд- 1800 + ■ 140.3 5.6 x

р > 0.001

/ 1п v ' .4 о

А-1435 Тгр- Д9000 £ 1500 5.3 x

А-1435 Айе- 1ЭОО + 110 5.3 к

А-1435 8ег- 9020 + 640 1.1 5-

А-1435 Сиа-ТЫ- 1900 + 300 5.3 x

А-250 Уа1- 9400 ± 770 1.1 X

А-161 виа-ДсЗа 4700 + 350 2.1 x

С-3332 Су<1- 7500 ± 590 5.3 x

С-3332 Ас1е- 2200 ± 103 4.5 ж

А-1724 Ы1с- 870 ± 74.8 4.1 x

А-1724 Кхс- 1900 ± 104 4.2 x

А-1724 Ы1с- 7500 ЮЗО 9.1 X

е > 0.001

3

1

На частоту ыутацнй в естественных условиях долгшк вла ять ш другие факторы'', воспроизвести и учесть которые ил: чрезвычайно слокио, или практически невозможно:

- гибель бактерий под действием мутагена;

- действие репарационной системы микроорганизма;

- элиминация ненизиэспособншс во внешней среде мутантов;

- элиминация бактерий в результата селекции.

Как зндяо из давних, арнвзданных в табл.9, в экспери-ыептах' in vivo обнаружена зависимость лаяду временем действия фагоцитирующих кнвток и выделенном некоторых ауксогрофсв. •

Таблица 9

.Ауксотрофность н врвьгя действия фагоцитирующих клеток-

Фенотип мутеигоз

£-1435 Ser-А-1724 Hic-А-1724 Nic-А-1724 Nic-A-143S Тгр-А-1435 Gtm-Ada-й-3332 Cyd-.Й.-250 Val-

Длятелыгость янтраперитонааиьного действия фагоцитов ( в час. )

0.5 1 1 ' 1 3 3 3 18

Особий интерес представляет някотнпампдзавпспггость, гзн-явланвая при одночассм воздействии фагоцитоз различиях ъ.:;-вотгшзг в ряда iresasscmanc опытов. В том se проиеяуякв врвиз-па (0.5-3 часа) оягшчаоясх ипдукцшг и серая-, а трвптофгшза-васаюсс мутааяов. Пзсзстио, что серии а срлптофан бллзкв к накоттпашгду по яуглм биосинтеза. Эти факта хогут свида-

тельстзовать или об обнаружении элементов возможной упорядоченности в последовательной изменчивости чумного микроба вне о прошедших сайт-специфических мутациях в локусе..

Как видно из вышеизложенного материала,, мутагенной активностью обладают фагоцитирующие клетки относительно резистентных естественных носителей и лабораторных шзвотныз (белые крысы), и активированные фагоциты чувствительны: морских свинок.

Все контролю в экспериментах, за исключением одногс случая - выделения трнптофанзависимого~~мутанта (Табл.5) по? действием фагоцитов интактной морской свннкн - отрицательные .

/

Таким образом, моделирование естественной измекчивост с использованием муФагеаной активности фагоцит лрувщих клето различных животных позволило получить широкий спектр мутан тов чумнцго микроба в опытах in vitro и in vivo. Регистраци в обсуждаемых экспериментах прежде не выделяемых мутанто подтверждает эффективные возможности фагоцитарного метод индукции мутагенеза. Высокая частота мутаций по ауксотроф ности, незначительные изменения биохимических свойств отсутствие мутаций по антибиотикорезистентиости, свнда тельствуют об избирательном действии фагоцитирующий клеток.

Особенности патогенеза чумного инфекционного процесса i биологии возбудителя, высокая мутагенная активность вейтро филоз и макрофагов, позволяют предположить, что нзмвечнвост: чумнсго микроба под действием фагоцитирующих клеток являете, ведущим механизмом мутагенной изменчивости Y.peetia в прнро Де- .

Несомненно, что аналогичные процессы изменчивости про неходят в популяциях н других патогенных микроорганизмов„ н

исключено, что с какими-то присущими этим видам особенностями.

ГЛАВА 3. .Экологические аспекты вирулентности чумного

микроба.

