鼠疫病原体

鼠疫（pestis）是一种急性传染病，以出血性败血症为特征。鼠疫曾是人类历史上一场可怕的灾难。已知曾发生过三次鼠疫大流行，夺走了数百万人的生命。

第一次瘟疫发生在公元6世纪。从531年到580年，这场瘟疫夺走了约1亿人的生命，相当于东罗马帝国人口的一半（“查士丁尼瘟疫”）。

第二次瘟疫爆发于14世纪。它始于中国，波及亚洲和欧洲的许多国家。在亚洲，瘟疫夺去了4000万人的生命；在欧洲，1亿人中，有2500万人丧生。尼·卡拉姆津在其《俄罗斯国家史》中如此描述这场瘟疫：“病菌通过人体软腔内的腺体传播，患者咳血，第二天或第三天便会死亡。编年史家们说，难以想象还有比这更可怕的景象……从北京到幼发拉底河和拉多加河畔，地底深处布满了数百万具尸体，各个国家都变成了废墟……在格鲁霍夫和别洛焦尔斯克，没有一个居民幸存……这场残酷的瘟疫来来往往，反复出现。在斯摩棱斯克，瘟疫肆虐了三次，最终在1387年，只剩下五个人，根据编年史记载，他们出城封锁了布满尸体的城市。”

第三次鼠疫大流行始于 1894 年，结束于 1938 年，造成 1300 万至 1500 万人死亡。

鼠疫的病原体由法国科学家A.耶尔森于1894年发现，并以他的名字命名为鼠疫耶尔森菌。耶尔森菌属属于肠杆菌科，包含11个种，其中三种对人类有致病性：鼠疫耶尔森菌、假结核耶尔森菌和小肠结肠炎耶尔森菌；其余几种的致病性尚不清楚。

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鼠疫病原体的形态

鼠疫耶尔森氏菌长1-2微米，厚0.3-0.7微米。在鼠疫患者尸体以及死于鼠疫的人和啮齿动物尸体的涂片中，该菌呈短卵形（卵状）杆状，并呈双极染色。在肉汤培养的涂片中，该菌杆呈链状排列；在琼脂培养的涂片中，该菌杆呈随机排列。两种培养条件下均保留双极染色，但在琼脂培养的涂片中，双极染色略弱。鼠疫病原体为革兰氏阴性菌，碱性染料和石炭酸染料（莱弗勒蓝）染色更佳，不形成芽孢，无鞭毛。DNA中G+C的含量为45.8-46.0摩尔%（全属）。在37°C的温度下，它会形成一种蛋白质性质的精致胶囊，在潮湿且微酸性的培养基中就会显露出来。

鼠疫病原体的生化特性

鼠疫耶尔森菌为需氧菌，在常规培养基中生长良好。其最适生长温度为27-28°C（范围：0-45°C），pH=6.9-7.1。鼠疫杆菌在液体和固体培养基中均有典型生长特征：在肉汤中，其形态为一层疏松的薄膜，薄膜上可见细丝状物垂下，形似钟乳石；在肉汤底部，其表面为疏松的沉淀物，而肉汤则保持透明。菌落于固体培养基中的生长发育经历三个阶段：在显微镜下观察10-12小时后，菌落呈无色平板状生长（“碎玻璃”阶段）；18-24小时后，菌落进入“蕾丝手帕”阶段，在显微镜下观察，菌落中央突出部分周围可见淡淡的蕾丝状区域，呈淡黄色或略带褐色。 40-48小时后，出现“成虫菌落”阶段——菌落中心呈褐色轮廓，边缘清晰可见。假结核耶尔森菌和小肠结肠炎耶尔森菌没有“碎玻璃”阶段。在含血培养基中，鼠疫耶尔森菌落呈颗粒状，边缘模糊。为了快速获得鼠疫耶尔森菌在培养基中的生长特征，建议添加生长刺激剂：亚硫酸钠、血液（或其制剂）或八叠球菌培养裂解物。鼠疫杆菌具有明显的多态性，尤其是在氯化钠浓度较高的培养基、陈旧培养物以及腐烂鼠疫尸体的器官中。

