Всесторонним изучением возбудителя туберкулеза неоспоримо доказаны многообразие форм его существования, чрезвычайно большая вариабельность его морфологии (полиморфизма) и широкий диапазон изменчивости его биологических свойств (плеоморфизма). Так, уже в 1883 г. Malassez Vignal описали в туберкулезных очагах кокковидные формы. В 1887 г. Nocard, Roux указали на наличие в старых культурах ветвящихся форм иногда заканчивающихся колбовидными вздутиями. В 1888 г И И Мечников описал нитевидные мицелиеподобные (bopмы с разветвлениями и вздутиями не только в культурах, но и В мокроте, а также обнаружил их в селезенке зараженного туберкулезом воробья. Позднее нитевидные актиномикотические формы возбудителя туберкулеза описали В. И. Кедровский (1935), Н. С. Столыгво (1958) и др., зернистые и кокковидные формы — В. А. Любарский.
Авторы многочисленных работ, посвященных изучению возбудителя туберкулеза, описывают разнообразные его формы: кокковидные в виде зерен, впервые описанные Д. А. Геиден-рейхом (1887); муховский туберкулезный вирус, или зерна Муха [Much Н 1907, 1923]; черные и красные «осколки» Шпенглера [Spengler С., 1911], которые автор отождествлял со спорами, и многие другие формы.
Под влиянием воздействия различных факторов внешней среды возбудитель туберкулеза проявляет широкий диапазон изменчивости морфологии бактериальных клеток от мельчайших фильтрующиеся частиц и зерен до гигантских ветвистых форм с огромными почковидными выпячиваниями и колбооб-разными вздутиями. Многообразие форм возбудителя, с одной стороны, отражает различные стадии и фазы развития его бактериальных клеток, а с другой-указывает на его филогенетические связи с другими представителями простеиших растительных форм.
На основании указанного морфологического многообразия в современной микробиологической классификации признана установленной филогенетическая связь возбудителя туберкулеза с лучистыми грибами, что получило отражение в названии вида, рода и семейства — микобактерии.
Наблюдения за индивидуальным развитием отдельных микобактерий приводят к выводу о закономерных стадиях этого-процесса. Можно предположить, что фильтрующиеся формы зерна, кокки и палочки представляют собой разновидности закономерно протекающих стадий онтогенетического развития возбудителя [Космодамианский В. Н., 1960]. Появление той или иной из описанных форм несомненно зависит от условий,, в которых микобактерии находятся.
В организме больного возбудитель туберкулеза оказывается в самых разнообразных условиях, зависящих от состояния макроорганизма и его защитных реакций.
Многими исследователями описаны многочисленные морфологические варианты микобактерий, отличающиеся от типичной палочковидной формы. Это дало основание считать полиморфизм одним из характерных признаков микобактерий туберкулеза.
Особого внимания заслуживает большая серия исследований о так называемом фильтрующемся вирусе, впервые описанном в 1910 г. Fontes. Автор установил, что инфекционное начало способно проникать через свечи Berkfeld и Chamberland L2 и L3. Вопросу о фильтрующемся вирусе было посвящено очень большое количество исследований, опубликованы как скептические отзывы, так и восторженные рассуждения. Вскоре открытие Fontes было подтверждено исчерпывающими исследованиями многих известных авторов, убедительно доказавших существование проходящих через бактериальные фильтры ультрамелких форм микобактерий. Если реальность фильтрующихся форм возбудителя не вызывает сомнений, то о природе этих форм до сих пор нет единого мнения. Одни авторы [Драбкина Р. О., 1963] рассматривают их «как мельчайшие фрагменты микобактерий туберкулеза, образующиеся в неблагоприятных условиях существования и способные к регенерации», другие [Столыгво Н. С., 1954, 1956; Жуков-Вережников Н. М. 1962; Bassermann А., 1955] считают их внеклеточными формами, природа которых еще не выяснена. В. Д. Тимаков и Г. Я. Каган (1961, 1967) рассматривают фильтрующиеся формы бактерий как проходящие через бактериальный фильтр ультрамелкие элементы L-колоний. А. Г. Хоменко, В. И. Голышевская (1983, 1984) установили, что эти формы способны возникать как in vitro, так и in vivo в организме больного туберкулезом человека или экспериментального животного в процессе длительной химиотерапии. Авторам удалось обнаружить под электронным микроскопом (рис. 1) ультрамелкие формы микобактерий туберкулеза, полученные из патологического материала стенки так называемой санированной каверны. Эти формы меньше типичных микобактерий почти в 20 раз, размер их в среднем не превышает 0,24X0,20 мкм, что позволяет им проходить через миллипо-ровые фильтры. В связи с этим подобные ультрамелкне формы микроорганизмов названы фильтрующимися.
В литературе имеются многочисленные сообщения о том, что количество микобактерий в процессе химиотерапии быстро уменьшается, в то время как деструктивные изменения в легких продолжают сохраняться — формируются так называемые санированные каверны. Заражение животных мокротой таких больных приводило к развитию туберкулезных изменений у морских свинок, особенно если во время эксперимента животным вводили преднизолон.
Изучение течения деструктивного туберкулеза у экспериментальных животных в процессе химиотерапии, проведенное в ЦНИИТ МЗ под руководством А. Г. Хоменко, показало, что, несмотря на быстрое прекращение высеваемости микобактерий из патологического материала, в легочной ткани животных продолжал определяться деструктивный процесс (рис. 2). Длительное лечение (до 6 мес) без коррекции не приводило к закрытию полостей распада и вызывало прогрессирование процесса, что выражалось в присоединении неспецифического воспаления. Это позволило предположить наличие в такой каверне измененных и в первую очередь фильтрующихся форм микобактерий туберкулеза.