Эвопещнопно сложнвпаяся специализация Y.pestis, как паразита теплокровных нивотных, передающегося блохами, сформировала и механизмы сохранения в популяции естественного носителя и переносчика. То, что из бактерий еще только F. t llarensis передается эктопаразитами (Стейииер и др., 1978), свндетельсвует об уникальности такого эволюционного пути развития. _

Очевидно, что вопросы популяциоиной изменчивости и селекции возбудителей зоонозных инфекций, взаимоотношений бактерий и носителей мохио решить лишь на уровне экологической системы "природный очаг чумы", структурными компонентами.которой является триада! носитель - возбудитель - переносчик. Эпизоотии, наряду с возможностью хропического течения заболевания, обеспечивают колебания системы.

Способность Y.pestis существовать в природных очагах в виде популяций, отличающихся не толысо по вирулентности, по и по ряду других свойств, объясняется выссхсспэциализирован-пой функциональной организацией генома чумного микроба, проявляющейся в сочетагшой реализации хромосомных и плазмидных генов, в так "азываеггах "детерминантах патогенности" и неко7, торых других характеристиках.

За детерминанты патогенности принимают шесть и более признаков {Burrows, Bacon, 1S58f Brubaker, 1986). В последние годы обоснована роль ряда белковых комплексов, ферментов, липополнсахарада чумпого кнхррба, имеющих цитотокси-ческую активность или функции "факторов распространения я

участвующих в ряде патогенетических реакций (Иснп, 1990; Мн-шанькин, 1994). Очевидно, и в дальнейшем будут выявляться инвазивная, токсигенная активности компонентов бактериальной клетки и продуктов ее метаболизма, в большей 'ели меньшей степени ведущих к повреждению макрорганизма.

Разноречивые результаты исследований - от абсолютизации до полного отрицания роли ряда факторов патогенности - зачастую связаны с тем что отсутствие фенотспнчаского проявления признака происходит не только при повреждении структурных, но и рэгуляторнмх генов. Выделяя факторы патоген-кости, оценивая их вклад в интегративиую вирулентность Y.pestis, нельзя подходить с позадь.': "все или ничего". Несомненно, что не все факторы вносят раввсцэиеый вклад в вирулентность, по тем не менее, они у* ствуют в зволацнокно , выработанных механизмах, специфичных для вЬзбуднтеля чумы, и необходимы для взаимодействия с организмом хозяина, определяет длительное персистпрование чушюго микроба в природных очагах при наличии эффективного механизма передачи.

Известные факторы патогенности, за исключением £>st+,являются общими для всех популяций чумного микроба - т.е. спи конститутивны н характеризует аиц T.pastis.

Чумной микроб - природный ауксотроф. Существование в очагах стабильных популяций с определенной завнсниостыэ свидетельствует об с в о л ¿з q sien и ыя механизмах формирования потребностей в факторах роста. Отсутствие данных о прямом влиянии различной степени ауксотрофности (кроме аргинин- и пурипза-висшяости) указывает на адаптивность таких зависимостей. В тоже время, очевидно, что адаптивность по факторам питания является одним из проявлений инвазивности возбудителя.

У чумного микроба, по мнению ряда авторов (Вауиоь,

1980; Лебедева, 1986), определенный уровень ауксотрофности проявляется зирулектпымп качествами. Кроме общего видового уровня ауксотрофности,, популяции из очагов с различными основными носителями дополнительно нуждаются при 28°С еще в одном-трех факторах роста. В оча-иах с основными носителями песчанкагга - феннлаланиве, треонине, в части - лейцине; сурками - лейцине, фэпипапаннне, троонпне; малыми песчанками, сусликами - треонина вместо ранилаланпна; полевками, пищуха-I. л - лейцине и тиамине (часть экологических вариантов), аргинине (часть гнссарской популяции). Наиболее вирулентные пташш циркулируют в очагах первого н второго типов,' менее -третьего и наименее - четвертого. Это косвенно указывает на определенную связь ауксотрофности и вирулентности.

Отличие популяций пз очагов по способности ферментировать углеводы также является результатом адаптивности таких штаммов к организму основного носителя, а в ряде случаев, сцепленности с другими признаками.

Отмеченные факторн являются базовыми, обеспечивающими чумному микробу существование в его экологической нише - хозяин (грызун) - переносчик (блоха).

В очагах можно выделить, как паременнную патогенности -популяцнонпый уровень вирулентности У.рев-Ьав (Лтчабаров, 1994).

