Причини за туберкулоза

Семейството Mycobacteriaceae от реда Actinomycetales съдържа единствения род Mycobacterium. През 1975 г. Този род наброява около 30 вида, а до 2000 г. Този брой е близо до 100. Повечето видове микобактерии се класифицират като сапрофитни микроорганизми, широко разпространени в околната среда.

Групата на задължителните паразити е незначителна, но практическото им значение е голямо и се определя от видовете, причиняващи туберкулоза при хора и животни. Има мнение, че предците на човешките патогенни микобактерии са древни почвени микобактерии.

[1], [2], [3], [4],

Таксономия на микобактериите

Всички микобактерии са разделени на патогенни за хората и условно патогенни.

В клиничната микробиология се използват няколко подхода за класифициране на микобактериите:

• чрез скорост и оптимална температура на растеж, способност да образува пигмент;
• върху клинично значими комплекси.

Видовете микобактерии, причиняващи туберкулоза, се комбинират в комплекс от М. Tuberculosis, включително M. Tuberculosis, M. Bovis. М. Bovis BCG, М. Africanum, М. Microti, М. Canettii. Напоследък са му приписани M. Pinnipedii, M. Sargae, филогенетично свързани с M. Microti и M. Bovis.

Останалите микобактерии, които причиняват различни микобактериози, се класифицират като не-туберкулозни микобактерии. От тази група се разграничават следните комплекси: M. Avium, състоящ се от M. Avium, М. Intracellulare, M. Scrofulaceum; M.fortuitum включително подвидове M.fortuitum и М. Chelonae, и М. Terrae, включително М. Terrae, М. Triviale и М. Nonchromogenicum. Най-важните групи са причинителите на проказата на М. Leprae, както и причинителите на улцеративните лезии Buruli M. Ulcerans.

Тази класификация съчетава видовете микобактерии със същото клинично значение, когато по-фините са незначими. Биологични, биохимични и молекулярни методи се използват за идентифициране на видовете в рамките на групи и комплекси.

Класификацията на нетуберкулозни микобактерии въз основа на културни различия е разработена от Runion през 1959 г. Според нея. Остават се 4 групи микобактерии.

Група I - фотохромогенни микобактерии

Тази група включва микобактерии, които не се пигментират, когато се отглеждат на тъмно, но придобиват ярко жълто или жълто-оранжево пигментация след излагане на светлина. Потенциално патогенни щамове, принадлежащи към тази група. - М. Asiaticum, М. Kansasii, М. Marinum, М. Simiae. Сред микобактериите от тази група се развиват бързо (M. Marinum) и бавно растеж (M. Asiaticum, M. Kansasii). Оптималната температура на растеж варира от 25 ^до С М. Simiae, 32-33 ^за С М. Marinum 37 до ^около С в продължение на М. Asiaticum.

Най-голямото клинично значение в нашата страна е формата на M. Kansasii, намираща се във водни тела. Щамът на M. Kansasii (M. Luciflavum) причинява заболяване при хората. Яйце среда расте като гладки или груби колонии 37 температурен оптимум ^на S. Морфологично бактерии умерена дължина. Към днешна дата са описани два варианта на M. Kansasii: оранжево и бяло. С въвеждането на морските свинчета M. Kansasii причинява инфилтрати и уплътняване на регионалните лимфни възли.

Група II - скотохромогенни микобактерии (от гръцката дума scotos - тъмнина)

Към тази група се включват микобактерии, образуващи пигмент на тъмно. Процентът на растеж е 30-60 дни. Тази група включва M. Aquae (M. Gordonae) и M. Scrofulaceum.

М. Scrofulaceum се отнася до потенциално патогенни видове. На яйчната среда бактериите от този вид растат под формата на гладки или груби оранжеви колонии. Морфологично, микобактериите са пръчковидни, къси или дълги. Те растат при температура 25-37 ^o C. Децата са засегнати от лимфни възли и бели дробове.

М. Aquae (M. Gordonae) се означава като сапрофитни скотохромогенни микобактерии. На яйчната среда растат като оранжеви колонии при температура 25-37 ° С. Морфологично микобактериумът е с формата на пръчка и с умерена дължина (> 5 μm). Намерени в резервоарите.

Група III - нефотохромогенни микобактерии

Тази група включва микобактерии, които не образуват пигмент или имат бледожълт цвят, който не се усилва от светлината. Те растат за 2-3 или 5-6 седмици. За тях да носят. М. Авиум, М. Intracellulare, М. Xenopi, М Terrae, М. Gastri, М. Hattey, М. Bruiiense.

М. Авиум (Mycobacterium инфлуенца тип) растат върху Lowenstein-Jensen среда като пигментирани или slabopigmentirovannyh колонии при 37 ^до С 45 и ^на S. Морфологично - прът със средна дължина. Те могат да бъдат патогенни за хората и редица лабораторни животни, както и домашни животни (например, прасета). Намерени във вода и почва.

М. Ксенопи се отделя от жабата. Младите култури растат под формата на не пигментирани колонии. По-късно се появява жълт пигмент. Морфологично, дълги конец. Растат при температура 40-45 ^° С. Подходящо патогенни за хората.

М. Terrae е изолирана за първи път от репички. Те растат на средата на Levenstein-Jensen и във формата на безцветни колонии. Оптималният растеж е 37 ^° С. Морфологично те са представени от пръчки със средна дължина, сапрофити.

Група IV - бързо растящи микобактерии

Микобактериите, принадлежащи към тази група, се характеризират с бърз растеж (до 7-10 дни). Растат във формата на пигментни или пигментни колонии, често под формата на R-форма. Добър растеж оставя за 2-5 дни при 25 ^на В. Тази група включва потенциално патогенни микобактерии M.fortuitum и сапрофитни микобактерии като М. Phlei, М. Smegmatis и други. М. Fortuitum дава видим растеж на яйчна среда на 2-ри и 4-ти ден под формата на "розетка". Морфологично, микобактериите се представят от къси пръчки. На средата на Lowenstein-Jensen те могат да абсорбират малахитовите зеленчуци и да бъдат оцветени в зелено. Широко разпространен в природата.

