Francisella tularensis
 Francisella tularensis
| |
|---|---|
.jpg)
מקרופאג של עכבר (צבוע בצהוב) מודבק בחיידקי F. tularensis (צבועים בכחול) מבעד למיקרוסקופ אלקטרונים סורק
| |
| מיון מדעי | |
| על־ממלכה: | חיידקים אמיתיים |
| ממלכה: | חיידקים |
| מערכה: | פרוטאובקטריה |
| מחלקה: | Gamma Proteobacteria |
| סדרה: | Thiotrichales |
| משפחה: | Francisellaceae |
| סוג: | Francisella |
| מין: | F. tularensis |
| תת-מינים | |
| |
| שם מדעי | |
 Francisella tularensis
| |
| שמות נוספים | |
|
(לא בשימוש)
| |
Francisella tularensis (בקיצור: F. tularensis, בתעתיק לעברית: פרנסיסלה טולרנסיס) הוא מין של חיידק פתוגני-זואונוטי, גראם-שלילי, אווירני אובליגטורי הגורם למחלת הטולרמיה (Tularemia) בבני האדם ובבעלי חיים[1]. המין כולל ארבעה זנים המוכרים למדע[1]. החיידק התגלה לראשונה במקרה בשנת 1911 במחוז טולרה (Tulare county) בקליפורניה שבארצות הברית, על ידי הבקטריולוג ג'ורג' וולטר מק'קוי ממעבדה לחקר הדבר מטעם שירותי בריאות הציבור של סן פרנסיסקו, בעת שעסק בחקר הדבר בקרב נובחניות[2]. שם סוג החיידקים - Francisella, ניתן להם על שמו של הבקטריולוג האמריקאי אדוארד פרנסיס (Edward Francis), אשר בשנת 1921 היה הראשון שגילה כי חיידק ה-F. tularensis (אז נקרא Bacterium tularense) הוא הגורם למחלת הטולרמיה בבני האדם, ואילו שם מין החיידק - tularensis, ניתן לו על שם מחוז טולרה בו התגלה לראשונה[3].
בשל הקלות הרבה שבה מופץ מין חיידקים זה בקרב בני האדם ובשל הווירולנטיות הגבוהה שלו, נכלל F. tularensis ברשימת גורמי הסיכון הביולוגי שעלולים לשמש לייצור נשק ביולוגי.
גילוי החיידק
בעקבות רעידת האדמה החזקה שפקדה את סן פרנסיסקו בשנת 1906, עלה החשש בקרב רשויות בריאות הציבור בקליפורניה מפני התפרצות מגפות שונות ובהן הדבר. בשנת 1907 החל ד"ר ג'ורג' וולטר מק'קוי (George Walter McCoy), בקטריולוג, אימונולוג ואפידמיולוג בהשכלתו לחקור את מוקדי התפרצות מחלת הדבר שגבתה בקליפורניה, במשך השנה שלאחר רעידת האדמה, את חייהם של 160 בני אדם. בשנת 1911, באחד ממחקרי השדה במחוז טולרה, הבחין ד"ר מק'קוי בגוויית נובחנית שעליה נראו בבירור סימני נגעים המזכירים במידת מה את הנגעים שנגרמים בעקבות הידבקות בדבר. הגווייה נלקחה למעבדתו של מק'קוי במכון לבריאות הציבור בסן פרנסיסקו. במרוצת אותה השנה הצליחו מק'קוי ועמיתו למחקר צ'ארלס צ'פין (Charles W. Chapin) לבודד את המיקרואורגניזם שגרם למותה של הנובחנית. תוצאות המחקר פורסמו בשנת 1912 והחיידק החדש קיבל את השם - Bacillus (Bacterium) tularense[2][4].
בשנת 1919 נשלח למחוז מילארד (Millard county) ביוטה שבארצות הברית הבקטריולוג אדוארד פרנסיס (Edward Francis) על מנת לחקור את התפרצותה של מחלת חום שלוותה בהתנפחות קשריות לימפה בקרב האוכלוסייה המקומית שבאה בעקבות עקיצת זבובים ממשפחת הטבניים. לאחר סדרה של ניסויים שערך במעבדתו בוושינגטון הצליח פרנסיס לבודד את החיידק Bacillus tularense מדמם של החולים ממחוז מילארד וכן לזהות את הווקטור הזבובי שמעביר את החיידק ממכרסמים שונים נגועים לבני אדם. במאמר שפרסם בשנת 1921 הצליח פרנסיס לקשור לראשונה בין ממצאיו של מק'קוי משנת 1911 לבין הפתוגנזה בבני אדם במחוז מילארד. בעקבות זאת המליץ לשנות את שם המחלה לטולרמיה (עד אז נודעה המחלה בשמות רבים: Deer fly fever, Ohara's fever, Rabbit fever, ועוד)[3][5].
בשנת 1924 הצליח צוות מדענים ממעבדות בריאות הציבור בהמילטון שבמונטנה, להראות כי קרציות מהוות וקטור נוסף וחשוב בהפצת טולרמיה[6].
בשנת 1928 הצליח פרנסיס להוכיח כי Ohara's fever, מחלת חום בעלת תסמינים דומים לטולרמיה, היא למעשה טולרמיה. בכך הראה לראשונה שתפוצת חיידקי F. tularensis אינה מוגבלת לגבולות ארצות הברית בלבד[6].
בשנת 1959, שבע שנים לאחר מותו של פרנסיס, בעקבות המלצה שהגישו מספר רופאים מברית המועצות, שונה שמו של החיידק כאות הוקרה לפועלו ומחקרו רב השנים של אדוארד פרנסיס ל-Francisella tularensis[6].