Спектр I--вменения свойств, проявляющихся в популяциях и влияющих на уровень вирулентности (функциональна я вирулентность), определяется экологическими условиями существования н пластичность© вида

Пластичность попупяцкониой вирулентности обеспечивается богатЕШ выбором свойств чушюго микроба, пспользуекых для "токхой настройкп" циркулирующей популяции з условиях су-

чествования в его экологической ниша - организма основного носителя. Особенность обеспечения уровня вирулентности состоит в структурном или функциональном варьировании компонентами, в той • или вной мере влиявшими на вирулентность и фенотипически проявляемыми в' :

1. Способности синтезировать пестицвн 1 и иммунности к

нему.

2. ©ибрннолизин-коагулазной активности.

3. Денитрифицирующей актвзности.

4. Уровне аухсотрофности.

5. Способности ферментировать некоторые углеводы.

6. Наличии дополнительных плазшед.

Крона перечисленных характеристик,, определяющих популя-ционную вирулентность, существует ещ . очень эффективнпй е чувствительный механизм, позволяющий уровни вирулентности флюктуировать, сохраняя возбудитель в экологической нише, а соответствии с закономерными измэкенияш; резистентности основного носителя - сезонными колебаниями, под влиянием эпкзоотнй и т.д. Такие быстрые изменения вирулентности с вовлечением, в основном, регуляторных структур, связана, очевидно, с соотношением в штаммах Са- и Рдт+ клеток.

Вирулентность, являясь мерой патогокяостк, отражает морфофуккцЕональноа сосгонако факторов патогашгоста4 Еопуля-циоикш» уровень вирулентности У.рез11е формируемся в очага в результате мутации, конкуренции, селекции.

Достаточно тривиальная вирулентность чумного микроба, выявляемая при экспериментальном заражении лабораторных животных н сравнимая по уровню с показателями для иногш: других бактерий, противоречит, на первый взгляд, широко расп-' ространенному представлению об уникальной патогенностн воз-

будителя чумы, его потенциальной способности вызывать ка-тострофические эпидемии. В тоже время, достоверного влияния эпизоотнй чумы на многолетние колебания численности основного носителя в очагах не выявлено (Руденчик и др., 1989).

Селекция элементов системы в природном очаге с участием основного носителя доляна отличаться от процессов, происходящих при эпндемнческо • или эпизоотическом распространении возбудителя зоонозных инфекцьй с вовлечением дополнительных HiiH случайных носителей патогенных микроорганизмов. Вектор селекции имеет, во втором случае, иную направленность э результате значительного преобладания вирулентности популяции возбудителя над резистентность» популяции носителя.

Механизмы селекции в чумном очаге должны основываются яа общих для всех очагов принципах и, вероятно, закономерных в системе "паразят - хозяин" с участием патогенных кякрорга- ' ннзмов.Резистентноста к чумному микробу, как универсальное проявление интегративной характеристики, функциональна а связана с видом животного, возрастом, вммуннын статусомг подвержена сезонным колебаниям. Резистентны® особи сради ■ основвюс носителей в разных очагах составляют до 60% популяции ( Ривхус и др.,' 19735 Борисов а др., 1985? собственные данные).

Результаты экспериментального изучения мутагенной изменчивости сг *д®тельствуот о потенциальной возможности высокой частоты вариабельности свойств чумного микроба в природе за счет суммирования aces видов мутагенеза (под действием фагоцитирующих клеток, спонтанного и др). Возможность реализации возникшей кутвцив, йасомненно, различна is природе а в эксперимент®. В лаборатории преднамеренно создаются оптимальные услозая для раннего обнаружения мутаатных клеток а

исключения агрессивного влияния среды, существующего в природе. И если частота выживших в естественных условиях бактерий, несущих мутацию, будет значительно ниже, то даже в этом случае количество измененных форм, за счет величины бактериальной популяции я скорости смены поколений, должно быть огромным. Однако регистрация таких штаммов при эпнзоотологя-ческом обследовании (вскрытие десятков и сотен тысяч грызунов,. выделение сотен и тысяч штаммов за сезон) в большей степени казуистика, нежели закономерность. В связи с . этим возникает ряд вопросов: 1.Что сдерживает распространение, возникающих в результате мутаций, новых форм микроорганизмов? 2. Как обьясиить длительную циркуляцию в очаге стабильных по свойствам популяций возбудителя? 3. Каковы причины отличий свойств популяций чумного ыикроСЧ из разных очагов? 4. Какова роль в этих процессах особенностей макроорганизма?

