Этиология туберкулеза

mbt55В.Ю. Мишин

Возбудитель туберкулеза, открытый в 1882 г. R. Koch, относится к классу Schizomycetes, порядку Actinomicetales, семейству Mycobacteriaceae, роду Mycobacterium.

Большинство видов микобактерий туберкулеза (МБТ) относятся к сапрофитным микробам.

Группа облигатных паразитов среди МБТ незначительна и представлена пятью видами, которые образуют группу Mycobacterium tuberculosis complex:

  • М. tuberculosis humanus — человеческий тип, вызывающий 80—85% всех заболеваний туберкулезом у людей;
  • М. tuberculosis bovines — бычий тип, вызывающий 10—15% всех заболеваний у людей (исходно устойчивый к пиразинамиду);
  • М. tuberculosis bovines BCG — вакцинный штамм;
  • М. tuberculosis africanus — африканский тип, вызывающий до 90% заболеваний у людей Южной Африки (исходно устойчивый к тиацетазону);
  • М. tuberculosis microti — мышиный тип, вызывающий заболевание у полевых мышей и редко у человека.

Основными видовыми признаками МБТ являются патогенность и вирулентность.

Патогенность — способность возбудителя жить и размножаться в тканях живого организма и вызывать специфические ответные морфологические реакции, приводящие к определенной нозологической форме патологии — туберкулезу.

Вирулентность проявляется прежде всего в интенсивности размножения МБТ и ее способности вызывать специфическое поражение в тканях и органах макроорганизма, а также иммунологические реакции и формирование специфического иммунитета. Сильновирулентные МБТ у чувствительных видов животных (морская свинка) безудержно размножаются в организме и неизбежно приводят к гибели.

Слабовирулентные, в частности М. tuberculosis bovines BCG (вакцинный штамм), вызывают в тканях минимальные специфические реакции, быстро разрушаются и выделяются из организма. В то же время они инициируют иммунологическую перестройку и формируют специфический иммунитет.

Важным отличием маловирулентных и вирулентных МБТ является их отношение к фагоцитозу макрофагами макроорганизма. Маловирулентные МБТ после размножения захватываются макрофагами и разрушаются. Очаги, вызванные этими МБТ, подвергаются рассасыванию. Вирулентные МБТ после фагоцитоза макрофагами не разрушаются, а напротив, размножаются в них и могут вызвать гибель фагоцита. Возникший туберкулезный очаг не подвергается обратному развитию и прогрессирует.

Возбудителями туберкулеза у человека наиболее часто (92% случаев) являются М. tuberculosis humanus, a M. tuberculosis bovis и М. tuberculosis africanum вызывают развитие туберкулеза у человека примерно в 5% и 3% случаев соответственно.

К нетуберкулезным микобактериям, также абсолютно патогенными для человека, относится М. leprae, не растущая на питательных средах.
Другие микобактерии, которые насчитывают более 50 видов, относятся к нетуберкулезным микобактериям, не вызывающим специфических морфологических поражений у человека. По своим морфологическим свойствам они не отличаются от МБТ, но являются самостоятельными видами микобактерий.

Заболевания, вызываемые нетуберкулезными микобактериями, получили название микобактериозов. Вследствие естественной устойчивости этих микобактерий к большинству противотуберкулезных препаратов лечение этих заболеваний представляет определенные трудности.

В настоящее время по классификации Runyon (Раньен) (1965) выделяют четыре группы нетуберкулезных микобактерий:

  • Группа 1 — фотохромогенные, образующие пигмент после экспозиции на свету. Потенциально патогенными для человека являются М. kansasii, M. marinum, M. simiae.
  • Группа 2 — скотохромогенные, образующие пигмент желто-оранжевого цвета в темноте, — это самая большая группа среди нетуберкулезных микобактерий (60—70%). Потенциально патогенными для человека являются М. scrofulaceum, M. xnopi, М. szulgal.
  • Группа 3 — нехромогенные, не образующие пигмент. Потенциально патогенными для человека являются М. avium, M. inracellulare, М. ulcerans, M. paratuberculosis, M. heamophilum. Первые три группы отличаются тем, что они медленно (1 — 12 нед) растут на питательных средах.
  • Группа 4 — быстро растущие (3—5 сут). Потенциально патогенными для человека являются М. fortuitum, М. chelonae, M. abscessus.

