Возбудитель туберкулеза и его свойства

mikbt1А. И. Каграманов

Предположения о заразительности туберкулеза высказывали еще во времена Гиппократа. Однако более определенные клинические и экспериментальные данные об инфекционной природе этого заболевания были получены лишь к середине прошлого века.

После экспериментальных работ Вильмена (1865), который показал, что туберкулез является специфическим заболеванием и что причиной его должен быть инфекционный агент, внимание исследователей было направлено на обнаружение возбудителя заболевания.

При тогдашнем низком уровне микробиологии, которая в тот период только зарождалась, это оказалось задачей не легкой. Добавочной трудностью явились, как выяснилось позднее, особые свойства возбудителя туберкулеза — его спирто- и кислотоустойчивость, вследствие чего для окраски микроба требовалась предварительная протрава его. Роберт Кох во время своего доклада 24 марта 1882 г. продемонстрировал возбудителя туберкулеза, описал его основные свойства и привел доказательства его специфичности.

Место возбудителя туберкулеза в системе микроорганизмов. По принятому в настоящее время представлению возбудитель туберкулеза относится к роду микобактерий (Mycobacterium) семейства лучистых грибков (Actinomycetaceae). Лучистые грибки, или актиномицеты, широко распространены в природе; они встречаются главным образом в почве, но бывают и в воде, навозе, на гниющих растительных и животных остатках. Также широко распространены представители рода микобактерий. К ним относится значительное количество различных видов микобактерий, как патогенных, так главным образом и сапрофитных.

Все виды патогенных микобактерий, а также большое число сапрофитных, объединены на основании одного общего свойства — значительной устойчивости к кислотам, спирту и щелочам, благодаря присущим им биологическим и физико-химическим свойствам; для краткости это свойство обозначается собирательным термином — кислотоустойчивость. Кроме того, объединяющим признаком для всех кислотоустойчивых микобактерий являются их приблизительно одинаковые морфологические и тинкториальные свойства.

К группе сапрофитных микобактерий относится большое количество видов кислотоустойчивых микобактерий, находимых в различных выделениях человека, в масле и молоке, на стеблях растений, в воде и т.д. Речь идет об очень обширной группе, повидимому, одного и того же вида микроба, различающегося в зависимости от условий, к которым он приспосабливается. Можно представить их в следующей группировке:

  1. кислотоустойчивые сапрофиты, находимые у человека в различных выделениях (ушная сера, смегма, носовая слизь и т. п.), у больных легочной гангреной или другими легочными заболеваниями, при заболеваниях глаз и мочеполовых органов;
  2. сапрофиты, выделенные из молока и молочных продуктов;
  3. сапрофиты, найденные на растениях (например, палочки Тимофеевой травы), в земле, навозе, сточной воде и др.

Одинаковые с туберкулезными микобактериями морфологические признаки (форма палочек) и тинкториальные свойства (одинаковая окрашиваемостъ по методу Циль-Нильсена) дают иногда повод при лабораторном исследовании принимать кислотоустойчивые сапрофиты за микобактерии туберкулеза; возможность такой ошибки необходимо учитывать в лабораторной и клинической практике.

К патогенным кислотоустойчивым микобактериям относятся возбудители туберкулеза, проказы и некоторых заболеваний грызунов.

Общепринятый термин, обозначающий возбудителя туберкулеза, — туберкулезные бациллы или палочки, в настоящее время заменяется термином «микобактерии туберкулеза» или просто «бактерии туберкулеза»; этот термин правильнее отражает сущность возбудителя туберкулеза и его место в системе микроорганизмов.

Морфология микобактерии туберкулеза. Микобактерии туберкулеза имеют обычно форму тонкой палочки, иногда прямой, но чаще слегка изогнутой, длиной от 0,8 до 3-5 нм, шириной от 0,2 до 0,5 нм, со слегка округлыми краями; ширина некоторых особей бывает неравномерной, что придает им иногда колбовидную форму. Бактерии одного и того же штамма могут быть различной длины и ширины. Кроме того, туберкулезные бактерии вообще отличаются полиморфизмом, что было установлено еще И. И. Мечниковым; встречаются формы ветвистые или нитевидные, формы зернистые, стрептококковидные и др.