Известно, что генотип ограничивает амплитуду изменения свойств в пределах видовых границ (Майр, 1968), что обеспечивает бактериям существование в рамках экологической виши. В тоже время, генотип ае является единственным фактором сохранения типичных характеристик. Свойства популяция чумного микроба стабилизирует отбор, действующий На основе элиминации всех отклонений от нормы (Атчабаров, 1990; Дтчабаров и др., 1991), так как известно, что стабилизирующая форма отбора осуществляется на основе селективного преимущества нормальной организации перед уклонениями от нормы (Шмальгаузен, 1968).

Критические изменения эволюционно сложившегося соответствия свойств бактерий и условий внешней среди (вирулентность - резистентность; питательные потребности - наличие субстратов и т.д.), несовместимые с кизиеспособностью шшро~

внутренних связей в биологической системе (размножение, передача) и экологическому тупику - т.е. гибели бактерий.

Вирулентность - не только основное условие сохранения патогенных бактерий в популяции хозяина (Браун, 1968), но н ванный экологический фактор отбора, эвояюционно сложившийся в резульг-эте взаимодействия возбудителя чумы и его естественного носителя в очаге (Атчабаров и др., 1992).

При постоянно протекающих в природе мутационных процессах изменчивости и появления, в результате этого, мутантов с широким спектром свойств,, в том числе и по вирулентности, соответствующих рамкам генотипа, альтернативой, обеспечивающей отбор и сохранение жизнеспособных вариантов, должен быть постоянно и эффективно функционирующий экологический фактор, общий длях^всах популяций возбудителя. Для Y. peotis таким лимитирующим фактором в очаге является генетически детерминированный видовой уровень резистентности к чуме основного носителя (Атчабаров, 1990). Это подтверждает мнение М.Бигона с соавт.(1989) о соответствии вирулентности паразитирующего организма уровню устойчивости хозяина, на. Влияние же.дополнительных и случайных носителей, значительно более чувствительных к возбудителю^ не определяет свойств популяции Y.pestis.

Таким 06ta30M, совокупность функций чумного микроба, . реализуемая хак вирулентность и результирующая морфо-функци-онального состояния макроорганизма, проявляющаяся как резистентность в системе паразит-хозяин, определены ■ нами основными факторами их взаимодействия (Атчабаров, 1990; 1994; Атчабаров и др., 1991).

Пути реализации возникающих в результате мутационного

процесса новых форм различны, пеирершпид __£__

заключается в постоянном противодействии мутационным изменениям (Шмапьгаузен, 1966), ограничении изменчивости рамками данной нормы и элиминации отклонений от нормы. Внутривидовая конкуренция У.рее- £1в всегда ассиметрична и включает, по определенно И. Бигона с еоавт. (1969), элементы "состязательности" и "подавления". При прочих равных (особенно вирулентности) , в результате большей адаптивности возможны территориальные "завоевания" новой нормы. При этом, принципиально укоренение ее в популяции основного носителя, но проникновение возможно с участием и других грызунов. Полная смена .популяции возбудителя в очаге закономерно происходит при смене основного носителя.

Можно предположить, что бактерии, превысившие по вирулентности, в результате мутации, норму ли будут элиминированы, или сохраняться на какое-то время за счет наиболее резистентных особей основного носителяс Мутация, приведшая f появлению вариантов возбудителя с вирулентностью ниже нормы, должна элиминироваться.

Гомеостаз системы "природный очаг чума" осуществляете; при соответствии генетически детерминированных уровней видовой резистентности основного носителя и популяцконной виру левтвости чумного- микроба в очаге и способности переносчик к трансмиссии возбудителя.

Однако, эволюция организмов, живущих в меняющихся уело виях разнообразной внешней среды, не ограничивается выработ кой одной нормы (ИмальгаузеЕ,19б8), что приводит к известно иу' полиморфизму - экологическому, сезонному. В связи с тек что резистентность грызунов, в определенной степени, велнчи на переменная (Кака, 1985; Ясен, Сулейменов, А?>га5ерог

1988), в той числе, И на поауляционном уровне, вирулентность популяции возбудителя чумы также, не абсолютно статична, но флюктуирует в пределах, определяемых лимитирующим фактором.

Стабилизирующая форма реализуется совместно с ведущей формой отбора, обеспечивая непрерывность чумного биоценоза. Это, очевидно, происходит при колебаниях резистентности популяции основного носителя - сезонных, при эпизоотическом процессе, распространении адаптивной популяции в очаге, т.к. ^едущая форма отбора осуществляется на основе селективных преимуществ определенных условий организации перед нормой, установившейся.в прежних условиях существования (Шмальгау-зен, 1983).