זני F. tularensis
כיום מוכרים למדע ארבעה זני F. tularensis[1][7]:
- F. tularensis tularensis (מוכר גם בתור Type A) - הוא הזן הנפוץ בצפון אמריקה בכלל ובפרט בארצות הברית ובקנדה. זהו הזן האלים והמסוכן ביותר מבין הארבעה. גורם לרוב לדלקת ריאות חריפה שמובילה למוות. זן זה מתחלק ל-3 קליידים:
בארנבים מספיקה כמות של 10> חיידקי Type A על מנת לגרום ל-100% תמותה.
- F. tularensis palearctica (מוכר גם בתור F. tularensis holarctica וגם בתור Type B) - הוא הזן הנפוץ באירופה ובאסיה. זהו זן אלים פחות בהשוואה ל-Type A ואינו גורם למוות לעיתים קרובות. בארנבים יש צורך ב-109 חיידקי Type B על מנת לגרום ל-100% תמותה.
- F. tularensis novicida - הוא זן נדיר יחסית שנפוץ בעיקר בארצות הברית ובתאילנד וכמעט שאינו גורם למחלה בבני האדם. עד היום תועדו מקרים בודדים בלבד של טולרמיה בעקבות הדבקות ב-F. novocida (בקרב חולים מדוכאי מערכת החיסון). שלא כמו בקרב שלושת הזנים האחרים, עיקר ההדבקה בזן זה מתרחשת במגע עם מים מליחים מזוהמים.
- F. tularensis mediasiatica - הוא זן נדיר יחסית המצוי בעיקר במרכז אסיה. גם זן זה, בדומה ל-F. novocida, כמעט ואינו גורם למחלה בבני האדם.
מורפולוגיה ופיזיולוגיה
חיידקי F. tularensis הם חיידקים גראם-שליליים, קטנים מאוד (גודל ממוצע של µm0.2x0.2-0.7), הנצבעים חלש מאוד בצביעת גראם. חיידקים אלה אינם מוטיליים (אינם נעים), מתסיסים גלוקוז (פרט לזן F. tularensis mediasiatica)[8], מפרקים חלש מאוד מי חמצן במבחן קטלאז (מייצרים כמויות קטנות של האנזים קטלאז), שליליים במבחן אוקסידאז, לא מפרקים שתנן (לא מייצרים את האנזים אוראז כלל)[9], בעלי צורה נקדית-מתגית (Coccobacilli) ועטופים בקפסולה[1][10].
בדומה ליתר חיידקים גראם-שליליים, המורפולוגיה של חיידקי F. tularensis מתאפיינת בסממנים הבאים:
- דופן פפטידוגליקנית דקה.
- קרום חיצוני המכיל מולקולות ליפופוליסכריד (LPS) הבולטות כלפי חוץ, וחלבוני פורין אשר חוצים את הקרום החיצוני ומשמשים כנקבים המאפשרים דיפוזיה של מולקולות הידרופוביות קטנות.
- קרום פוספוליפידי פנימי.
- חלל פריפלזמי (Periplasmic space) המצוי בין הקרום החיצוני לדופן וכן בין הדופן לקרום הפנימי, אשר מכיל מגוון אנזימים פרוטאוליטיים וחלבוני שינוע.
- היעדר חומצות טיכואיות וליפוטיכואיות (Lipoteichoic acids).
פקטורי אלימות
חיידקי F. tularensis מבטאים מספר פקטורי אלימות, שבאמצעותם הם מגבירים ומייעלים את יכולתם להדביק תאים ולהתרבות בהם. להלן מספר פקטורי אלימות ידועים בחיידקים אלה:
- Type IV pili - ריסים זעירים המקנים לחיידקים את יכולת ההצמדות. באמצעותם נצמדים החיידקים אחד לשני ולקרום התא אליו ברצונם לחדור. נמצא כי ירידה ברמת הביטוי של אותם הריסים גורמת לפגיעה ביכולת ההדבקה של החיידקים[11].
- IgIC - חלבון קטן בגודל של kDa23 הנחוץ לחיידקים על מנת לחמוק מהפגוזום אל הציטוזול של המקרופאג. נמצא כי חיידקים אשר לא מבטאים את החלבון הזה אינם מצליחים לחמוק ביעילות מתוך הפגוזום ונהרסים בליזוזום של המקרופאג[12].
- המוליזין - חיידקי F. tularensis מייצרים סוגים שונים של חלבוני המוליזין אשר בהם הם נעזרים על מנת לחמוק מתוך הפגוזום של המקרופאג. אחד מהחלבונים הללו, אשר התגלה לראשונה בזן F. tularensis novicida, נקרא NIyA. חלבון זה הוא בעל קירבה מסוימת להמוליזין של חיידקי ה-Escherichia coli שנקרא anti-HIyA[13].
- קפסולה פוליסכרידית - מעטפת חיידקית חיצונית. מעטפת זו מעלה באופן ניכר את רמת השרידות של החיידקים בגוף המאכסן בכך שהיא מגינה עליהם מפני התייבשות ופעולת מערכת המשלים[14]. במחקרים שנערכו נמצא כי הקפסולה של חיידקי F. tularensis מעודדת את תהליך האפופטוזיס שמתרחש במקרופאגים לאחר התחמקות החיידקים מתוך הפגוזום[15].
הדבקה ומחזור חיים
העברתם של חיידקי F. tularensis אינה מתרחשת ישירות מאדם לאדם[16]. אולם חשיפה לבעל חיים נשא או חולה וכן לווקטור ממערכת פרוקי-הרגליים גורמת להעברתם לבני האדם[3]. חיידקי F. tularensis מסוגלים אמנם להדביק קשת רחבה של חולייתנים ממחלקות שונות (דגים, זוחלים, עופות ויונקים), אולם בעלי החיים העיקריים אשר מהווים חיות מאגר לחיידקי F. tularensis שייכים לסדרת ארנבאים, מכרסמים ותרנגולאים[17]. פרוקי-הרגליים העיקריים אשר ידועים כמפיצי החיידקים בקרב בני האדם הן קרציות השייכות למשפחת הקרציות הקשיחות (סוגים: Ixodes, Dermacentor, ו-Amblyomma)[18], יתושים (הסוג Aedes ו-Ochlerotatus) וזבובים השייכים למשפחת הטבניים (הסוג Chrysops)[16].