С целью выявления фильтрующихся форм микобактерий туберкулеза у животных с длительным течением деструктивного процесса при отрицательных результатах световой бактериоскопии и посева фильтровали гомогенат из стенки каверны.
Фильтрат изучали электронно-микроскопическим и биологическим методами. В зависимости от режима химиотерапии фильтрующиеся формы микобактерий туберкулеза определялись в 21,9—67,8%. Ультрамелкие микроорганизмы отличались от типичных, кроме размеров, рядом биологических особенностей, что затрудняло их выявление при применении традиционных микробиологических методов. В то же время при введении экспериментальным животным они вызывали туберкулезное воспаление и иммунологические реакции, которые сохранялись в течение 9 мес.
Введение экспериментальным животным патологического материала стенки каверны, содержащей фильтрующиеся формы, приводило к образованию ревертантов, которые ревертиро-вали в условиях повторных пассажей (табл. 1). Реверсия выделенных из стенки каверны измененных микобактерий туберкулеза в типичные бактериальные формы происходила чаще всего к 3—4-му пассажу (рис. 3, 4).
При изучении иммунологических показателей у животных было установлено увеличение антигенемии и усиление иммунологической реактивности в процессе реверсии фильтрующихся форм микобактерий туберкулеза (табл. 2). В процессе реверсии были получены культуры, идентичные исходным по морфологическим свойствам, и нетипичные, которые вызывали в эксперименте нетипичное для туберкулезной инфекции воспаление.
Введение экспериментальным животным фильтрата мокроты и другого патологического материала, полученного от больных с сохранившимися кавернами, привело к формированию у этих животных туберкулезных изменений. С одной стороны, это свидетельствовало о том, что отсутствие эффекта от лечения в значительной мере связано с наличием в стенке каверны ультрамелких форм микобактерий, а с другой — о значении этих форм как резервуара туберкулезной инфекции. При сопоставлении клинического и экспериментального материала была выявлена прямая зависимость между особенностью бактериовы-деления у больных туберкулезом легких, от которых получен фильтрат материала, и характером патологических изменении у подопытных животных. Так, если больные выделяли и бактериальные, и ультрамелкие формы микобактерий, у морских свинок наблюдался распространенный диссеминированный процесс вплоть до развития казеозных очагов в лимфатических узлах и селезенке. Наличие в мокроте больных только ультрамелких форм вызывало развитие хронически текущего диссемини-рованного туберкулеза на фоне интерстициального и очагового пневмосклероза.
Установлена также корреляция между особенностями клинического течения процесса у больных туберкулезом и распространенностью воспалительных изменений у морских свинок.
Таким образом, можно считать доказанным наличие такого вида изменчивости микобактерий, как фильтрующиеся формы микобактерий туберкулеза. Измененные в процессе химиотерапии фильтрующиеся формы возбудителя поддерживают длительно текущее хроническое туберкулезное воспаление.
Наряду с морфологической изменчивостью микобактериям туберкулеза свойственна широкая изменчивость и других признаков, в частности, такого важного для них признака, как кислотоустойчивость, т. е. способность удерживать окраску даже при интенсивном обесцвечивании кислотой или кислым алкоголем. Это является характерной особенностью всех видов микобактерий. Кислотоустойчивость обусловлена высоким содержанием миколовой кислоты и липидов. Частичная или полная утрата кислотоустойчивости ведет к образованию смешанной популяции, состоящей из кислотоустойчивых и некислотоустойчивых особей, или полностью некислотоустойчивой популяции.
Начало исследованию некислотоустойчивых вариантов микобактерий положил Ferran, впервые сообщивший о подобных формах возбудителя туберкулеза в 1897 г. Некислотоустойчивым вариантом микобактерий посвящено большое число исследований, и все без исключения авторы отметили, что образование некислотоустойчивых форм in vitro и появление их in vivo было связано с неблагоприятными условиями существования микобактерий: изменением состава и рН питательной среды [Тогунова А. И., 1926; Kuhn Ph., 1932], антагонистическим воздействием некоторых бактериальных видов, в частности Е. coli, В. typhi, В. proteus, Kl. pneumoniae [Линчевская М. П., 1938; Эмануэль М. И., 1964], длительным переживанием в закрытых очагах костного туберкулеза [Кочанова Н. К., 1966], воздействием некоторых антибиотиков и радиоактивных веществ.
Вопрос о возможности глубоких изменений микобактерий, приводящих к наследственной потере ими кислотоустойчивости, является одной из сложнейших проблем микробиологии и имеет большое общеобиологическое значение. Этот феномен обусловлен наследственными изменениями важных свойств микроорганизма, он выходит за рамки рода микобактерий и приближает наблюдающиеся измененные некислотоустойчивые формы возбудителя туберкулеза к L-формам бактерий и микоплазмам — организмам, полностью лишенным клеточной стенки и относящимся к классу Mollicutis.
Измененные формы бактерий, дефектные по клеточной стенке, заслуживают особого упоминания. Этим общим термином обычно обозначают микроорганизмы, морфологическая, физиологическая и( или) культуральная характеристика которых изменена в результате повреждения или дефекта их клеточной стенки. Эти изменения, как правило, более глубоки, чем те, которые ассоциируются с повреждениями различных микробных видов в их вегетативной бактериальной фазе, и приводят к возникновению так называемых атипичных вариантов бактерий. Повреждения, связанные с дефектом или частичной утратой клеточной стенки, вызывают глубокие морфологические и функциональные изменения микроба, результатом чего является возникновение протопластов, сферопластов, форм гетеро-морфного роста и, наконец, нестабильных или стабильных L-форм бактерий.
