Кіріспе

Бактерияның түрі Coxiella burnetii – міндетті түрде жасуша ішінде тіршілік ететін бактериялық патоген және Q қызуының қоздырғышы. Coxiella туы морфологиялық тұрғыдан Rickettsia-ға ұқсас, бірақ генетикалық және физиологиялық жағынан көптеген айырмашылықтары бар. C. burnetii – кішкентай, грам-теріс, коккобацилла пішіндес бактерия, ол жоғары температура, осмостық қысым және ультракүлгін сәулелену сияқты қоршаған ортаның күшті әсерлеріне өте төзімді. Бұл қасиеттер организмнің екі фазалы даму циклының бір бөлігі болып табылатын кішкентай жасуша нұсқасына байланысты, оның ішінде метаболизм және көбейтуге белсендірек ірі жасуша нұсқасы бар. Ол стандартты дезинфекциялаушы заттарға төтеп бере алады және фаголизосомадағыдай көптеген басқа да қоршаған орта өзгерістеріне төзімді.

Тарих және атау

1920-1930 жылдары жүргізілген зерттеулерде қан құрттарынан оқшауланған, сүзгіден өте алатын, жаңа типтегі Рикетсия анықталды. Коксиелла бурентетидің алғашқы сипаттамасын 1930 жылы Хидэо Ногучи жариялаған, бірақ оның үлгілері сақталмағандықтан, бұл осымен бір организм ме екені әлі де белгісіз. Нақты сипаттамалар 1930 жылдардың соңында Q қызуының себебін зерттеу барысында Австралиядағы Эдвард Холбрук Деррик пен Макфарлейн Бернет, сондай-ақ АҚШ-тағы Роки Маунтин Лабораториясында (RML) Herald Rea Cox және Гордон Дэвис жариялады. RML тобы грек тілінен алынған, сүзгі тесіктерінен өту қабілетін білдіретін «Рикетсия диапорика» деген атауды ұсынды, егер Ногучидің сипаттамасы басым болса, Кокс немесе Дэвистің есімімен атаудан аулақ болу мақсатында. Сол кезде Деррик Бернеттің организмді Рикетсия ретінде анықтауға қосқан үлесін ескере отырып, «Рикетсия бурентети» деген атауды ұсынды. Бұл түрдің басқа Рикетсиялардан едәуір ерекшеленетіндігі анықталғаннан кейін, ол алдымен Кокс атымен аталған Coxiella субгеніне, ал 1948 жылы Корнелиус Б. Филип ұсынған осы атаумен жеке туысқа көтерілді. Коксиелланы зерттеу қиын болды, өйткені оны иесіз өршіту мүмкін емес еді. Дегенмен, 2009 жылы ғалымдар бактерияларды аксеникалық мәдениетте өсіруге мүмкіндік беретін әдіс туралы хабарлады және бұл әдіс басқа патогендерді зерттеу үшін де пайдалы болуы мүмкін екенін ұсынды.