Для выявления МБТ используют световую и люминесцентную микроскопию, культуральные методы и автоматизированные системы. Достаточно активно развиваются и молекулярно-генетические методы. Исследование различных диагностических материалов для выявления МБТ играет ведущую роль в диагностике туберкулеза.

Химический состав МБТ сложен и своеобразен. В состав микобактериальной клетки входят вода (85,9%), белки, углеводы, липиды и минеральные соли.

Липиды составляют от 10 до 40% сухого вещества; наиболее активной фракцией является фосфатидная. Она вызывает в интактном организме специфическую тканевую реакцию с образованием эпителиоидных и гигантских клеток Пирогова-Лангханса.

Главными гликопептидами являются сульфопептиды, фосфатидилинозитоманнозиды, микозиды и арабинолипиды (трегалоза-6,6-димико-лат), определяемые как корд-фактор, который обусловливает склеивание МБТ и их рост в виде кос на питательных средах. Эти вещества являются эндотоксинами.

Корд-фактор, или фактор вирулентности, расположен в виде монослоя и состоит на 30% из трегалазы и на 70% из миколевой кислоты; с ним связывают устойчивость МБТ к воздействию растворами кислот, щелочей и спиртом.

На белковый компонент, состоящий из различных туберкулопротеинов, приходится 56% сухого вещества. В его состав входят почти все известные аминокислоты. Минеральные вещества — кальций, фосфор, магний, калий, железо, цинк и марганец в виде различных соединений составляют около 6%.

МБТ — грамположительные прямые или слегка изогнутые неподвижные палочки, патогенные для человека и многих видов животных. Наиболее восприимчивыми к заражению считаются морские свинки.

Отличительным свойством МБТ является химическая устойчивость, которая проявляется в способности сохранять окраску даже при интенсивном обесцвечивании кислотами, щелочами и спиртом, что обусловлено высоким содержанием в клеточных стенках МБТ миколевой кислоты (С88Н17604), липидов и белков.

МБТ по форме напоминают палочки длиной 1 — 10 (чаще 1—4) мкм, шириной 0,2—0,7 мкм; по виду могут быть гомогенными или зернистыми со слегка загнутыми краями.

Электронно-микроскопическое исследование МБТ позволило дифференцировать в них микрокапсулу, многослойную клеточную мембрану, цитоплазму с органеллами (гранулы, вакуоли, рибосомы) и ядерную субстанцию (нуклеотид).

Микрокапсула состоит из полисахаридов и играет важную роль в жизнедеятельности МБТ, в том числе придает им устойчивость к неблагоприятным воздействиям внешней среды.

Толстая клеточная стенка, насыщенная липидами, ограничивает клетку снаружи, обеспечивая механическую и осмотическую защиту. Стенка МБТ состоит из четырех слоев. Первый, внутренний, слой образован пептидогликаном; последующие слои включают в себя миколевые кислоты, гликолипиды, воск и корд-фактор (фактор вирулентности), связывающий отдельные клетки в косы и оказывающий токсическое действие на макрофаги при фагоцитозе. Такой состав клеточной стенки определяет устойчивость МБТ к воздействию кислот и щелочей, а также высокую гидрофобность клетки в целом.

Согласно современным представлениям, в состав цитоплазматической мембраны, расположенной под клеточной стенкой, входят липопротеидные комплексы. С мембраной связаны ферментные системы. В цитоплазматической мембране осуществляются процессы, ответственные за специфичность реакций МБТ клетки на факторы окружающей среды.

Цитоплазма МБТ состоит из гранул и вакуолей различной величины. Основная часть мелкогранулярных включений представлена рибосомами, на которых синтезируется специфический белок.

Ядерная субстанция М БТ определяет специфические свойства клетки, важнейшими из которых являются синтез белка и передача наследственных признаков потомству.

Для нормального развития МБТ нуждаются в кислороде, поэтому их относят к аэробам. Потребление кислорода микробной клеткой связано с окислительно-восстановительным и процессами в тканях макроорганизма. При формировании гранулем размножение МБТ из-за снижения в них парциального давления кислорода (Р02) замедляется, однако имеются сведения, что некоторые виды МБТ можно рассматривать, как факультативные анаэробы.