הדבקה בחיידקי F. tularensis יכולה להתרחש במספר אופנים[14]:
- מגע ישיר של העור עם האזור הנגוע של בעל החיים - חשיפה זו גורמת להיווצרות שלפוחיות וכיבים על פני העור. די בחשיפה ל-10 חיידקי F. tularensis בלבד על מנת לגרום להדבקה יעילה בדרך זאת.
- העברה באמצעות עקיצה או נשיכה - חשיפה זו גורמת להיווצרות שלפוחית כיבתית במקום בו התרחשה העקיצה או הנשיכה. די בחשיפה ל-10 חיידקי F. tularensis בלבד על מנת לגרום להדבקה יעילה בדרך זאת.
- שאיפת חיידקים - חשיפה זו גורמת להיווצרות מחלה בדרכי הנשימה שעלולה להתפתח, במקרה של חשיפה לזן Type A האלים, לדלקת ריאות חריפה מסכנת חיים. די בחשיפה ל-50 חיידקי F. tularensis בלבד על מנת לגרום להדבקה יעילה בדרך זו.
- מגע ישיר של ריריות העין עם האזור הנגוע של בעל החיים - חשיפה זו גורמת להיווצרות דלקות בלחמית העין. די בחשיפה ל-10 חיידקי F. tularensis בלבד על מנת לגרום להדבקה יעילה בדרך זאת.
- אכילת מזון ושתיית מים מזוהמים - חשיפה זו עלולה להוביל להיווצרות מחלה בדרכי העיכול (לרוב בלוע). חשיפה זו היא יחסית נדירה היות שיש צורך בכמות גדולה יחסית של F. tularensis (108) על מנת לגרום להדבקה יעילה בדרך זאת.
חיידקי F. telarensis הם חיידקים אינטרצלולריים (תוך-תאיים) פקולטטיביים, המסוגלים להדביק סוגי תאים רבים בגוף (לרוב תאי ריאות וקרום הריאה, קשריות לימפה, טחול, כבד וכליות). אולם בשלבים הראשונים לאחר ההדבקה נמצא כי לחיידקים אלה העדפה ברורה למקרופאגים, שלתוכם הם חודרים באמצעות הפגוציטוזה. לאחר הפגוציטוזה וטרם פירוקם בליזוזום, חומקים חיידקים אלה מתוך הפגוזום, שבו הם לכודים, לעבר הציטוזול של המקרופאגים. לאחר ההתחמקות מתוך הפגוזום מתחילים החיידקים להתרבות ביעילות רבה בציטוזול, דבר אשר גורם להרס המקרופאג בתהליך אפופטוזיס, ולפיזור חיידקי F. tularensis בין תאי הרקמה ולהדבקתם[14].
בדומה ליתר החיידקים, גם חיידקי F. tularensis עוברים חלוקה א-מינית שנקראת פליגה (זמן הדור של F. tularensis אורך 60 דקות[19]). חלוקה זאת באה לידי ביטוי ביצירת 2 תאי בת הזהים מבחינה גנטית לתא האם (תא המקור). עם זאת, שונות גנטית עלולה להתרחש על ידי רכישת מוטציה אקראית במהלך תהליך הפליגה או על ידי העברה גנטית אופקית (העברת פלסמידים בין שני חיידקים על ידי שימוש בריס ייעודי) של ה-DNA.
פתוגנזה וטיפול
ערך מורחב – טולרמיה
פתוגנזה
חיידקי F. tularensis גורמים, כאמור, למחלת הטולרמיה בבני האדם ובבעלי החיים. מחלת הטולרמיה ניתנת לסיווג על סמך 6 סימנים קליניים להם היא גורמת[16][14]. להלן 6 צורות המחלה (לעיתים תכופות ניתן להבחין בשילוב של שניים או יותר מהסימנים)[20]:
- שלפוחיות וכיבים (Ulceroglandular form) - סימן זה בא לידי ביטוי בהופעת שלפוחיות ונגעים נמקיים על פני העור וכן בהגדלה של בלוטות הלימפה.
- בלוטות לימפה מוגדלות (Glandular form) - סימן זה בא לידי ביטוי בהגדלה של בלוטות הלימפה ללא הופעת שלפוחיות וכיבים.
- דלקות עיניים ובלוטות לימפה מוגדלות (Oculoglandular form) - צורה זאת של טולרמיה באה לידי ביטוי בדלקות בלחמית העין ובבלוטות לימפה צוואריות מוגדלות.
- אלח דם (Typhoidal form) - צורה מפושטת ורב-מערכתית של המחלה.
- דלקת ריאות (Pneumonic form) - מחלה נשימתית הנגרמת כתוצאה משאיפת החיידקים, לרוב חיידקי זן Type A.
- דלקת בדרכי העיכול והלוע (Oropharyngeal-Gastrointestinal form) - דלקת כתוצאה מאכילה ושתייה ממקורות מזוהמים בחיידקים.
מחלת הטולרמיה מופיעה לאחר 1–14 ימי דגירה (3–5 ימי דגירה בממוצע)[16][21] ומלווה לרוב בחום גבוה (עלול להגיע ל-C°40[22]), צמרמורת, כאב ראש, כאב שרירים ומפרקים ועייפות. תסמינים נוספים דוגמת: פריחה, שיעול, כאב בטן, שלשול והקאה, אופייניים יותר לסימנים הקליניים הספציפיים של מופע המחלה[23][24].
