전염병 병원체

페스트(pestis)는 출혈성 패혈증으로 발생하는 급성 전염병 입니다. 과거 페스트는 인류에게 끔찍한 재앙이었습니다. 수백만 명의 목숨을 앗아간 세 차례의 페스트 팬데믹이 알려져 있습니다.

최초의 팬데믹은 서기 6세기에 발생했습니다. 531년부터 580년까지 약 1억 명이 사망했는데, 이는 동로마 제국 인구의 절반에 해당합니다("유스티니아누스 역병").

두 번째 팬데믹은 14세기에 발생했습니다. 중국에서 시작되어 아시아와 유럽 여러 나라에 영향을 미쳤습니다. 아시아에서는 4천만 명이, 유럽에서는 1억 명 중 2천 5백만 명이 사망했습니다. NM 카람진은 그의 저서 『러시아 국가사』에서 이 전염병을 다음과 같이 묘사합니다. "이 질병은 신체의 부드러운 구멍에 있는 샘을 통해 나타났고, 사람은 피를 토하고 이틀이나 사흘 만에 죽었습니다. 연대기 작가들은 이보다 더 끔찍한 광경을 상상하는 것은 불가능하다고 말합니다... 베이징에서 유프라테스 강과 라도가 강변까지, 땅속 깊은 곳이 수백만 구의 시체로 가득 찼고, 각 주는 버려졌습니다... 글루호프와 벨로제르스크에는 주민이 한 명도 남지 않았습니다... 이 잔혹한 전염병은 여러 번 왔다가 다시 돌아왔습니다. 스몰렌스크에서는 세 번이나 맹위를 떨쳤고, 마침내 1387년에는 다섯 명만 남았는데, 연대기에 따르면 이들은 나가서 시체로 가득 찬 도시를 봉쇄했습니다."

세 번째 전염병 팬데믹은 1894년에 시작되어 1938년에 끝났으며, 1,300만~1,500만 명의 사람들이 사망했습니다.

페스트의 원인균은 1894년 프랑스 과학자 A. 예르생(Yersinia)에 의해 발견되었으며, 그의 이름을 따서 예르시니아 페스티스(Yersinia pestis)라는 학명을 붙였습니다. 예르시니아속(Yersinia)은 장내세균과(Enterobacteriaceae)에 속하며 11종을 포함합니다. 그중 사람에게 병원성을 나타내는 종은 세 종, 즉 예르시니아 페스티스(Yersinia pestis), 예르시니아 슈도투베르쿨로시스(Yersinia pseudotuberculosis), 예르시니아 엔테로콜리티카(Yersinia enterocolitica)입니다. 나머지 종의 병원성은 아직 불분명합니다.

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전염병 병원균의 형태학

Yersinia pestis는 길이가 1~2μm이고 두께가 0.3~0.7μm입니다. 환자와 페스트균으로 사망한 사람과 설치류의 시체에서 채취한 도말 표본에서는 짧은 타원형(계란 모양)의 막대 모양에 양극성 염색이 나타납니다. 배지 배양 도말 표본에서는 막대 모양이 사슬 모양으로 배열되어 있고, 한천 배양 도말 표본에서는 무작위로 나타납니다. 양극성 염색은 두 경우 모두 유지되지만, 한천 배양 도말 표본에서는 다소 약합니다. 페스트균의 병원균은 그람 음성균이며, 알칼리성 및 석탄산 염료(레플러 블루)에 더 잘 염색되고, 포자를 형성하지 않으며, 편모가 없습니다. DNA의 G + C 함량은 45.8~46.0mol%(전체 속에 대해)입니다. 37°C의 온도에서 단백질의 섬세한 캡슐을 형성하는데, 이 캡슐은 촉촉하고 약간 산성인 영양 배지에서 드러납니다.