Сущность L-трансформации заключается в том, что под влиянием неблагоприятных воздействий микробная клетка утрачивает свою клеточную стенку частично или полностью. В первом случае микроорганизм становится дефектным по клеточной стенке, во втором — переходит в форму сферопласта или протопласта, утрачивает способность к дальнейшему репродуцированию и погибает.
L-трансформация представляет не только феномен, воспроизводимый в опытах in vitro, но и является часто встречающейся формой существования бактерий в условиях макроорганизма. Это положение продемонстрировано на многочисленных примерах индукции L-форм различных бактерий в пробирочных опытах и в культурах клеток in vivo, в способности вызывать патологический процесс, персистировать и реверсировать в условиях организма. Таким образом, в настоящее время можно считать доказанной возможность существования большинства микробных видов в виде двух форм, имеющих принципиально различную структурную организацию: в виде бактериальных форм с клеточной стенкой и в виде L-форм — с дефектом клеточной стенки.
В связи со значительной редукцией клеточной стенки L-формам свойственны высокая хрупкость всех составляющих их элементов и особые требования к условиям их культивирования. Этим объясняется то, что L-формы не растут на обычных питательных средах и требуют специальных методов культивирования и элективных питательных сред. Из-за отсутствия или повреждения их клеточной стенки они не воспринимают обычно применяемые для выявления бактерий красители, поэтому их не удается обнаружить бактериоскопически в мазках из»очагов поражения.
Наряду с изменением морфологических и культуральных свойств у L-форм изменяются и другие биологические свойства, в том числе антигенный состав, а также утрачивается вирулентность для животных или, напротив, появляется способность вызывать поражения, не свойственные исходной культуре либо по характеру патологического воздействия, либо по органной локализации.
Обр азование нестабильных L-форм некоторые исследователи склонны рассматривать как генотипическое изменение бактериальной культуры, в то время как возникновение по крайней мере части стабильных L-форм расценивается как результат изменений в генетическом аппарате клеток, а именно в генах, детерминирующих синтез основных компонентов клеточной стенки.
Ведущее значение L-форм и других измененных форм бактерий в инфекционной патологии и эпидемиологии определяется их патогенными потенциями, способностью длительно сохраняться в измененных условиях и, что особенно важно, реверсировать в бактериальные культуры исходного микробного вида, нередко восстанавливая при этом частично утраченные патогенные свойства.
Микобактерии туберкулеза не представляют в этом отношении исключения, а напротив, являются весьма удобной и перспективной биологической моделью для изучения различных форм изменчивости. Важной особенностью микобактерий туберкулеза является их способность переживать и размножаться в тканях зараженного организма не только внеклеточно, но и внутриклеточно. Именно способность к внутриклеточному персистированию обусловливает высокую стойкость микобакте-риальной популяции, трудности борьбы с ней и высокий риск развития эндогенных рецидивов и реактиваций.
Исследования последних лет показали, что вегетирующая в организме больного микобактериальная популяция неоднородна как по физиологическим свойствам, так и по механизму патогенетического воздействия. В настоящее время различают 3 вида микобактерий: наиболее многочисленную активно размножающуюся, внеклеточно расположенную часть микобакте-риальной популяции; часть, размножающуюся интермиттирую-щим способом, и третью — внутриклеточно переживающую часть популяции. Если терапевтическое воздействие на два первых вида микобактериальной популяции не вызывает особых затруднений и стерилизующий эффект достигается относительно легко и быстро, то для подавления немногочисленной медленно размножающейся персистирующей внутриклеточно популяции необходимо длительное воздействие препаратов, обладающих способностью внутриклеточного бактерицидного воздействия (рифампицин, изониазид, пиразинамид).
Не вдаваясь в подробности химиотерапевтической тактики, следует подчеркнуть, что вопрос о формах персистирования возбудителя туберкулеза и особенно внутриклеточного его персистирования до сих пор остается открытым, хотя считается, что оптимальной биологически наиболее значимой формой микробного персистирования являются L-формы. Способность к длительному бессимптомному существованию в макроорганизме и к реверсии в исходный вид бактерий при одновременном восстановлении признака вирулентности обусловливает их важное значение в патогенезе рецидивов при острых и хронических инфекционных заболеваниях.
Выделение указанных измененных форм микобактерий туберкулеза, так же как и выделение бактериальных форм, имеет важное значение в диагностике специфической природы заболевания, в оценке эффективности противотуберкулезной химиотерапии, в определении активности специфического процесса и, наконец, в оценке степени риска рецидивов заболевания.
Первостепенную важность для уточнения роли L-форм микобактерий имеет вопрос о частоте их обнаружения в мокроте и в бронхиальном секрете больных деструктивным туберкулезом легких. При систематическом многократном обследовании больных впервые выявленным деструктивным туберкулезом легких L-формы микобактерий обнаружены у 85% из них, а бактериальные формы — у 89%, т. е. измененные формы возбудителя при впервые выявленном деструктивном туберкулезе обнаруживались столь же часто, как и обычные бактериальные его формы.
У больных хроническим деструктивным туберкулезом легких, уже ранее пользовавшихся противотуберкулезной химиотерапией, отмечены иные соотношения: бактериальные формы возбудителя выделялись у 76%, а L-формы — у 100%.
Полученные результаты показывают, что выделение L-форм микобактерий у больных деструктивным туберкулезом легких представляет столь же закономерное явление, как и выделение бактериальных форм возбудителя.