Прежнее представление о том, что тело микроба окружено толстой восковидной оболочкой, от которой, по мнению Коха и Эрлиха, зависит специфическая устойчивость его, было опровергнуто новыми данными, полученными методом электронной микроскопии. Установлено, что цитоплазма палочки окружена мембрановидной оболочкой толщиной не более 0,05 по краям оболочки иногда бывают расположены мелкие зернышки (Lembke u. Ruska, А. И. Каграманов).

Характерной особенностью морфологии микобактерий туберкулеза является наличие в них зернистости. Количество зерен в цитоплазме микроба колеблется от 2 до 12. Исследования электронным микроскопом показали, что, помимо этих зерен, видимых в обычном микроскопе, существуют более мелкие зерна, вплоть до пылевидных, генетически связанных с крупными зернами. Значение этих зерен еще полностью не выяснено; предполагается, что они играют важнейшую роль в процессах обмена веществ палочки, обусловливают ее кислотоустойчивость, принимают участие в цикле размножения.

Туберкулезные бактерии могут существовать и в форме некислотоустойчивых зерен (зерна Муха), из которых могут вновь формироваться обычные палочки; этот вопрос изучен еще недостаточно.

Размножение и цикл развития возбудителя туберкулеза. Микобактерии туберкулеза могут размножаться как обычным методом поперечного деления, так и путем сложного цикла развития. В последнем главную роль играют зерна бактерий. На определенном этапе жизни микроба находящиеся в нем зерна начинают увеличиваться, от них отпочковываются одно или несколько зерен, причем цитоплазма постепенно визируется и может совсем исчезнуть; вновь появившиеся зерна высвобождаются из тела микроба и в дальнейшем прорастают в новые палочки. В процессе такого развития зерна могут проходить стадию, в которой временно теряют кислотоустойчивость. Вновь появившиеся молодые палочки до окончательного формирования могут приобретать ветвящуюся форму, напоминающую мицелий плесневых грибков.

Размножение туберкулезных микобактерий происходит крайне медленно. Для выделения культур микроба непосредственно из патологического материала (мокрота, гной, спинномозговая жидкость и т. д.) пользуются обычно твердыми яично-глицериновыми питательными средами; для поддержания уже полученных культур делают пересевы на твердой глицериново-картофельной среде или на жидких средах (глицериновом бульоне, синтетических жидких средах и др.). Для роста требуется оптимум температуры в 37-38°, но рост возможен и при амплитуде температуры в 28-43°. На искусственных питательных средах рост культур появляется на 12-20-й день; лабораторные культуры растут несколько быстрее.

Вирулентность возбудителя туберкулеза. Под вирулентностью понимают степень болезнетворности каждого данного штамма микроба, зависящую от способности микроба «расти и распространяться в животном организме» (Н. Ф. Гамалея). Следовательно, вирулентность не видовой, а индивидуальный признак отдельного штамма микроба, в отличие от патогенности, под которой понимают видовой признак микроба — его основное свойство вызывать определенное заболевание у одного или многих видов макроорганизма.

Вирулентность отдельных штаммов туберкулезных микобактерий может быть весьма различной. В одних случаях введение даже единичных палочек вызывает гибель морской свинки от туберкулеза (М. М. Цехновицер), в других случаях какой-либо штамм может оказаться совсем невирулентным. Между этими крайностями наблюдается большое разнообразие вирулентных свойств микроба, зависящее от особенностей как самого микроорганизма, так и макроорганизма. Последнее доказывается тем, что заражение культурой микобактерий одного и того же штамма вызывает у животных различной степени туберкулезное поражение с различным исходом.

Культуры микобактерий, которые при подкожном введении морской свинке в дозе 0,001 мг вызывают ее гибель в течение 2-3 месяцев или в дозе 0,00001 мг в течение 3-4 месяцев, можно считать сильновирулентными; культуры же, которые в дозе 0,001 мг вызывают гибель свинки в течение 5-6 месяцев или в дозе 0,00001 мг в течение 7-8 месяцев, относятся к слабовирулентным. Вирулентность туберкулезных бактерий не является свойством постоянным и может изменяться от поколения к поколению.