전염병 병원균의 생화학적 특성

예르시니아 페스티스는 호기성으로 일반 영양 배지에서 잘 자랍니다. 최적 생장 온도는 27~28°C(0~45°C), pH는 6.9~7.1입니다. 페스트균은 액체 및 고체 영양 배지에서 특징적으로 자랍니다. 배지에서는 느슨한 막이 형성되고, 그 막에서 종유석과 유사한 고드름 모양의 실이 아래로 내려오며, 바닥에는 느슨한 침전물이 형성되고 배지는 투명하게 유지됩니다. 고체 배지에서 군체의 발달은 세 단계를 거칩니다. 현미경으로 10~12시간 관찰하면 무색의 판 형태로 성장("깨진 유리" 단계); 18~24시간 관찰하면 "레이스 손수건" 단계로, 현미경으로 관찰하면 돌출된 중앙 부분 주변에 밝은 레이스 영역이 눈에 띄며, 노란색 또는 약간 갈색을 띱니다. 40~48시간 후, "성충" 단계가 시작됩니다. 갈색 테두리의 중심부와 뚜렷한 주변 구역이 나타납니다. 예르시니아 슈도투베르쿨로시스와 예르시니아 엔테로콜리티카는 "깨진 유리" 단계를 거치지 않습니다. 혈액이 있는 배지에서 예르시니아 페스티스(Yersinia pestis)의 집락은 과립상이며 주변 구역이 약하게 구분됩니다. 배지에서 예르시니아 페스티스(Yersinia pestis)의 특징적인 생장을 빠르게 얻기 위해서는 아황산나트륨, 혈액(또는 그 조제물) 또는 사르시니아(sarcinia) 배양 용해물과 같은 생장 촉진제를 첨가하는 것이 좋습니다. 페스트균은 특히 NaCl 농도가 높은 배지, 오래된 배양액, 부패된 페스트균 사체의 장기에서 현저한 다형성을 보입니다.

페스트균은 산화효소가 없고, 인돌과 H2S를 형성하지 않으며, 카탈라아제 활성이 있고, 포도당, 엿당, 갈락토오스, 만니톨을 발효시켜 가스를 생성하지 않고 산을 형성합니다.

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전염병 병원균의 항원 구성

예르시니아 페스티스(Yersinia pestis), 예르시니아 슈도투베르쿨로시스(Yersinia pseudotuberculosis), 그리고 예르시니아 엔테로콜리티카(Yersinia enterocolitica)에서 최대 18개의 유사한 체세포 항원이 발견되었습니다. 예르시니아 페스티스는 피막 항원(분획 I), T 항원, VW 항원, 혈장 응고효소 단백질, 피브리노용해소, 외막 단백질, 그리고 pH6 항원의 존재를 특징으로 합니다. 그러나 예르시니아 슈도투베르쿨로시스 및 예르시니아 엔테로콜리티카와 달리, 예르시니아 페스티스는 항원 측면에서 더 균일하며, 이 종에 대한 혈청학적 분류는 없습니다.

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전염병 병원균의 저항성

페스트균은 객담에서 최대 10일까지 생존할 수 있으며, 환자의 분비물로 더러워진 린넨이나 의류에서는 몇 주까지 생존합니다(단백질과 점액이 건조 과정에서 발생하는 파괴적인 영향으로부터 보호해 줍니다). 페스트균으로 사망한 사람과 동물의 시체에서는 초가을부터 겨울까지 생존하며, 저온, 동결, 해동은 페스트균을 사멸시키지 않습니다. 햇빛, 건조, 고온은 페스트균에 치명적입니다. 60°C로 가열하면 1시간 안에 사멸하고, 100°C에서는 몇 분 안에 사멸합니다. 70% 알코올, 5% 페놀 용액, 5% 라이솔 용액, 그리고 기타 화학 소독제를 사용하면 5-10-20분 안에 사멸합니다.

전염병 병원균의 병원성 요인

페스트균(Yersinia pestis)은 세균 중 가장 병원성이 강하고 공격적 이어서 가장 심각한 질병을 유발합니다. 페스트균에 민감한 모든 동물과 인간에서 페스트균은 식세포계의 보호 기능을 억제합니다. 식세포에 침투하여 식세포의 "산화 폭발"을 억제하고 방해 없이 번식합니다. 식세포가 페스트균에 대한 살상 기능을 수행하지 못하는 것이 페스트균에 대한 감수성의 주요 원인입니다. 높은 침습성, 공격성, 독성, 알레르기성, 그리고 식세포작용 억제 능력은 페스트균이 아래에 나열된 다양한 병원성 인자를 보유하고 있기 때문입니다.

세포가 외인성 염료와 헤민을 흡수하는 능력입니다. 이는 철 운반 체계의 기능과 관련이 있으며, 예르시니아 페스티스(Yersinia pestis)가 체내 조직에서 번식할 수 있도록 합니다.

