Введение
Вид бактерии
Burkholderia mallei – это грамотрицательная, биполярная, аэробная бактерия, патогенный микроорганизм для человека и животных рода Burkholderia, вызывающий болезнь железистая опухоль (гландеры); латинское название этой болезни (malleus) и дало название виду, который её вызывает. Она тесно связана с B. pseudomallei и, согласно многолокусному секвенированию типов, является подвидом B. pseudomallei. B. mallei эволюционировала от B. pseudomallei в результате селективного упрощения и делеций в геноме B. pseudomallei. В отличие от B. pseudomallei и других представителей рода, B. mallei неподвижна; её форма коккобациллярная, размеры составляют примерно 1,5–3,0 мкм в длину и 0,5–1,0 мкм в диаметре, с закругленными концами.
Открытие и ранняя история
Вильгельм Шюц и Фридрих Лёффлер впервые изолировали B. mallei в 1882 году. Она была выделена из инфицированной печени и селезенки лошади. Эта бактерия также является одной из первых, у которой была идентифицирована система секреции типа VI, важная для её патогенности. В 1885 году немецкий ботаник и бактериолог Вильгельм Зопф (1846–1909) присвоил патогену биномиальное название, проанализировав образцы бактерии. В 1886 году он дополнительно уточнил свои наблюдения за этим возбудителем.
Семейство Burkholderiaceae
Большинство организмов семейства Burkholderiaceae обитают в почве, однако B. mallei – нет. Поскольку B. mallei является облигатным патогеном для млекопитающих, ему необходимо заражать млекопитающего для выживания и передачи от одного хозяина к другому.
Род Burkholderia
B. mallei очень тесно связана с B. pseudomallei, демонстрируя 99% идентичность в консервативных генах при сравнении с B. pseudomallei. Геном B. mallei примерно на 1,4 Мб меньше, чем геном B. pseudomallei.
Геном
Геном B. mallei был секвенирован в Соединенных Штатах Институтом геномных исследований. Размер генома меньше, чем у B. pseudomallei. Секвенирование генома B. mallei выявило хромосому размером 3,5 мегабазис (Мб) и "мегаплазмиду" размером 2,3 Мб. Также было обнаружено множество вставочных последовательностей и генов, подверженных фазовой изменчивости.
Развитие культуры
И B. mallei, и B. pseudomallei могут быть выращены в лабораторных условиях; для культивирования бактерий можно использовать питательный агар. В культуре B. mallei образует гладкие, серые, полупрозрачные колонии. За 18 часов при 37 °C колония B. mallei может достигать диаметра примерно 0,5–1,0 мм. Рост культуры B. mallei на агаре МакКонки варьируется. Многие микробиологи не знакомы с B. mallei, и в результате его часто ошибочно принимают за вид Pseudomonas или за контаминант в культуре. Способность B. mallei выживать внутри клеток хозяина затрудняет разработку вакцины против него, делая этот процесс сложным. Для эффективной защиты от B. mallei вакцина должна вызывать как клеточный, так и гуморальный иммунный ответ. В отношении вакцины против B. mallei, близкое родство B. mallei и B. pseudomallei может позволить создать вакцину, эффективную против обоих типов. Липополисахарид, выделенный из B. mallei, продемонстрировал значительно более низкую биологическую активность по сравнению с ЛПС из Escherichia coli, что согласуется с более низкой степенью ацилирования его липида А: основные формы липида А B. mallei были пента- и тетраацилированными, в то время как классический липид А из E. coli – гексаацилированным. Кроме того, липид А из B. mallei содержит 4 амино- и 4 дезоксиарабинозных остатка почти в половине молекул, что частично нейтрализует отрицательный заряд фосфатных групп, необходимых для взаимодействия с положительно заряженными аминокислотами TLR4. При этом ацильные цепи липида А в B. mallei в среднем были длиннее (14–16 атомов углерода), чем в E. coli (14 атомов углерода), однако ЛПС из B. mallei оказался более слабым активатором. B. mallei может использовать ЛПС с низкой биологической активностью, чтобы избежать распознавания комплексом TLR4/MD2 врожденной иммунной системы, подавляя иммунный ответ хозяина и увеличивая риск распространения бактерий.
Глобальное присутствие
Burkholderia mallei была искоренена в Соединенных Штатах и большинстве западных стран, но продолжает поражать животных в Африке, Азии, на Ближнем Востоке, в Центральной и Южной Америке.
Потенциал в качестве биологического оружия
Bukrholderia mallei и B. pseudomallei исторически рассматривались как потенциальные агенты биологического оружия. Центры по контролю и профилактике заболеваний классифицируют B. mallei как биологический агент критической важности категории B.
Инцидентность в США
В марте 2000 года в Соединенных Штатах произошел один из первых случаев заболевания пироплазмозом с 1940-х годов – молодой микробиолог, работавший в Институте медицинских исследований инфекционных заболеваний армии США, заболел. У исследователя был диабет первого типа, и он около двух лет работал с B. mallei, однако не всегда использовал перчатки во время исследований. У него наблюдалось увеличение лимфатических узлов и лихорадка, которая продолжалась 10 дней, несмотря на лечение антибиотиками. В последующие недели исследователь испытывал усталость, озноб, ночную потливость и потерю веса. В следующем месяце симптомы временно исчезли после лечения кларитромицином, но возобновились после прекращения приема препарата. После проведения множественных анализов культур крови исследователя и биопсии части абсцесса печени, бактерия была идентифицирована как B. mallei. Как только было установлено, что именно заразило исследователя, ему был назначен повторный курс антибиотиков (имипенем и доксициклин) с шестимесячным лечением. Через год исследователь полностью выздоровел. Этот случай также показал, что для заражения не обязательно наличие пореза или ссадины на коже, поскольку исследователь не помнил никаких травм во время работы в лаборатории. Этот случай имел важное значение, поскольку продемонстрировал трудности, с которыми сталкиваются микробиологические лаборатории при идентификации возбудителей биологического оружия, и потенциальные последствия, если не будут приняты меры для подготовки к реальной биологической атаке. Японцы использовали B. mallei в своих подразделениях, занимавшихся разработкой биологического оружия. Наиболее печально известным подразделением, отрядом 731, бактерия использовалась для проведения экспериментов на живых людях. Однако японцам не удалось создать на основе B. mallei биологическое оружие. Они использовали B. mallei для проверки его эффективности в загрязнении источников воды, и результаты этих тестов оказались успешными. Российская программа биологического оружия также проявляла интерес к B. mallei и проводила с ним полевые испытания. Некоторые из исследователей, участвовавших в программе, заразились и погибли в ходе работы. Предполагается, что Советский Союз в конечном итоге использовал B. mallei во время войны в Афганистане против моджахедов.