Характеристика и классификация микобактерий туберкулеза
Л.С. Федорова
Семейство Mycobacteriaceae порядка Actinomycetales содержит единственный род Mycobacterium. Возбудитель туберкулеза был открыт Р. Кохом в 1882 г. В 1975 г. в этот род было включено около 30 видов, а к 2000 г. это число уже приблизилось к 100. Вызывающие туберкулез виды микобактерий объединены в комплекс М. tuberculosis, включающий М. tuberculosis, М. bovis, М. africanum, М. microti, М. canettii. В последнее время к нему отнесены виды М. pinnipedii, М. саргае.
Возбудитель туберкулеза относят к облигатным патогенам, т. е. вызывающим специфическое инфекционное заболевание в обычных условиях. Согласно Российской классификации микроорганизмов по группам патогенности, их относят к микроорганизмам III группы. Другие виды микобактерий отнесены к группе нетуберкулезных микобактерий (НТМБ). Из этой группы выделяют комплексы: М. avium, М. fortuitum и М. terrae. Эти микроорганизмы являются условно-патогенными и способны вызывать заболевания (микобактериозы) при ослаблении защитных сил человека.
В последнее время прослеживается тенденция к разделению М. tuberculosis на кластеры, или семейства. Наиболее важными можно считать штаммы, относящиеся к генетическому семейству Beijing, отличающиеся повышенной вирулентностью, более частой лекарственной устойчивостью и способностью вызывать вспышки туберкулеза.
Морфология и патогенные свойства микобактерий туберкулеза. Микобактерии – тонкие палочковидные клетки с характерным свойством кислотоустойчивости и спиртоустойчивости (на одной из стадий роста), аэробные, но при определенных условиях проявляют свойства микро аэрофилов. Они неподвижны, спор и капсул не образуют. При окраске карболовым фуксином МВТ выявляют в виде тонких, слегка изогнутых палочек малиново-красного цвета, содержащих различное количество гранул. Длина микобактерий составляет примерно 1-10 мкм, а диаметр – 0,2-0,7 мкм. Иногда можно обнаружить изогнутые или извитые варианты.
Микобактерии туберкулеза обладают мощной клеточной стенкой, состоящей из нескольких слоев, часть из которых характеризуется относительно постоянным составом и содержит специфические сахара и пептидогликаны. Другая – наружная часть – имеет меняющийся химический состав и в основном представлена липидами, большинство из которых – миколовые кислоты и их производные (воска), в том числе фактор вирулентности – корд-фактор, микозиды и другие, способные вызывать образование гранулем, подавлять активацию Т-лимфоцитов и лейкоцитов периферической крови, нарушая иммунный ответ.
Особое патогенное значение имеет персистенция бактерий. Некоторые противотуберкулезные препараты наиболее активны в отношении микобактерий только в фазе размножения. Если же микобактерии находятся в состоянии низкой метаболической активности, эти препараты на них не действуют. Такие клетки МВТ (персистеры) не чувствительны к химиопрепаратам, т. е. ведут себя как устойчивые микроорганизмы. Персистеры способны сохраняться в очагах поражения месяцами или даже годами. Этим принято объяснять длительность курсов химиотерапии и применение последующих коротких противорецидивных, как правило, сезонных курсов химиопрофилактики.
Рост и размножение микобактерий. Особенности их выделения. Микобактерии туберкулеза размножаются крайне медленно: период удвоения составляет 18-24 ч (цикл деления многих других патогенных бактерий составляет 15 мин). Поэтому для получения видимого роста типичных колоний требуется не менее 4-6 нед. Избирательность, требовательность к питательным средам и длительность культивирования затрудняют осуществление контроля окружающей среды на присутствие МВТ лабораторными методами.
Устойчивость микобактерий к внешним воздействиям. В ходе эволюции микобактерии туберкулеза выработали различные факторы и механизмы преодоления или инактивации неблагоприятных воздействий внешней среды. Они обладают мощной клеточной стенкой, способны инактивировать многие токсины и вещества (перекиси, альдегиды и другие), воздействующие на клеточную оболочку. Возбудитель сохраняет свою жизнеспособность в сухом состоянии до 3 лет. При нагревании микобактерии туберкулеза могут выдерживать температуру существенно выше 80 °С. Микобактерии туберкулеза, находящиеся в мокроте, выживают при кипячении в пределах 5 мин.