• 37 °C의 온도에서 배지 내 Ca 이온의 존재 여부에 따른 성장의 의존성.
• VW 항원 합성. 항원 W는 외막에, V는 세포질에 위치합니다. 이 항원들은 대식세포 내에서 페스트균(Y. pestis)의 번식을 촉진합니다.
• "마우스" 독소 합성. 이 독소는 민감한 동물의 심장과 간의 미토콘드리아에서 전자 전달 과정을 차단하고, 혈소판과 혈관에 영향을 미쳐(혈소판 감소증) 기능을 저해합니다.
• 캡슐 합성(분획 I - Fral). 캡슐은 대식세포의 활동을 억제합니다.
• 살충제 합성은 Yersinia pestis의 종 특이적 특성입니다.
• 피브리노용해소 합성.
• 혈장 응고효소 합성. 이 두 단백질은 모두 외막에 위치하며, 예르시니아 페스티스(Yersinia pestis)의 높은 침습성을 제공합니다.
• 내인성 퓨린의 합성.
• 외막의 열 유도 단백질인 Yop 단백질(Yersinia 외막 단백질)의 합성. YopA, YopD, YopE, YopH, YopK, YopM, YopN 단백질은 식세포의 활동을 억제합니다.
• 뉴라미니다아제 합성. 접착을 촉진합니다(예르시니아 페스티스 수용체 방출).
• 아데닐산 고리화효소의 합성. 이 효소는 "산화 폭발"을 억제하는 것으로 추정되며, 즉 대식세포의 살상 작용을 차단하는 것으로 추정됩니다.
• 접착 필리 합성. 이들은 식세포작용을 억제하고 세포 내 기생충인 페스트균(Yersinia pestis)이 대식세포 내로 침투하는 것을 보장합니다.
• 광범위 아미노펩티다제의 합성.
• 독성 및 알레르기 효과가 있는 내독소(LPS) 및 기타 세포벽 성분.
• pHb 항원. 37°C의 낮은 pH에서 합성되며, 식세포작용을 억제하고 대식세포에 세포독성 효과를 나타냅니다.

예르시니아 페스티스의 병원성 요인의 상당 부분은 일반적으로 모든 병원성 균주에서 함께 발견되는 다음 3가지 플라스미드 클래스가 운반하는 유전자에 의해 제어됩니다.

• pYP (9.5kb) - 병원성 플라스미드. 3개의 유전자를 보유함:
  • pst - 페스티신 합성을 인코딩합니다.
  • pim - 살충제에 대한 면역력을 결정합니다.
  • pla - 섬유소 용해(플라스미노겐 활성제) 및 혈장 응고효소 활동을 결정합니다.
• pYT(65 MD)는 독소 생성 플라스미드입니다. 이 플라스미드는 "마우스" 독소(각각 분자량이 240kDa와 120kDa인 A와 B 두 조각으로 구성된 복합 단백질)의 합성을 결정하는 유전자와 캡슐의 단백질 및 지단백질 성분을 조절하는 유전자를 가지고 있습니다. 세 번째 구성 요소는 염색체 유전자를 조절합니다. 이 플라스미드는 이전에 pFra로 불렸습니다.
• pYV(110kb) - 독성 플라스미드.

그것은 37 °C에서 Y. pestis의 성장이 배지에 Ca2+ 이온이 존재하는지에 따라 달라지는 것을 결정하므로 Lcr 플라스미드(저칼슘 반응)라는 다른 이름이 있습니다.이 특히 중요한 플라스미드의 유전자는 V 및 W 항원과 열 유도 Yop 단백질의 합성도 코딩합니다.그들의 합성은 37 °C의 온도와 배지에 Ca2+가 없는 상태에서 복잡한 유전적 제어 하에 수행됩니다.YopM 및 YopN을 제외한 모든 유형의 Yop 단백질은 플라스미노겐 활성제(pYP 플라스미드의 pla 유전자)의 활성으로 인해 가수분해됩니다.Yop 단백질은 Yersinia pestis의 독성을 크게 결정합니다.YopE 단백질은 항식세포 작용과 세포독성 효과가 있습니다.YopD는 YopE가 표적 세포로 침투하도록 합니다.YopH는 항식세포 작용과 단백질 티로신 인산가수분해효소 활성이 있습니다.YopN 단백질은 칼슘 센서의 특성을 가지고 있습니다. YopM은 인간 혈액의 아트롬빈에 결합합니다.

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감염 후 면역

감염 후 면역은 강력하고 평생 지속됩니다. 페스트 감염 사례가 반복되는 경우는 극히 드뭅니다. 면역은 세포성입니다. 항체가 나타나 후천성 면역에 일정한 역할을 하지만, 이는 주로 T 림프구와 대식세포에 의해 매개됩니다. 페스트에 걸렸거나 예방 접종을 받은 사람의 경우, 식세포 작용이 완전합니다. 이것이 후천성 면역을 결정합니다.

