Бактерия, вызывающая туляремию, сохраняет вирулентность в холодной воде месяцами

Francisella tularensis — одна из самых заразных патогенных бактерий, хотя и не передается от человека к человеку. Она настолько вирулентна, что считается серьезной потенциальной угрозой биотерроризма. Считается, что человек может заразиться респираторной туляремией (кроличьей лихорадкой), вдохнув всего 10 микроорганизмов.

Профессор Северного университета Аризоны Дэвид Вагнер в 2018 году начал трехлетний проект по изучению жизненного цикла F. tularensis, финансируемый Агентством по сокращению военной угрозы США (DTRA) на сумму $2,25 млн.

Одна из загадок патогена — его способность оставаться в спящем, возможно, «жизнеспособном, но некультивируемом» состоянии (бактерия жива, но не растет в лаборатории). Это затрудняет изучение. Целью Вагнера было определить экологические и генетические факторы, способствующие способности патогена оставаться в спящем состоянии месяцами — феномен, остававшийся загадкой более 100 лет.

Вагнер и его коллеги опубликовали результаты в журнале Applied and Environmental Microbiology в статье «Long-Term Survival of Virulent Tularemia Pathogens outside a Host in Conditions That Mimic Natural Aquatic Environments». В работе показано, что, воспроизводя в лаборатории условия окружающей среды (низкие температуры, бедная питательными веществами вода), бактерия может сохраняться в холодной воде без питательных веществ месяцами, оставаясь полностью вирулентной. Результаты дают правдоподобное объяснение тому, как она может перезимовать в окружающей среде вне хозяина.

Основные выводы:

• F. tularensis может сохраняться в спящем состоянии в холодной воде без питательных веществ более шести месяцев.
• Это означает способность к длительному существованию в окружающей среде вне млекопитающего-хозяина или членистоногого переносчика.
• Это неожиданно, так как многие другие бактерии в подобных условиях образуют споры (например, Bacillus anthracis — возбудитель сибирской язвы), но F. tularensis этого не делает.
• Бактерия остается полностью вирулентной.

«Эти результаты полностью изменили наше представление об экологии этой бактерии. Теперь мы понимаем, что млекопитающие, вероятно, являются лишь небольшой (но важной) частью ее стратегии выживания. Мы считаем, что большую часть времени она проводит в окружающей среде вне хозяина и лишь периодически вызывает заболевание у млекопитающих. Но эти случаи заболевания по-прежнему очень важны, так как служат для увеличения количества F. tularensis, которое возвращается в окружающую среду».

Исследование проводилось совместно с коллегами из Шведского агентства оборонных исследований и Университета Умео в Швеции. Команда известна во всем мире своей работой по построению филогении (глобального генеалогического древа) F. tularensis и ее филогеографии.

В рамках текущего гранта DTRA команда теперь исследует гены и белки, регулирующие способность F. tularensis сохраняться в окружающей среде. В этой работе участвуют студенты бакалавриата NAU.

Бактерия естественным образом встречается по всему северному полушарию, включая Аризону, но число зарегистрированных случаев в США невелико (230 случаев в 2016 году, 3 — в Аризоне). Люди могут заразиться через укусы насекомых, употребляя загрязненную воду (например, в Турции), при контакте с инфицированными животными или при вдыхании аэрозольных частиц с бактерией. Вакцины нет, болезнь лечится антибиотиками. Команда Вагнера недавно завершила связанный проект DTRA по изучению устойчивости патогена к антибиотикам.