Изучение характера и продолжительности бактериовыделе-ния показало, что L-формы микобактерий обнаруживаются в мокроте еще длительное время после исчезновения бактериальных форм. Это имеет непосредственное практическое значение, поскольку данный период течения заболевания характеризуется наличием выраженных признаков активности туберкулезного процесса, когда не только сохраняются полости распада в легких с эволютивными изменениями в окружающей ткани но и определяются отдельные симптомы туберкулезной интоксикации. Эти данные подтверждены в эксперименте на модели деструктивного туберкулеза. Было показано, что при длительно не заживающих кавернах, осложненных гнойным плевритом, на фоне химиотерапии также наблюдается закономерное выделение L-форм, которые на начальных этапах химиотерапии (от 2 нед до 1 мес) обнаруживались у 35—40% животных, в последующие сроки химиотерапии — у 60—80% и стойко удерживались на этом уровне до 9 мес после прекращения лечения.
Наряду с указанными формами в процессе интенсивной химиотерапии, особенно комбинациями препаратов, содержащими рифампицин, отмечается появление микобактерий, не способных культивироваться на плотных питательных средах Эти микобактерии получили название «видимых, но нерастущих». Частота выделения подобных «видимых, но нерастущих» микобактерий достигает, по литературным данным, 27%.
В экспериментах на животных было показано, что, несмотря на наличие больших деструктивных изменений, жизнеспособные микобактерии при использовании лекарственных комбинации, содержащих рифампицин, уже через 2 нед лечения обнаруживались в минимальных количествах и соотношение их с «видимыми, но нерастущими» микобактериями составляло (при режиме изониазид+рифампицин+стрептомицин) в среднем 1:4.
Таким образом, в процессе химиотерапии, с одной стороны наблюдается быстрая гибель типичных микобактерий туберкулеза, с другой — трансформация их в различные биологически измененные формы, приспособленные к переживанию в условиях длительного химиотерапевтического воздействия.
Суммируя изложенное, следует подчеркнуть, что все перечисленные формы изменчивости возбудителя возникают под влиянием определенных изменений условий его существования и взаимодействия с окружающей средой, а следовательно все они могут рассматриваться как фазы жизненного цикла микроорганизма в определенных условиях его существования.
источник
Одним из характерных свойств МБТ является их способность изменяться под воздействием внешних факторов. Полиморфизм возбудителя проявляется в образовании нитевидных цетных, кокковидных и лекарственно-устойчивых форм. Другой формой клеточного полиморфизма является образование, 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, при неблагоприятном изменении каких-либо параметров среды обитания МБТ утрачивают клеточную стенку и трансформируются в 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 могут распадаться на мельчайшие некислотоустойчивые фильтрующиеся формы. При исключении неблагоприятных факторов фильтрующиеся и формы реверсируются в классическую палочковидную форму.
Заражение туберкулезом чаще всего возникает через дыхательные пути (аспирационный путь) при контакте с заразным больным, который выделяет во внешнюю среду содержащиеся в капельных ядрышках и пылевых частицах. Только менее 10% этих частиц размером не больше 5 мкм попадают в альвеолы и вызывают заражение. Подавляющее большинство остальных, более крупных, частиц оседает на слизистой оболочке верхних дыхательных путей и удаляются оттуда благодаря функции мукоциллиарного клиренса. При энтеральном заражении определенное значение имеет всасывающая функция кишечника.
Для инфицирования и развития заболевания туберкулезом основное значение имеют, во-первых, массивность инфекции, доза и длительность поступления МБТ в организм человека, во-вторых, состояние неспецифических и специфических факторов защиты в период воздействия инфекционного агента.
Механизмы защиты бронхолегочной системы действуют на уровне проводящих и респираторных отделов и осуществляются за счет конденсирования воздуха, механической очистки, эндоцитоза бронхиальным эндотелием, путем клеточной неспецифической защиты.
Неповрежденная слизистая оболочка полости рта, носоглотки и верхних дыхательных путей является непроницаемым барьером для МБТ. Здесь осуществляются механическая очистка воздуха за счет фильтрации и осаждения инородных частиц, удаление их вследствие чихания и кашля. Наиболее значимой частью механической очистки является мукоцилиарный клиренс на уровне бронхов и бронхиол. Клиренс обеспечивается секретом, содержащий лизоцим, протеазы, сурфактант, иммуноглобулин A (IgA), которые опсонируют МБТ, и движением ресничек бронхиального эпителия выводят их из организма.
Нарушение целости слизистой оболочки полости рта и носоглотки, кариозные зубы, автозный стоматит, парадонтоз, синусит, хронический тонзиллит, а также периоды возрастной смены зубов у детей могут являться входными воротами для туберкулезной инфекции.
В трахее и крупных бронхах МБТ, как правило, не задерживаются и оседают в нижних дыхательных путях и альвеолах. Некоторая часть микобактерий остается на месте проникновения, другая с током лимфы и крови переносится к месту внедрения — в региональные лимфатические узлы. В зависимости от локализации входных ворот инфекции могут поражаться подчелюстные, шейные, над- и подключичные, подмышечные внутригрудные и другие региональные лимфатические узлы. В лимфатических узлах МБТ взаимодействуют с клетками иммунной системы, вызывая целый каскад реакций, ведущих к иммунологической перестройке организма к туберкулезной инфекции и формированию специфического клеточного иммунитета.
Локальные изменения в месте внедрения МБТ обусловлены прежде всего неспецифической реакцией полинуклеарных клеток (нейтрофилы), которые фагоцитируют возбудитель. Фагоцитоз является единственным естественным механизмом уничтожения МБТ в организме человека.