鼠疫杆菌没有氧化酶，不生成吲哚和H2S，有过氧化氢酶活性，能发酵葡萄糖、麦芽糖、半乳糖、甘露醇，产生酸，不产生气体。

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鼠疫病原体的抗原组成

在鼠疫耶尔森菌、假结核耶尔森菌和小肠结肠炎耶尔森菌中已发现多达18种相似的体细胞抗原。鼠疫耶尔森菌的特征在于存在荚膜抗原（组分I）、T、VW抗原、血浆凝固酶蛋白、纤溶酶、外膜蛋白和pH6抗原。然而，与假结核耶尔森菌和小肠结肠炎耶尔森菌不同，鼠疫耶尔森菌的抗原更为统一；该菌种尚无血清学分类。

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鼠疫病原体的抵抗力

鼠疫杆菌在痰液中可存活长达10天；在沾有患者分泌物的亚麻布和衣物上，可存活数周（蛋白质和黏液可保护其免受干燥的破坏性影响）。在死于鼠疫的人和动物尸体中，可从初秋存活至冬季；低温、冻融均无法将其杀死。日晒、干燥和高温对鼠疫耶尔森菌具有破坏性。60°C加热1小时即可将其杀死；100°C加热几分钟即可将其杀死；70%酒精、5%苯酚溶液、5%来苏尔溶液和其他一些化学消毒剂可在5-10-20分钟内将其杀死。

鼠疫病原体的致病因素

鼠疫耶尔森氏菌是所有细菌中致病性最强、侵袭性最强的，因此会导致最严重的疾病。鼠疫病原体会抑制所有对其敏感的动物以及人类的吞噬系统保护功能。它会侵入吞噬细胞，抑制其“氧化爆发”，并不受阻碍地繁殖。吞噬细胞无法发挥其对鼠疫耶尔森氏菌的杀伤功能，这是鼠疫易感性的主要原因。鼠疫耶尔森氏菌具有极强的侵袭性、侵袭性、产毒性、毒性、致敏性以及抑制吞噬的能力，这源于其体内存在一系列致病因子，具体如下。

细胞吸收外源染料和血红素的能力。它与铁转运系统的功能相关，并使鼠疫耶尔森菌能够在人体组织中繁殖。

• 在 37°C 温度下的生长依赖于培养基中 Ca 离子的存在。
• VW抗原的合成。抗原W位于外膜，而V位于细胞质中。这些抗原确保了鼠疫耶尔森菌在巨噬细胞内的繁殖。
• “鼠”毒素的合成。该毒素会阻断敏感动物心脏和肝脏线粒体的电子传递过程，影响血小板和血管（血小板减少症），并破坏其功能。
• 荚膜（级分I-Fral）的合成。荚膜抑制巨噬细胞的活性。
• 农药合成是鼠疫耶尔森氏菌的一个物种特异性特征。
• 纤维蛋白溶酶合成。
• 血浆凝固酶的合成。这两种蛋白质都位于外膜上，并赋予鼠疫耶尔森氏菌较高的侵袭性。
• 内源性嘌呤的合成。
• 外膜热诱导蛋白——Yop蛋白（耶尔森氏菌外蛋白）的合成。YopA、YopD、YopE、YopH、YopK、YopM、YopN等蛋白抑制吞噬细胞的活性。
• 神经氨酸酶的合成。它促进粘附（释放鼠疫耶尔森氏菌受体）。
• 腺苷酸环化酶的合成。据推测，它可以抑制“氧化爆发”，即阻止巨噬细胞的杀伤作用。
• 粘附菌毛的合成。它们抑制吞噬作用，并确保鼠疫耶尔森氏菌作为细胞内寄生虫渗透到巨噬细胞中。
• 广谱氨基肽酶的合成。
• 内毒素（LPS）和其他具有毒性和致敏作用的细胞壁成分。
• pHb-抗原。它在37°C和低pH值下合成，抑制吞噬作用并对巨噬细胞具有细胞毒性。

鼠疫耶尔森氏菌的致病因素很大一部分是由以下 3 类质粒携带的基因控制的，这些基因通常在所有致病菌株中同时存在：

• pYP (9.5 kb) - 致病质粒。携带3个基因：
  • pst-编码农药的合成；
  • pim——确定对杀虫剂的免疫力；
  • pla——决定纤维蛋白溶解（纤溶酶原激活剂）和血浆凝固酶活性。
• pYT (65 MD) 是一个产毒质粒。它携带决定“鼠”毒素（一种由两个片段A和B组成的复合蛋白，分子量分别为240 kDa和120 kDa）合成的基因，以及控制荚膜蛋白质和脂蛋白成分的基因。它的第三个成分控制染色体基因。该质粒之前被称为pFra。
• pYV (110 kb) - 毒力质粒。