Класификацията на Runyon се оказа много удобна за идентифициране на най-често срещаните видове микобактерии. Определянето на нови видове и появата на все по-голям брой междинни форми на микобактерии обаче създава затруднения при регистрацията им в определена група от Runyon.

М. Tuberculosis е млада еволюционна формация. Напоследък се наблюдава тенденция за разделяне на М. Tuberculosis в клъстери или семейства. Най-важни са щамовете, принадлежащи към семейството на Пекин, които се характеризират с клонирано поведение и способност да причиняват туберкулоза на микротуби.

Морфология на микобактериите

Микобактерии - тънки пръчковидни клетки с характерно свойство на киселинна и алкохолна резистентност (на един от стадиите на растеж), аеробни. Gram оцветяването е слабо грам-положително. Микобактериите са неподвижни, те не образуват спори. Кондиите или капсулите отсъстват. Растат върху гъста хранителна среда бавно или много бавно: при оптимална температура видимите колонии се появяват след 2-60 дни. Колонии розово, оранжево или жълто, особено с растеж в светлината. Пигментът не се разсейва. Повърхността на колониите обикновено е матирана (тип S) или груба (тип R). Често микобактериите растат под формата на лигави или набръчкани колонии. На течни среди микобактериите растат на повърхността. Лекият сух филм се сгъстява с течение на времето, става неравен, набръчкан и придобива жълтеникав оттенък. Бульонът остава прозрачен и е възможно да се постигне дифузен растеж в присъствието на детергенти. Малките туби на М. Tuberculosis (т.е. В ранните етапи) образуват структури, приличащи на снопове - знак, който е свързан с корд-фактора.

Когато се оцветява с карбол фуксин, микобактериум туберкулоза се разкрива като тънки, леко извити пръчки с червено-червен цвят, съдържащи различен брой гранули.

Дължината на микобактериите е около 1-10 μm. И ширината е 0,2-0,7 μm. Понякога е възможно да се намерят криви или сложни варианти. Микроорганизмите, разположени поединично, по двойки или по групи, се отличават добре срещу синия фон на другите компоненти на препарата. Често бактериалните клетки могат да бъдат подредени под формата на римска цифра "V".

Препаратът може също да се открие киселина модифициран coccoid форма на средство, закръглена или сферична mitseliepodobnye структура. В този случай положителният отговор трябва да бъде потвърден чрез допълнителни методи.

Структура на клетъчната стена на микобактериите

Клетъчната стена на микобактериите е най-сложна в сравнение с останалите прокариоти.

Докато грам-отрицателните бактерии имат две мембрани, клетъчната стена на микобактериите се състои от няколко слоя, някои от които съдържат захари и се характеризират със сравнително постоянен състав. Външните слоеве имат променлив химичен състав и представляват главно липиди, повечето от които са миколови киселини и техните производни. По принцип тези слоеве не се виждат в електронната микроскопия. Основната рамка на клетъчната стена е кръстосано свързаните пептидогликани - електронно-плътен слой. Слоят арабиногалактани повтаря слоя пептидогликани, образувайки полизахаридна строма на клетъчната стена. Той има точки на свързване с пептидогликановия слой и структури за фиксиране на миколови киселини и техните производни.

Миколовите киселини се намират под формата на свободни сулфолипиди и корд-фактор, чието наличие на клетъчната повърхност е свързано с характерното образуване на М колонии. Туберкулоза под формата на колани. Уникалността и ключовата роля на миколовите киселини в структурната организация и физиологията на микобактериите ги правят отлична цел за етиотропната терапия.

Слоят гликолипиди се нарича "микозиди" и понякога се сравнява с микрокапсули. Mikozidy структурно и функционално подобни на външната мембрана липополизахариди на грам-отрицателни бактерии, но тяхната липса на агресивност, въпреки това те са токсични и (кабел-подобен фактор и sulfolipids) доведе до образуването на грануломи.

Клетъчната мембрана и слоевете на клетъчните стени се пробиват от канали или пори между които пори, притежаващи пасивен кратък живот, предоставяща дифузия контролирани вещества и канали с дълъг живот, предоставяща транспортни летливи вещества.

Друг компонент на клетъчната стена на микобактериите е липоарабиноманан. Той е закотвен на плазмената мембрана, прониква през клетъчната стена и излиза на повърхността си. В тази връзка, той е подобен на липотеиновите киселини на грам-положителните бактерии или на липополизахаридния О-антиген на грам-отрицателни бактерии. Терминални фрагменти lipoarabinomannan, предимно на манозни остатъци неспецифично потискат активирането на Т-лимфоцити и периферни кръвни левкоцити. Това води до нарушаване на имунния отговор към микобактериите.

Променливост и форми на микобактерии

Устойчивостта на бактериите има определено патогенетично значение. Лабораторните експерименти, проведени in vitro и in vivo, показват, че бактериалните препарати на изониазид и пиразинамид убиват микобактерии само във фазата на размножаване. Ако микобактерии са във фаза с ниска метаболитна активност (т.е. Бактериалния растеж "латентно" може да се нарече почти напълно спряна и бактерии), бактерицидни лекарства действат върху тях. Това състояние обикновено се нарича латентно и микроорганизмите се наричат упорити. Персите не са чувствителни към химиотерапия, т.е. Се държат като резистентни микроорганизми. Всъщност те могат да останат чувствителни към наркотиците.

