Роль L-формы бактерий в инфекционной патологии животных
Симон Джупина
Впервые L-форму бактерий наблюдал Н.Ф.Гамалея в 1894 году, а Эмми Клайнебергер-Нобиль в 1935 году её описала и предложила определять буквой L в честь Листеровского института в Лондоне. [1]. С тех пор бактериологи выполнили большое число работ, в которых освещены особенности биологии и морфологии этой формы бактерий, показано свойство всех патогенных бактерий реверсироваться в авирулентную L-форму и трансформироваться в её патогенное состояние. Описаны условия и препараты, какие способствуют такой трансформации и реверсии.
Но её роль в инфекционной патологии только пытались осветить [2]. При этом L-форму микобактерий выявили в лимфоузлах телят, полученных от больных туберкулезом коров, что подтверждает проницаемость для неё плацентарного барьера и внутриутробную персистенцию. Проведя опыты на лабораторных животных и бактериологические исследования, подтвердившие известные характеристики этой формы бактерии, авторы пришли к выводу, что «отсутствие достаточной полноты знаний об условиях образования этой формы, а также методов и средств её выявления, не позволяет оценить истинное значение этой формы в эпизоотическом процессе и эффективности противобруцеллезных мероприятий».
По нашему мнению, роль L-формы бактерий в инфекционной патологии познаётся не её изучением, а познанием особенностей проявления эпизоотического процесса инфекционных болезней при различных её формах. Этого достигают при изучении проявления эпизоотического процесса болезней, возбудители которых закономерно живут в органах и тканях своих облигатных хозяев и являются причиной заболевания потенциальных хозяев. Неоднозначные особенности проявления эпизоотического процесса формируются различными формами бактерий. Одна и та же болезнь при трансформации и реверсии возбудителя проявляется среди животных разных видов по-разному. На основе полученных данных разрабатывают гипотезы о роли различных форм бактерий в формировании особенностей проявления болезней среди животных, одни из которых выполняют функцию облигатного, а другие – потенциального хозяина. Гипотезы проверяют экспериментально или на практике.
Много полезного для понимания роли L-формы бактерии в инфекционной патологии даёт анализ эпизоотической ситуации сапа. О заболевании этой болезнью однокопытных животных и их роли как источника возбудителя, инфицирующего людей, было известно еще до христианского летоисчисления. Возбудителя сапа, Pseudomonas mallei, впервые открыли в 1882 году Лёффлер и Шютц, а препарат, маллеин, для аллергической его диагностики сконструировали Х.И.Гельман и О.И.Кальнинг в 1891 году.
В те годы роль L-формы возбудителя сапа в инфекционной патологии не изучали, но можно полагать о ней по особенностям проявления эпизоотического процесса этой болезни в популяциях облигатного хозяина, функцию которого выполняют лошади, и потенциальных хозяев, функцию которых выполняют плотоядные животные и люди.
Возбудитель сапа закономерно живёт в организме лошадей и передаётся приплоду через плацентарный барьер, что возможно только для скрытой формы бактерий. У лошадей болезнь проявляется хронически на фоне недостаточного кормления и повышенной эксплуатации. Больные особи инфицируют плотоядных животных и людей, у которых болезнь проявляется в острой и сверхострой форме, как правило, заканчивающейся летальным исходом. Но больные люди и плотоядные животные не выполняют функции источника возбудителя сапа. У них болезнь завершается биологическим тупиком.
Использование маллеина подтвердило диагноз хронического и латентного течения этой болезни у лошадей, что позволило изъять больных из табунов и конюшен и значительно улучшить эпизоотическую ситуацию как среди лошадей, так и со случаями заболевания людей.
Уже в 1925-26 гг. в СССР среди больных сапом лошадей 87% приходилось на носителей, у которых болезнь протекала в латентной форме. Клинических её признаков не наблюдали, но отмечали положительную реакцию офтальмомаллеинизации [3]. У остальных 13% болезнь протекала хронически, и диагноз подтверждался совпадением положительных аллергической и серологической реакций.
Полагали, что изъятие из оборота табунов и конюшен больных лошадей и носителей возбудителя, выявленных офтальмомаллеинизацией, позволит оздоровить конепоголовье. Но положительно реагирующих лошадей продолжали выявлять даже после многократных исследований таким методом. Офтальмомаллеинизация не провоцировала жизнедеятельность скрытой формы возбудителя сапа, поэтому не трансформировала её в патогенную, диагностируемую форму возбудителя.
Пока в конюшнях и табунах поддерживались оптимальные условия содержания, в них оставалось большое число скрытых носителей возбудителя сапа. Характерная для того периода повышенная эксплуатация лошадей была тем стрессовым воздействием, какое изменяло условия жизнедеятельности такой формы бактерии и трансформировало определённую её часть в патогенных возбудителей.
После стрессовых воздействий такие лошади оказывались положительно реагирующими. Это способствовало выявлять носителей скрытой формы возбудителя с помощью офтальмомаллеинизации. Но при очередных исследованиях вновь выявлялись больные.
