ФТИЗИОПУЛЬМОНОЛОГИЯ. Учебник для вузов Рекомендуется Учебнометодическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебника для студентов медицинских вузов
 Скачать 3.97 Mb.
|
|
ГЛАВА 2 ЭТИОЛОГИЯ ТУБЕРКУЛЕЗА ВИДОВАЯ ПРИНАДЛЕЖНОСТЬ (ТАКСОНОМИЯ) Возбудитель туберкулеза, открытый в 1882 г. R. Koch, относится к классу Schizomycetes, порядку Actinomicetales, семейству Mycobacteriaceae, роду Mycobacterium. Большинство видов МБТ относятся к сапрофитным микробам. Группа облигатных паразитов среди МБТ незначительна и представлена пятью видами, которые образуют группу Mycobacteriumtuberculosiscomplex: • М. tuberculosishumanus— человеческий тип, вызывающий 80—85% всех заболеваний туберкулезом у людей;
Основными видовыми признаками МБТ являются патогенность и вирулентность. Патогенность — способность возбудителя жить и размножаться в тканях живого организма и вызывать специфические ответные морфологические реакции, приводящие к определенной нозологической форме патологии — туберкулезу. Вирулентность проявляется прежде всего в интенсивности размножения МБТ и ее способности вызывать специфическое поражение в тканях и органах макроорганизма, а также иммунологические реакции и формирование специфического иммунитета. Сильновирулентные МБТ у чувствительных видов животных (морская свинка) безудержно размножаются в организме и неизбежно приводят к гибели. Слабовирулентные, в частности М. tuberculosisbovinesBCG(вакцинный штамм), вызывают в тканях минимальные специфические реакции, быстро разрушаются и выделяются из организма. В то же время они инициируют иммунологическую перестройку и формируют специфический иммунитет. Важным отличием маловирулентных и вирулентных является их отношение к фагоцитозу макрофагами макроорганизма. Маловирулентные МБТ после размножения захватываются макрофагами и разрушаются. Очаги, вызванные этими МБТ, подвергаются рассасыванию. Вирулентные МБТ после фагоцитоза макрофагами не разрушаются, а напротив, размножаются в них и могут вызвать гибель фагоцита. Возникший туберкулезный очаг не подвергается обратному развитию и прогрессирует. Возбудителями туберкулеза у человека наиболее часто (92% случаев) являются М. tuberculosishumanus, a M. tuberculosisbovisи М. tuberculosisвызывают развитие туберкулеза у человека примерно в 5% и 3% случаев соответственно. К нетуберкулезным микобактериям, также абсолютно патогенными для человека, относится М. leprae, не растущая на питательных средах. Другие микобактерии, которые насчитывают более 50 видов, относятся к нетуберкулезным микобактериям, не вызывающим специфических морфологических поражений у человека. По своим морфологическим свойствам они не отличаются от МБТ, но являются самостоятельными видами микобактерий. Заболевания, вызываемые нетуберкулезными по- лучили название Вследствие естественной устойчиво- сти этих микобактерий к большинству противотуберкулезных препаратов лечение этих заболеваний представляет определенные трудности. В настоящее время по классификации Runyon (Раньен) (1965) выделяют четыре группы нетуберкулезных микобактерий.
М. ulcerans, M. paratuberculosis, M. heamophilum. Первые три группы отличаются тем, что они медленно нед) растут на питательных средах. • Группа 4 — быстро растущие (3—5 сут). Потенциально патогенными для человека являются М.fortuitum, М. chelonae, M. abscessus. Для выявления используют световую и люминесцентную мик- роскопию, культуральные методы и автоматизированные системы. Достаточно активно развиваются и молекулярно-генетические методы. Исследование различных диагностических материалов для выявления играет ведущую роль в диагностике туберкулеза. БИОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Химический состав МБТ сложен и своеобразен. В состав микобакте-риальной клетки входят вода (85,9%), белки, углеводы, липиды и минеральные Липиды составляют от 10 до 40% сухого вещества; наиболее активной фракцией является фосфатидная. Она вызывает в интактном организме специфическую тканевую реакцию с образованием эпителиоид-ных и гигантских клеток Пирогова-Лангханса. Главными гликопептидами являются сульфопептиды, фосфатидили- нозитоманнозиды, микозиды и арабинолипиды (трегалоза-6,6-димико- лат), определяемые как корд-фактор, который обусловливает склеива- ние МБТ и их рост в виде кос на питательных средах. Эти вещества являются эндотоксинами. Корд-фактор, или фактор вирулентности, рас- положен в виде монослоя и состоит на 30% из трегалазы и на 70% из миколевой кислоты; с ним связывают устойчивость к воздействию растворами кислот, щелочей и спиртом. На белковый компонент, состоящий из различных туберкулопроте-инов, приходится 56% сухого вещества. В его состав входят почти все известные аминокислоты. Минеральные вещества — кальций, фосфор, магний, калий, железо, цинк и марганец в виде различных соединений составляют около 6%. МОРФОЛОГИЯ И ТИНКТОРИАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА — прямые или слегка изогнутые неподвиж- ные палочки, патогенные для человека и многих видов животных. Наиболее восприимчивыми к заражению считаются морские свинки. Отличительным свойством МБТ является химическая устойчивость, которая проявляется в способности сохранять окраску даже при интен- сивном обесцвечивании кислотами, щелочами и спиртом, что обуслов- лено высоким содержанием в клеточных стенках МБТ миколевой кис- лоты и ков.  