Первые генерации культур, выделенных от больных, в особенности выделенных из мокроты, обладают высокой вирулентностью; в последующих генерациях при лабораторном хранении на искусственных питательных средах вирулентность постепенно снижается. Вместе с тем доказано, что макроорганизм, будучи внешней средой для обитающего в нем микроба, активно влияет на вирулентность микроба в сторону ее снижения. У человека при скрытой туберкулезной инфекции или при излеченном туберкулезе иногда можно выделить штаммы с пониженной или утраченной вирулентностью.

Химический состав возбудителя туберкулеза. В состав туберкулезных микобактерий входят вода, белки, жиры, углеводы и соли. Однако химический состав их сложен и своеобразен. Установлен следующий элементарный состав туберкулезных культур: воды 85,9%, золы 2,55%.

Наиболее характерно для химического состава микобактерий туберкулеза богатство их липидами, которые составляют от 1/5 до 1/з веса (а по данным ряда авторов, количество липидов вариирует в пределах 10-40%). Путем фракционного экстрагирования были определены три фракции липидов: а) фосфатидная, б) жировая, в) восковая. В состав липидов входят пальмитиновая, стеариновая, церотиновая, масляная и другие жирные кислоты; кроме того, в ней присутствуют туберкулостеариновая и фтиоидные кислоты.

Белки составляют до 56% сухого веса бактерий и носят общее название туберкулопротеинов; из них до 47,5% падает на долю нуклеопротеидов и 8,5% на свободные нуклеиновые кислоты. В состав аминокислот белковой фракции входят: валин, фенилаланин, пролин, тирозин, триптофан, гистидин и др. Углеводная фракция туберкулезных микобактерий составляет 15-16% веса. Она представлена полисахаридами, как простыми, так и высокомоле улярными соединениями; часть полисахаридов находится в соединении с фосфатидами и белками. Минеральные соединения составляют около 6% всех субстанций микробов; сюда входят кальций, магний, железо, калий, фосфор и др.

Роль и значение отдельных химических компонентов туберкулезных бактерий окончательно еще не выяснены. Предполагается, что туберкулопротеины являются главными носителями антигенных свойств микроба, в то время как липидная фракция обусловливает его кислотоустойчивость и вообще резистентность. Имеются указания на большую роль полисахаридов в иммуногенезе. Кроме того, делали попытки по содержанию липидов определять тип и степень вирулентности. Однако трудно связать все эти процессы только с химическими реакциями, учитывая сложность и своеобразие процессов, развивающихся в живом организме.

Для нормального роста туберкулезные микобактерии нуждаются в снабжении кислородом, поэтому по типу дыхания их относят к аэробным микроорганизмам. Однако они могут расти и при недостатке или отсутствии кислорода. Так, в опытах на сахарном или глицериновом бульоне туберкулезные микобактерии могут давать рост под маслом (Е. А. Школьникова). Это обстоятельство позволяет рассматривать туберкулезные бактерии и как факультативный анаэроб.

Туберкулин представляет собой фильтрат туберкулезных культур с содержащимися в нем эндотоксинами туберкулезных бактерий. Старый каковский туберкулин (АТК — Alt-Tuberkulin Koch) получается из 6-8-недельной культуры на 5% глицериновом бульоне, которая сгущается кипячением на водяной бане до 1/10 объема и пропускается через бумажный фильтр. В готовом виде препарат имеет вид коричневой сироповидной жидкости с запахом меда.

Подкожное введение туберкулина здоровому животному не вызывает у него никакой реакции, в то время как у животных, больных туберкулезом, получается тяжелое отравление, оканчивающееся смертью вследствие бурной аллергической реакции (туберкулиновой шок).

Слабые разведения туберкулина при накожном или внутрикожном введении человеку позволяют диагносцировать туберкулезную инфицированность (реакция Пиркета и Манту). Туберкулин имеет также ограниченное терапевтическое применение при некоторых формах и фазах туберкулезного заболевания.