Проблему решила внутримышечная и подкожная маллеинизация, при которой повышенные дозы маллеина провоцируют жизнедеятельность скрытой формы бактерии. Такая маллеинизация трансформирует скрытую форму в патогенного возбудителя, что повышает температуру тела лошадей на один градус и является основным тестом диагноза сапа. С его помощью выявили скрытых носителей, что обеспечило оздоровление поголовья лошадей и девастацию возбудителя этой болезни.
В организм плотоядных животных и людей возбудитель сапа проникает только горизонтальным путём. В их органах и тканях условия для его жизнедеятельности резко отличаются от условий в организме облигатного хозяина – лошади. Поэтому в них он пребывает только в патогенной форме, а болезнь характеризуется как классическая. К тому же, люди и плотоядные не адаптированы к жизни возбудителя сапа в их организме.
С позиции современного уровня знаний есть основание полагать, что в организме лошадей поддерживается скрытое носительство L-формы возбудителя сапа, которая, преодолевая плацентарный бартер, передаётся приплоду вертикальным путём. Офтальмомаллеинизация, даже с учетом стрессовых воздействий на лошадей, не выявляет всех скрытых носителей. Напротив, подкожная и внутримышечная маллеинизация трансформирует их в диагностируемую S-форму, что позволяет изымать носителей из оборота конюшен и табунов и обеспечивать девастацию возбудителя сапа.
Много для понимания роли L-формы бактерий в инфекционной патологии дают материалы изучения эпизоотического процесса бруцеллёза КРС [4]. Возбудитель этой болезни закономерно живёт в органах и тканях крупного рогатого скота. Контроль над бруцеллёзом осуществляют с помощью серологических исследований сыворотки крови КРС и изъятия положительно реагирующих из оборота стада.
Наблюдения и обследования вспышек бруцеллёза КРС позволили сформулировать цикл развития возбудителя этой болезни [5]. Показано, что L-форма возбудителя бруцеллёза закономерно живёт в организме коров, выполняющих функцию облигатного хозяина. Оставаясь авирулентной, она вертикальным путём передаётся приплоду. Стельность приплода изменяет условия её жизнедеятельности, что трансформирует такую форму в патогенного возбудителя. Нетели, будучи незащищенными от продуктов её жизнедеятельности, на 6-8 месяце стельности абортируют. Аборт – единственный источник патогенного возбудителя бруцеллёза КРС. Рассеянный после него возбудитель инфицирует восприимчивых животных горизонтальным путём. В их организме функцию антигена выполняют продукты жизнедеятельности этой формы возбудителя бруцеллёза. Центральный биологический механизм иммунитета распознаёт их генетическую чужеродность и формирует защиту плода от этих продуктов, что диагностируется серологическими тестами. Поэтому коровы, получив иммунитет от продуктов жизнедеятельности возбудителя бруцеллёза, не абортируют. Возбудитель же реверсирует в скрытую форму и продолжает жить в специфических для него условиях организма облигатного хозяина.
Такое понимание цикла развития возбудителя бруцеллёза КРС подтверждается бактериологическими исследованиями [6, 7], показавшими, что S- и R-трансформация происходят в результате меняющихся условий жизнедеятельности такой формы возбудителя. Для L-формы возбудителя бруцеллёза условия резко меняются в организме глубокостельных нетелей. В них продукты жизнедеятельности S-формы возбудителя становятся причиной аборта.
Изъятие из стад серопозитивных животных, выявленных с помощью провокации вакцинами скрытой формы возбудителя, предупреждает появление новых вспышек бруцеллёза, что подтверждает ведущую роль L-формы возбудителя в эпизоотическом процессе этой болезни и открывает возможности девастации возбудителя.
Много для понимания роли L-формы бактерий в инфекционной патологии дало изучение особенностей проявления туберкулеза КРС при инфицировании микобактериями различных типов. Н.П.Овдиенко и др. [8] показали, что из протипированных за 5 лет 2440 культур микобактерий, выделенных от КРС в различных регионах, 96,5% принадлежали типу M. bovis, и только 2,7% — M. tuberculosis и 0,8% — M. avium. Эти данные убедительно подтверждают, что возбудители туберкулеза птичьего и человеческого типов, ставшие причиной болезни КРС, инфицировали его S-формой возбудителя, которая передаётся только горизонтальным путём и является пусковым механизмом эпизоотического процесса классической инфекционной болезни. Напротив, столь большой удельный вес M. bovis в популяциях своего облигатного хозяина указывает на закономерный механизм вертикальной передачи, который могла обеспечить только L-форма, формирующая болезнь, определяемую как факторная.
Изучение причин вспышек туберкулеза КРС показало, что если коров обслуживает больной туберкулезом человек, то всего через 1-2 года среди них выявляют 8-17 положительно реагирующих. Изъятие этих животных из оборота стада и запрет работать больному резко обрывает выявление вновь заболевших животных, чего не удаётся достичь, если причиной болезни был возбудитель бычьего типа.
