Учебник. Учебник Под редакцией профессора Л. А. Галицкого
 Скачать 2.83 Mb.
|
|
ГЛАВА 2 ЭТИОЛОГИЯ, ПАТОГЕНЕЗ, ИММУНОЛОГИЯ, ПАТОЛОГИЧЕСКАЯ АНАТОМИЯ И ДИАГНОСТИКА ТУБЕРКУЛЕЗА Этиология туберкулеза 24.03.1882 г. на заседании берлинского физиологического общества в институте кайзера Вильгельма немецкий микробиолог Роберт Кох выступил с докладом «Этиология туберкулеза». В докладе сообщалось об открытии возбудителя заболевания, природа которого столетиями оставалась спорной. На основании эксперимента, доказывающего этиологическую роль МБТ, были определены положения, ставшие классическими и впоследствии названные «триадой Коха»: 1) данный возбудитель всегда встречается при данном заболевании (туберкулезе); 2) данный возбудитель не встречается при других заболеваниях; 3) при заражении чувствительных лабораторных животных данным возбудителем всегда развивается данное заболевание (туберкулез). В 1905 г. за это открытие Р. Коху была присуждена Нобелевская премия, и теперь ежегодно 24 марта отмечается как Международный день борьбы с туберкулезом. С момента открытия возбудителя туберкулеза для его обозначения использовались следующие термины: бацилла, или «палочка», Коха, бактерия Коха (БК), микобактерия туберкулеза (МБТ). В настоящее время рекомендуеся последнее название, так как микобактерия не образует спор, а следовательно, по канонам микробиологии, не является бациллой («палочкой»). По современным представлениям, род микобактерий относится к лучистым грибам актиномицетам и включает в себя, кроме МБТ, возбудителя проказы, а также более 150 видов сапрофитов и условно-патогенных (атипичных) микобактерий (табл. 1). Классификация микобактерий Таблица 1
Туберкулез у человека вызывают МБТ человеческого (М. tuberculosis) и бычьего (М. bovis) видов, различающиеся между собой по ряду особенностей: 1) морфологических – например, МБТ бычьего вида имеют меньшую длину и меньшую фрагментацию; 2) биохимических – в частности, МБТ человеческого вида продуцируют значительно больше ниацина (ниациновый тест Конно); 3) биологических, в том числе культуральных (разные формы, структура поверхности и окраска колоний, выращиваемых на питательных средах). Химический состав микобактерий туберкулеза. Вода – универсальный растворитель, составляющий 85,9% массы микробной клетки. Сухое вещество (14,1%), содержащий: 1) липиды – 20–40% (у большинства других микроорганизмов не более 18%), в том числе фосфатиды, воски (микол) и собственно жиры, обеспечивающие устойчивость МБТ к факторам внешней среды и индуцирующие в макроорганизме специфические воспалительные реакции с участием эпителиоидных и гигантских клеток Пирогова–Лангханса; в одну из фракций липидов входит эндотоксин димеколил-трегалоза, высвобождающийся только при разрушении микробной клетки и обеспечивающий вирулентность МБТ; при росте культуры МБТ на питательных средах эндотоксин вызывает образование характерных «жгутов» и «кос», в связи с чем его назвали корд-фактором (от англ. cord – жгут, веревка); 2) полисахариды – 15–20%, не обладающие ни сенсибилизирующими, ни антигенными свойствами, но способные вызывать выработку к ним антител, реакции преципитации и активировать фагоцитоз; 3) туберкулопротеиды – до 50% (в том числе туберкулин), определяющие антигенные свойства МБТ и, следовательно, специфичность в реакциях гиперчувствительности замедленного типа; 4) минеральные вещества – до 6% – кальций, фосфор, магний, калий, железо, цинк и марганец. Основные свойства микобактерии туберкулеза. Микобактерия туберкулеза – одноклеточный микроорганизм размерами 1–7 на 0,2–0,6 мкм, факультативный аэроб, обладающий рядом характерных особенностей: Кислотоустойчивость.Под кислотоустойчивостью во фтизиатрии подразумевается более широкое понятие, нежели только устойчивость к воздействию кислот. МБТ исключительно устойчивы к разрушающему действию самых разнообразных факторов внешней среды. Прежде всего, это кислото-, щелоче-, спирто- и лекарственная устойчивость. МБТ не погибают при воздействии рентгеновского и γ - излучения, а также в жидком гелии при температуре 269°С; сухой жар выше 100°С выдерживают в течение 1 ч; в уличной пыли сохраняются 10 дней, на страницах книг – 3 мес., в высохшей мокроте, например на белье, – до 4 мес., в жидкой мокроте – до полугода, а в воде, почве, в некоторых жидких продуктах – до года. Губительными для МБТ являются: - ультрафиолетовое облучение; - кипячение, вызывающее гибель