전염병의 역학

페스트균을 옮기는 온혈 동물의 범위는 매우 광범위하며, 8목 포유류 200종 이상을 포함합니다. 자연에서 페스트균의 주요 감염원은 설치류와 토끼목 동물입니다. 180종 이상의 설치류와 토끼목 동물에서 자연 감염이 확인되었으며, 그중 40종 이상이 러시아와 그 인접 지역(구소련 지역)의 동물군에 속합니다. 실험 조건에서 페스트균 전파 가능성이 확인된 벼룩 60종 중 36종이 이 지역에 서식하고 있습니다.

역병균은 벼룩 소화관 내강에서 증식합니다. 벼룩의 앞쪽 부분에는 많은 수의 미생물을 포함하는 막("역병 막힘")이 형성됩니다. 포유류가 상처 부위에 역류하는 혈류를 가진 채 물면, 일부 미생물이 막에서 씻겨 나가 감염을 유발합니다. 또한, 벼룩이 피를 빨 때 분비하는 배설물이 상처에 들어가면 감염을 유발할 수 있습니다.

러시아와 중앙아시아에서 페스트균(Y. pestis)의 주요 보균자는 땅다람쥐, 저빌, 마멋이며, 일부 지역에서는 피카와 들쥐도 페스트균을 전파합니다. 이들과 관련된 페스트균 전파 지역은 다음과 같습니다.

• 전염병 미생물의 주요 운반체가 작은 땅다람쥐인 5개 지역(카스피해 북서부 지역, 테레크-순자 산맥 교차로, 엘브루스 산맥 지역, 볼가-우랄 및 트란스우랄 반사막 지역).
• 땅다람쥐와 마멋(알타이에서는 피카)이 운반체로 있는 5개 지역: 트란스바이칼, 고르노알타이, 투바, 고산지대인 티엔샨, 파미르알라이 지역.
• 볼가-우랄, 트랜스코카서스, 중앙아시아 사막 지역으로 이곳의 주요 매개체는 저빌입니다.
• 주요 운반체는 들쥐인 고산 트랜스코카시아와 기사르 집중 지역입니다.

예르시니아 페스티스(Yersinia pestis)의 다양한 분류는 생화학적 특성(글리세롤 양성 및 음성 변이), 분포 지역(해양 및 대륙 변이), 주요 매개체 유형(쥐 및 땅다람쥐 변이) 등 다양한 특징에 따라 분류됩니다. 1951년 프랑스 페스트 연구자 R. 데비냐(R. Devignat)가 제안한 가장 일반적인 분류 중 하나에 따르면, 병원균의 지리적 분포와 생화학적 특성에 따라 예르시니아 페스티스는 세 가지 종내형(생물변이)으로 구분됩니다.

러시아 과학자들의 분류(사라토프, 1985)에 따르면, 예르시니아 페스티스(Yersinia pestis) 종은 5개의 아종으로 나뉜다. 예르시니아 페스티스 아종 페스티스(주요 아종. R. 데비니의 분류에 따른 3가지 생물변종을 모두 포함), 예르시니아 페스티스 아종 알타이카(Y. pestis subsp. altaica, 알타이 아종), 예르시니아 페스티스 아종 코카시카(Yersinia pestis subsp. caucasica, 코카서스 아종), 예르시니아 페스티스 아종 히사리카(Yersinia pestis subsp. hissarica, 기사르 아종), 예르시니아 페스티스 아종 울레게이카(Yersinia pestis subsp. ulegeica, 우데게 아종).

사람은 벼룩 물림, 감염 물질과의 직접 접촉, 공기 중 비말, 그리고 드물게는 음식(예: 페스트에 감염된 낙타 고기 섭취)을 통해 감염됩니다. 1998년에서 1999년 사이에 전 세계적으로 30,534명이 페스트에 감염되었고, 그중 2,234명이 사망했습니다.