הסימן הקליני המתאפיין בשלפוחיות וכיבים (Ulceroglandular form) הוא סימן ההיכר של מחלת הטולרמיה (מופיע ב-70-80% מהחולים), שכן הוא עלול להגרם הן ממגע ישיר של העור עם האזור הנגוע של בעל החיים והן כתוצאה מעקיצה או נשיכה של פרוקי-רגליים. הסימן הקליני המתאפיין במחלה טיפואידית (Typhoidal form) מופיע ב-10-15% מהחולים. הסימן הקליני המתאפיין בדלקת עיניים ובלוטות לימפה מוגדלות (Oculoglandular form) מופיע ב-1% מהחולים בלבד. הסימנים הקליניים המתאפיינים בבלוטות לימפה מוגדלות (Glandular form) ודלקת בדרכי העיכול והלוע (Oropharyngeal-Gastrointestinal form) הן נדירות יחסית.
ללא טיפול הולם אחוזי התמותה ממחלת הטולרמיה נעים בין 5-15%[25], אולם הסימן הקליני של המחלה המתאפיין בדלקת הריאות (Pneumonic form) הוא, כאמור, המסוכן מבין כולם ומוביל בדרך כלל לאחוזי תמותה גבוהים (60% מהחולים) ללא טיפול הולם[26].
עיקר התחלואה מתרחשת בשתי תקופות במהלך השנה: בחודשי הקיץ, כאשר מתרחשות עיקר העקיצות והנשיכות ובחורף, במהלך עונת הציד של הארנבאים[27].
טיפול
תגובה חזקה של מערכת החיסון המולדת והנרכשת, המלווה בשחרור גבוה של אינטרפרון גמא (IFNγ) וציטוקין מסוג TNFα, חשובים להתמודדות מערכת החיסון עם הזיהום החיידקי בשלביו הראשונים (שלב הדבקת המקרופאגים) וזאת משום שיצור IFNγ ו-TNFα גורמים להמרצת תהליך הפגוציטוזה, יצור מולקולת NO וספיחת יוני ברזל הנחוצים להתמודדות המקרופאגים עם החיידקים. היות שמדובר בחיידקים תוך-תאיים, הפעלה יעילה וחזקה של תאי T ציטוטוקסיים (Tc) הכרחית לחיסול הזיהום החיידקי בשלבים המאוחרים של ההדבקה[14].
עם זאת, הטיפול המקובל כנגד החיידקים כולל את השימוש באנטיביוטיקות הבאות (שימוש באנטיביוטיקות אלה מוריד את אחוזי התמותה מטולרמיה ל-1%)[28]:
- גנטמיצין (Gentamicin) ו-סטרפטומיצין (Streptomycin)[29] - אנטיביוטיקות מקבוצת האמינוגליקוזידים (Aminoglycosides), אשר גורמות לפגיעה בסינתזת חלבוני החיידקים בריבוזומים.
- ציפרופלוקסצין (Ciprofloxacin) - אנטיביוטיקה מקבוצת פלואורוקווינולונים (Fluoroquinolones), אשר גורמת לעיכוב בפעילות האנזים טופואיזומראז II.
- דוקסיציקלין (Doxycycline) - אנטיביוטיקה מקבוצת הטטרציקלינים, אשר גורמת לפגיעה בסינתזת חלבוני החיידקים בריבוזומים.
- כלורמפניקול (Chloramphenicol) - אנטיביוטיקה בקטריוסטטית (פוגעת ביכולת ההתרבות של החיידקים), אשר גורמת לפגיעה בסינתזת חלבוני החיידקים בריבוזומים.
מניעה
חיידקי F. tularensis נפוצים ברחבי חצי הכדור הצפוני, מחוג הקוטב הצפוני ועד לקו רוחב 20 צפון ומסוגלים להתקיים בטווח טמפרטורות שנע בין 24°C ל-39°C. מחלת הטולרמיה אינה נפוצה באזורים דרומית לקו רוחב זה (אפריקה הדרומית, מרכז ודרום אמריקה ואוסטרליה)[14].
חיידקי F. tularensis מפגינים עמידות יוצאת דופן, בהשוואה לחיידקים תוך-תאיים אחרים, לתנאי הסביבה בכך שהם מסוגלים לשרוד מספר שבועות מחוץ לתאי המאכסן במאגרי מים (90 יום), בכרי דשא ובערימות חציר (192 יום)[30] וכן לשרוד תנאי לחות, קור וקיפאון גבוהים (3 שנים בטמפרטורה של 15°C-)[31]. היות שעיקר התחלואה בחיידקים אלה מתרחשת בשתי תקופות במהלך השנה, הימנעות מחשיפה לבעלי חיים החשודים כנגועים וכן לעקיצות ונשיכות פרוקי-הרגליים היא קריטית במניעת ההדבקות. כאשר יש כורח לבוא במגע עם בעלי חיים או פגריהם, יש לעשות זאת עם ביגוד מגן מתאים (כפפות, מסכת פנים ומשקפי מגן) על מנת למנוע מגע ישיר של העור וכן את שאיפת הארוסולים לריאות.
בשל העובדה כי חיידקי F. tularensis נמצאים במעי הקרציות ולא בבלוטות הרוק שלהן, יש צורך בשהייה ממושכת של הקרציה על העור כדי להעביר את החיידקים למאכסן. לפיכך מזעור החשיפה לקרציות על ידי לבישת בגדים המכסים חלקים רבים בגוף (מכנסיים ארוכים, חולצה עם שרוולים ארוכים)[32] ושימוש בקוטלי חרקים עוזר למזער את מקרי ההדבקות[28].