в течение 1 мин., и пастеризация – гибель через 30 мин; - препараты, отщепляющие активный хлор; - перекись водорода; - йод. Современные лекарственные препараты, применяющиеся для лечения туберкулеза, как правило, не обладают бактерицидным действием, а дают в отношении МБТ только бактериостатический эффект. Полиморфизм. Под влиянием факторов внешней среды, в том числе и химиотерапии, у МБТ в результате адаптации и селекции проявляется свойство изменчивости обратимого или генетически закрепленного необратимого характера. В результате появляются особи, различающиеся: 1) по форме – палочкообразные, нитевидные актиномикотические, кокковидные, в виде запятой, в виде зерен (некислотоустойчивые зерна Муха); 2) по размерам – длина варьирует от 1 до 7 мкм и более, ширина 0,2–0,6 мкм; выделяются также ультрамелкие ослабленные («фильтрующиеся») формы, способные при определенных условиях приобретать обычные размеры и свойства; 3) по степени кислотоустойчивости – кислотоустойчивые и в той или иной степени потерявшие кислотоустойчивость, а вместе с ней и патогенность; 4) по морфологии клеточной стенки и особенностям обмена – специально выделяют открытые в институте Листера L-формы, частично или полностью утратившие клеточную стенку, а также способность к нормальному росту и размножению в целом; при благоприятных для них условиях L-формы могут реверсировать в нормальные вирулентные виды, что имеет определенное эпидемиологическое значение; 5) по степени патогенности (способности жить и размножаться в организме человека, вызывая в нем туберкулезные изменения) – патогенные, условно-патогенные, непатогенные (оксфордский мышиный штамм и искусственно созданный вакцинный штамм БЦЖ); патогенность считается основным видовым признаком МБТ; она не является постоянной и может изменяться от поколения к поколению; кроме того, патогенность никогда не рассматривается отдельно от иммунитета и неспецифической резистентности макроорганизма, являющегося для МБТ внешней средой и оказывающего на нее постоянное подавляющее влияние; 6) по скорости размножения – МБТ нормального роста, а также быстро и медленно размножающиеся особи; при нормальном росте размножение МБТ происходит путем простого деления на две клетки в течение одних суток; столь медленное по сравнению со многими другими микроорганизмами размножение МБТ обусловливает длительность процессов их накопления в организме и большие сроки (до 3 мес.) выращивания их на твердых питательных средах, а значит, и невозможность быстрого определения спектра чувствительности выделенного штамма к лекарственным препаратам; 7) по культуральным признакам – при росте МБТ на питательных средах имеют место различные по виду колонии, отличающиеся также и по биологическим свойствам; 8) по активности ферментов, прежде всего пероксидазы – катализатора окисления фенолов и ароматических аминов с участием перекиси водорода, а также каталазы, расщепляющей перекись водорода. Многообразие форм и качеств возбудителя туберкулеза свидетельствует о его высоких адаптационных возможностях в процессе борьбы за выживание в природе. Одним из проявлений такой высокой приспособляемости МБТ к изменениям условий внешней среды является развитие лекарственной устойчивости (ЛУ). ЛУ выражает естественную или приобретенную способность микроорганизма к сохранению жизнедеятельности при воздействии на него критических концентраций лекарственных средств. Сведения о резистентности МБТ к стрептомицину, первому противотуберкулезному препарату (ПТП), появились уже в 1949 г., спустя 6 лет после его открытия. В дальнейшем, использование любого другого нового препарата в лечении туберкулеза неизбежно приводило к возникновению устойчивости к нему. На практике различают два вида ЛУ: первичную и вторичную (приобретенную). Первичная лекарственная устойчивость (ПЛУ) МБТ встречается у больных, не получавших ранее противотуберкулезную терапию или получавших ее не более 1 мес. В России её частота составляет от 18-37 %. Вторичная лекарственная устойчивость (ВЛУ) микроорганизма развивается во время лечения туберкулеза в результате неадекватности или прерывания его. В среднем, доля ВЛУ в различных регионах РФ составляет более 40%. На Северо-Западе России она колеблется от 44 до 86%. В последнее время отмечено, что одновременная устойчивость МБТ по крайней мере к двум наиболее активным препаратам – рифампицину и изониазиду – часто приводит к летальным исходам и