Ярким примером адаптивной изменчивости и селекции шумного микроба является сопоставление уровней вирулентности возбудителя из очагов с высокорезистентными основными носителями - сурками, большими песчанками (ЬР5о составляет десятки или сотни микробных клеток для морских свинок) и из очагов с более чувствительными основными носителями - полевками, пищухами (1^)50 - 10 млн. и.к. в вше, вплоть до невозможности определения вирулентности биологическим методом на, морских свинках).

Для лучшего понимания - взаимодействия популяций У. реаЪ1а и основного носителя в очаге, представлений о селекции в чумн и биоценозе, приведено графическое изображение этих процессов.

Как отмечено выше, для всех популяций чумного мзкроба характерны общие, конститутивные- факторы, обусловливающие патогенное?» Х.ревЫз для естественных носителей. А в целом, динамическое взаимодействие совокупности функций патогенного мнкроба, проявляемая как вирулентность и результирующая мор-

фо-функционального состояния ыакрорганизма, реализуемая как резистентность, определены вами основным механизмом взакмо-действия в системе паразитхозяин.

Взвимовпияиие резистентности популяции основного носителя и популяционной вирулентности возбудителя чума мокко изобразить в виде качелей (Рнс.1), где " & " - положение динамической стабилизации. Колебания системы обеспечивают эпизоотии, хроническое течение инфекции, особенности носителей и переносчиков. В положении " с " преобладает уровень резистентности носителя. Это возможно при повышении иммунной прослойки среди грызунов.Такое состояние системы, наряду с другими, является одним из факторов затухания эпизоотии среди основных носителей. Ситуация " В " вероятна при сезонных колебаниях резистентности, ухудшении усговнй существования грызунов.

Являясь интегратнвной совокупностью свойств возбудителя чумы, вирулентность в тоже время состоит из морфологически и функционально связанных характеристик мнкрооганизмв, "кирпичиков", каждый из которых'вносит свою лепту в проявление общего. Таким образом, популяциониую вирулентность можно

\

представить в виде "пакета" с набором свойсаз ("кассет"), снижавших или повышающих вирулентность. Каждая "кассета" обозначает элемент конститутивной или функциональной вирулентности. При этом некоторые характеристики ¡югу® быть функционально связаны со степенью проявления свойства - процент Са- и Рдт+ клеток в штаммах, уровень ауксотрофнооти и др., увеличивая или снижая обьем "пакета",т.о. возможны градации внутри каждой "кассеты".

Факторы внешней среды удобно изобразить потоком жидкости, в котором находится "пакет кассет", обладающий* за

А

ы

\

?ис.1 Схема взаимозависимости резистентности популяции основного носителя а вирулентности Y.pastis в природном очаге

Примечаниеs R - уровена резистентности популяции основного носителя;

Поверхность

Направление потока (огборз)

£

Й

Условные обозначения? Л - популяционная вирулентность

В - популяционная резистентность

основного носителя. С - резистентность чувствительных

особей основного носителя, V - резистентность других, носителей.

Дно

Рис.2 Схема селекции свойств популяции У.рос^е в природном очаге '

\

счет их количества и наполнения каждой "кассеты" определенной плавучестью и массой (Рис.2). Преимущество такого графического представления - з возможности отражения динамики процесса и направления отбора.

Третьим элементом схемы явпг этся графическое изображение популяционной резистентности носителей в виде сетей с ячейками различного ^дзмера, чем выше резистентность, тем крупнее ячея, соответствующими (позволяющими улавливать) популяции возбудителя определенной вирулентности (на схеме размер "пакета").

В представленной схеме учтены направление отбора, возможность элиминации отклонений от нормы (поверхность - дно), возлечение в процесс популяций бактерий и носителей . с различной вирулентностью и резистентностью.

Таким образом, основным экологическим механизмом взаимоотношения У.рев1:18 н его естественных носителей, селекции популяции возбудителя в очаге является соответствие между генетически детерминированными уровнями видовой резистентности основного носителя и вирулентностью популяции чумного микроба, обеспечивающее динамическое равновесие в биологической системе! естественный носитель - возбудитель.

выводы

1. Впервые доказано мутагенное действие фагоцитирующих клеток на Y.pestis. С использованием разработанного метода моделирования естественной изменчивости in vivo с высокой частотой получен широкий спектр мутантов чумного микроба по зависимости от факторов роста» вирулентности.