Мощен стимул за прехода на микобактериалните клетки към латентно състояние е химиотерапевтичните агенти, както и факторите на имунната система на гостоприемника. Персите могат да оцелеят в лезиите месеци или дори години. По време на персистирането микобактериите могат да бъдат трансформирани в L-форми. В тази форма микобактерите проявяват изключително ниска метаболитна активност, главно насочена към увеличаване на дебелината на клетъчната стена и екстрацелуларната матрица, което предотвратява простата дифузия на веществата. В допълнение, в микобактериите има натрупване на генетичен материал, което увеличава вероятността от реконструкция на нормално функционираща клетка при благоприятни условия. Откриването на L-форми чрез стандартни микробиологични методи е трудно.

Ако латентните микобактерии отново придобият метаболитна активност и започват да се размножават по време на химиотерапията, те бързо умират. Ако приключи химиотерапията, подобни "съживени" микобактерии продължават да се размножават и да причиняват повторно възникване на заболяването. Това обяснява валидността на дългите курсове на химиотерапия и прилагането на последваща кратка профилактика. Като правило на сезонни курсове на химиопрофилактика.

Физиология на микобактериите

В областта на прокариотите микобактериите несъмнено са лидери в синтеза на най-сложните органични съединения. Вероятно те притежават най-гъвкавия метаболизъм, осигурявайки необходимата вариабилност за оцеляване както във външната среда, така и в макроорганизма. Към днешна дата са описани повече от 100 ензимни реакции, показващи разклонения и сложния характер на метаболизма на микобактериите. За синтеза на крайните съединения или да се осигурят необходимите физиологични функции в микобактерии може да се проведе паралелни пътеки в зависимост от наличието на субстрат, химична среда, цикли респираторни сигурност необходимите компоненти (метални йони, парциално налягане на кислород, въглероден диоксид и др.).

Биохимичните свойства на микобактериите

[5], [6], [7], [8], [9], [10]

Метаболизъм на липидите

Липидите на клетъчната стена, представляваща до 60% от масата на сухото клетка, багрилен определя нередности, физиологичен и екологични свойства микобактерии.

Специфичните липиди на микобактериите, описани досега, са структурно разделени на 7 основни групи:

1. производни на мастни киселини на въглехидрати (главно трехалоза - корд-фактор):
2. манозиди на фосфатидилмиозин:
3. производни на мастни киселини на пептиди;
4. гликозиди на N-ацилпептиди - микозиди С;
5. естери на флуортироли на мастни киселини;
6. микозиди А, В. G;
7. Миколи на глицерин.

Липидите от групи 4-6 са открити само в микобактерии.

Сред уникалните, трябва да се отбележи, че туберкулостеаричната и туберкулопламмичната киселина, които са предшественици на миколовите киселини.

Миколови киселини - група на макромолекулни мастни киселини с дължина на веригата от 84 въглеродни атома, структурата на основната верига на които се определя от систематичен позиция на микроорганизъм и условия на растеж. Ниската им реактивност осигурява висока химична стабилност на клетъчната стена на mycobacterium. Миколата подтиска ензимното разцепване на реакциите на клетъчната стена и на свободните радикали.

Факторът на кордката се приписва на първата група липиди. Той се свързва с висока токсичност на микобактерии и вирулентност.

Повърхностно активните липиди или сулфолипидите играят важна роля при вътреклетъчното адаптиране на микобактериите. Заедно с фактора на корда, те образуват цитотоксични мембранни -отропни комплекси.

Lipoarabinomannan е хетерогенна смес от висока молекулна липополизахарид: разклонени полимери с tuberkulostearinovoy арабиноза и маноза производни diatsilglitserinovymi и палмитинова киселини.

Микозидите С са пептидогликолипиди. Образувайки външната обвивка на микобактериите, която може да се наблюдава чрез електронна микроскопия под формата на прозрачна зона в периферията на клетките. Микозидите са видово-специфични съединения. Антигенните свойства на микобактериите зависят от техния тип.

Качествен и количествен състав на липидите съединенията с микобактерии е динамична и зависи от възрастта на клетките, състава на културалната среда, физикохимичните характеристики на околната среда. Млади клетки на микобактерии започват да образуват клетъчна стена от синтеза на липополизахариди с относително къси алифатни вериги. На този етап те са доста уязвими и достъпни за имунната система. С растежа на клетъчната стена и образуването на високомолекулни липиди, микобактериите придобиват стабилност и безразличие във взаимоотношенията с имунната система.

Метаболизъм на въглехидратите

Най-предпочитаният източник на въглерод за микобактериите е глицеролът.

Най-важните въглехидрати са арабинозата. Маноза и малтоза - съставляват повече от половината от всички захариди. В допълнение, в живота на клетките играе ролята на трехалоза, глюкоза, фруктоза, галактоза, рамноза и някои други захариди. Същевременно синтеза протича по пътищата на хидролазата и алдолазата. Пироевата пътека се използва за синтез на гликоген. Арабинозата и манозата участват във формирането на важни структурни съединения. За получаване на енергия се използва пътят на пентозен фосфат за глюкозно окисление. Предоставя се от малат, изоцитрат и сукцинат дехидрогенази, което дава гъвкавост на дихателната система.

Глиоксилатният път е уникален, чиито микобактерии се използват за включване на свободни мастни киселини в цикъла на трикарбоксилната киселина, които се натрупват по време на растежа на микобактериите. Този цикъл привлича вниманието на изследователите като възможен механизъм за хемотаксис на микобактериите по време на постоянство.

Метаболизиране на азот и аминокиселини

Скоростта на използване на микобактериите нитрати, нитрити, хидроксиламини може да служи за идентифициране на видовете. Като източник на азот, микобактериите предпочитат аспарагина. Синтезът на аминокиселини е летлив процес и се осигурява от група ензими, които позволяват използването на други аминокиселинни съединения, например глутамат.