Под влиянием токсинов МБТ нейтрофилы разрушаются, вызывая воспалительную реакцию, которая сменяется более совершенной защитной реакцией с участием макрофагов, осуществляющих фагоцитоз и разрушение возбудителя. От активности фагоцитоза во многом зависит эффективность всей системы противотуберкулезной защиты организма. Макрофаги в очаге воспаления принимают форму эпителиоидных клеток, которые сливаются вместе, образуют гигантские клетки, однако при туберкулезе самостоятельно макрофаги уничтожить МБТ не могут. Необходимо активирующее воздействие на них сенсибилизированных клеток, в частности субпопуляции Т-хелперов (CD4+ клетки) и Т-супрессоров (CD8+ клетки).
Важный антимикробный механизм активированных макрофагов, направленный против внутриклеточных возбудителей, связан с цитотоксическим действием L-аргинина. Цитотоксический эффект этого механизма опосредован оксидом азота (NO).
источник
Одним из характерных свойств МБТ является их способность изменяться под воздействием внешних факторов. Полиморфизм возбудителя проявляется в образовании нитевидных цетных, кокковидных и лекарственно-устойчивых форм. Другой формой клеточного полиморфизма является образование, 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, при неблагоприятном изменении каких-либо параметров среды обитания МБТ утрачивают клеточную стенку и трансформируются в 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 могут распадаться на мельчайшие некислотоустойчивые фильтрующиеся формы. При исключении неблагоприятных факторов фильтрующиеся и формы реверсируются в классическую палочковидную форму.
Заражение туберкулезом чаще всего возникает через дыхательные пути (аспирационный путь) при контакте с заразным больным, который выделяет во внешнюю среду содержащиеся в капельных ядрышках и пылевых частицах. Только менее 10% этих частиц размером не больше 5 мкм попадают в альвеолы и вызывают заражение. Подавляющее большинство остальных, более крупных, частиц оседает на слизистой оболочке верхних дыхательных путей и удаляются оттуда благодаря функции мукоциллиарного клиренса. При энтеральном заражении определенное значение имеет всасывающая функция кишечника.
Для инфицирования и развития заболевания туберкулезом основное значение имеют, во-первых, массивность инфекции, доза и длительность поступления МБТ в организм человека, во-вторых, состояние неспецифических и специфических факторов защиты в период воздействия инфекционного агента.
Механизмы защиты бронхолегочной системы действуют на уровне проводящих и респираторных отделов и осуществляются за счет конденсирования воздуха, механической очистки, эндоцитоза бронхиальным эндотелием, путем клеточной неспецифической защиты.
Неповрежденная слизистая оболочка полости рта, носоглотки и верхних дыхательных путей является непроницаемым барьером для МБТ. Здесь осуществляются механическая очистка воздуха за счет фильтрации и осаждения инородных частиц, удаление их вследствие чихания и кашля. Наиболее значимой частью механической очистки является мукоцилиарный клиренс на уровне бронхов и бронхиол. Клиренс обеспечивается секретом, содержащий лизоцим, протеазы, сурфактант, иммуноглобулин A (IgA), которые опсонируют МБТ, и движением ресничек бронхиального эпителия выводят их из организма.
Нарушение целости слизистой оболочки полости рта и носоглотки, кариозные зубы, автозный стоматит, парадонтоз, синусит, хронический тонзиллит, а также периоды возрастной смены зубов у детей могут являться входными воротами для туберкулезной инфекции.
В трахее и крупных бронхах МБТ, как правило, не задерживаются и оседают в нижних дыхательных путях и альвеолах. Некоторая часть микобактерий остается на месте проникновения, другая с током лимфы и крови переносится к месту внедрения — в региональные лимфатические узлы. В зависимости от локализации входных ворот инфекции могут поражаться подчелюстные, шейные, над- и подключичные, подмышечные внутригрудные и другие региональные лимфатические узлы. В лимфатических узлах МБТ взаимодействуют с клетками иммунной системы, вызывая целый каскад реакций, ведущих к иммунологической перестройке организма к туберкулезной инфекции и формированию специфического клеточного иммунитета.
Локальные изменения в месте внедрения МБТ обусловлены прежде всего неспецифической реакцией полинуклеарных клеток (нейтрофилы), которые фагоцитируют возбудитель. Фагоцитоз является единственным естественным механизмом уничтожения МБТ в организме человека.
Под влиянием токсинов МБТ нейтрофилы разрушаются, вызывая воспалительную реакцию, которая сменяется более совершенной защитной реакцией с участием макрофагов, осуществляющих фагоцитоз и разрушение возбудителя. От активности фагоцитоза во многом зависит эффективность всей системы противотуберкулезной защиты организма. Макрофаги в очаге воспаления принимают форму эпителиоидных клеток, которые сливаются вместе, образуют гигантские клетки, однако при туберкулезе самостоятельно макрофаги уничтожить МБТ не могут. Необходимо активирующее воздействие на них сенсибилизированных клеток, в частности субпопуляции Т-хелперов (CD4+ клетки) и Т-супрессоров (CD8+ клетки).
Важный антимикробный механизм активированных макрофагов, направленный против внутриклеточных возбудителей, связан с цитотоксическим действием L-аргинина. Цитотоксический эффект этого механизма опосредован оксидом азота (NO).
источник
ОБЩАЯ ФТИЗИАТРИЯ
Туберкулез — инфекционное заболевание, поражающее людей и животных, вызываемое микобактериями туберкулеза (МБТ), с преимущественно аэрогенным путем передачи возбудителя и респираторным заражением, при котором развивается специфическое гранулематозное воспаление в легких, а при лимфогематогенном распространении МБТ могут также поражаться ткани практически всех органов организма.(Мишин,2015).