2. Мутагенной активностью на Y.pestis обладают фагоцтк естественных носителей, относительно резистентных к чумнму микробу белых крыс и активированные фагоциты чувствительных к возбудителю чумы морских свинок.

3. Ведущим механизмом изменчивости Y.pestie в природе, как внутриклеточного паразита, имеющего ограниченные возможности для рекомбинациониого обмена, является мутагенез под действием фагоцитирующих клеток естественных носители.

4. Впервые выделен конститутивный уровень вирулентности, определяемый факторами патогенности й функциональный уровень вирулентности, эволюционно складывающийся у популяций возбудителя в природных очагах.

5. На примере бийрюкской популяции возбудителя чумы (Зауральский степной очаг) впервые доказана возможность циркуляции вирулентной аргининзависимой популяции Y.pestis в природных очагах.

6. Доказана сопряженность эволюционной изменчивости чудного микроба с видом основного носителя в природном очаге. Определен ведущий фактор селекции популяций Y.pestis в чумном биоценозе - стабилизирующий отбор, действующий на основа элиминации всех отклонений от нормы.

7. Доказано, что основой экологического механизма вэаимо-отношения возбудителя чумы и его естественного носителя яв-

ляется соответствие между генетически детерминированными уровнями видовой резистентности основного носителя н вирулентности популяции Y.pestis, позволяющее сохранять динамическое равновесие а биологической системе "природный очаг чумы".

спвсок гавот, or 'вликовднных по теме диссертации

_. Атчабаров Б. Б. ■ Фагоцитарная система как фактор естественной изменчивости чумного микроба//Совреыен. аспекты эпид-сшдзера за особо опасн. ннф,- Алма-Ата, 1990, С.59-62.

2. Атчабаров Б.В. Вариабельность свойств мутантов .чумного ■шкроба, полученных под действием фагоцитирующая- кпа-гох//Пррфияахт. и мари борьбы- с чумой.- Алматн, .-

3. Атчабаров В.В. Вяаяние иммунного статуса организма на (утагенвую активность фагоцитов//Профилакт. а меры борьбы с умой.- Алматы, 1994.- С.65-67.

4. Атчабаров. Е.Б. Механизм мутагенного действия фагоцитов// рофнлахт. а мера борьбы с чумой.- Алматы, 1994.- с.68 - 69.

5. Атабаров Б.Вv Мутагенное действиа фагоцитирующих клеток селекция чумного микроба в природном очаге//Депоиир.Каз-юИНТЙ. - Реферат— Аимати, 1994.- Вып.4.- С.115..

i. Атчабаров В.Б. функциональная изменчивость чумного мкк->ба// Профнлакт» в меры борьбы с чумой.- Алиатн» 1994.67-68.

. Атчабаров S.B. Pons основных носителей в формировании пуляций чумного микроба а природном очаге//Профнлакт. и ры борьбы с чумой.- Апматы, 1994.- С.162-163. . Атчабаров Б.Б. Экологические аспекты естественной измен-

чнвости чумного микроба // Дапонар. КазгосИПТП.- Реферат Алмагы, 1994.- С.115.

9. Атчабаров Б.Б., Мартиневскиё Й.Л., Исив 5С.М., Узбк Б.К., Попов B.C., Апманиязова К.К. Аминокислотный сосз сыворотки крови большой песчанки// Мат.XI межреспубл. кое противочумн. учрежд. Средней Азии и Казахстана. - Алыа-Ая 1981.- С.20-22.

Ю. Атчабаров Б.Б., Мартиневский В. П. Влияние различных к< центраций лейцина и его аналогов на рост чумного микроба его яейцинзависимых мутантов//Современные аспекты прос лакт.зоонозных инф.- Иркутск, 1984.- Ч. 1.- С.141-142.

11. Атчгабаров Б.Б., Исив Ж.М., Сулейменов Б.К. Мутаген! действие полнморфноядервых лейкоцитов на чумной : микро< ЖМЭИ.- 1989. - N 4.- С.10-14.

12. Атчабаров Б.Б., Сулейменов Б.М., ¿£сии Ж.М. Мутаген! активность фагоцитов большой песчанки//Мат. региональн. 1 вещания, по эпид., эпизоотолог. и профняакт. особо опа инф. - Куйбышев, 1990.- С.201-203.

13. Атчабаров Б.Б., Сулейменов Б.М. Изменчивость чумн микроба ' под действием фагоцитирующих клеток// Экоген Ecogen.- Томск, 1991.- N 1.- 1.3.9.