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전염병의 증상

감염 경로에 따라 선페스트, 폐페스트, 장페스트가 있으며, 드물게는 패혈성 및 피부페스트(벼룩 물린 부위에 화농성 물집이 생김)도 있습니다. 페스트의 잠복기는 수시간에서 9일까지(혈청 예방 접종을 받는 환자의 경우 최대 12일까지) 다양합니다. 페스트 원인균은 피부의 아주 작은 손상(벼룩 물림)을 통해 침투하며, 때로는 점막이나 공기 중 비말을 통해 림프절에 도달하여 빠르게 증식하기 시작합니다. 이 질병은 갑자기 시작됩니다. 심한 두통, 오한을 동반한 고열, 얼굴의 충혈, 이후 어두워짐, 눈 밑의 검은 고리("흑사병")가 나타납니다. 2일째 되는 날 림프절이 붓고 염증이 생긴 가래톳(bubo)이 나타납니다. 때로는 페스트가 매우 빠르게 진행되어 가래톳이 나타나기 전에 환자가 사망하기도 합니다. 폐렴페스트는 특히 심각합니다. 흑사병은 흑사병의 합병증으로 발생하거나 공기 중 감염을 통해 발생할 수 있습니다. 이 질병은 매우 빠르게 진행됩니다. 오한, 고열, 그리고 발병 후 몇 시간 안에 옆구리 통증, 마른 기침, 그리고 혈담이 동반되는 기침이 나타납니다. 섬망, 청색증, 허탈, 그리고 사망에 이르게 됩니다. 폐렴 흑사병 환자는 가래를 통해 병원균을 대량으로 배출하기 때문에 타인에게 매우 위험합니다. 이 질병의 발병에서 주요한 역할을 하는 것은 식세포, 즉 호중구 백혈구와 대식세포의 활동 억제입니다. 병원균이 혈액을 통해 온몸으로 무한 증식하고 확산되면 면역 체계가 완전히 억제되고 (효과적인 치료가 이루어지지 않을 경우) 사망에 이르게 됩니다.

전염병의 실험실 진단

세균학적, 세균학적, 혈청학적, 생물학적 방법뿐 아니라 페스틴(후향적 진단용) 알레르기 검사도 시행합니다. 검사 재료는 가래톳(혹은 가래 분비물) 채취, 객담, 혈액, 그리고 장내에서 채취한 대변입니다. 페스트균은 형태학적, 배양적, 생화학적 특성, 페스트 파지(phage) 검사, 그리고 생물학적 검사를 통해 동정됩니다.

연구 대상 물질에서 페스트균 항원을 검출하는 간단하고 신뢰할 수 있는 방법은 RPGA를 사용하는 것이며, 특히 낭 항원에 대한 단일클론 항체로 감작된 적혈구 진단용액과 IFM을 사용하는 것이 중요합니다. 이러한 반응은 환자 혈청에서 항체를 검출하는 데에도 사용될 수 있습니다.

생물학적 진단 방법은 시험 물질(동반되는 미생물총에 심하게 오염된 경우)을 기니피그에게 피부, 피하 또는 덜 흔하게는 복강내로 감염시키는 것을 포함합니다.

전염병 병원균이 포함된 물질을 취급할 때는 엄격한 규정 준수가 요구되므로 모든 연구는 전염병 방제 전문 기관의 숙련된 인력에 의해서만 수행됩니다.

전염병 예방

국내 자연 페스트 발생 지역을 지속적으로 모니터링하고 인체 질병 예방 조치를 수립하는 일은 특별 페스트 방역 기관을 통해 수행됩니다. 이 기관에는 5개의 페스트 방역 연구소와 수십 개의 페스트 방역소 및 부서가 포함됩니다.

자연 병소가 존재함에도 불구하고 1930년 이후 러시아에서는 사람에게서 페스트가 단 한 건도 발생하지 않았습니다. 특정 페스트 예방을 위해 페스트 백신 (EV 균주의 생약독화 백신)을 사용합니다. 피부, 피내 또는 피하로 투여합니다. 또한 경구용 건조 정제 백신이 제안되었습니다. 백신 접종 후 면역은 백신 접종 후 5~6일째에 형성되어 11~12개월 동안 지속됩니다. 페스트의 평가 및 후향적 진단을 위해 페스틴을 사용한 피내 알레르기 검사가 제안되었습니다. 페스틴 투여 부위에 24~48시간 후 직경 10mm 이상의 봉인이 형성되고 발적이 나타나면 양성으로 간주됩니다. 알레르기 검사는 감염 후 면역이 있는 사람에게도 양성입니다.

전염병 연구와 전염병 퇴치 조직에 크게 기여한 러시아 과학자는 다음과 같습니다. DS 사모일로비치(18세기에 전염병 병원균을 "사냥"한 러시아뿐만 아니라 유럽 최초의 과학자이며 전염병에 대한 예방 접종을 제안한 최초의 과학자이기도 함), DK 자볼로트니, NP 클로드니츠키, IA 데민스키(자연적인 전염병 병소, 병소 내 병원균 운반체 등에 대한 연구) 등이 있습니다.