Нитритна и нитратна редуктазна активност

Mycobacterium туберкулоза могат да образуват аденозин трифосфат (АТР) в прехвърлянето на трансфер верига електрони прекратяване NO ₃ -, но не и О ₂ В тази реакция настъпва разтваряне NO ₃ до NH ₃ в количества, които са необходими за синтеза на аминокиселини, пуринови и пиримидинови бази. Това се извършва чрез последователното действие на нитратните и нитритните редуктази.

Каталазна и пероксидазна активност

Каталазата предотвратява натрупването на водороден прекис, който се образува по време на аеробното окисляване на възстановени флавопротеини. Ензимната активност зависи от рН на средата и от температурата. При температура 56 ° C, каталазата не е активна. Има тестове за принадлежност към патогенния комплекс от микобактерии, базиран на термичната стабилност на каталазата.

Известно е, че 70% от щамовете на mycobacterium tuberculosis, резистентни на изониазид, губят своята каталазна и пероксидазна активност.

Пероксидазната и каталазната активност се осъществява от същия ензимен комплекс.

[11], [12], [13], [14], [15]

Витамини и коензими

Структурата на М. Туберкулоза включват витамини (рибофлавин, пиридоксин. Цианокобаламин, тиамин), витамин С и К. Р-аминобензоена киселина и пантотенова никотинова киселина, биотин и фолиева киселина.

Метаболизъм, хранене и дишане на микобактерии

При обичайните и благоприятни условия, mycobacterium tuberculosis - строги аероби и мезофили, т.е. Те растат в присъствието на кислород и при температура в границите на 30-42 ^на С, за предпочитане при 37 ^за S. При неблагоприятни условия на околната среда, и (или) кислороден дефицит Mycobacterium туберкулоза се проявяват като microaerophiles и дори анаероби. В същото време метаболизмът им претърпява значителни промени.

При консумацията на кислород и развитието на оксидазни системи, микобактериите са подобни на истинските гъбички. Тъй като връзката между NADH-дехидрогеназа и цитохром Ь в системата за пренасяне на Mycobacterium рода е витамин К ₉. Тази система от цитохроми наподобява митохондриална система. Той е чувствителен към динитрофенола, както и към висшите организми.

Описаният тип дишане не е единственият източник на образуване на АТР. Освен О ₂ краен. Микобактериите могат да използват дихателни вериги, които носят електрони и завършват в нитрати (NO ₃ ^- ). Резервът на дихателната система на микобактериите е глиоксилатният цикъл.

Аноксичното (ендогенно) дишане, проявяващо се в атмосфера с концентрация на кислород по-малко от 1%, стимулира азидните съединения, които намаляват окисляването на пируват или трехалоза.

Растеж и репродукция на микобактерии

Mycobacterium tuberculosis се отглежда изключително бавно: периодът на удвояване е 18-24 часа (обикновените бактерии се разделят на всеки 15 минути). Следователно, за да се постигне видимо нарастване на типичните колонии, това отнема най-малко 4-6 седмици. Една от причините за бавното възпроизвеждане на микобактерии е тяхната ясно изразена хидрофобност, която прави дифузията на хранителните вещества по-трудна. По-вероятно е това да бъде генетично определено и свързано с по-сложно устройство на микобактерии. Известно е например, че повечето бактерии имат множество копия на оперона на рибонуклеиновата рибонуклеинова киселина (rPHK). Бавно нарастващите микобактерии (M. Tuberculosis, M. Leprae) имат едно копие на оперона и бързо развиващи се (M. Smegmatis) имат само две копия.

Когато се култивират на течна среда, микобактериите растат на повърхността. Нежният сух филм в крайна сметка се уплътнява, става неравен, набръчкан и придобива жълтеникав оттенък, често в сравнение с цвета на слонова кост. Бульонът остава прозрачен и е възможно да се постигне дифузен растеж само в присъствието на детергенти, например Tween-80. В микроколониите (т.е. В ранните стадии) се формират структури, приличащи на снопчета, знак, който е свързан с кордния фактор на M. Tuberculosis.

Генетика на микобактериите

Родът на микобактериите е много разнообразен от генетична гледна точка. За разлика от много сапрофитни и нетуберкулозни микобактерии, mycobacterium tuberculosis не съдържа екстрахромозомни включвания (например плазмиди). Цялото разнообразие от свойства на mycobacterium tuberculosis се определя от неговата хромозома.

Геномът на комплекс М. Tuberculosis е изключително консервативен. Представителите й имат хомология на ДНК при 85-100%. Докато ДНК на други микобактериални видове е хомоложна на М. Tuberculosis само с 4-26%.

Представителите на рода Mycobacterium имат големи геноми в сравнение с други прокариоти - 3.1-4.5x10 ⁹ Da. Въпреки това, геномите на патогенни видове са по-малки от тези на други микобактерии (М. Туберкулоза - 2,5x10 ⁹ Да). Класическият причинител на човешката туберкулоза, M. Tuberculosis, има повече гени, отколкото М. Africanum и M. Bovis, които са загубили част от генетичния материал по време на еволюцията.

През 1998 г. Беше публикувана нуклеотидната последователност на хромозомата на щам H37Rv М. Tuberculosis. Дължината му е 4 411529 базови двойки. Хромозомът Mycobacterium tuberculosis е пръстенна структура. Той съдържа около 4000 гени, кодиращи протеини, както и 60. Кодиращи функционални компоненти на РНК: уникален рибозомен РНК оперон, 10Sa РНК. Участващи в разграждането на протеини с атипична матрична РНК. 45 транспортна РНК (tPHK), повече от 90 липопротеини.

