Tại sao vi khuẩn dịch hạch không thể bị diệt trừ hoàn toàn trên hành tinh?

Các nhà khoa học Nga đang phát triển loại vắc-xin tổng hợp thế hệ mới phòng bệnh dịch hạch. Các chuyên gia cho rằng, bệnh truyền nhiễm cấp tính tối nguy hiểm này đang quay trở lại, bệnh này vẫn còn phổ biến ở những vùng khác nhau trên thế giới. Vì sao “tử thần đen” tồn tại dai dẳng như vậy?

Vi khuẩn lây truyền từ chuột

Bệnh dịch hạch được biết đến từ thời cổ đại. Người ta ước tính rằng, căn bệnh tối nguy hiểm này lan truyền rất nhanh đã cướp đi sinh mạng của hơn hai trăm triệu người. Trong đại dịch thứ ba vào năm 1894 tại Hồng Kông, nhà vi khuẩn học người Pháp Alexandre Yersen đã tìm ra trực khuẩn gây bệnh dịch hạch, sau này được đặt theo tên ông: Yersinia pestis.

Nhưng, khác với bệnh đậu mùa, bệnh dịch hạch vẫn không thể bị diệt trừ hoàn toàn. Ở thế giới cũ và thế giới mới vẫn ghi nhận những trường hợp riêng lẻ bùng phát bệnh nhiễm trùng nghiêm trọng này.

Vi khuẩn gây bệnh dịch hạch Yersinia pestis.

Các vi khuẩn bệnh dịch hạch lưu hành trong quần thể các loài gặm nhấm đào hang - marmots, gophers, gerbils, voles, chuột cũng như bọ chét sống ký sinh trên chuột. Bọ chét hút máu vật chủ, vi khuẩn dịch hạch nhân lên trong tiền dạ dày (proventriculus) của bọ chét làm tắc nghẽn tiêu hoá. Bọ chét bị tắc nghẽn, khi chuyển sang đốt vật chủ mới thì vi khuẩn sẽ theo vết đốt vào cơ thể vật chủ mới và như vậy xảy ra sự lan truyền bệnh dịch hạch.

Con người có thể bị nhiễm từ bọ chét, động vật gặm nhấm, vật nuôi và gia súc. Ở vùng thảo nguyên và sa mạc, bệnh dịch hạch có thể lây truyền từ lạc đà: đôi khi con người mắc bệnh khi tiếp xúc hoặc ăn các sản phẩm từ động vật bị nhiễm. Ở Nga đã có trường hợp những thợ săn marmot bị nhiễm trùng.

Một con marmot.

Sau khi lọt vào cơ thể của vật chủ máu nóng, vi khuẩn bệnh dịch hạch gặp các tế bào của hệ thống miễn dịch - thực bào có nhiệm vụ phát hiện các vi khuẩn nguy hiểm và loại bỏ chúng khỏi cơ thể. Để làm như vậy chúng “nuốt” các vi khuẩn đó.

Tuy nhiên, vi khuẩn bệnh dịch hạch được bảo vệ rất tốt: nó tạo ra nhiều yếu tố gây bệnh - các phân tử ngăn chặn những nỗ lực của hệ thống miễn dịch trong cơ thể vật chủ máu nóng phá hủy chúng, các vi khuẩn bệnh dịch nhân lên rất nhanh và phá vỡ thực bào. Sau đó vi khuẩn  được bảo vệ khỏi các tế bào của hệ thống miễn dịch.

Vi khuẩn nhanh chóng lan rộng khắp cơ thể qua dòng máu. Với bệnh dịch hạch thể phổi khi nhiễm trùng xảy ra qua đường hô hấp, cái chết có thể xảy ra trong vòng một ngày hoặc thậm chí vài giờ.

Với bệnh dịch hạch Bubonic, nhiễm trùng chứa trong các hạch bạch huyết, chúng tăng lên, vỡ mủ. Nếu chữa trị kịp thời bằng kháng sinh, bệnh này có thể chữa được.

Bệnh dịch hạch Bubonic.

Trực khuẩn sống được bao lâu?

Theo dữ liệu cổ sinh, trong thiên niên kỷ thứ ba trước Công nguyên đã có những người mắc bệnh dịch hạch. Các nhà khoa học đã tìm thấy DNA của vi khuẩn này trong tủy răng của con người. Nhưng bản thân vi khuẩn đó không còn nguy hiểm.

Vi khuẩn sống trong xương không quá một năm rưỡi. Khác với vi khuẩn bệnh than - Bacillus anthracis có khả năng lây nhiễm trong nhiều thế kỷ, mầm bệnh dịch hạch không hình thành bào tử và dễ bị chết trong không khí hoặc khi đun sôi. Nó có thể hoạt động trong thời tiết lạnh trong một thời gian nhất định. Các nhà khoa học đã thấy rõ điều đó trong trận dịch ở Mãn Châu những năm 1910-1911: vào mùa đông trên các đường phố đã có rất nhiều xác chết.

Ngày nay những trận đại dịch hạch không thể xảy ra, vì các bác sĩ khống chế, dập tắt kịp thời dịch bệnh, thực hiện các biện pháp cách ly phòng ngừa bệnh nhân, không cho tiếp xúc với người khác.