представляет высокую эпидемиологическую опасность для окружающих. В связи с этим, по рекомендации ВОЗ, такую ЛУ стали выделять отдельно и определили её как множественную лекарственную устойчивость (МЛУ). Распространенность первичной МЛУ в России и в странах СНГ наблюдается более чем в 10%. Термин «полирезистентность» применяется при наличии устойчивости МБТ к нескольким препаратам, не включая рифампицин или изониазид. В 1998 г. был установлен полный геном МБТ, состоящий из более, чем 4 млн нуклеотидов или более 4 тыс. генов. Это позволило расширить изучение биологических особенностей микроорганизма на молекулярном уровне, в том числе и резистентности к ПТП. Согласно современным представлениям, ЛУ развивается в результате точечных, одной или нескольких, хромосомных мутаций в независимых генах МБТ. В популяции МБТ имеются спонтанные или природные мутанты, устойчивые к любому ПТП, которые возникают без какого-либо воздействия этих препаратов. Частота таких мутаций в генах МБТ постоянна и связана с делением клеток микроорганизма, только одна из 108 МБТ становится устойчивой. При нерациональном лечении туберкулеза нарушается баланс в пользу спонтанных мутаций и происходит селективный отбор резистентных штаммов. Порой на фоне обычных мутаций возникают «компенсаторные мутации», когда скорость роста и вирулентность устойчивых МБТ становятся равными скорости роста и вирулентности чувствительных штаммов. В этом случае заболевание, как правило, приобретает неуклонно прогрессирующий характер. Известны гены МБТ, ответственные за устойчивость почти ко всем противотуберкулезным средствам и изучены механизмы, связанные с мутациями в этих генах. Из препаратов основной группы, резистентность к рифампицинам в 95% случаев вызвана мутациями в гене rpoB, что нарушает синтез РНК. Резистентность МБТ к изониазиду связана с мутациями в нескольких генах. У половины из них мутации выявляются в гене katG, которые снижают активность каталазы-пероксидазы. Мутации в генах inhA, связанные с нарушением синтеза миколовой кислоты, обуславливают перекрестную устойчивость к производным ГИНК и изониазиду. Изменения в генах ahpC и kasA снижают детоксикацию пероксидов и нарушают белковые взаимодействия. Причины мутаций в гене furA ещё не изучены. У 2/3 штаммов, устойчивых к стрептомицину и канамицину, выявляются мутации в генах rpsL и rrs, снижающие проницаемость оболочки клетки возбудителя. Устойчивость к этамбутолу связана с мутациями в гене embAB, что также нарушает проницаемость клеточной стенки МБТ. К пиразинамиду – с мутациями в гене pcnA, блокирующие фермент пиразинамидазу. Из химиопрепратов резервной группы, мутации в генах inhA и ndh определяют устойчивость к этионамиду, нарушая синтез миколовых кислот и изменяя соотношения НАД/НАДФ в клетке возбудителя. В развитии ЛУ к хинолонам принимает участие ДНК-гираза, вызывая мутации в генах gyrA и gyrB, нарушающие репликацию ДНК и транскрипцию РНК Устойчивость к циклосерину обусловлена мутациями в гене alrA, связанные с синтезом клеточной стенки. Механизмы развития ЛУ к капреомицину и ПАСК в настоящее время до конца не изучены. Таким образом, развитие ЛУ МБТ становится актуальной проблемой не только для клиницистов, но и для бактериологов, биохимиков, генетиков и других специалистов и требует совместных усилий для преодоления ее в процессе лечения больных. Патогенез, иммунология и патологическая анатомия туберкулеза В результате аэрогенного и, гораздо реже, энтерального, контактного и внутриутробного заражения макроорганизм вступает в первый контакт с МБТ, которая в подавляющем большинстве случаев фиксируется на слизистой оболочке дыхательных путей. Альберт Кальметт считал, что далее возбудитель эвакуируется с мокротой и заглатывается, проникая впоследствии через неповрежденную слизистую желудка и кишечника в кровь. В настоящее время доказано, что МБТ способны, особенно при повреждении слизистой оболочки и нарушении мукоцилиарного транспорта, фиксироваться в трахеобронхиальном дереве, где имеются все необходимые условия для ее существования и размножения. Следующим этапом является проникновение возбудителя в кровеносную и лимфатическую системы и циркуляция его по всему организму с задержкой и накоплением в лимфатических узлах и ряде других органов. В частности, как показали исследования проф. Л.