Повече от 20% от генома е заета гени клетъчна стена метаболизма на мастни киселини, включително миколови киселини, богати на глицин киселинен полипептид (семейство на РЕ и PPE), кодиран полиморфни PGRs геномни участъци (Полиморфната повтаряща се последователност GC-богат) и MPTR (главна полиморфна тандем повторение) , съответно (петия и четвъртия пръстен на геномната хромозомна карта). Променливостта на тези части на генома осигурява разлики в антигените и способността да инхибират имунния отговор. Гени, контролиращи вирулентните фактори, са широко представени в генома на mycobacterium tuberculosis.

Mycobacterium tuberculosis синтезира всички компоненти, необходими за метаболизма: основни аминокиселини, витамини, ензими и кофактори. В сравнение с други бактериални видове активността на липогенезните ензими в М. Tuberculosis е повишена. Два гена кодират хемоглобиноподобни протеини, които играят ролята на антиоксидантни протектори или капани на излишък на клетъчен кислород. Тези признаци допринасят за бързото адаптиране на туберкулозата на микобактериите към резки промени в условията на околната среда.

Особеността на генома на комплекс М. Tuberculosis е голям брой повтарящи се ДНК последователности. И така в М. Туберкулоза H37Rv хромозома брои до 56 копия на IS-елементи (вмъкване на секвенции - последователности вградени), които осигуряват ДНК полиморфизъм на Mycobacterium туберкулоза. Повечето от тях. С изключение на елемента IS6110. Са непроменени. Съставът на хромозомите различни щамове на Mycobacterium туберкулоза, обикновено присъства от 5 до 20 копия на IS6110 обаче срещат щамове не с този елемент. Наред с IS-елементи ген съдържа няколко типа кратки нуклеотидни повторения (PGRs и MPTR), както и директни повторения DR (пряка повторена), разположени в DR-областта и отделни променливи последователности - разделители (шестия пръстен на картата на хромозома). Разликите в броя на копията и локализацията на хромозома на генетични елементи, използвани за разграничаване щамове на Mycobacterium туберкулоза в молекулярната епидемиология. Най-напредналите схеми генотипизиращи въз основа на идентифицирането на микобактерии геномен полиморфизъм причинени IS6110 елемент, както и Р и дистанционни елементи. Характерно е, че разликата на М. Tuberculosis възниква, като правило, поради рекомбинации между копия на елемента IS6110. Които фланкират различни гени.

В генома H37Rv се откриват две профаги - phiRv1 и phiRv2. Подобно на полиморфичния сайт на Dral те са. Вероятно свързани с патогенността фактори, като тези части от генома са различни от аналогични сайтове авирулентни щамове М. Туберкулоза H37RA и М. BOM BCG, определени части от генома (пес, OGT-гени), отговорни за увеличаване на честотата на мутация и адаптирането на Mycobacterium туберкулоза в pressovyh условия. Ген за откриване на спусъка на Mycobacterium туберкулоза dormantnosti променя идеята на латентна туберкулоза инфекция.

Изследване на полиморфизма на гени, кодиращи каталаза, пероксидаза и А-субединица на ДНК-гираза. В комплекс М. Tuberculosis бяха изолирани три генотипни групи. Най-древната (от гледна точка на еволюцията) група I: M. Africanum, M. Bovis. М. Tuberculosis и М. Microti. Група II и III включват различни щамове на M. Tuberculosis, които са се разпространили в някои географски региони. Клоналното поведение е характерно за групи I и II, а щамовете от група III изключително рядко причиняват масови заболявания. В различни региони на света генетичните семейства на M. Tuberculosis, които са получили имената "Haarlem", са често срещани. Африка, Филипински.

Специално място принадлежи на семейството Пекин, идентифицирано за първи път в хистологичните препарати на белодробната тъкан през 1956-1990 г. От болните от предградията на Пекин. Засега тези щамове на това семейство се намират в Азия. Южна Африка, Карибите, Съединените щати. Разпределението на този генотип в различни територии се определя от етническите характеристики на местното население и мигрантите. Данни за разпределението на щамове на SI / Пекин генотип наскоро получени от северозападната част на европейската част на Русия (Санкт Петербург), и в Сибир.

Стабилност на микобактериите

По време на еволюцията на mycobacterium tuberculosis са разработени различни механизми за преодоляване или дезактивиране на неблагоприятните фактори на околната среда. На първо място. Това е мощна клетъчна стена. На второ място, има огромни възможности за метаболизъм. Те са в състояние да инактивират много клетъчни токсини и вещества (различни пероксиди, алдехиди и други), които разрушават клетъчната мембрана. На трето място, това е морфологичната пластичност, която се състои в трансформирането на микобактерии (образуване на L-форми от латентните клетки). Чрез тяхната стабилност, след спорообразуващи бактерии, те заемат водещо място в областта на прокариотите.

Причиняващият агент запазва жизнеспособността си в сухо състояние до 3 години. Когато Mycobacterium tuberculosis се нагрява, може да издържи на температури доста над 80 ° С. Досега се смята, че микобактериум туберкулозата, която е в храчки, остава жизнеспособна, когато тя се вари в рамките на 5 минути.

Mycobacterium туберкулоза устойчиви на органични и неорганични киселини, основи, много окислители, както и на редица антисептични и дехидратиращи вещества, които имат вредно въздействие върху други патогенни микроорганизми. Микобактериите са устойчиви на алкохоли и ацетон.

Отбелязано е, че съставите на базата на кватернерна амониева туберкулоза не показват активност при определени условия, концентрацията на кислородни радикали и хлор и 0,5% и не се имат пагубно въздействие върху Mycobacterium туберкулоза. Това предполага невъзможността за използване на такова средство за стерилизация на храчки и други заразени биологични материали.