Патогенез

Көптеген C. burnetii штаммдарының арасында ең көп зерттелгендері – Nine Mile I фазасы және Priscilla I фазасы. Соңғы жылдары одан да көп штаммдар зерттелді. Дегенмен, Nine Mile штаммының C. burnetii-дің ең қауіпті штаммдарының бірі екендігі дәлелденді, инфекцияны тудыру үшін небары төрт организм жеткілікті. Бұл әсіресе маңызды, себебі егеуқұйрықтар C. burnetii-ге нашар сезімтал, сондықтан ауруды зерттеу үшін егеуқұйрықтарға егу үшін жоғары доза және күшті вирулентті доза қажет. ID50 (тәжірибелік нысандардың 50% жұқтыратын доза) – ингаляция арқылы бір, яғни бір организмді ингаляциялау 50% популяцияда ауруға шақырады. Бұл өте төмен жұқпалы доза (тек 1-10 организм қажет), бұл C. burnetii-ді ең жұқпалы организмдердің біріне айналдырады. Ауру екі сатыда дамиды: бас ауруы, дікіс және тыныс алу симптомдарымен көрінетін жедел саты және жасырын созылмалы саты. C. burnetii инфекциясы альвеолалар ішінде басталады. Ингаляцияланған кезде ол альвеолярлық макрофагтарды таңдап алады және актинге тәуелді фагоцитоз арқылы пассивті түрде оларға еніп кіреді. Бастапқы байланысқаннан кейін, C. burnetii фагоцитоздық жасушаларға актинге тәуелді пассивті фагоцитоз арқылы және кәсіби емес фагоциттерге белсенді «молния» механизмі арқылы еніп кіреді. C. burnetii αVβ3 интегралы арқылы RAC1 тәуелді фагоцитозды пайдаланады, бұл қабыну реакциясын тудырмау үшін пайда болған механизм деп саналады. Жұққаннан кейін C. burnetii екі фазалы даму циклына ие, ол кішкентай жасуша вариантынан (SCV) және үлкен жасуша вариантынан (LCV) тұрады, екеуі де жұқпалы. SCV метаболикалық тұрғыдан тежелген және көптеген қоршаған орта стрес факторларына төзімді болғандықтан, табиғи инфекцияны бастайтын форма болуы мүмкін. Қонақ жасушаға енгеннен кейін C. burnetii SCV фаголизосомалық жетілу жолынан өтеді. Жұққаннан кейінгі алғашқы алты сағат ішінде эндосомалар, аутофагосомалар және қышқыл фосфатаза бар лизосомалар жаңа пайда болған фагосомамен бірігіп, ерте PV құрайды, бұл SCV-дан LCV-ға өтуге көмектеседі. Нәтижесінде C. burnetii метаболикалық белсендіріледі және T4SS-ті шығарады, ол эффектті ақуыздарды қонақ жасушаның цитоплазмасына жеткізеді. 6 күннен кейін C. burnetii қайтадан SCV түріне өтеді. Көптеген инфекциялар өздігінен жойылатын болса да, тетрациклин немесе доксициклинмен емдеу симптомдардың ұзақтығын қысқартады және созылмалы инфекцияға шалықсу мүмкіндігін азайтады. Эритромицин мен рифампиннің комбинациясы ауруды емдеуде өте тиімді, ал Q VAX вакцинасымен (CSL) вакцинациялау оның алдын алуға тиімді. Бактериялар Icm/Dot (жасушаішілік көбею / органеллалардың тасымалындағы гендердегі ақаулар) деп аталатын IVB типті секреция жүйесін қолданады, ол 100-ден астам эффектті ақуыздарды қонаққа енгізеді. Бұл эффекттер бактериялардың қонақ жасушаның ішінде тірі қалу және өсу қабілетін арттырады, көптеген қонақ жасуша жолдарына әсер етеді, соның ішінде жасуша өлімін тоқтату, иммундық реакцияларды тежеу және везикула тасымалын өзгерту. Legionella pneumophila, сондай-ақ осы секреция жүйесін қолданады және эффекттерді енгізеді, тірі қалуды жақсартады, өйткені бұл ақуыздар бактерияны қамтитын вакуольдің қонақтың ыдырау эндосомаларымен бірігуіне кедергі келтіреді.

Биологиялық қару ретінде пайдалану

АҚШ 1969 жылы биологиялық қару бағдарламасын тоқтатты. Бағдарлама тоқтатылған кезде C. burnetii биологиялық қару ретінде стандартталған жеті агенттің бірі еді.

Геномдық

Coxiella burnetii тұқымдарының кем дегенде 75 толық тізбектелген геномдары бар, олардың әрқайсысында шамамен 2,1 Мбп ДНК бар және шамамен 2100 ашық оқу кадрын кодтайды; осы гендердің 746-сы (немесе шамамен 35%) белгілі функцияға ие емес. Бактериялардағы кішкентай РНК-лар стресс және вируленттілік жағдайларында белсендіріледі. Coxiella burnetii кішкентай РНК-лары (CbSRs 1, 11, 12 және 14) интергендік аймақта (IGR) кодталған. CbSRs 2, 3, 4 және 9 анықталған ORF-терге антисенс ретінде орналасқан. CbSR-лар иесінің жасушаларында ішкі өсу кезінде жоғары реттеледі. C. burnetii-дің барлық изоляттары төрт сақталған тәуелсіз көбейтілетін үлкен плазмидтердің (QpH1, QpDG, QpRS немесе QpDV) біреуін немесе QpRS-тен туындаған хромосомалық элементті тасымалдайды. QpH1 егеуқұйрық макрофагтары мен Vero жасушаларында бактерияның тірі қалуы үшін маңызды вируленттілік факторларын тасымалдайды; аксендік ортадағы өсуге әсер етпейді. QpH1 құрамында сонымен қатар токсинге қарсы антитоксиндік жүйе бар. Барлық плазмидтердің арасында 8 сақталған ген секреция жүйесі арқылы иесінің жасушасына енгізілетін ақуыздарды кодтайды.