Типы возбудителя туберкулеза. Различают три основных типа микобактерий туберкулеза: тип человеческий. (typus humanus), тип бычий (typus bovinus) и тип птичий (typus avium), или куриный (typus gallinaccus). Главное отличие их заключается в патогенности для соответствующего вида животных.

Туберкулезные бактерии бычьего типа поражают преимущественно рогатый скот, но часто являются причиной и туберкулеза человека. Так, по данным зарубежной литературы, в Англии (1932) 22,4% заболеваний человека туберкулезом были вызваны заражением бычьим типом бактерий, а в Шотландии — 25,9%. Бычий тип бактерий чаще определяется при туберкулезе лимфатических узлов, костей и суставов, волчанке.

Туберкулез у людей, вызванный заражением бактериями туберкулеза бычьего типа, особенно распространен в тех странах, где имеет место значительная заболеваемость крупного рогатого скота туберкулезом и где население употребляет в пищу сырое молоко (Шотландия, Дания и др.). В СССР случаи заражения бычьим типом бактерий туберкулеза редки, благодаря планомерно проводимым профилактическим мероприятиям (изоляция туберкулиноположительного скота, пастеризация и кипячение молока и пр.). Тем не менее для некоторых районов со значительным развитием скотоводства бычий тип туберкулеза имеет определенное эпидемиологическое значение. Бактерии птичьего типа поражают кур и других домашних птиц, описано немало случаев поражения и свиней. Случаи заражения человека птичьим типом бактерий очень редки.

Типы бактерий туберкулеза несколько различаются по своей морфологии и особенностям роста на искусственных питательных средах. Однако дифференцировать типы бактерий туберкулеза на основании только этих признаков не представляется возможным (А. И. Каграманов). Поэтому главным методом дифференцировки типов являются опыты на животных. Бактерии туберкулеза человеческого типа патогенны для морских свинок, в то время как у кроликов они вызывают лишь незначительные туберкулезные изменения.

Бактерии бычьего типа одинаково патогенны и для кролика, и для морской свинки. Бактерии птичьего типа, будучи патогенными для кур, вызывают у морских свинок лишь местные изменения, не убив.ая их; несколько более патогенен этот тип для кроликов. Таким образом, опыты на кроликах, свинках и курах позволяют диференцировать все три типа бактерий. Но надо отметить, что и опыты на животных не всегда дают четкий ответ относительно принадлежности бактерий к тому или иному типу, так как часто встречаются различные атипичные штаммы, не укладывающиеся в общепринятую характеристику типов.

Некоторые авторы выделяют еще один тип туберкулезных бактерий – тип мышиный, typus muris или OVS (Oxford vole strain), однако достаточных оснований для этого не имеется; штамм мышиных палочек туберкулеза, открытый Уэльсом в Шотландии в 1937 г., следует рассматривать как вариант (атипичность) бычьего типа бактерий, адаптировавшийся к жизни в организме полевой мыши, причем его основные типологические признаки соответственно изменились.

Между отдельными типами бактерий можно наблюдать различные переходные формы. К настоящему времени установлена возможность взаимных переходов бычьего и человеческого типа бактерий. В частности, это описано в связи с изучением латентного микробизма (А. И. Каграманов).

Вопрос о происхождении и взаимоотношении типов туберкулезных бактерий нужно рассматривать с позиций мичуринской биологии. Надо полагать, что все типы бактерий произошли от одного вида микобактерий. Медленное приспособление на протяжении многих веков к жизни в организме того или иного вида животного привело к изменению свойств микроба и определило его избирательную патогенность для данного вида животного.

Фильтрующиеся формы возбудителя туберкулеза. При неблагоприятных условиях существования возбудитель туберкулеза может переходить в форму или состояние, которые при помощи обычного светооптического микроскопа не обнаруживаются. Происходит это путем распада бактерий на мелкие невидимые зерна, проходящие через бактерийные фильтры. При последовательных пассажах такого фильтрата через организм морской свинки сначала появляются видимые зерна, а затем из них вновь формируются палочки. Фильтрующиеся формы туберкулезных бактерий нужно рассматривать не как самостоятельный вирус, а как одну из форм изменчивости возбудителя (А. И. Тогунова, М. В. Триус).