Kho vũ khí của “kẻ giết người”

Những nguyên nhân nào dẫn đến việc xuất hiện kẻ giết người hàng loạt? Di truyền hay môi trường? Không có câu trả lời xác đáng. Với vi khuẩn bệnh dịch hạch cũng vậy. Tại sao một trong những chủng của nó là rất nguy hiểm? Trong năm 2001, cộng đồng khoa học đã hy vọng tìm câu trả lời nhờ vào việc giải mã bộ gen. Tuy nhiên, câu hỏi vẫn còn gây tranh cãi cho đến ngày nay.

Những nạn nhân đầu tiên của bệnh dịch hạch trên Trái đất, được tìm thấy ở vùng Samara, Nga.

Các nhà khoa học đã chứng minh rằng, về mặt di truyền, vi khuẩn bệnh dịch hạch có liên quan đến bệnh giả lao. Có lẽ, hai vi khuẩn này đã bị chia cắt vài chục ngàn năm trước.

Mặc dù có sự tương đồng gần như hoàn toàn của hai bộ gen, nhưng hai vi khuẩn này hoạt động theo cách khác nhau. Vi khuẩn giả bệnh lao Pseudotuberculosis lây lan qua thực phẩm, gây viêm cấp tính và các vấn đề với đường ruột, không lây lan từ người này sang người khác. Còn dịch hạch là căn bệnh chết người.

Trong quá trình tiến hóa, vi khuẩn bệnh dịch hạch đã phát triển các phương pháp sinh tồn phân tử trong cơ thể của bọ chét, nhờ đó vi khuẩn có thể xâm nhập vào máu của động vật máu nóng, nơi nó nhân lên.

Có lẽ, môi trường bên ngoài cũng đóng một vai trò quan trọng, điều chỉnh hoạt động của vi khuẩn, bao gồm các cơ chế thích nghi của nó.

Yếu tố chính là nhiệt độ. Cơ chế độc lực của vi khuẩn bệnh dịch hạch phát động quá trình nhiễm trùng dưới nhiệt độ 37 độ C. Bọ chét có nhiệt độ cơ thể 26 độ, chuột có nhiệt độ 38-39, do đó chúng bị nhiễm nhanh hơn và chết thường xuyên hơn. Ở người, nhiệt độ bình thường vẫn dưới 37 độ.

Các nhà khoa học cho rằng, sự nóng lên toàn cầu góp phần vào việc xuất hiện bệnh dịch hạch hiện đại. Chúng ta chưa thể diệt trừ hoàn toàn vi khuẩn dịch hạch, bởi vì hệ sinh thái mà nó lưu hành là rất phức tạp. Chúng ta sẽ phải học cách cùng tồn tại với nó.

Vào những năm 1990, các nhà khoa học đã đưa ra một ý tưởng giải thích lý do tại sao một số người vẫn sống sót trong đại dịch “Cái chết đen”. Các chuyên gia của Viện nghiên cứu ung thư quốc gia lưu ý đến việc,  khoảng 700 năm trước đã xuất hiện một đột biến gen trong cơ thể con người  - thụ thể CCR5 trên màng tế bào của hệ thống miễn dịch – mà HIV bám vào nó để chui vào tế bào. Nếu trong cơ thể con người thụ thể CCR5 bị tắt, thì người này sẽ không bị AIDS: virus không có gì để bám vào. Có lẽ, đột biến này đã phát triển ở những người sống sót trong đại dịch hạch thời trung cổ. Tuy nhiên, điều này vẫn chưa được xác nhận bằng thực nghiệm.

Các nhà khoa học đang tìm kiếm vắc xin mới

Những người sống trong các khu vực có dịch hạch kinh niên hoặc làm việc với vi khuẩn này trong phòng thí nghiệm phải được tiêm chủng.

Chuột trong phòng thí nghiệm.

Các chuyên gia của Nga, các nước CIS và Trung Quốc sử dụng vắc xin sống phòng bệnh dịch hạch mà các nhà khoa học Pháp đã phát triển vào những năm 1930 tại Viện Pasteur ở Madagascar. Năm ngoái, 19 nghìn người ở vùng Altai của Nga đã được tiêm vắc xin này.

Vắc xin sống có một số hạn chế: ngày hết hạn tối đa là một năm, việc tiêm nhắc lại có thể không hiệu quả vì con người vẫn còn miễn dịch. Vắc xin có thể có tác dụng phụ, chẳng hạn như dị ứng. Ngoài ra, vi khuẩn bị suy yếu có thể nối lại hoạt động, mặc dù những trường hợp như vậy chưa được ghi nhận.

Ở phương Tây, trong một thời gian dài các chuyên gia đã sử dụng vắc xin USP được phát triển ở Hoa Kỳ vào những năm 1940. Ví dụ, để tiêm cho những người lính chiến đấu ở Việt Nam. Vào những năm 1990, Mỹ đã ngừng sản xuất vắc xin này vì nó không hiệu quả ở dạng bệnh dịch phổi và có những tác dụng phụ.

Bây giờ các chuyên gia đang tích cực phát triển các loại vắc xin tái tổ hợp mà không có những hạn chế của vắc xin sống. Họ sử dụng những  kháng nguyên khác nhau - các protein được sản xuất bởi vi khuẩn để chống lại hệ thống miễn dịch của bệnh nhân. Các phân tử này tạo khả năng miễn dịch chống lại bệnh dịch hạch.

• Danh sách “thủ phạm” phát tán bệnh dịch hạch chết người
• Phát hiện chuột không phải thủ phạm làm lây lan dịch hạch