Mycobacterium tuberculosis не е чувствителен към разсеяна слънчева светлина и може да съществува повече от година във външната среда без загуба на жизнеспособност. Краткотрайно ултравиолетово изследване има универсален бактерициден ефект върху всички микроорганизми. Въпреки това, при реални условия, когато микобактериум туберкулоза се суспендира под формата на клетъчни агломерати с прахови частици, тяхната устойчивост на ултравиолетово лъчение се увеличава.

Високата честота на преживяемост на mycobacterium tuberculosis допринася за изключително широкото разпространение на тази инфекция сред населението, независимо от климатичните условия. Това обаче не само допринася за глобализацията на проблема - микобактериум туберкулоза може да продължи дълго време в човешкото тяло и може да бъде реактивиран на неограничени интервали от време.

Локализация на Mycobacterium туберкулоза в макрофаги се осигури достатъчна стабилност на субстрата, предвид "дълголетие" моноядрени фагоцити и продължителност репликацията на микобактерии, както и изолацията на ефектори на хуморален имунитет. В същото време патогенът избира един биотоп, който поради потенциалната опасност е неприемлив за повечето микроорганизми. Тази симбиоза се осигурява от редица адаптивни механизми на микобактериите.

Процесът на увреждане на макрофагите и паразитизмът в него изглежда така: проникване на микобактерии в макрофаг без активирането му; потискане на образуването на фаголизозоми или трансформиране в зона, която е удобна за бактерии; пробив от фагозоми в цитоплазмата с инактивиране на антимикробни фактори; намеса в живота на клетката; отслабване на чувствителността на макрофагите към активиращите сигнали на Т-лимфоцитите; намаляване на антиген-представящата функция на макрофагите и последващото отслабване на реакциите на цитотоксичните Т-лимфоцити, настроени към унищожаването на заразените клетки.

Несъмнено, при осигуряването на тази важна роля играят характеристиките на клетъчната стена. Както и метаболитни и функционални възможности. Когато първият контакт с микроорганизъм Mycobacterium имунната система не е в състояние да се свърже хуморален имунитет бързо неутрализиране и премахване на клетката от тялото, тъй като подвижната алифатна верига от микобактериална стена не позволява да се направи оценка на повърхностните структури на патогена и предаване на информация, необходима за синтезата на набор от антитела.

Високата хидрофобност на микобактериите осигурява неспецифични, т.е. Независимо от рецепторите, контакти с макрофаги. Образувайки около микобактериалния клетъчен фагозом, макрофагите го поставят в себе си. Повърхностни микозидни и липоаарбиномананови комплекси могат да бъдат разпознати от рецепторите, но сигналите, задействани през тях, не активират или слабо активират макрофагите. Вследствие на това фагоцитозата не е придружена от освобождаването на свободни радикални форми на кислород и азот. Смята се, че в по-голяма степен това е характерно за вирулентни щамове на М. Туберкулоза, които, поради структурните характеристики на lipoarabinomannan инициират "неагресивни" фагоцитоза. При разпознаването на М. Tuberculosis участват и други рецептори на макрофаги, по-специално CD 14 и рецептори на комплементарната СЗ компонента (CR1-CR3).

След в макрофага, Mycobacterium включва редица механизми, които предотвратяват образуването фаголизозомата: производството на амоняк, който се алкализира среда в Фагозомът, sulfolipids синтез, което води до образуването на отрицателен заряд на повърхността на Фагозомът. Който предотвратява сливането на фагозомата и лизозомата.

Ако, обаче, фаголизозомата е оформен, поради мощната Mycobacterium восък черупката способен гасителни свободни радикални реакции, причинени фагоцитни бактерицидни вещества. Амониев алкализира среда, блокиране на активността на лизозомни ензими и sulfolipids мембранотропични неутрализират катионни протеини. Освен това, Mycobacterium туберкулоза произвежда високо активни ензими с каталаза и пероксидазна активност, които се конкурират с пероксидаза системи макрофаги и едновременно инактивира хидропероксиди лизозоми Всичко това увеличава устойчивостта на микобактерии на оксидант стрес.

Допълнителното адаптиране на микобактериите се състои в използването на съдържащи желязо макрофаги за техните ензимни системи и блокиране на имуноспецифичните функции на макрофагите. Макрофагите са един от основните резервоари на желязото, чийто излишък се натрупва под формата на феритин. Съдържанието на желязо в алвеоларните макрофаги е 100 пъти по-високо, отколкото в кръвните моноцити, което със сигурност допринася за тяхното колонизиране чрез туберкулоза на микобактерии.

Токсичният ефект върху макрофагите на mycobacterium се осъществява чрез ендотоксини и неспецифични фактори. И тези, и другите, засягат основно дихателната система на макрофагите - митохондриите. Ендотоксините включват миколични арабинолипиди, които инхибират дишането на митохондриите. Към неспецифичните токсини се включват продуктите от синтеза на липидната част на микобактериалната клетка - фтиенична и фитинова киселина, които причиняват дисоциация на окислително фосфорилиране. Интензификацията на метаболитните процеси при тези условия не е придружена от правилния синтез на АТР. Гостоприемните клетки започват да изпитват енергиен глад, което води до инхибиране на жизнената им активност и в бъдеще към цитолизата и апоптозата.

Възможно е някои фактори на патогенност да се формират само вътре в заразените клетки, както се случва в други бактерии, които предпочитат вътреклетъчен начин на живот. Например, салмонела, паразитираща вътре в макрофагите, допълнително изразява повече от 30 гени. Въпреки пълното описание на генома на mycobacterium tuberculosis. 30% от кодоните са свързани с протеини с неизвестни свойства.