мк мм н МБТ по форме напоминают палочки длиной 1 — 10 (чаще 1—4) мкм, шириной 0,2—0,7 мкм; по виду могут быть гомогенными или зернистыми со слегка запгутьгми краями. Электронно-микроскопическое исследование МБТ позволило дифференцировать в них микрокапсулу, многослойную клеточную мембрану, цитоплазму с органеллами (гранулы, вакуоли, рибосомы) и ядерную субстанцию (нуклеотид) (рис. 2.1). Микрокапсула состоит из полисахаридов и играет важную роль в жизнедеятельности МБТ, в том числе придает им устойчивость к неблагоприятным воздействиям внешней среды. Толстая клеточная стенка, насыщенная липидами, ограничивает клетку снаружи, обеспечивая механическую и осмотическую защиту. Стенка МБТ состоит из четырех слоев. Первый, внутренний, слой образован пептидогликаном; последующие слои включают в себя миколевые кислоты, гликолипиды, воск и корд-фактор (фактор вирулентности), связывающий отдельные клетки в косы и оказывающий токсическое действие на макрофаги при фагоцитозе. Такой состав клеточной стенки определяет устойчивость к воздействию кислот и щелочей, а также высокую гидрофобность клетки в целом. Согласно современным представлениям, в состав цитоплазматиче-ской мембраны, расположенной под клеточной стенкой, входят липо-протеидные комплексы. С мембраной связаны ферментные системы. В цитоплазматической мембране осуществляются процессы, ответственные за специфичность реакций МБТ клетки на факторы окружающей среды. Цитоплазма М БТ состоит из гранул и вакуолей различной величины. Основная часть мелкогранулярных включений представлена рибосомами, на которых синтезируется специфический белок. Ядерная субстанция М БТ определяет специфические свойства клетки, важнейшими из которых являются синтез белка и передача наследственных признаков потомству. Для нормального развития нуждаются в кислороде, поэтому их относят к аэробам. Потребление кислорода микробной клеткой связано с и процессами в тканях макроорга- низма. При формировании гранулем размножение МБТ из-за сниже- ния в них парциального давления кислорода замедляется, однако имеются сведения, что некоторые виды МБТ можно рассматривать, как факультативные анаэробы. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Размножение МБТ происходит путем простого деления клетки. При электронно-микроскопическом исследовании установлено, что деление начинается с двухстороннего вдавления цитоплазматической мембраны в цитоплазму. При соединении этих перегородок образуются две дочерние особи (рис. 2.2). Цикл простого деления материнской клетки на две дочерние зани- мает от ч до 18—24 ч. Микроскопически видимый рост микроко- лоний на жидких средах можно обнаружить на день, видимый рост колоний на поверхности твердой среды — на день. Известен более сложный цикл деления — почкование. На определенном этапе крупное гранулярное образование на одном из полюсов клетки, окруженное небольшой частью цитоплазмы, начинает перемещаться к периферии клетки, образуя выпуклость на поверхности клеточной мембраны. В дальнейшем бугорок  увеличивается в размерах и отпочковывается от материнской клетки в виде образования кокковидной формы. Внутри этих форм происходит ряд превращений, в результате которых в них постепенно формируются обычные кислотоустойчивые палочки. Весь цикл размножения и воспроизводства продолжается примерно 7—9 суток. Рис. 2.2. Электронограмма. Ув. 50 000. Другим возможным способом МБТ в стадии поперечного деления. размножения МБТ является спорообразование, что роднит их с актиномицетами. При этом процессе в цитоплазме клетки происходит увеличение нескольких шаровидных структур, имеющих вид зерен. Медленно исчезает цитоплазма, зерна освобождаются из клетки и могут в дальнейшем прорастать в новые особи. У МБТ выделены два гена (sigF им?п1 В) образования спор, которые действуют в латентной фазе роста возбудителя. ИЗМЕНЧИВОСТЬ Одним из характерных свойств МБТ является их способность изме- няться под воздействием внешних факторов. Полиморфизм возбудите- ля проявляется в образовании нитевидных цетных, кокковид- ных 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 (рис. 2.3).  