Размножение МБТ происходит путем простого деления клетки. При электронно-микроскопическом исследовании установлено, что деление начинается с двухстороннего вдавления цитоплазматической мембраны в цитоплазму. При соединении этих перегородок образуются две дочерние особи.
Цикл простого деления материнской клетки на две дочерние занимает от 13-14 ч до 18—24 ч. Микроскопически видимый рост микроколоний на жидких средах можно обнаружить на 5—7-й день, видимый рост колоний на поверхности твердой среды — на 12—20-й день.

Известен более сложный цикл деления — почкование. На определенном этапе крупное гранулярное образование на одном из полюсов клетки, окруженное небольшой частью цитоплазмы, начинает перемещаться к периферии клетки, образуя выпуклость на поверхности клеточной
мембраны. В дальнейшем бугорок увеличивается в размерах и отпочковывается от материнской клетки в виде образования кокковидной формы.

Внутри этих форм происходит ряд превращений, в результате которых в них постепенно формируются обычные кислотоустойчивые палочки. Весь цикл размножения и воспроизводства продолжается примерно 7—9 суток.

Другим возможным способом размножения МБТ является спорообразование, что роднит их с актиномицетами. При этом процессе в цитоплазме клетки происходит увеличение нескольких шаровидных структур, имеющих вид зерен. Медленно исчезает цитоплазма, зерна освобождаются из клетки и могут в дальнейшем прорастать в новые особи. У МБТ выделены два гена (sigF nwhi В) образования спор, которые действуют в латентной фазе роста возбудителя.

Одним из характерных свойств МБТ является их способность изменяться под воздействием внешних факторов. Полиморфизм возбудителя проявляется в образовании нитевидных актиномицетных, кокковидных и лекарственно-устойчивых форм.

Другой формой клеточного полиморфизма является образование L-форм, обусловленное утратой плотной клеточной стенки и образованием сферопластов, окруженных цитоплазматической мембраной, сходной с мембраной клеток макроорганизма.

В связи с такой перестройкой меняется не только морфология МБТ, но и антигенный состав, и степень патогенности для человека и животных.

L-формы МБТ устойчивы к большинству противотуберкулезных препаратов и характеризуются резко сниженным уровнем метаболизма и ослабленной вирулентностью. L-формы могут длительное время персистировать в организме и поддерживать противотуберкулезный иммунитет. При снижении иммунореактивности организма они способны активизироваться, превращаться в типичные микобактерии, вызывая реактивацию специфического процесса. Выявлен ген участвующий в превращении типичных МБТ в L-формы.

МБТ могут также существовать в виде ультрамелких фильтрующихся форм, представляющих собой частицы (0,22—0,24 мкм) округлой формы, некоторые из них окружены плотной клеточной стенкой.

Таким образом, МБТ имеют свой закономерный факультативный цикл развития: существование и размножение в виде типичных палочковидных микобактерий при благоприятном для них состоянии окружающей среды.

При неблагоприятном изменении каких-либо параметров среды обитания МБ утрачивают клеточную стенку и трансформируются в L-формы, обладающие повышенной устойчивостью к вредным воздействиям — гипоксии, действию противотуберкулезных препаратов и др.

Они приобретают способность долго сохраняться и даже размножаться почкованием в виде зернистых различной величины шаров. При длительном неблагоприятном воздействии (например, продолжительный курс химиотерапии) зернистые шары (Z-формы) могут распадаться на мельчайшие некислотоустойчивые фильтрующиеся формы. При исключении неблагоприятных факторов фильтрующиеся и L-трансформированные формы МБТ реверсируются в классическую палочковидную форму.

В настоящее время полностью расшифрован геном МБТ. Он имеет длину 4 411 529 пар нуклеотидов, которые почти в 70% представлены гуанином и цитозином. Нуклеотид содержит 4000 генов, из которых 60 кодируют компоненты РНК. Для МБТ имеются уникальные гены, в частности гены mtp40n mpb 70, которые применяются для выявления МБТ в полимеразно-цепной реакции (ПЦР).

В геноме представлены гены разнообразных ферментов, необходимые для липидного обмена, гликолиза, цикла трикарбоновых кислот и глиоксилатного пути.

Видоспецифические антигены МБТ находятся в клеточной стенке. Они вызывают в организме развитие реакций клеточного иммунитета и антителообразование. Антигенными свойствами обладают также белки, полисахариды и липиды.