А. Галицкого, уже через 1–3 дня после заражения морских свинок МБТ можно обнаружить в брюшной и плевральных полостях. В дальнейшем развивается сложный процесс взаимодействия макро- и микроорганизма. Если организм ранее не встречался с МБТ и, как следствие, не имеет сформированных специфических механизмов защиты, то единственное, что он может противопоставить инфекции, – это универсальное неспецифическое реагирование в виде воспаления в тех органах, где микроорганизм, вызвав предварительную сенсибилизацию интимы мелких сосудов, фиксировался на ней и размножился. Тогда и возникают характерные для первичного туберкулеза параспецифические реакции (воспалительные реакции неспецифического типа вызванные специфическим возбудителем), наиболее характерными из которых являются узловатая эритема, фликтенулезный кератоконъюнктивит и артриты разных локализаций. Естественная резистентность человека к туберкулезу возникла эволюционно. Устойчивость многих тканей организма к воздействию МБТ подтверждается развитием патологического процесса преимущественно в легких, несмотря на первичную лимфо- и гематогенную генерализацию инфекции. Неспецифическая устойчивость к туберкулезу обусловлена неиммунологическими феноменами: защитным действием неповрежденных слизистых оболочек, физико-химическими особенностями тканей, антимикробными гуморальными факторами (лизоцим, плазмин сыворотки крови, пропердин, интерферон и др.), а также фагоцитозом. В становлении иммунитета при туберкулезе главную роль играет повышенная чувствительность замедленного типа (ПЧЗТ). Наблюдаемое при этом антителообразование заметно на течение туберкулеза ни в эксперименте, ни в клинических случаях не влияет, т. е. выделяемые специфические иммуноглобулины лечебного эффекта при туберкулезе не дают. ПЧЗТ обеспечивают Т-лимфоциты, кооперирующиеся с В-клетками и макрофагами. При этом проявляется основное свойство иммунитета – специфичность, то есть реагирование Т-клеток только с теми антигенами, которыми они индуцированы к пролиферации. Инициальное эффекторное воздействие на Т-лимфоциты оказывают макрофаги, захватившие МБТ точно так же, как они захватывают все чужеродное, реагируя неспецифически. При этом переваривания МБТ в фаголизосомах макрофагов не происходит, т. е. фагоцитоз при туберкулезе носит незавершенный характер. Макрофаги, распадаясь, выделяют комплекс медиаторов с общим названием интерлейкин-1, активирующий Т-лимфоциты, а те в свою очередь продуцируют интерлейкин-2 и другие лимфокины, повышающие ферментативную активность макрофагов, их тропность к МБТ и препятствующие миграции макрофагов из очага воспаления. Одновременно стимулируется и процесс синтеза противотуберкулезных антител. Ферменты распадающихся макрофагов в кооперации с эндотоксином МБТ и ферментами сопутствующей неспецифической микрофлоры оказывают повреждающее действие на окружающие ткани, вызывая в итоге их некроз. При формировании иммунного ответа клеточного типа наблюдается феномен биологического регулирования его силы, причем разные популяции лимфоцитов выполняют различные функции: Т-хелперы – активируют макрофаги; Т-супрессоры – угнетают активность макрофагов; Т-киллеры – в кооперации с макрофагами обеспечивают ПЧЗТ, т. е. все реакции взаимодействия клеток с антигенами МБТ. Наличие и выраженность ПЧЗТ выявляются при помощи кожных туберкулиновых проб, а также реакции бласттрансформации лимфоцитов и ингибиции миграции макрофагов (ИММ) в присутствии туберкулина. В зависимости от силы иммунного ответа наблюдается та или иная степень замедления размножения возбудителя и уменьшение ответной воспалительной реакции. Положительные туберкулиновые тесты выявляются через 2–3 нед. после инфицирования (или вакцинации БЦЖ), а формирование напряженного иммунитета завершается, в среднем, через 8 нед. Раньше считалось, что иммунитет при туберкулезе носит исключительно нестерильный характер, т. е. может поддерживаться только в присутствии живых МБТ. Теперь установлена возможность иммунного ответа и на основании такого феномена, как иммунологическая память, когда активация всех звеньев специфической защиты инициируется особым пулом лимфоцитов – клетками памяти. Именно этот механизм обеспечивает быстрое реагирование организма на повторное внедрение МБТ при вторичном туберкулезе, более быстрый подход макрофагов к месту инвазии возбудителя, большую их переваривающую активность, что приводит к ограничению распространения инфекции и к возникновению локальных форм болезни. Очевидно, что любые патологические состояния, ослабляющие