Возбудитель относится к классу— Актинобактерии, порядку— Актиномицеты, семейству— Mycobacteriaceae, роду-Mycobacterium.
По роли в патологии выделяют группы представителей рода микобактерий:
Группа облигатных паразитов среди микобактерий численно незначительна и представлена 8 видами, которые при попадании в ткани организма человека вызывают воспаление в виде специфической туберкулезной гранулемы и образуют группу Mycobacterium tuberculosis complex.
I. Туберкулезные микобактерий (типичные штаммы):
1) М. tuberculosis humanus (M. tuberculosis) — человеческий вид, вызывающий 85—90% всех заболеваний туберкулезом у людей.
2)
М. tuberculosis bovines (M. bovis) — бычий вид, вызывающий 10—15% заболеваний у людей (исходно устойчивый к противотуберкулезному препарату пиразинамиду).
3)
М. tuberculosis bovines BCG (M. bovis BCG) — вид вакцинного штамма
4)
М. tuberculosis africanus (M. africanus — африканский вид, вызывающий до 90% заболеваний у населения Южной Африки (исходно устойчивый к противотуберкулезному препарату тиоацетазону).
5)
М. tuberculosis microti (M. microti) — мышиный вид, вызывающий заболевание у полевых мышей и редко у человека.
6)
М. tuberculosis typhus canettii (M. canettii) — вид, вызывающий заболевание у собак и редко у человека.
7)
М. tuberculosis typhus caprae (M. caprae) — вид, вызывающий заболевание у диких млекопитающих (волки, лисы и др.) и редко у человека.
8)
М. tuberculosis typhus pinnipedii (M. pinnipedii) — вид, вызывающий заболевание у морских млекопитающих (тюленей) и редко у человека.
II. Атипичные штаммы — вызывают микобактериозы:
1. фотохромогенные — микобактерий, синтезирующие пигмент на свету (М. kansassi, M. marinum);
2. скотохромогенные — микобактерий, синтезирующие пигмент в темноте (М. gordonae);
3. ахромогенные — микобактерий, не синтезирующие пигмент (М. avium, M. intracellulare ,M. xenopi);
4. быстрорастущие микобактерий ( M. smegmatis).
Микобактерио́з (лат. mycobacteriosis) — инфекционное заболевание человека и животных, возбудителями которого являются представители большой группы нетуберкулёзных микобактерий (НТМБ).
NB: Латинский префикс «myco-» означает как гриб, так и воск; в данном случае понятие отражает «воскоподобные» компоненты, составляющие часть клеточной стенки микобактериальных клеток.
Основные видовые признаки МБТ — патогенность и вирулентность.
1) Патогенность — способность возбудителя жить и размножаться в тканях живого организма и вызывать специфические ответные гранулематозные морфологические реакции, приводящие к определенной специфической нозологической форме патологии — туберкулезу.
2) Вирулентность — проявляется прежде всего в интенсивности размножения возбудителя и его активности вызывать специфическое поражение в тканях и органах макроорганизма, а также иммунологические реакции и формировать специфический иммунитет.
Особое значение для жизнедеятельности МБТ играет корд-фактор, или фактор вирулентности, расположенный в клеточной стенке в виде монослоя и состоящий на 70% из миколевой кислоты и на 30% из трегалазы. С ним связывают устойчивость МБТ к воздействию растворами кислот, щелочей и спирта, а также развитие воспалительных и некротических изменений в клетках и тканях органов(патогенность).
Также существуют нетуберкулёзные микобактерии(НТМБ), их около 50-ти видов.
По своим морфологическим свойствам они не отличаются от МБТ, но являются самостоятельными видами микобактерии. НТМБ широко распространены в окружающей среде, что служит источником инфекции для человека. НТМБ — потенциальные возбудители заболевания, которое получило название микобактериоз (вследствие естественной устойчивости этих микобактерии к большинству противотуберкулезных препаратов). Лечение микобактериозов вызывает определенные трудности.
Важность инфицирования организма человека некоторыми видами НТМБ в настоящее время определяется тем, что их генетическая структура соответствует таковой у М. bovis BCG и имеется перекрестная чувствительность при внутрикожной пробе с препаратом диаскинтест.
В настоящее время по классификации Runyon (Раньен) (1959) выделяют 4 группы нетуберкулезных микобактерии.
Первые три группы отличаются тем, что они медленно (в течение 1—12 нед) растут на питательных средах, а четвертая — в течение 3—5 дней.
1) Группа 1 — фотохромогенные, образующие пигмент после экспозиции на свету. К ним относят М. kansasii, M. marinum, M. simiae.
2) Группа 2 — скотохромогенные, образующие пигмент желто-оранжевого цвета в темноте. Это самая большая группа среди НТМБ (60—70%). К ним относят М. scrofulaceum, M. xnopi, M. szulgal, М. gordone, M. aquae.
3) Группа 3 — нефотохромогенные, не образующие пигмент. К ним относят М. aviuv complex (1VIAC — М. avium, M. inracellulare, M. paratuberculosis и М. silvaticum), M. bathey, M. malmoense, M. ulcerans, , M. smegmatis, M. nonchromogenicum.
4) Группа 4 — быстрорастущие (в течение 3—5 дней). К ним относят M.fortuitum complex (M.fortuitum и М. chelonae), M. abscessus.
Микобактерио́з (лат. mycobacteriosis) — инфекционное заболевание человека и животных, возбудителями которого являются представители большой группы нетуберкулёзных микобактерий (НТМБ). (ОПИСАНО В 3 ВОПРОСЕ).