14. Атчабаров Б.Б., Сулейменов Б.М., Исин Ж.М., Сатыбалд H.A., Рахманкулов P.P., Майканов Н.С. Ытакм бактерий Х.р tis, предназначенный для проведения генетических и зпызос логических наблюдений//А.с. 1712405 СССР.-1991.

15. Атчабаров Б.Б., Сулейменов Б.М., Майканов Н. С., Ра» кулов P.P. Аргининзависимая вирулентная популяция чуш микроба Зауральского степного очага// Генетика, микробао; и совершенств. . лаборат. диагност, особо опасн. пнф.- Ci то», 1991.- С.9В-106.

16. Атчабаров Б.В., Сулейменов Б.М., Сатыбалдиев H.A., Иена Ж.И. Штамп бактерий Y.postis, предназначенный для проведения геквтачаских я микробиологических исследований // A.c. 1705342 СССР.- 1991.

17. Атчабаров В.В., Сулейменов Б."., Майханов Н.С. и др. По-пуияционнна взаимоотношения основных носителей я возбудителя чумы в природных очагах//Мат.V обьедин. съезда гигиен., эпид., микробиолог, п гшфакцион. - Алма-Ата, 1991.- Т.4 -С.118-121.

13. Атчабароз Б.В., Сулейменов Б.М., Тугамбаев 1. И. Экологические аспекты изменчивости чумного микроба//Организ. эпиднадэора при чума и меры ее ярофилакт.- Алма-Ата, 1992.-Ч.З.- С.183-186.

19. Атчабаров Б. Б., Сулейменов В.М., Майкаиов Н. С., Нсин JX. м. Исследование популяционной изменчивости чумного микроба при контакта с клетками системы фагоцитирующих мононукле-аров//Пробл. особо опасн. ннф.- Саратов, 1994.- С.

20. Ясин Ж.М., Сулейменов S.a., Атчабаров Б.Б. Антимикробный

/

потенциал фагоцитов как основа видовой чувствительности грмзуноз к возбудителю чумы// Депонир. ВИНИТИ. 1988.- N '2777.- 3.38.-С.36-52.

21. Майканоз B.C., Сулейменов Б.М., Атчабаров Б.В., Раяман-кулоз P.P. Условия"еуезэетвов&тш аргншгазависимой вирулентной популяцш чумного микроба в Зауральском степном очаге// liaT.V объединен, сьэзда гигиенист., эпидемиолог., микробиолог, п инф. Казахстана.- Алма-Аса, 1991.- Т.4.- С.131-132.

22. Майканов Н.С., Атчабароз В.В., Сулейменов В.М., Тугам-öaas 1.И., Ражманхулов P.P. а др. Экологические аспекты циркуляции аргннинзависимой вирулентной нопуляции чумного •микроба в песках Бийрик (Зауральский степной очаг)// Оргаяяз.

эпиднадзора при чуме и меры ее профилям.- Алма-Ата, isvü.-Ч.И.- С.237-240.

23. Мартиневсхий И.Л., Ахмедов Э.Г, Варламова Ж.Г., Середш В.Г, Варламов А. Н., Саакяиц А. Г, Велобородоза С. В., Атча-баров Б.Б. О свойствах лейцин- и аргинпязависимого штамзи. чумного микроба, выделенного на Устюрте.- Специфач проф. чумы и холеры.- Саратов, 198Q.- С.38-40.

24. Мартиневский И.Я,. Хакимов М.М., Хайдароа Т.Б., Араке лян И.С, Атчабаров Б.Б., Белобородова C.B., Витрищак Т.П О щтаммах чумного микроба из Кызылкумов с понижепокикешшм! потребностями в факторах роста// Епохиы., патофизиолог. : микробиолог, особо опасн. инф.- Саратов, 19D3.- С.15-18.

25. Марткпзвский H. Л., Аракелян И.С., Лтчабаров Б.В., Вело бородова C.B. О свойствах кипечной палсчкн и ее цутаков устойчивых к пестицнну 1// Депонир. ВИНИТИ , 1934.6144-84 Д.- С.83-91.

26.'Мартвневский И.Л., Атчабаров Б.Б., Кенивбаев А.Я., Лае нов Г.А. Барсакельмесский район Устюртского автономного оча га чумы//Научно-технический прогресс в пустыне.- Ашхабад 1986.- С.152-154.