Т-иммунитет, приводят к повышению риска заболевания туберкулезом и развитию его более тяжелых форм. Патологоанатомические изменения при туберкулезе многообразны и складываются в различных количественных и качественных сочетаниях из специфичных и неспецифичных для данного заболевания процессов. Специфическим морфологическим элементом является туберкулезный бугорок (инфекционная гранулема) – типичный представитель продуктивной формы реакции тканей в ответ на внедрение инфекционного агента. Классически он состоит в центральной своей части из участка казеозного (творожистого) некроза, окруженного валом эпителиоидных клеток, часть которых превращается в гигантские многоядерные клетки Пирогова – Лангханса путем деления ядер без деления самих клеток. В казеозном центре гранулемы содержится значительное количество МБТ. Вокруг бугорка располагается зона лимфоцитарного пропитывания с элементами неспецифического воспаления вокруг. В зависимости от преобладания того или иного компонента бугорки называют казеозными, эпителиоидноклеточными, лимфоидноклеточными или гигантоклеточными. Туберкулезная гранулема – бессосудистое образование, пронизанное соединительнотканными волокнами, которые при старении бугорка образуют элементы отграничивающей его от окружающих тканей капсулы. Близко расположенные бугорки, слившись вместе, образуют или очаг (менее 1 см в диаметре), или инфильтрат (более 1 см в диаметре) с общим казеозным центром, окруженным специфической грануляционной тканью и очажками отсева вокруг. Ранее подобные образования при их изолированном нахождении в каком-либо органе называли солитарными туберкулами. В случае «высыхания», т. е. рассасывания жидкой части казеоза и пропитывания его солями кальция с сопутствующей инкапсуляцией, наступает обызвествление (петрификация) бугорка, очага или инфильтрата. В соединительнотканной капсуле при этом может наблюдаться образование костной ткани (оссификация), иногда с элементами костного мозга внутри. Подобное патологоанатомическое состояние рассматривается как один из вариантов заживления. Не исключается также обнаружение на месте имевшегося туберкулезного поражения лишь соединительнотканных тяжей, как результата ферментативного воздействия и рассасывания эмульгированных масс. Иногда туберкулезное воспаление может привести к образованию участков цирроза ткани пораженного органа. В других случаях после эвакуации казеоза через дренирующие бронхи обнаруживаются каверны (полости), выполненные изнутри некротической тканью и специфическими грануляциями, состоящими из эпителиоидных и гигантских клеток Пирогова – Лангханса, а снаружи формируется соединительнотканная капсула с отходящими от нее в окружающие ткани тяжами. Каверна в режиме заживления может: 1) спадаться с образованием на ее месте линейного или звездчатого рубца; 2) очиститься от казеоза и эпителизироваться с образованием кистоподобной полости («открыто-отрицательный синдром»); 3) заполниться биологическими жидкостями с последующей соединительнотканной организацией. В случае заполнения казеозными массами каверна превращается в ложную туберкулему – псевдотуберкулему. При прогрессировании процесса стенки каверны многократно утолщаются за счет развития фиброза. Тяжи в окружающих тканях становятся грубыми, создающими разнонаправленную механическую тягу, приводящую к деформации полости. Такие деформированные толстостенные каверны с множественными очагами и инфильтратами вокруг характерны для фиброзно-кавернозного туберкулеза, приводящего к выраженному нарушению архитектоники тканей пораженных органов с неминуемым нарушением их функций и, возможно, последующей гибелью. Достаточно характерны для туберкулеза специфические и неспецифические поражения серозных оболочек, как правило, с выраженной экссудацией в плевральную, брюшную и суставные полости, а также в межоболочечные пространства ЦНС. Характерно высокое содержание фибрина в воспалительной жидкости. Серозные оболочки при этом утолщаются за счет наступающего фиброза. Обнаруживаемые при туберкулезе округлые инкапсулированные гомогенные, слоистые или конгломератные образования называются туберкулемами. Они являются продуктом относительного биологического равновесия макро- и микроорганизмов, когда ни тот, ни другой не в состоянии победить в борьбе за выживание и находятся в компромиссном состоянии – в ожидании благоприятных условий для «атаки». Диагностика туберкулеза | ||||