它决定了鼠疫耶尔森氏菌在 37°C 下生长对培养基中 Ca2+ 离子存在的依赖性，因此它有另一个名称 - Lcr 质粒（低钙反应）。这种特别重要的质粒的基因还编码 V 和 W 抗原以及热诱导的 Yop 蛋白的合成。它们的合成是在 37°C 温度下、培养基中没有 Ca2+ 的情况下在复杂的基因控制下进行的。除 YopM 和 YopN 之外的所有类型的 Yop 蛋白都会因纤溶酶原激活剂（pYP 质粒的 pla 基因）的活性而水解。Yop 蛋白在很大程度上决定了鼠疫耶尔森氏菌的毒力。YopE 蛋白具有抗吞噬和细胞毒作用。YopD 确保 YopE 渗透到靶细胞中；YopH 具有抗吞噬和蛋白酪氨酸磷酸酶活性；YopN 蛋白具有钙传感器的特性； YopM 与人体血液中的凝血酶结合。

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感染后免疫

感染后免疫力强且终生。鼠疫反复发作的情况极为罕见。免疫力的本质是细胞免疫。虽然抗体在获得性免疫中出现并发挥一定作用，但它主要由T淋巴细胞和巨噬细胞介导。在患过鼠疫或接种过疫苗的人中，吞噬作用是完全的。这决定了获得性免疫力。

鼠疫流行病学

鼠疫病原体的温血动物种类繁多，涵盖8个目、200多种哺乳动物。自然界中鼠疫的主要来源是啮齿动物和兔形目动物。其中180多种已证实存在自然感染，其中40多种属于俄罗斯及邻近地区（前苏联境内）的动物区系。在实验条件下已确定可能传播鼠疫病原体的60种跳蚤中，有36种生活在该地区。

鼠疫菌在跳蚤消化道的管腔内繁殖。在其前部会形成一个栓塞（“鼠疫块”），内含大量微生物。当哺乳动物叮咬伤口时，血液会逆流回流，部分微生物会被从栓塞上冲走，从而导致感染。此外，跳蚤进食时分泌的粪便如果进入伤口，也会引起感染。

俄罗斯和中亚地区鼠疫耶尔森菌的主要携带者是地松鼠、沙鼠和土拨鼠，在一些疫源地，鼠兔和田鼠也携带鼠疫耶尔森菌。以下鼠疫疫源地的存在与鼠疫耶尔森菌有关。

• 5 个疫源地中，鼠疫微生物的主要携带者是小地松鼠（里海西北部地区；捷列克-松扎河交汇处；厄尔布鲁士疫源地；伏尔加-乌拉尔和外乌拉尔半沙漠疫源地）。
• 5 个疫源地，其中携带者是地鼠和土拨鼠（在阿尔泰地区是鼠兔）：外贝加尔、戈尔诺-阿尔泰、图瓦和高山天山以及帕米尔-阿莱疫源地。
• 伏尔加-乌拉尔、外高加索和中亚沙漠地区，主要携带者是沙鼠。
• 高加索高山地区和吉萨尔地区是疫病的主要传播媒介，主要携带者是田鼠。

鼠疫耶尔森氏菌的不同分类基于不同的特征组——生化特性（甘油阳性和甘油阴性变种）、分布区域（海洋变种和大陆变种）、主要携带者类型（大鼠和地松鼠变种）。根据法国鼠疫研究员R. Devignat于1951年提出的一种最常见的分类方法，根据病原体的地理分布及其生化特性，鼠疫耶尔森氏菌可分为三个种内类型（生物变种）。

按照俄罗斯科学家（Saratov，1985）的分类，鼠疫耶尔森氏菌分为5个亚种：鼠疫耶尔森氏菌鼠疫亚种（主要亚种，包括R. Devigny分类的所有3个生物变种）、阿尔泰亚种鼠疫耶尔森氏菌鼠疫亚种（阿尔泰亚种）、高加索亚种鼠疫耶尔森氏菌鼠疫亚种（高加索亚种）、希萨里卡亚种鼠疫耶尔森氏菌鼠疫亚种（吉萨尔亚种）和乌莱格亚种鼠疫耶尔森氏菌鼠疫亚种（乌德盖亚种）。