В последнее время ведутся интенсивные исследования по выделению и очистке различных антигенных компонентов МБТ с последующим испытанием их иммунологических свойств. Такие антигены могут быть получены как из фильтратов культур, так и разрушенных разными способами микобактерий с помощью методов физико-химического воздействия, либо аффинной хроматографии на поли- или моноклональные антитела, либо с использованием генной инженерии.

Белки вызывают кожные реакции и стимулируют лимфоциты в культуре ткани у зараженных МБТ морских свинок. Низкомолекулярные белки, полученные из фильтратов культур МБТ, обладают туберкулиновой активностью. Высокомолекулярные белки могут вызывать повышенную чувствительность (гиперчувствительность) замедленного типа (ГЗТ) и усиливать фагоцитоз макрофагов.

В серологических реакциях участвуют преимущественно полисахариды МБТ, главными из которых являются глюкан, маннан, арабиноманнан и арабиногалактан.

Липиды также обладают иммунологической активностью и обеспечивают в различных антигенных комплексах адъювантное действие. Фосфатидная фракция липидов вызывает специфическую тканевую реакцию с образованием в организме экспериментальных животных (морские свинки) эпителиоидных и гигантских клеток Пирогова-Лангханса.

МБТ обладают большой устойчивостью к неблагоприятным воздействиям внешних физических и химических факторов вследствие особенностей клеточной стенки и высокого содержания в ней липидов.

В почве и воде МБТ остаются жизнеспособными около года. В высохшей мокроте они могут сохраняться до 10—12 мес (в жилом помещении), в книгах — 3—4 мес.

Лиофилизированные и замороженные МБТ сохраняют жизнеспособность 30 и более лет. Сухой жар при 100 °С оказывает на них губительное действие в течение 60 мин.

В сыром молоке МБТ выживают 14—18 сут, скисание молока не ведет к их гибели. В масле и сыре МБТ не погибают в течение 8—10 мес. При прогревании молока они выдерживают нагревание 55—60 °С в течение 60 мин, нагревание 70 °С — в течение 20 мин, кипячение убивает МБТ в течение нескольких минут.

Характерной особенностью МБТ является их устойчивость к химическим веществам: кислотам, щелочам, спирту. Слабые растворы серной кислоты или 10—15% гидроксид натрия не убивают МБТ в течение 30 мин.

Более длительное воздействие концентрированных растворов кислот оказывается для них губительными: 5% раствор карболовой кислоты и 5% раствор формалина убивают МБТ в мокроте в течение 24 ч.

Препараты йода и хлора обладают высоким бактерицидным действием: 2% раствор хлорной извести убивает МБТ в течение 24—48 ч, более высокие концентрации препаратов хлора (5% раствор хлорамина и 10-20% растворы хлорной извести) вызывают их гибель в течение нескольких часов.

Перевод | transfer
Метки
Bactec АБП Абсцесс Аллергия Альвеолиты Анализы БЦЖ Беременность Биопсия Бронхи Бронхит Бронхоаденит Бронхоблокация Бронхоскопия Бронхоэктазы Брюшина ВИЧ Вакцинация Витамины Гастрит Гепатит Гипертония Глаза Глотка Гортань Дезинфекция Дети Диабет Диспансер Диссеминированный Желудок Закон Зубы Иммунитет Инфильтративный КУМ Кавернозный Казеозная пневмония Кисты Кишечник Классификация Кожа Коллапсотерапия Кости Кровь Курение ЛФК Лаборатория Лазер Лимфогрануломатоз Лимфоузлы МБТ МЛУ МСЭ Менингит Микобактериоз Микоз Микроскопия Миндалины Мокрота Мониторинг Моча Мочеполовой Наркомания Нервы и психика Обследование Озонирование Опухоль Очаг Очаговый ПТК ПЦР Паротит Патогенетические Первичный Перикардит Печень Питание Пищевод Плазмаферез Плеврит Пневмокониозы Пневмония Побочные Поджелудочная Пожилые Позвоночник Посев Почки Профилактика Пьянство Рак Режимы лечения Рентген Рот Санаторий Санбюллетень Саркоидоз Сердце Симптомы Стационар Суставы Трахея Туб. интоксикация Туберкулома Устойчивость ФВД Фиброзно-кавернозный ХНЗЛ Химиотерапия Хирургия ЦНС Цирротический Шок ЭКГ Эмпиема Эндоскопия Язва