Устойчивость к внешним факторам. Помимо кислотоустойчивости, микобактерии туберкулеза отличаются вообще устойчивостью к факторам внешнего воздействия. Они более устойчивы к различным физическим и химическим воздействиям, чем многие другие виды микробов. Туберкулезные бактерии исключительно устойчивы к низким температурам. По данным Кадиша, они могут переносить даже температуру, близкую к температуре жидкого гелия (269-262° ниже нуля). Микобактерии выдерживают двадцатиминутное нагревание до 80°, в то время как другие микробы при этой температуре погибают.

Вне живого организма туберкулезные бактерии могут сохранять жизнеспособность в течение многих месяцев, в особенности в темных сырых помещениях. Наоборот, они менее стойки к воздействию солнечного света как рассеянного, так в особенности прямого; небольшую устойчивость проявляют они и к различным видам лучистой энергии. Помимо стойкости к кислотам, щелочам и спирту, туберкулезные бактерии обладают стойкостью и к другим химическим агентам, в частности, к различным дезинфицирующим средствам, что усложняет вопрос о дезинфекции при туберкулезе.

Изменчивость возбудителя туберкулеза. БЦЖ. Утверждение Р. Коха о стабильности, неизменяемости морфологических и биологических свойств возбудителя туберкулеза (коховское учение о мономорфизме) было опровергнуто дальнейшими исследованиями. Туберкулезные микобактерии, как и все живое, подчиняются законам Дарвина и мичуринской биологии.

В зависимости от условий внешней среды у туберкулезных микобактерий изменяется тип обмена веществ; они приспосабливаются к новым условиям и соответственно изменяются. Изменения могут происходить в самых различных направлениях: полиморфизм (многообразие внешних форм палочек), плеоморфизм (изменяемость этих форм), снижение или повышение вирулентности, переход в некислотоустойчивую форму, превращение в вирусную форму, различные диссоциации, отклонения от типовых признаков и т. д.

В последние годы в связи с разработкой проблемы скрытой туберкулезной инфекции получены новые данные, подтверждающие влияние макроорганизма на изменение свойств туберкулезных микобактерий (А. И. Каграманов).

В одних случаях, когда факторы, вызывающие изменения свойств микроба, действуют кратковременно, изменения бывают нестойки и преходящи («расшатывание» наследственности). В других случаях, при длительном воздействии тех же факторов новые качества микробов, передаваясь из поколения в поколение, наследственно закрепляются и приводят к более стойким, а иногда и необратимым изменениям; таким образом, вырабатывается новая раса или форма микробов.

Одним из примеров стойкого и необратимого изменения свойств микобактерий туберкулеза является полученный Кальметтом и Героном штамм «желчных бацилл», известный под названием БЦЖ (Bacilles biliaires Calmette-Guerin — BCG). Кальметт и Герон поддерживали вирулентную культуру туберкулезных бактерий бычьего типа на специальной картофельной среде, пропитанной бычьей желчью с прибавлением 5% глицерина. На этой среде, благодаря длительным пересевам через каждые 15 дней в течение 13 лет, вирулентные свойства бактерий постепенно настолько снизились, что полученный в результате этого новый штамм практически утратил способность вызывать у животных туберкулезное поражение.

Штамм стал невирулентным, хотя и слабопатогенным; в то же время он приобрел вакцинирующие свойства. Многократные экспериментальные попытки повысить вирулентность штамма БЦЖ оказались тщетными: вновь полученные свойства сделались стойкими и наследственно закрепились. Рассматривая этот процесс с позиций мичуринской биологии, можно считать, что Кальметту удалось методом направленного воздействия на свойства туберкулезных бактерий получить принципиально новый вид микроба — БЦЖ.

Менее стойкими являются изменения свойств туберкулезных микобактерий под влиянием длительного воздействия на них антибиотиками и химиопрепаратами. Под воздействием суббактерицидных доз лекарственного вещества у микроба, в результате изменения его свойств, вырабатывается устойчивость к данному веществу как ответная реакция на изменяющиеся условия внешней среды. Вновь приобретенное качество микроба (лекарственная устойчивость) передается по наследству и может сохраняться более или менее длительное время, что представляет серьезную помеху при лечении больного.

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