人类通过跳蚤叮咬、直接接触传染性物质、空气飞沫以及罕见的食物（例如食用感染鼠疫的骆驼肉）感染鼠疫。1998-1999年，全球有30,534人感染鼠疫，其中2,234人死亡。

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瘟疫的症状

根据感染方式，鼠疫可分为腺鼠疫、肺鼠疫和肠鼠疫；罕见的是脓毒症鼠疫和皮肤鼠疫（跳蚤叮咬处出现化脓性水疱）。鼠疫的潜伏期从几小时到9天不等（接受血清预防治疗的人群最长可达12天）。鼠疫病原体可通过皮肤最细微的损伤（跳蚤叮咬），有时通过粘膜或空气飞沫传播，到达局部淋巴结，并在那里开始迅速繁殖。鼠疫发病突然：剧烈头痛、高烧伴寒战、面部充血，随后皮肤变黑，出现黑眼圈（“黑死病”）。第二天出现淋巴结肿大（淋巴结发炎肿大）。有时，鼠疫发展迅速，患者在出现淋巴结肿大之前就已死亡。肺鼠疫尤其严重。它可以作为腺鼠疫的并发症发生，也可以通过空气传播。该病发展非常迅速：发冷、高烧，在最初几个小时内就会出现侧腹疼痛、咳嗽，起初是干咳，然后伴有血痰；随后出现谵妄、发绀、虚脱，最终导致死亡。肺鼠疫患者对他人极其危险，因为他会随痰排出大量病原体。在疾病的发展过程中，吞噬细胞（中性粒细胞和巨噬细胞）的活性受到抑制起着主要作用。病原体不受抑制地繁殖并通过血液扩散到全身，会完全抑制免疫系统，并导致患者（在缺乏有效治疗的情况下）死亡。

鼠疫的实验室诊断

检测方法包括细菌学、细菌学、血清学和生物学方法，以及鼠疫杆菌过敏试验（用于回顾性诊断）。检测材料包括：淋巴结穿刺样本（或其分泌物）、痰液、血液以及肠道粪便。鼠疫耶尔森菌的鉴定基于形态学、培养和生化特征、鼠疫噬菌体检测以及生物学检测。

测定研究材料中鼠疫杆菌抗原的一种简单可靠的方法是使用RPGA（角色扮演基因扩增法），特别是使用经荚膜抗原单克隆抗体致敏的红细胞诊断液和IFM。这些相同的反应也可用于检测患者血清中的抗体。

生物诊断方法包括用测试材料（当其被伴随的微生物群严重污染时）通过皮肤、皮下或不太常见的腹膜内感染豚鼠。

在处理含有鼠疫病原体的材料时，必须严格遵守制度，因此所有研究都只能由专门的防鼠疫机构的训练有素的人员进行。

鼠疫预防

国家鼠疫防治专门机构负责持续监测鼠疫自然疫源地，并组织开展全国范围内的人类疾病防治工作。该机构下设五个鼠疫防治机构和数十个鼠疫防治站及部门。

尽管存在自然疫源地，但自1930年以来，俄罗斯从未发生过一例人感染鼠疫的病例。为了预防鼠疫，使用鼠疫疫苗——一种来自肠病毒株的减毒活疫苗。该疫苗通过皮肤、皮内或皮下注射给药。此外，还提出了一种口服干片疫苗。接种后免疫力在接种后第5-6天形成，可持续11-12个月。已提出使用鼠疫毒素进行皮内过敏试验，以评估其疗效并用于鼠疫的回顾性诊断。如果在24-48小时后，在注射鼠疫毒素的部位形成直径至少10毫米的封口并出现发红，则该反应被认为是阳性。在具有感染后免疫力的人群中，过敏试验也呈阳性。

俄罗斯科学家对鼠疫研究和组织抗击鼠疫做出了巨大贡献：D.S.萨莫伊洛维奇（早在18世纪，他不仅是俄罗斯第一个，也是欧洲第一个“寻找”鼠疫微生物的人，也是第一个提出接种鼠疫疫苗的人），D.K.扎博洛特内，N.P.克洛德尼茨基，I.A.杰明斯基（研究自然鼠疫疫源地、疫源地病原体携带者等）等。