עובדי מעבדות נכללים בקטגוריית האוכלוסייה בסיכון להדבקות מפני שהם נחשפים לריכוזים גבוהים של החיידקים על בסיס יומי. עבודה עם חיידקי F. tularensis נחשבת לבעלת סיכון ביולוגי ברמה 3 (Biosafety level 3) ולכן פרט לביגוד מגן ייעודי ושימוש במנדף ביולוגי מתאים מומלץ לאותם עובדי המעבדה ליטול אנטיביוטיקה כאמצעי מנע[21]. אוכלוסיות נוספות שעלולות להמצא בסיכון הם אנשים שעוסקים במקצועות כגון: ציד, עיבוד בשר, וטרינריה, גינון וחקלאות[33].
חיידקי F. tularensis מפגינים רגישות גבוהה לחומרי חיטוי הבאים[34]:
- תמיסת אתנול בריכוז 70%
- תמיסת נתרן תת-כלורי בריכוז של 1%
- תמיסת גלוטראלדהיד בריכוז של 2%
- תמיסת פורמלין בריכוז 5%
עיקור יעיל של החיידקים מתבצע בחום לח באוטוקלב בטמפרטורה של 121°C למשך 15 דקות, או בחום יבש בטמפרטורה של 160-170°C למשך שעה אחת[34].
חיסון
מספר חיסונים זמינים כיום בשוק כנגד F. tularensis:
- חיסון מומת (Killed (Foshay) vaccine) - התרכיב פותח בשנת 1930 ונחשב לאחד הראשונים שיוצרו כנגד החיידקים[35]. אולם במרוצת השנים נמצא כי אינו מסוגל להקנות חסינות מספקת בפני התפתחות המחלה הטיפואידית[36].
- חיסון מוחלש (Live vaccine strains) - התרכיב המוחלש הראשון פותח, על ידי ברית המועצות במהלך מלחמת העולם השנייה, מהזן Type B. תרכיב זה שימש לחיסון של למעלה מ-60 מיליון תושבי ברית המועצות בין השנים 1946-1960[37]. בשנת 1956, חרף היריבות והמתיחות ששררה בין שתי המעצמות באותן השנים, העבירה ברית המועצות לארצות הברית את הזן ממנו היא פיתחה את התרכיב החיסוני המוחלש הראשון. שיתוף הפעולה בין שתי המעצמות שימש ליצור המוני של התרכיב המוחלש בו משתמשים עד היום[38], אולם גם הוא אינו מסוגל להקנות חסינות מלאה בפני הדבקות[28]. עם זאת אנשים הנמצאים ברמת סיכון גבוהה, דוגמת עובדי מעבדות, צריכים לשקול לקבלו. חשיפה מתמשכת לזנים הפחות אלימים של החיידק (F. tularensis novicida ו-F. tularensis mediasiatica) ידועה כמקנה חסינות מסוימת בפני הדבקות בזנים האלימים של החיידק (Type A ו-Type B)[39].
אבחנה
זיהוי חיידק F. tularemia על ארבעת זניו השונים היא משימה חשובה ביותר בקרב עובדי המעבדה המיקרוביולוגית, שכן קיים שוני בפתוגנזה של כל זן וזן. לשם כך נהוג להשתמש במספר שיטות סרולוגיות ומולקולריות המשלבות מיקרוסקופיה.
- בידוד החיידקים על מצע גידול - בידוד החיידקים במעבדה דורש שימוש במצע אגר מיוחד, דוגמת: Cystine Heart Agar, Cystine-Tellurite-Blood agar (CTB), Buffered Charcoal Yeast Extract agar (BCYE), או אגר שוקולד (Chocolate agar) וזאת משום שחיידקים אלה זקוקים לכמויות גבוהות של חומצת אמינו ציסטאין, תיוסופלט וברזל על מנת לגדול וליצור מושבות (פרט לזן F. tularensis novicida שגדל בתרבית גם ללא הוספת כמות גבוהה של ציסטאין)[40]. המושבות שמתקבלות על אגרים מסוג Cystine Heart Agar, BCYE ושוקולד הן קטנות (בגודל 1–2 מ"מ), בעלות גוון לבן-אפרפר ומרקם חלק ומבריק. המושבות שמתקבלות על אגר מסוג CTB הן גדולות מעט יותר (בגודל 2–4 מ"מ), בעלות גוון ירקרק-כחלחל כתוצאה מהמוליזה חלשה מסוג אלפא (נוצרת בעקבות חמצון המוגלובין לצורת מטהמוגלובין)[9]. חשוב לציין כי שיטה זאת היא איטית שכן גדילת מושבות החיידקים לוקחת כשבוע ולעיתים אף יותר (אם כי זריעה של נוזל לימפתי עלולה להניב מושבות כבר לאחר 3 ימי הדגרה)[28].
- מבחנים ביוכימיים לקביעת הזנים - ביצוע מבחנים ביוכימיים על מושבות חיידקים ליכולת ניצול סוכרים היא שיטה מקובלת וותיקה לזיהוי ארבעת זני החיידק. יכולת ניצול הסוכרים נבדקת על ידי שינוי צבע האינדיקטור לאחר הדגרת חיידקי F. tularensis בתמיסת הסוכר לפרק זמן של 18–24 שעות. להלן ארבעת זני F. tularensis עם תוצאות המבחנים הביוכימיים של כל זן וזן (+ מסוגל לנצל/ - לא מסוגל לנצל)[8]:
- צביעת גראם ומיקרוסקופיה - F. tularensis הם חיידקים גראם-שליליים, קטנים מאוד (גודל ממוצע של µm0.2x0.2-0.7) ובעלי צורה נקדית-מתגית (Coccobacilli)[1]. זיהוי החיידקים באמצעות מיקרוסקופ אור לאחר צביעת גראם אינו תהליך פשוט שלעיתים נדירות מעניק אבחנה נכונה ומדויקת וזאת משום שמדובר בחיידקים קטנים, שנצבעים חלש מאוד ולפיכך קשים מאוד לזיהוי[27].