Дифференцировать микобактериоз и туберкулез легких бывает весьма сложно, поскольку оба заболевания по клинической картине и рентгенологически, по патоморфологическим изменениям в легких мало чем различаются.
При микобактериозе легких возбудителем заболевания являются ассоциация М. avium-intracellulare, М. skrofuloceum, М. kansasii, М. fortuitum и реже другие.
Клиническая картина и течение микобактериоза во многом определяются видом возбудителя. Начало заболевания может быть острым, подострым и хроническим малосимптомным, т. е. таким же, как и при туберкулезе.
Острые формы возникают с высокой лихорадкой, выраженными симптомами интоксикации, болями в груди, сухим кашлем, кровохарканьем. Хронические формы протекают под маской хронического бронхита с незначительными (или отсутствием) симптомами интоксикации.
Рентгенологически в легких у больных микобактериозом при остром и подостром течении обнаруживаются инфильтраты с распадом, гематогенная диссеминация или кавернозный и фиброзно-кавернозный процессы. При инапперцептном течении характерно формирование осумкованных фокусов (туберкулем), пневмофиброза.
Возможна внелегочная локализация микобактериоза. Поражение внутригрудных или периферических лимфатических узлов (чаще у детей) необходимо дифференцировать от туберкулезной аденопатии.
Иногда развивается генерализованный микобактериоз в виде милиарного процесса по типу милиарного туберкулеза легких, туберкулезного менингита, которые нередко имеют смертельный исход. Одним из наиболее частых возбудителей поражения легких у больных СПИДом являются атипичные микобактерии, которые приобретают выраженную патогенность. Заболевание характеризуется прогрессирующим течением и нередко заканчивается летальным исходом.
Диагноз микобактериоза ставится на основании обнаружения в мокроте или других выделениях атипичных микобактерий и положительной реакции на сенситин (фильтрат из убитых атипичных микобактерий), а основанием для дифференциальной диагностики туберкулеза и микобактериоза является отсутствие эффекта при лечении такими противотуберкулезными препаратами, как стрептомицин и изониазид.
В состав микобактериальной клетки входят вода (85,9%), белки, углеводы, липиды и минеральные соли. Липиды составляют 10—40% сухого вещества.
Белки состоят из туберкулопротеинов, что составляет 56% сухого вещества МБТ. В их состав входят почти все известные аминокислоты. Минеральные вещества — кальций, фосфор, магний, калий, железо, цинк и марганец — в виде различных соединений составляют около 6%.
Отличительные свойства МБТ — кислото- и спиртоустойчивость. Это обусловлено высоким содержанием в клеточных стенках микобактерий миколевой кислоты (С88Н17604), липидов и восков.
Особое значение для жизнедеятельности МБТ играет корд-фактор, или фактор вирулентности, расположенный в клеточной стенке в виде монослоя и состоящий на 70% из миколевой кислоты и на 30% из трегалазы. С ним связывают устойчивость МБТ к воздействию растворами кислот, щелочей и спирта, а также развитие воспалительных и некротических изменений в клетках и тканях органов.
МБТ — грамположительные прямые или слегка изогнутые неподвижные палочки, патогенные для человека и многих видов животных. Наиболее восприимчивы к заражению морские свинки.
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 .
Клеточная стенка МБТ состоит из четырех слоев. Первый (внутренний) слой образован пептидогликаном; последующие слои включают миколевые кислоты, гликолипиды, воск и корд-фактор (фактор вирулентности), которые обусловливают склеивание МБТ и оказывают токсическое действие на макрофаги при фагоцитозе. Также это обусловливает гидрофобность МБТ.
В состав цитоплазматической мембраны входят липопротеидные комплексы. С мембраной связаны ферментные системы. В цитоплазме в большом количестве содержаться рибосомы, на которых синтезируется специфический белок.
Для нормального развития МБТ нуждаются в кислороде, поэтому их относят к аэробам. Потребление кислорода микробной клеткой связано с окислительно-восстановительными процессами и высоким уровнем синтеза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) в МВТ. При формировании гранулем размножение МВТ замедляется из-за снижения в них парциального давления кислорода. Однако имеются сведения о том, что некоторые виды МВТ можно рассматривать как факультативные анаэробы.
Размножение МВТ происходит путем простого деления клетки. Цикл простого деления материнской клетки на две дочерние занимает от 13—14 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 одном из полюсов клетки образуется выпуклость, она переходит в шаровидную структуру, которая отпочковывается от материнской клетки, и в ней происходит образование обычных кислотоустойчивых палочек. Весь цикл размножения и воспроизводства продолжается примерно 7—9 сут.
Существует ещё один способ размножения МБТ — спорообразование, что роднит их с актиномицетами. В клетке образуются зёрна, которые выходят наружу и из них формируются обычные палочки. Образование спор происходит в латентной фазе роста возбудителя.
В 1998 г. полностью расшифрован геном МВТ. Он имеет длину 4 411 529 пар нуклеотидов. Для МВТ имеются уникальные гены, в частности гены mtp40 и трЬ70, которые применяются для выявления МВТ с помощью полимеразно-цепной реакции (ПЦР). Расшифровка геномов разных видов микобактерий позволила выделить в геноме комплекса МБТ уникальную область — RD1
В 1998 г. полностью расшифрован геном МВТ. Он имеет длину 4 411 529 пар нуклеотидов, которые почти в 70% представлены гуанином и цитозином.
Для МВТ имеются уникальные гены, в частности гены mtp40 и mpb70, которые применяются для выявления МВТ с помощью полимеразноцепной реакции (ПЦР).
Геном МБТ радикально не отличается от других видов микобактерий. Большая часть генов обеспечивает синтез клеточной стенки и фактора вирулентности(корд-фактор).