27. Соорбеков О.С., Тилембаев U.A., Нартииавскнй П.П. Ккассовский Я. П., Атчабаров В.Б. Свойства ктамков- riy¿;noi микроба, выделенных в 1S79-19BO гг. а Таласской Алатау//Кпе робко лог., генетика н иммунолог. чумы и .т;онеры.- Саратог 1S33.- С.8-11.

28. Сулейменов б.м., Атчабаров Б.Б. Функциональные связи пс пуляций носителя, возбудителя, переносчика в природных о~н гах чумы //Оргониз. эпиднадзора при чуме и мери ее профг лакт.- Алма-Ата, 1992.- 4.III.- С.274-276.

29. Сулейнеиов Б.М., Иатахов 11.И., Исин Ж.М., Котурга Л. U

Атчабаров Б.Б. Экспериментальное обоснование механизма передачи возбудителя чума//Мат. области. научн.- практич. хонф.Гурьевской противочумн. станции по профилакт. особо опасн. инф. - Гурьев, 1909.- С.179-191.

30. Сулейменов Б.М., Атчабаров Б.В., Рахыанкулов P.P., Май-канов Н.С. и др. Аргшшнзависимые вирулентные птаымы чудного никроба из Зауральского степного очага чумы //Иат.региональ. совещания противочумн. учрежден, по эпид., эпизоотолог. и дрсфилакт. особо опасн. инф.- Куйбышев, 1990,- С.201-203.

31. Сулейменов Б. М. , Матаков H.H., Атчабаров Б. Б. Трансмиссия возбудителя чумы неблокированными блохами// Пробя. особо опасн. инф.- Саратов, 1993,- N 1-2.- С.37-45.

32. Сулейменов Б. II.-, Атчабаров Б.Б., 5уганбаев Т.И. Микробиологические основы эпидемического районирования природных очагов чумы//Профилакт. и меры борьбы с чумой.- Алматн, 1994.- С.49-50.

33. «Тугамбаез Т. И., Сулейманов Б. М., Атчабаров Б. Б., Най-каноз Н.С., Рахманкулов Р.Г. Антигены чумного микроба в аллергической диагностике эксперимен тальной чумы// Неждунар. симпоз. по аллерголог, и клиннч. иммунолог. Раздел 1. Аллер-гич. болезни. - Алма-Ата, 1992.- С.198.

34. Тугаибаез Т.Н., Сулейменов Б.Н., Атчабаров Б.Б., Дмитревский A.M., Беззерхний A.B. Кммуноглобулинотзый эрптроци-тарный диаггостихум к липополпсахариду возбудителя чума// Организ. эпндиадзора при чуме и меры ее профилакт.-Алма-Ата, 1992.- Ч.И.- C.1S6-163.

35. Тюлембаев H.A., Атчабаров Б.В., Соорбеков O.G., Бегалнна Г.К. Влияние аминокислот,витаминов,урацила и некоторых.солай на синтез фракции 1 чувшого микроба// Патологпч.физиоог.,иммунолог .и аллерголог.особо опася.няф.-Саратов,1984.-С.27-30.

S U M tl h R Y

Atchabarov B.B. " E&ffiOBM. CEARQBABXLXOT OF SBSSX® "

At in vitro and in vivo experiments under influence of

phagpcyting cell both laboratory an-( wild animals, from

*

different strains mutants of Yersinia testis with changed virulence, nourish requirements, etc. were received.

Mutagenic action of phagocyting cells is highly effective by frequency and diverse by spectrum of mutations induced.

According to analysia of populational relations of plague agent and it's natural carriers, supposition about defining role of principal carriers specific resistance as factor in Yersinia pestis populations properties in natural nidus was propounded.

7УИ1Н Атшабаров Б.Б.

"Оба микробынын езгеруМц нег(здер1"

in viîro жэне in vivo теж!рибелер1ндег! лабораториялы*, жане жабайы жануарлардын фагоцитарлык клэткалары оба микробтарына вдЫ'щ ©сер!м ткгЫп» сонын сапдарынан микробтардын ноше турШ мугангтары пайда болтан.

Фагоцитарлы* кдеткалардыи жогаргы нэтижел! мутагенд^ эсер5-мутацияиын жи4 кеэдасу!.не жонэ ер турл! кзсирттер1и1ц пайда болуына

Обаиынлоэдьгргышы wen con ауруды табигатга сактайткн гЬ.«терд;и арасьдадзш попушиияяык карым-катынзстардыц калай бс/га-тыны жекидв диссертация weci болжам айтады.