Микобактерии туберкулеза устойчивы к органическим и неорганическим кислотам, щелочам, многим окислителям, а также к ряду антисептических и дегидратирующих веществ, оказывающих губительное действие на большинство других видов микроорганизмов. Они проявляют устойчивость к воздействию спиртов, ацетона, четвертичных аммониевых соединений (ЧАС), гуанидинов. Альдегиды малоэффективны в отношении микобактерий, находящихся в мокроте. Более активны в отношении микобактерий гипохлориты, хлорпроизводные гидантоина и циануровых кислот, средства на основе надуксусной кислоты, третичные амины.
Микобактерии туберкулеза нечувствительны к рассеянному солнечному свету. Коротковолновое ультрафиолетовое изучение оказывает универсальное бактерицидное действие на все микроорганизмы. Однако в реальных условиях эффективность УФ излучения зависит от влажности воздушной среды, запыленности, наличия не облучаемых прямым солнечным светом и невентилируемых зон и т. д.
Устойчивость микобактерий туберкулеза в условиях макроорганизма. Целый ряд приспособительных механизмов позволяет туберкулезной инфекции сравнительно долго и бессимптомно существовать в организме человека. Локализация МБТ внутри макрофагов обеспечивает изоляцию от эффекторов гуморального иммунитета. Высокая гидрофобность микобактерий обеспечивает неспецифические, т. е. не зависимые от рецепторов контакты с макрофагами. Мощная восковая оболочка способна погасить реакции, обусловленные свободными радикалами, вызываемыми бактерицидными веществами фагоцитов.
Кроме того, микобактерии туберкулеза продуцируют высокоактивные ферменты с каталазной и пероксидазной активностью, разрушающие многие факторы иммунной защиты, способны препятствовать образованию фаголизосом. Такая особенность МБТ скрывает клиническую картину начала заболевания, и человек длительное время не замечает своего заболевания. Лекарственная устойчивость. Существует ограниченное число лекарственных препаратов, эффективных в отношении МБТ. Микобактерии исходно обладают высокой природной устойчивостью ко многим антибактериальным препаратам широкого спектра действия.
Появление лекарственной устойчивости МБТ, как правило, является результатом неадекватного лечения, связанного с неверным подбором препаратов, несоблюдением режима их приема, снижением дозировок препаратов, плохим качеством препаратов и т. д.
Множественная лекарственная устойчивость (МЛУ) – вид устойчивости к двум основным наиболее сильнодействующим противотуберкулезным препаратам – изониазиду и рифампицину – одновременно.
Широкая лекарственная устойчивость (экстенсивная устойчивость, суперустойчивость; в англ. XDR – Extensively Drug Resistance) – множественная лекарственная устойчивость в сочетании с устойчивостью к фторхинолонам и к одному из группы инъекционных препаратов: канамицину или/и амикацину, или/и капреомицину. Туберкулез, вызванный штаммами с суперустойчивостью, представляет прямую угрозу для жизни пациентов и их окружения.
Таким образом, эпидемическое распространение МВТ с МЛУ (ШЛУ), наблюдаемое в настоящее время, представляет глобальную проблему, определяющую эпидемическую ситуацию по туберкулезу в целом.
Свойства возбудителя туберкулеза, определяющие его распространение и инфицирование человека:
- устойчивость к агрессивным факторам внешней среды;
- длительное сохранение жизнеспособности во внешней среде, в том числе в аэрозолях;
- высокая устойчивость к воздействию дезинфицирующих средств, в концентрациях и экспозициях, губительных для других микроорганизмов;
- устойчивость к большинству антибиотиков широкого спектра действия;
- устойчивость к факторам иммунной защиты и способность к латентному существованию в организме человека; способность подавлять первичный иммунный ответ; способность к внутриклеточному размножению, длительной персистенции;
- морфологическая и биологическая изменчивость, а также адаптивность к внешним условиям и условиям макроорганизма;
- сложность обнаружения и проведения прямого контроля возбудителя инфекции во внешней среде.