- אימונופלואורסצנציה בלתי ישירה - בשיטה זאת מדגירים נוגדנים מונוקלונליים כנגד זני F. tularensis A ו-B הנושאים מולקולה פלואורסצנטית (לרוב מסוג FITC). לאחר בדיקה תחת מיקרוסקופ אולטרה סגול, ניתן לאשר או לשלול נוכחות חיידקית[41].
- אגלוטינציה על מצע גידול - שקיעת קומפלקסים (תצמידים) של חיידקים-נוגדנים ספציפיים על מצע הגידול הניתנים לזיהוי בעין[42].
- אימונוכרומטוגרפיה - בשיטה זאת מטפטפים נוזל פלסמה מהחולה ישירות על גבי משטח הבדיקה, אשר מצופה בנוגדנים ספציפיים כנגד מולקולת ה-LPS של החיידקים. אם נוצרת אינטראקציה בין הנוגדנים והליפופוליסכריד בדוגמה, מופיע פס צבע המעיד על תשובה חיובית. היתרון המרכזי בשיטה נעוץ במהירות הבדיקה (תוצאות ניתן לראות כעבור דקות ספורות)[43].
- ELISA - איתור נוגדנים בדם החולה כנגד LPS חיידקי. את הנוגדנים מסוג IgA ,IgM ו-IgG ניתן לזהות בדם החולה כשבועיים מרגע ההדבקות. נוגדנים אלה עלולים להישאר בדם הנבדק לאורך שנים (לעיתים מעל 10 שנים) מרגע החשיפה הראשונית לחיידקים. במקרה שכזה, כייל גבוה לאורך שנים של נוגדנים מסוג IgM אינו רומז על הדבקות ראשונית בטולרמיה[44][45].
- Real Time PCR - הגברת רצפי DNA ייחודיים לחיידקי F. tularensis וכימותם ביחידת נפח מוגדרת (בדרך כלל מספר עותקי DNA למ"ל). היתרון של השיטה, על אף היותה יחסית מורכבת ויקרה, היא היכולת לזהות את הזן הספציפי של F. tularensis ישירות מהדגימה הקלינית במהירות וכן הקטנת האפשרות לקבלת טעויות בזיהוי החיידקים העלולות להתקבל בשיטות האבחון לעיל (כלומר מניעת תוצאות שליליות שגויות או חיוביות שגויות)[46][47].
- ספקטרומטר מסה - מדידת היחס בין המטען למסה של חלקיקים טעונים. באמצעות מדידה זאת ניתן לנתח דגימה ולקבוע מה החומרים בה, כגון הרכב חלבוני המעטפת של החיידקים. היתרון של השיטה היא היכולת לזהות את הזן הספציפי של F. tularensis ישירות ממושבות החיידקים ללא ביצוע מבחנים ביוכימיים[48].
שימוש בתור נשק ביולוגי
בעיני רבים נתפסים חיידקי F. tularensis כגורם סיכון ביולוגי ממעלה ראשונה, שעלולים לשמש ליצור נשק ביולוגי להשמדה המונית. הסיבות העיקריות לכך נעוצות במאפייניהם הייחודיים של החיידקים:
- נדרשת כמות מזערית של חיידקים (50) על מנת לגרום להדבקת מערכת הנשימה.
- הקלות הרבה בה מתפזרים החיידקים כתרסיס באוויר.
- חומרת המחלה לה גורמים החיידקים כאשר הם מדביקים את מערכת הנשימה.
- הקלות היחסית בה ניתן לחטא ולטהר משטחים מזוהמים בחיידקים, ביחס לפתוגנים אחרים (Bacillus anthracis - חיידק האנתרקס).
בהתאם לכך, שיער ארגון הבריאות העולמי (WHO) כי פיזור של 50 ק"ג חיידקי F. tularensis מעל עיר המאוכלסת ב-5 מיליון תושבים תגרום ל-250,000 חולים ולכ-19,000 הרוגים[49].
במרוצת השנים השתמשו ארצות הברית, ברית המועצות ויפן ב-F. tularensis (Type A ו-Type B) על מנת לייצר נשק ביולוגי[33]:
- בין השנים 1932–1945 ובמיוחד במהלך מלחמת סין-יפן השנייה ומלחמת העולם השנייה הפעיל הצבא הקיסרי היפני את יחידה 731, אשר עסקה במחקר ופיתוח של נשק ביולוגי שהיה מבוסס בחלקו על חיידקי F. tularensis ונוסה על תושבים מקומיים במנצ'וריה[49].
- קיימת סברה כי הצבא האדום השתמש ב-F. tularensis בתור נשק ביולוגי כבר בשנת 1943 במהלך קרב סטלינגרד. המצדדים בתאוריה זאת נשענים על העובדה כי במהלך הקרב על העיר נרשמה עלייה משמעותית בהיארעות טולרמיה בקרב הצבא הגרמני[50].
- בארצות הברית לבדה הונדסו, בשנת 1954, חיידקי F. tularensis מהזן האלים Schu S4 (Agent SR/Agent UL) על מנת לאפשר את הרכבתם על פצצה מדגם M143. זן זה היה קטלני במיוחד בשל העובדה כי הניב אחוזי תמותה גבוהים מאוד (40-60%) וכן בשל העובדה כי היה עמיד בפני האנטיביוטיקה סטרפטומיצין. בשנת 1969 ביצעה ארצות הברית שני ניסויים בנשק ביולוגי המבוסס על F. tularensis באלסקה. במסגרת הניסויים "ענן אדום" (Red Cloud) ו-"כלב שמירה" (Watch Dog), שבוצעו באמצע פברואר ובקיץ אותה השנה בהתאמה, נבדקה מידת הפתוגניות של החיידק בצורתו הנוזלית (שם קוד TT) והיבשה (שם קוד ZZ) על קופים וכן קצב התפרקותו[51].
