Российские ученые обнаружили самый опасный штамм возбудителя туберкулеза, который отличается от остальных вариантов высокой летальностью. Однако этот штамм почти не встречается за пределами Республики Бурятии, хотя и регистрировался несколько раз в других местах. «Лента.ру» подробно рассказывает об исследовании штамма возбудителя одной из самых опасных болезней, получивших пандемический размах.
Возбудителем туберкулеза является палочка Коха, или Mycobacterium tuberculosis, поражающая не только легкие, но и другие органы. Инфекция передается воздушно-капельным путем при кашле, чихании или сплевывании мокроты, и достаточно вдохнуть лишь несколько микробов, чтобы микроб поселился в организме. Считается, что около четверти всего населения мира являются носителями M.tuberculosis, но не болеют туберкулезом и не представляют опасности для окружающих. Однако у каждого из этих людей может развиться активная форма инфекции с вероятностью 5-15 процентов. Россия входит в число 22 стран мира с наименее благоприятной ситуацией по заболеваемости туберкулезом и занимает третье место по количеству случаев устойчивой к лекарствам формы болезни.
Штаммы M.tuberculosis способны инфицировать различные виды млекопитающих и проявлять себя различными симптомами и общим патогенезом. Для наблюдения за изменениями в вирулентности различных штаммов применяются экспериментальные модели инфекции с использованием мышей. Исследования на животных показали значительные различия между штаммами микобактерий, и, хотя их результаты нельзя напрямую экстраполировать на людей из-за различий в патогенезе у людей и мышей, они помогли улучшить понимание патогенеза и проявления болезни.
Генотип Beijing (Пекин) является наиболее изученным среди всех филогенетических линий M.tuberculosis из-за его широкого распространения. Штаммы, относящиеся к этой линии, делятся на две сублинии: предковую и современную. Предыдущие исследования продемонстрировали связь сублиний с различными патологическими и клиническими характеристиками, которые влияют на передаваемость (трансмиссивность) конкретных штаммов в человеческих популяциях. Разнообразие вирулентности на мышиной модели ранее было продемонстрировано для различных штаммов и линий M.tuberculosis.
Долгое время считалось, что генотип Beijing генетически однороден, однако исследования продемонстрировали его разнообразие, а его определенные подтипы отличаются клинической или эпидемиологической значимостью. В пределах генотипа Beijing его древние и современные штаммы различаются по вирулентности, что также частично зависит от происхождения штамма.
Исследование, проведенное в Бразилии и Мозамбике, странах с низкой распространенностью штаммов Beijing, показало, что современная сублиния отличается высокой патогенностью, в отличие от низковирулентной предковой линии. К ней относятся российский штамм Beijing B0/W148, CAO (Central Asian Outbreak), Central Asian/Russian. Однако вирулентность вариантов древней сублинии остается довольно малоизученной. Современная подлиния Beijing распространена по всему миру и включает несколько хорошо известных эпидемических или эндемических генетических кластеров. Напротив, штаммы ранней древней подлинии генотипа Beijing редко встречаются за пределами Восточной Азии.
Исследователи изучили вирулентность российских штаммов M.tuberculosis, относящихся к древней сублинии Beijing: варианты 6691 (кластер 1071-32) из Омска и 396 (кластер 14717-15) из Бурятии, а также референс-штамм H37Rv. Были проведены две серии экспериментов для изучения патогенных свойств изолятов M.tuberculosis в моделях роста in vitro (в пробирке) и in vivo на мышах C57BL/6. Эти генетически модифицированные мыши часто используются в качестве моделей болезней человека. Скорости роста бактерий оценивали in vitro для 14 штаммов M.tuberculosis. Штаммы были выделены из респираторного материала пациентов с инфильтративным или фиброзно-кавернозным туберкулезом легких.
В первой серии наблюдали 144 мыши, по 48 мышей для каждого из трех изученных штаммов M.tuberculosis. Животных умерщвляли группами по шесть мышей на 1-й, 3-й, 7-й, 14-й, 21-й, 28-й, 60-й и 120-й дни. Затем было проведено вскрытие и забор стерильных образцов легких и селезенки для дальнейшего культивирования микобактерий. Вторая серия состояла из 60 мышей, то есть по 20 мышей на линию. Естественная смерть животных регистрировалась в течение 200 дней после заражения. Умершие при исследовании животные были подвергнуты вскрытию с исследованием внутренних органов.
Изученные штаммы недавно привлекли внимание из-за их неожиданно сильной связи с резистентностью к антибиотикам и увеличением заболеваемости среди местного населения в азиатской части России. Отмечено, что более высокая вирулентность современных штаммов Beijing была основана на их способности вызывать тяжелую патологию легких, а не на повышенном росте бактерий в легких. Аналогичным образом в другом российском исследовании бактериальная нагрузка после заражения штаммами Beijing была низкой.
Полученные результаты демонстрируют поразительно контрастирующие патогенные особенности этих двух кластеров с точки зрения летальности и вирулентности. Оказалось, что бурятский вариант приводил к гибели большого числа животных, в организме которых также наблюдалась высокая бактериальная нагрузка и значительные патологии легких и селезенке. Эти результаты противоречат предыдущим исследованиям, согласно которым нагрузка и патологии были слабо связаны друг с другом.
Таким образом, вариант 14717-15 является наиболее смертоносным из всех российских генотипов M.tuberculosis. Данные о миграции людей из Бурятии показывают, что регион покинули 402 700 человек с начала 1990-х годов (при населении 985 900 человек), переселившись в более развитые регионы. Эта ситуация подчеркивает потенциальную возможность распространения этого штамма за пределы Бурятии в результате массового оттока населения. Несмотря на это, штамм почти не регистрируется где-либо еще за исключением редких спорадических инфекций в Сибири и на Дальнем Востоке, которые, однако, не получили распространение. Соответственно, этот гипервирулентный и гиперлетальный штамм широко распространен в Бурятии и не передается где-либо еще.
С другой стороны, другой изученный штамм 6691 из Омска принадлежит к кластеру 1071-32 с множественной лекарственной устойчивостью и относительно широко распространен в разных странах бывшего Советского Союза, но хорошо заметен только в Западной Сибири. Эта ситуация подтверждает традиционную теорию, согласно которой мутации, способствующие устойчивости к лекарственным средствам, снижают приспособленность и вирулентность.
***
Многие исследователи все больше склоняются к тому, что эра антибиотиков постепенно подходит к концу, и люди вновь окажутся беззащитными перед опасными и смертоносными инфекциями, включая туберкулез. Ситуацию осложняет то, что бактерии способны легко обмениваться генами через горизонтальный перенос ДНК, придающими им устойчивость к лекарствам. Действенные антибиотики — один из самых ценных ресурсов человечества, который может быстро оказаться в дефиците, поэтому следует сделать все возможное, чтобы затормозить распространение резистентных штаммов.