Лекарствена резистентност на микобактерии

От клинична гледна точка лекарствената чувствителност на микроорганизма определя възможността за използване на стандартна химиотерапия с посоченото лекарство за лечение на заболяването, причинено от изолирания щам. Стабилност "прогнозира провала на лечението с тествано химиотерапевтично лекарство." С други думи, използването на стандартна химиотерапия, водещо до постигане на системна лекарствена концентрация, обикновено ефективна при нормални условия, не потиска възпроизвеждането на "резистентни микроорганизми".

В микробиологията подхода на популацията се основава на дефиницията за чувствителност към лекарства или лекарствена резистентност, което предполага различна степен на стабилност на групата (хетерогенна популация) от микробни клетки. Резистентността към лекарствата се оценява в количествени характеристики, като "минимална инхибираща концентрация" (MIC). Например, с MIK-90, 90% от микроорганизмите умират (бактериостатична концентрация). По този начин съпротивлението трябва да се разбира като степента му в част от микробната популация, която в повечето случаи предопределя провала на лечението. Общоприето е, че 10% от резистентните щамове сред цялата микробна популация на пациента могат да имат патогенен ефект. При фтизиоектериологията за лекарства от първа линия срещу туберкулоза, това е 1%. Или 20 единици, образуващи колонии - CFU). Тази част от микробната популация в рамките на един месец може да измести оригинала и да формира фокус на лезиите. За лекарствата против туберкулоза от втората поредица критерият за стабилност е 10% увеличение на микробната популация.

Развитието на устойчивост на лекарства в микроорганизми, свързани с избора (подбор) в присъствието на антибиотик и с първични части оцеляване на микробната популация като защитни механизми срещу антибактериално средство. Всяка популация е малък брой мутантни клетки (обикновено 10 ⁶ -10 ⁹ ), устойчив на дадено лекарство. По време на химиотерапията чувствителните микробни клетки умират, а устойчивите се умножават. В резултат сетивните клетки се заменят със стабилни клетки.

Микобактериите първоначално имат висока естествена устойчивост към много антибактериални лекарства с широк спектър на действие, но различни видове имат различен спектър и степен на тази чувствителност.

Съгласно вярно постоянна природен стабилност разбере особеност микроорганизми, свързани с липсата на антибиотично действие цел или поради недостъпността на основната цел пропускливостта на ниска клетъчна стена, ензимно инактивиране вещество или други механизми.

Придобитата резистентност е свойството на отделните щамове да останат жизнеспособни при тези концентрации на антибиотици, които възпрепятстват растежа на основната част от микробната популация. Придобиването на резистентност във всички случаи е причинено генетично: появата на нова генетична информация или промяна в нивото на изразяване на собствените си гени.

Понастоящем са открити различни молекулярни механизми на резистентност на туморни тумори от микобактерии:

• инактивация антибиотика (ферментная инактивация), например, β-лактамазами;
• модификация на целта на действие (промяна в пространствената конфигурация на протеина, дължаща се на мутация на съответния регион на генома):
• хиперпродукция на целта, водеща до промяна в съотношението на таргетния агент към освобождаването на част от животоподдържащите протеини на бактерията;
• активно отстраняване на лекарството от микробната клетка (ефлукс) поради включването на механизми за защита срещу стрес:
• променят параметрите на пропускливостта на външните микробни клетъчни структури, които блокират способността на антибиотика да проникне във вътрешността на клетката;
• Включване на "метаболитния шунт" (обмен на байпас).

В допълнение към директните ефекти върху метаболизма на микробните клетки, много антибиотици (бензилпеницилин. Стрептомицин, рифампицин) и други неблагоприятни фактори (биоциди имунната система) водят до появата на модифицирани форми на микобактерии (протопласти, L-форми). И се прехвърля в клетки латентно състояние: интензитетът на клетките намалява и обмен бактерия става рефрактерни на антибиотично действие.

Всички механизми формират различна степен на резистентност, осигурявайки резистентност към различни концентрации на химиотерапевтични лекарства, така че появата на резистентност в бактериите не винаги е придружена от намаляване на клиничната ефективност на антибиотика. За да се оцени ефективността и прогнозата на лечението, е важно да се знае степента на резистентност.

Понастоящем се определя поне един ген за всяко антитуберкулозно лекарство от първата серия и за повечето от резервните препарати. Специфични мутации, които водят до развитието на резистентни варианти на микобактерии. При широкото разпространение на лекарствената резистентност в микобактерията, високата честота на мутации in vivo е по-важна отколкото in vitro.

[16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25],

Видове лекарствена резистентност на микобактерии

Разграничение между първичната и придобитата устойчивост на лекарства. Микроорганизмите с първична резистентност включват щамове, изолирани от пациенти, които не са получавали специфична терапия или които са приемали лекарства за един месец или по-малко. Ако е невъзможно да се изясни фактът, че се използват лекарства против туберкулоза, се използва терминът "първоначално съпротивление".

Основно лекарствена резистентност е от голямо клинично и епидемиологично значение, следователно, за правилното му оценка не трябва да провежда нови случаи на туберкулоза химиотерапия за микробиологични изследвания на диагностичен материал. Честотата на основната лекарствена резистентност се изчислява като съотношение на броя на пациентите новодиагностицирани туберкулоза с първична резистентност към броя на всички новооткрити пациенти, които получават чувствителност изследваното лекарство за цел Ако резистентен щам, изолиран от пациент, на фона на анти-TB терапия, извършена за един месец или повече, стабилността като придобити. Честотата на първичната лекарствена резистентност характеризира епидемиологичното състояние на популацията от туберкулозни тумори.

Придобити лекарствена резистентност сред новите случаи - в резултат на неуспех на лечението (неправилен избор на наркотици, липса на режим на приемане, намалени дозови препарати нестабилна доставка и с лошо качество продукти). Тези фактори водят до намаляване на системната концентрация на лекарствата в кръвта и тяхната ефективност, като същевременно "задействат" защитните клетки в микобактериалните клетки.