שתי המעצמות המשיכו במאמציהן לפתח ולאגור נשק ביולוגי מבוסס על הזנים המלאכותיים והעמידים בפני אנטיביוטיקה של חיידקי F. tularensis וכן לפתח חיסונים ואמצעי מיגון כנגדם. ארצות הברית השמידה את מצבורי הנשק הביולוגי שלה בשנת 1973 לאחר חתימתה על אמנת הנשק הביולוגי ואילו ברית המועצות המשיכה לפתח ולאגור נשק המבוסס על החיידקים עד לשנות ה-90 המוקדמות[52].
ראו גם
לקריאה נוספת
- Patrick R. Murray, Ken S. Rosenthal, Michael A. Pfaller, Medical microbiology (5th edition). Elsevier Mosby. 2005, pp.386-389. מסת"ב 978-0323033039.
- Susan Hutton Siderovski, Tularemia. Infobase publishing, New York. 2006. מסת"ב 0-7910-8679-8.
קישורים חיצוניים
- F. tularensis באתר המרכז לבקרת מחלות ומניעתן (באנגלית)
הערות שוליים
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Patrick R. Murray, Ken S. Rosenthal, Michael A. Pfaller. Medical microbiology (5th ed.). Elsevier Mosby. 2005, p.386. מסת"ב 978-0323033039.
- ^ 2.0 2.1 McCoy GW, Chapin CW. Bacterium tularense, the cause of a plaguelike disease of rodents. Public Health Bulletin 1912;53:17–23.
- ^ 3.0 3.1 3.2 Francis E. (1921). Tularemia. I. The occurrence of tularemia in nature as a disease of man. Public Health Reports 36(30):1731–53. PMID 19314784.
- ^ Susan Hutton Siderovski, Tularemia. Infobase publishing, New York. 2006, pp.16-7. מסת"ב 0-7910-8679-8.
- ^ Susan Hutton Siderovski, Tularemia. Infobase publishing, New York. 2006, pp.19-22. מסת"ב 0-7910-8679-8.
- ^ 6.0 6.1 6.2 Susan Hutton Siderovski, Tularemia. Infobase publishing, New York. 2006, p.21. מסת"ב 0-7910-8679-8.
- ^ James Versalovic, Karen C. Carroll, Guido Funke, James H. Jorgensen, Marie Louise Landry, David W. Warnock, Manual of Clinical Microbiology (10th ed.). ASM Press. 2011, p754. מסת"ב 978-1555814632.
- ^ 8.0 8.1 Stephen Berger. GIDEON Guide to Medically Important Bacteria. GIDEON Informatics, Inc, Los Angeles, California, USA. 2015, p.784. מסת"ב 978-1-4988-0429-5.
- ^ 9.0 9.1 F. tularensis באתר משרד הבריאות של מדינת ניו יורק.
- ^ Stephen Berger. GIDEON Guide to Medically Important Bacteria. GIDEON Informatics, Inc, Los Angeles, California, USA. 2015, pp.784-5. מסת"ב 978-1-4988-0429-5.
- ^ Chakraborty S, Monfett M, Maier TM, Benach JL, Frank DW, Thanassi DG. (2008). Type IV pili in Francisella tularensis: roles of pilF and pilT in fiber assembly, host cell adherence, and virulence. Infection and Immunity. 76(7):2852-61. PMID 18426883.
- ^ Santic, Marina et al. (2005). The Francisella tularensis pathogenicity island protein IgIC and its regulator MgIA are essential for modulating phagosome biogenesis and subsequent bacterial escape into the cytoplasm. Cell Microbiology. 7(7):969-79. PMID 15953029.
- ^ Lai XH, Wang SY, Edebro H, Sjöstedt A. (2003). Francisella strains express hemolysins of distinct characteristics. FEMS Microbiology Letters. 15;224(1):91-5. PMID 12855173.
- ^ 14.0 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 Patrick R. Murray, Ken S. Rosenthal, Michael A. Pfaller. Medical microbiology (5th ed.). Elsevier Mosby. 2005, p.387. מסת"ב 978-0323033039.
- ^ Lindemann SR, Peng K, Long ME, Hunt JR, Apicella MA, Monack DM, Allen LA, Jones BD. (2011). Francisella tularensis Schu S4 O-antigen and capsule biosynthesis gene mutants induce early cell death in human macrophages. Infection and Immunity. 79(2):581-94. PMID 21078861
- ^ 16.0 16.1 16.2 16.3 Sjöstedt A. (2007). Tularemia: history, epidemiology, pathogen physiology, and clinical manifestations. Annals of the New York Academy of Sciences. 1105:1-29. PMID 17395726
- ^ Mörner T. (December 1992). The ecology of tularaemia. Revue scientifique et technique. 11(4):1123–30. PMID 1305858.
- ^ George W. Beran; James H. Steele. (22 October 1994). Handbook of Zoonoses: Bacterial, rickettsial, chlamydial, and mycotic. CRC Press. pp. 117–. מסת"ב 978-0-8493-3205-0. Retrieved 28 October 2010.
- ^ James Versalovic, Karen C. Carroll, Guido Funke, James H. Jorgensen, Marie Louise Landry, David W. Warnock, Manual of Clinical Microbiology (10th ed.). ASM Press. 2011, p756. מסת"ב 978-1555814632.
- ^ Plourde PJ, Embree J, Friesen F, Lindsay G, Williams T. (June 1992). Glandular tularemia with typhoidal features in a Manitoba child. Canadian Medical Association Journal. 146(11):1953–5. PMID 1596844.