Тождественность дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) комплекса МБТ (М. tuberculosis, M. bovis, M. bovis BCG, M. africanum, M. microti, М. Canettii, М. саргае и М. pinnipedii) составляет 99,9%.
Расшифровка геномов разных видов микобактерий позволила выделить в геноме комплекса МБТ уникальную область — RD1 В области RD1 кодируется синтез двух секреторных белков: ESAT-6 , CFP-10. Белки ESAT-6 и CFP-10 определяют скорость размножения МБТ, степень вирулентных свойств и массивность развития специфических изменений в органах. При этом белок ESAT-6 проявляет усиливающие свойства в комплексе ESAT-6—CFP-10, который формирует длительный постинфекционный иммунный ответ. В то же время область RD1 отсутствует не только у М. bovis BCG и М. bovis, у целой группы НТМБ(20 видов). При этом отсутствие области RD1, а следовательно, отсутствие возможности синтеза секреторных белков (ESAT-6 и CFP-10) M. bovis BCG позволяет проводить диагностику инфекционной и послевакцинной чувствительности к туберкулину у детей и подростков. Однако при отсутствии области RD1 у большого числа НТМБ, широко распространенных во внешней среде, могут возникать существенные трудности в диагностике, особенно в регионах, где распространены данные микобактерий. На основании этих белков в Российской Федерации разработан препарат диаскинтест, который при внутрикожной пробе позволяет проводить дифференциальную диагностику поствакцинной и инфекционной аллергии у детей и подростков. Видоспецифические антигены МВТ находятся в клеточной стенке. Они вызывают в организме развитие реакций клеточного иммунитета и антителообразование. Антигенными свойствами обладают белки, полисахариды и липиды. Такие антигены могут быть получены как из фильтратов культур, так и из разрушенных разными способами микобактериальных клеток. Также используются методы генной инженерии. Благодаря клеточной стенке и своим формам размножения МБТ обладают значительной устойчивостью к неблагоприятным воздействиям внешних физических и химических агентов, холоду, теплу, влаге и свету. В естественных условиях при отсутствии солнечного света МБТ могут сохранять свою жизненную способность в течение нескольких месяцев. В высохшей мокроте они могут оставаться живыми до 1 — 1,5 лет (в жилом помещении), на страницах книг — до 10 мес. В почве и воде МБТ остаются жизнеспособными около года, в уличной пыли — около месяца. Они выдерживают процессы гниения и могут в течение 3—6 мес оставаться живыми в погребенных трупах. В сыром молоке МБТ выживают 14—18 дней, скисание и пастеризация молока не ведут к их гибели. В масле и сыре МБТ не погибают в течение 8— 12 мес. При прогревании молока они выдерживают нагревание при температуре 55—60 °С в течение 60 мин, нагревание при 70 °С — в течение 20 мин; Лиофилизированные и замороженные МБТ сохраняют жизнеспособность 30 лет и более. Сухой жар при 100 °С оказывает губительное действие в течение 60 мин. Особо высокой устойчивостью во внешней среде обладают формы МБТ в виде спор, сохраняющих жизнеспособность и способность превращения в типичные клеточные формы в течение длительного времени. Культура МБТ, облученная солнечным светом, погибает в течение 1,5 ч. Ультрафиолетовые лучи убивают их через 2—3 мин. При кипячении МБТ во влажной мокроте погибают в течение 5 мин, а в высушенной мокроте — только через 45 мин. МБТ довольно устойчивы к действию ионизирующей радиации. Так, 36-часовое облучение рентгеновскими лучами культуры МБТ на питательной среде слабо действует на ее жизнеспособность. Ультразвуковые волны разрушают МБТ; они теряют способность размножаться под действием электромагнитных волн с частотой колебаний 2000 кГц. Обычные дезинфекционные агенты слабо эффективны в отношении МБТ. Они устойчивы к кислотам, щелочам, спирту. Слабые растворы серной кислоты или 10—15% гидроксид натрия не убивают МБТ в течение 30 мин. Однако более длительное воздействие концентрированных растворов кислот оказывается для них губительным. 5% карболовая кислота и 5% формалин убивают МБТ в мокроте в течение 24 ч. Надежной дезинфекции мокроты больных туберкулезом можно добиться при применении препаратов йода и хлора, обладающих высоким бактерицидным действием на МБТ. 2% раствор хлорной извести убивает МБТ в течение 24—48 ч. Более высокие концентрации препаратов хлора — 3—5% раствор хлорамина и 10—20% раствор хлорной извести — вызывают их гибель в течение нескольких часов. ВОПРОС 11. ИЗМЕНЧИВОСТЬ МИКОБАКТЕРИИ ТУБЕРКУЛЕЗА Одним из характерных свойств МБТ является их способность изменяться под воздействием внешних факторов. Полиморфизм возбудителя проявляется в образовании нитевидных цетных, кокковидных и лекарственно-устойчивых форм. Другой формой клеточного полиморфизма является образование, 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, при неблагоприятном изменении каких-либо параметров среды обитания МБТ утрачивают клеточную стенку и трансформируются в 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 могут распадаться на мельчайшие некислотоустойчивые фильтрующиеся формы. При исключении неблагоприятных факторов фильтрующиеся и формы реверсируются в классическую палочковидную форму. источник
Антигенный компонент МБТ, индуцирующий формирование ГЗТ, — белки, а полисахариды и липиды таким действием не обладают. Однако гликолипиды клеточной стенки (мурамиллипептид, димиколат ) обладают мощным адъювантным действием, что широко используется для усиления иммунного ответа на слабоиммуногенные антигены или гаптены, в том числе на туберкулин.