За епидемиологични цели се изчислява честотата на предходно лекуваните случаи. За тази цел пациентите, наети за повторно лечение след неуспешен курс на химиотерапия или рецидиви, се вземат под внимание. Съотношението на броя на резистентните култури на mycobacterium tuberculosis се изчислява на броя на всички щамове, изследвани за наличието на лекарствена резистентност през годината сред пациентите от тази група по време на регистрацията им.

В структурата на лекарствената резистентност се различава туберкулозата на микобактериите:

Монорезистентност - резистентност към едно от противотуберкулозни лекарства, запазва се чувствителността към други лекарства. Когато се използва сложна терапия, рядко се открива моно-резистентност. Като правило, към стрептомицин (в 10-15% от случаите сред новодиагностицираните пациенти).

Многократно съпротивление - устойчивост на две или повече лекарства.

Многократна лекарствена резистентност - устойчивост към изониазид и рифампицин едновременно (независимо от наличието на резистентност към други лекарства). Тя се придружава, като правило, от резистентност към стрептомицин и т.н. Понастоящем MDR на туберкулозните патогени се превърна в епидемиологично опасен феномен. Изчисленията показват, че откриването на патогени с MDR в повече от 6,6% от случаите (сред новодиагностицираните пациенти) изисква промяна в стратегията на Националната програма за туберкулоза. Според наблюдението на лекарствена резистентност, MDR честота между нови случаи е между 4 и 15%, между рецидив - 45-55%, и сред повреди третиране - 80%.

Суперстабилност - множествена лекарствена резистентност, комбинирана с резистентност към флуорохинолони и едно от инжекционните лекарства (канамицин, амикацин, капреомицин). Туберкулозата, причинена от щамове със суперстабилност, създава пряка заплаха за живота на пациентите, тъй като другите лекарства против туберкулоза на втория ред нямат подчертан антибактериален ефект. От 2006 г. В някои държави е наблюдавано разпространението на щамове на микобактерии със суперстабилност. В чужбина е обичайно да се обозначи тази версия на MDR като XDR.

Кръстосана резистентност - когато появата на резистентност към едно лекарство води до резистентност към други лекарства. В М. Tuberculosis, като правило, мутациите, свързани с резистентността, не са взаимосвързани. Развитието на кръстосана резистентност се дължи на сходството на химическата структура на някои лекарства против туберкулоза. Особено често се установява кръстосана резистентност в рамките на една група лекарства, например аминогликозиди. За прогнозиране на кръстосана резистентност са необходими изследвания на културата на микобактериите на генетично ниво в комбинация с микробиологично изследване на резистентността.

Нетуберкулезные микобактерии

Нетуберкулозните микобактерии се предават от човек на човек много рядко. Честотата на разпределение на някои от техните видове от материала от пациентите е сравнима с честотата на тяхната изолация от обектите на околната среда. Източници на инфекция могат да бъдат селскостопански животни и птици, непреработени храни. Микобактериите се намират в постмортален материал и в мляко на едър рогат добитък.

Според бактериологичните лаборатории разпространението на не-туберкулозни микобактерии през 2004-2005 г. Е бил 0.5-6.2% сред всички микобактерии при ново диагностицирани пациенти. Вероятно честотата може да бъде малко по-висока, тъй като методът, използван за обработка на диагностичния материал, не е оптимален за не-туберкулозни микобактерии. Сапрофитните микобактерии могат да присъстват в диагностичен материал за събиране неспазване на правилата или поради естеството на материала (напр. М. Smegmatis могат да бъдат изолирани от урината на пациенти от мъжки пол).

В това отношение е важно многократно да потвърдим откритите видове микобактерии от материала от пациента.

Микобактериите засягат кожата, меките тъкани и могат също да причинят микобактериоза на белите дробове, което е особено често срещано при имунодефицитни условия. С белодробна локализация по-често се откриват при възрастни мъже, чиято история включва хронични белодробни заболявания, включително тези с гъбични лезии.

От всички микобактерии комплексът M. Avium-intracellularae е най-честият причинител на белодробна микобактериоза при човека. Тя причинява заболявания на белите дробове, периферните лимфни възли и разпространените процеси. В северната част на европейския регион, около 60% от микобактериозата на белите дробове. Влакнесто-кавернозните и инфилтриращи процеси преобладават като хронично протичане поради високата си резистентност към противотуберкулозни лекарства.

M. Kansasii са причинители на хронично белодробно заболяване, наподобяващо туберкулоза. Химиотерапията е по-ефективна, поради повишената чувствителност на M. Kansasii към антибактериалните лекарства. М. Ксенопи и М. Malmoense причиняват главно хронични белодробни заболявания. Те могат да замърсят водната система с топла и студена вода. Местообитанието на M. Malmoens не е напълно установено. М. Ксенопи показват доста добра чувствителност към антитуберкулозната терапия. M. Malmoense показват достатъчно висока чувствителност към антибиотици in vitro, но консервативното лечение често е неефективно до смърт. М. Fortuitum и M. Chelonae са признати като причинители на заболявания на костите и меките тъкани, дължащи се на директна инфекция на раната с травма, хирургична намеса и проникващо нараняване. Те причиняват до 10% от микобактериозата на белите дробове. Той тече като хронично, разрушително, двустранно поражение, често смъртоносно. Антитуберкулозни лекарства и широкоспектърни антибиотици не са активни или не са много активни срещу тези видове микобактерии.

В южните райони микобактериозата на кожата и меките тъкани, причинена от M. Leprae, M. Ulceranse. Откриването на нетуберкулозни микобактерии се извършва в лаборатории на водещите антитуберкулозни институции в страната. Това изисква висока квалификация и добро оборудване на лабораториите.