В одном случае причиной заболевания коровы и нетели в приусадебном хозяйстве был уход за ними члена семьи, больного туберкулезом. Характерной особенностью диагноза этой болезни у КРС, инфицированного возбудителем туберкулеза человеческого типа, была значительно более выраженная аллергическая реакция, чем при инфицировании возбудителем бычьего типа. При секционном обследовании туш этих животных не удалось выявить даже незначительных поражений органов и тканей, закономерно наблюдаемых при таком обследовании туш КРС, инфицированного возбудителем туберкулеза бычьего типа.
Такое наблюдение подтверждает, что жизнь вида возбудителя инфекции обеспечивается передачей его L-формы вертикальным путём только в популяциях облигатных хозяев. Для человеческого и птичьего типов возбудителей туберкулеза крупный рогатый скот выполняет функцию потенциального хозяина. Соответственно, микобактерии этих типов не имеют возможности преодолевать плацентарный барьер.
С позиции современного уровня знаний об эпизоотическом процессе и возбудителях инфекционных болезней, есть основание полагать, что функцию облигатных хозяев для возбудителя сапа выполняют однокопытные животные, для Brucellaabortus и Mycobacteriumbovis – крупный рогатый скот. Возбудители этих инфекционных болезней в ходе вековой совместной эволюции нашли для себя оптимальные условия жизнедеятельности и надёжный вертикальный механизм передачи в аналогичную для них среду облигатных хозяев. В этой среде они живут в L-форме, проникающей через плацентарный барьер.
Этих данных достаточно для предположения, что в природе имеются виды животных, выполняющих функцию таких хозяев для каждого вида бактерий. Особого внимания заслуживают грызуны как облигатные хозяева многих бактерий.
Изменение условий жизнедеятельности в организме облигатного хозяина трансформирует L-форму бактерий в патогенную S-форму. Патогенная форма инфицирует восприимчивых животных горизонтальным путём. Если инфицированными оказываются облигатные её хозяева, то возбудитель реверсируется в авирулентную L-форму, а иммунная система формирует защиту против продуктов его жизнедеятельности. Облигатные хозяева при этом продолжают оставаться скрытыми её носителями и источниками для своего приплода. Болезни в этом случае определяются как факторные. Вакцинация не защищает животных от болезней этой категории.
Если инфицированными оказываются потенциальные хозяева возбудителя, то они заболевают с клинически выраженными признаками, зачастую с летальным исходом. Проникшие извне в организм таких животных генетически чужеродные клетки и выделяемые ими продукты жизнедеятельности распознаются и уничтожаются системой иммунологического надзора. Болезни в этом случае определяются как классические. От них животных надёжно защищает вакцинация.
С позиции интересов возбудителей, их скрытая форма остаётся основной, обеспечивающей выживание видов бактерий. С позиции интересов инфекционной патологии основной является S-форма возбудителя инфекции. Но, проводя контроль над эпизоотическими процессами болезней и преследуя цель девастации их возбудителей, надо учитывать обе формы.
Джупина С.И. Заслуженный ветеринарный врач РФ, д.в.н., профессор
Литература:
1. Прозоровский С.В., Кац Л.Н., Коган Г.Я. L-форма бактерий (механизм образования,
структура, роль в патологии) М., Медицина, 1984, с.236.
2. Душаева Л.Ж, Кушалиев К.Ж.Роль и значение L-форм бактерий в инфекционной
патологии и иммунологии. «Наука и современность», Западноказахстанский
аграрно-технический университет им. Жангир хана. №2 (23), 2011, с.95-99
3. Вышелеский С.Н. Сап. В кн.: Частная эпизоотология, М., Огиз-Сельхозгиз, 1948,
с.240-261
4. Вышелеский С.Н. Бруцеллёз домашних животных. В кн.: Частная эпизоотология
М., «Сельхозгиз», 1935, с. 174 – 206
5. Джупина С.И. Цикл развития возбудителя бруцеллёза КРС. III Международная
научно-практическая конференция. «Научные перспективы ХХΙ века. Достижения и
перспективы нового столетия». Часть 5, №3, 2014, с. 161 – 163.
6. Ощепков В.Г., Гордиенко Л.Н. Распространенность R- и — SR- форм B. abortus на
территории Сибири и Дальнего Востока и их свойства. В кн.: Эпизоотология,
диагностика и профилактика инфекционных и инвазионных болезней животных.
Новосибирск, 1988, с. 36 — 40
7. Ощепков В.Г. Гордиенко Л.Н. L-трансформация бруцелл – значение в эпизоотическом
процессе и эволюции рода Brucella. «Ветеринарная патология», №4, 2004, с.36 -46
8. Овдиенко Н.П., Найманов А.Х., Смолянинов Ю.И., Баганец Н.С., Калмыков М.В.,
Таранова Л.А., Соколова Е.Э., Мельник Н.В., Коломыцев С.А., Хруленко С.Н.
Бактериологическая диагностика туберкулеза животных. «Ветеринария», №12, 2006,