- ^ 21.0 21.1 F. tularensis באתר מדינת מניטובה.
- ^ תסמיני מחלת הטולרמיה באתר המרכז לבקרת המחלות ומניעתן.
- ^ סקירת מחלת הטולרמיה באתר www.medscape.com.
- ^ שאלות נפוצות אודות מחלת הטולרמיה באתר המרכז לבקרת מחלות ומניעתן.
- ^ הפרוגנוזה של מחלת הטולרמיה באתר www.medscape.com.
- ^ האטיולוגיה של מחלת הטולרמיה באתר www.medscape.com.
- ^ 27.0 27.1 Patrick R. Murray, Ken S. Rosenthal, Michael A. Pfaller. Medical microbiology (5th ed.). Elsevier Mosby. 2005, p.388. מסת"ב 978-0323033039.
- ^ 28.0 28.1 28.2 28.3 Patrick R. Murray, Ken S. Rosenthal, Michael A. Pfaller. Medical microbiology (5th ed.). Elsevier Mosby. 2005, p.389. מסת"ב 978-0323033039.
- ^ Enderlin G, Morales L, Jacobs RF, Cross JT. (July 1994). Streptomycin and alternative agents for the treatment of tularemia: review of the literature. Clinical Infectious Diseases. 19(1):42–7. PMID 7948556.
- ^ Ellis J, Oyston P, Green M, Titball R. (2002). Tularemia. Clinical Microbiology Reviews. 15(4):631–46. PMID 12364373.
- ^ Reintjes R, Dedushaj I, Gjini A, Jorgensen TR, Cotter B, Lieftucht A, et al. (2002). Tularemia Outbreak Investigation in Kosovo: Case Control and Environmental Studies. Emerging Infectious Diseases journal. 8(1):69-73. PMID 11749751.
- ^ מניעת מחלת הטולרמיה באתר המרכז לבקרת מחלות ומניעתן.
- ^ 33.0 33.1 Dennis DT, Inglesby TV, Henderson DA, et al. (June 2001). Tularemia as a biological weapon: medical and public health management. JAMA. 285(21):2763–73. PMID 11386933.
- ^ 34.0 34.1 Francisella tularensis - Material Safety Data Sheets (MSDS).
- ^ Kadull PJ, Reames HR, Coriell LL, Foshay L. (1950). Studies on tularemia. V. Immunization of man. Journal of Immunology. 65(4):425-35. PMID 14794905.
- ^ Overholt EL, Tigertt WD, Kadull PJ et al. (1961). An analysis of forty-two cases of laboratory-acquired tularemia. Treatment with broad spectrum antibiotics. American Journal of Medicine. 30:785-806. PMID 13731776.
- ^ Pollitzer R. (1967). History and incidence of tularemia in the Soviet Union. Areview. The Institute of Contemporary Russian Studies, Fordham University, New York.
- ^ Saslaw S. et al. (1961). Tularemia vaccine study. I. Intracutaneous challenge. Archives of Internal Medicine. 107:689-701. PMID 13746668.
- ^ Evans ME, Gregory DW, Schaffner W, McGee ZA. (1985). Tularemia: a 30-year experience with 88 cases. Medicine (Baltimore) 64(4):251-69. PMID 3892222.
- ^ Ryan KJ; Ray CG. (2004). Sherris Medical Microbiology (4th ed.). McGraw Hill. pp. 488–90. מסת"ב 0-8385-8529-9.
- ^ ערכת אימונופלואורסצנציה בלתי ישירה לחיידקי F. tularensis באתר חברת Fuller Laboratories.
- ^ Sato T, Fujita H, Ohara Y, Homma M. (1990). Microagglutination test for early and specific serodiagnosis of tularemia. Journal of Clinical Microbiology. 28(10):2372-4. PMID 2229367.
- ^ Kiliç S, Celebi B, Yeşilyurt M. (2012). Evaluation of a commercial immunochromatographic assay for the serologic diagnosis of tularemia. Diagnostic Microbiology and Infectious Disease. 74(1):1-5. PMID 22770772.
- ^ James Versalovic, Karen C. Carroll, Guido Funke, James H. Jorgensen, Marie Louise Landry, David W. Warnock, Manual of Clinical Microbiology (10th ed.). ASM Press. 2011, p758. מסת"ב 978-1555814632.
- ^ ערכת ELISA לחיידקי F. tularensis באתר חברת QED Bioscience Inc.
- ^ James Versalovic, Karen C. Carroll, Guido Funke, James H. Jorgensen, Marie Louise Landry, David W. Warnock, Manual of Clinical Microbiology (10th ed.). ASM Press. 2011, p755. מסת"ב 978-1555814632.
- ^ ערכת Real Time PCR לחיידקי F. tularensis באתר חברת Life technologies.
- ^ Seibold E, Maier T, Kostrzewa M, Zeman E, Splettstoesser W. (2009). A sensitive liquid chromatography/mass spectrometry-based assay for quantitation of amino-containing moieties in lipid A. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 23(3):433-42. PMID 19130491.
- ^ 49.0 49.1 Video adapted from "Biological Warfare & Terrorism: The Military and Public Health Response", Centers for Disease Control and Prevention. Retrieved October 21, 2007.
- ^ Croddy E, Krcalova S. (October 2001). Tularemia, Biological Warfare, and the Battle for Stalingrad (1942-1943). Military Medicine. 166(10):837-8. PMID 11603230.
- ^ S.S. Chauhan, Biological Weapons. APH Publishing Corporation. 2004, p.117. מסת"ב 978-8176487320.
- ^ Alibek, K. and S. Handelman. Biohazard: The Chilling True Story of the Largest Covert Biological Weapons Program in the World - Told from Inside by the Man Who Ran it. 1999. Delta (2000) מסת"ב 0-385-33496-6.