В связи с такой перестройкой меняется не только морфология МБТ, но и антигенный состав, и степень патогенности для человека и животных. £-формы МБТ устойчивы к большинству противотуберкулезных препаратов и характеризуются резко сниженным уровнем метаболизма и ослабленной вирулентностью. L-формы могут длительное время пер-систировать в организме и поддерживать противотуберкулезный иммунитет. При снижении иммунореактивности организма они способны активизироваться, превращаться в типичные микобактерии, вызывая реактивацию специфического процесса. Выявлен ген (/с/), 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 (рис. 2.4).  Таким образом, МБТ имеют свой закономерный факультативный цикл развития: существование и размножение в виде типичных палоч- при благоприятном для них состоянии окру- жающей среды. При неблагоприятном изменении каких-либо парамет- ров среды обитания МБ утрачивают клеточную стенку и трансформи- ровуются 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 величи- ны шаров. При длительном неблагоприятном воздействии (например, продолжительный курс химиотерапии) зернистые шары мо- гут распадаться на мельчайшие некислотоустойчивые фильтрующиеся формы. При исключении неблагоприятных факторов фильтрующиеся и формы реверсируются в классическую палочковидную форму. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА В настоящее время полностью расшифрован геном Он имеет длину 4 411 529 пар нуклеотидов, которые почти в 70% представлены гуанином и цитозином. Нуклеотид содержит 4000 генов, из которых 60 кодируют компоненты РНК. Для МБТ имеются уникальные гены, в частности геныmtp40wmpb70, которые применяются для выявления МБТ в полимеразно-цепной реакции (ПЦР). В геноме представлены гены разнообразных ферментов, необходимые для липидного обмена, гликолиза, цикла трикарбоновых кислот и глиоксилатного пути. АНТИГЕННАЯ СТРУКТУРА Видоспецифические антигены МБТ находятся в клеточной стенке. Они вызывают в организме развитие реакций клеточного иммунитета и антителообразование. Антигенными свойствами обладают также белки, полисахариды и липиды. В последнее время ведутся интенсивные исследования по выделению и очистке различных антигенных компонентов МБТ с последующим испытанием их иммунологических свойств. Такие антигены могут быть получены как из фильтратов культур, так и разрушенных разными способами микобактерий с помощью методов физико-химического воздействия, либо аффинной хроматографии на поли- или моноклональные антитела, либо с использованием генной инженерии. Белки с молекулярной массой 45 000 и 48 000 кДа вызывают кожные реакции и стимулируют лимфоциты в культуре ткани у зараженных М БТ морских Низкомолекулярные белки с молекулярной массой 10 000, 28 000— 30 000 кДа, полученные из фильтратов культур обладают туберку- линовой активностью. Высокомолекулярные белки с молекулярной массой до 150 000 кДа могут вызывать повышенную чувствительность (гиперчувствительность) замедленного типа (ГЗТ) и усиливать фагоцитоз макрофагов. В серологических реакциях участвуют преимущественно полисахариды МБТ, главными из которых являются глюкан, маннан, арабино-маннан и арабиногалактан. Липиды также обладают иммунологической активностью и обеспечивают в различных антигенных комплексах адъ-ювантное действие. Фосфатидная фракция липидов вызывает специфическую тканевую реакцию с образованием в организме экспериментальных животных (морские свинки) эпителиоидных и гигантских клеток Пирогова-Лангханса. УСТОЙЧИВОСТЬ К ФАКТОРАМ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ МБТ обладают большой устойчивостью к неблагоприятным воздействиям внешних физических и химических факторов вследствие особенностей клеточной стенки и высокого содержания в ней липидов. В почве и воде МБТ остаются жизнеспособными около года. В высохшей мокроте они могут сохраняться до 10—12 мес (в жилом помещении), в книгах — 3—4 мес. Лиофилизированные и замороженные сохраняют жизнеспособность 30 и более лет. Сухой жар при 100 °С оказывает на них губительное действие в течение 60 мин. В сыром молоке МБТ выживают сут, скисание молока не ведет к их гибели. В масле и сыре МБТ не погибают в течение мес. При прогревании молока они выдерживают нагревание 55—60 в течение 60 мин, нагревание 70 °С — в течение 20 мин, кипячение убивает в течение нескольких минут. Характерной особенностью МБТ является их устойчивость к химическим веществам: кислотам, щелочам, спирту. Слабые растворы серной кислоты или 10—15% гидроксид натрия не убивают МБТ в течение 30 мин. Более длительное воздействие концентрированных растворов кислот оказывается для них губительными: 5% раствор карболовой кис лоты и 5% раствор формалина убивают в мокроте в течение 24 ч. Препараты йода и хлора обладают высоким бактерицидным действием: 2% раствор хлорной извести убивает в течение 24—48 ч, более вы- сокие концентрации препаратов хлора (5% раствор хлорамина и 10-20% растворы хлорной извести) вызывают их гибель в течение нескольких часов. |