Туберкулез

Размножение.

Рост культуры микобактерий туберкулёза в обычных условиях в тканях организма и на питательных  средах происходит в основном путём  простого деления клетки. При электронно-микроскопическом исследовании установлено, что деление начинается с двустороннего вдавления цитоплазматической мембраны в цитоплазму. При соединении этих перегородок образуются дочерние особи. Известен и более сложный цикл деления микробной особи – почкование. На определённом этапе крупное гранулярное образование на полюсе клетки, окружённое небольшой частью цитоплазмы, спускается к периферии клетки, образуя выпуклость на поверхности клеточной мембраны. В дальнейшем бугорок увеличивается и отпочковывается от материнской клетки в виде образования кокковидной формы.

Одним из возможных, но ещё не доказанных способов размножения  микобактерий считается спорообразование. При этом в цитоплазме клетки, по мнению некоторых авторов, происходит увеличение нескольких шаровидных структур, имеющих вид зерен, и медленное исчезновение цитоплазмы. Зерна освобождаются из клетки и могут в дальнейшем прорастать в новые особи. Такой способ размножения роднит микобактерий с актиномицентами. Размножение микобактерий туберкулёза происходит медленно. Цикл простого деления материнской клетки на две дочерние занимает от 20 до 24 ч. микроскопический видимый рост микроколоний на жидких средах можно обнаружить на 5-7 день, видимый рост колоний на поверхности твёрдой среды – на 12-20 день.

Одним из характерных  свойств возбудителя туберкулёза  является его способность изменяться под воздействием внешних факторов. Помимо уже описанных морфологических, тинкториальных и физиологических особенностей, у микобактерий туберкулёза отмечаются более глубокие изменения, касающие5ся биологических свойств при сохранении ими в некоторых случаях морфологической общности. Последние являются следствием длительного процесса адаптации и селекции в специфических условиях, которые привели к стойкому изменению метаболизма клеток микроорганизма. В части эти изменения закреплены генетически в таксономически обособленных видах микобактерий: человеческих, бычьих, птичьих, нетуберкулёзных (атипичных).

Виды микобактерий и их дифференциация.

Основным признаком, по которому микобактерии были отнесены к тому или другому виду, является различная патогенность их для разных видов животных и для человека. Среди патогенных микобактерий различают  четыре вида: M. tuberculosis – возбудитель  туберкулёза человека, M. Avium -  возбудитель туберкулёза птиц, M. Bovis – возбудительтуберкулёза рогатого скота, M. microti (OVS, или Oxford vole strain) – возбудитель туберкулёза полевых мышей. Последние вид некоторые исследователи (Нахимсон Л.И., 1946; Каграманов А.И, 1955, и др.) рассматривают как вариант бычьего, адаптировавшийся в организме полевой мыши.

Между отдельными видами микобактерий наблюдается переходные формы.

Микобактерии различных  видов имеют ряд морфологических, культурных, биохимических и биологических особенностей, которые позволяют дифференцировать их друг от друга. Существует мнение, что микобактерии бычьего вида имеют морфологические отличия от человеческих – меньшую длину тела микроба, меньшую его фрагментацию.

Предположен ряд питательных  сред, на которых дифференциация микобактерий проводится в зависимости от изменения окраски среды, характера роста. Однако морфологические и культурные различия не позволяют с полной достоверностью дифференцировать эти виды. Более чёткая их дифференциация возможна с помощью биологических методов, основанных на неодинаковой чувствительности лабораторных животных к человеческим и бычьим микобактериям туберкулёза.

Важным тестом для  идентификации микобактерий человеческого  и бычьего видов является ниациновый тест (проба Конно), основанный на свойстве человеческих микобактерий продуцировать значительно больше ниацина, чем микобактерия бычьего вида.    

По мнению Я.А.Благодарного (1972), достоверные данные о принадлежности микобактерий к тому или иному  виду можно получить только при помощи комплексного исследования. Микобактерии человеческого и бычьего видов могут вызвать заболевание туберкулёза не только у человека, но и крупного рогатого скота, овец, коз, свиней, верблюдов, реже у лошадей, собак и кошек.

Среди известных в настоящее время антропозоонозов самым распространённым является туберкулёз. Заболевают им практически все позвоночные животные. Известно 54 вида млекопитающих, у которых установлен туберкулёз. В последнее время в литературе всё чаще появляются сообщения о заболеваниях (микобактериозах), вызванные атипичными (нетуберкулезными) микобактериями, представители которых выделены в отдельную категорию, весьма неоднородную как по происхождению, так и по свойствам. Объединяющим фактором является кислотоустойчивость. В связи с этим вопрос о происхождении и характере атипичных микобактерий остаётся нерешённым.

По мнению многих авторов,  атипичные микобактерии, во всяком случае, некоторые из них, имеют связь с туберкулёзной инфекцией.

Изучение патогинической роли атипичных микобактерий в клинике легочных и внелегочных заболеваний показало, что наиболее частые этиологическим фактором микобактериозов является микобактерии III группы, реже I группы и еще реже II и IV  групп.

Основной видовой  признак микобактерий туберкулеза – патогенность, т.е. способность жить и размножаться в тканях живого организма и вызывать специфические ответные реакции, приводящие к определенной нозологической форме патологии – туберкулезу. Как уже было сказано выше, микобактерии туберкулеза патогенны для многих видов животных и человека. Наиболее восприимчивыми к заражению считаются морские свинки, которые применяют в качестве модели для биологической пробы при диагностике туберкулеза. Однако в настоящее время имеется большое количество штаммов микобактерий туберкулеза, различающихся по степени своей патогенности, т.е. по вирулентности. Следовательно, вирулентность является индивидуальным признаком отдельного  штамма микроба и характеризуется интенсивностью размножения микроорганизма в тканях.

Высоковирулентные микобактерии туберкулеза у чувствительных к ним животных быстро размножаются в организме, не разрушаются фагоцитами, вызывают прогрессирующее образование туберкулезных очагов, приводящее в дальнейшем к неизбежной гибели животных. Слабовирулентные микобактерии также могут размножаться в организме, но они захватываются фагоцитами и разрушаются ими. Образующиеся специфические очаги подвергаются обратному развитию, животное не погибает. Вирулентность не является постоянным свойством. Она может изменяться у отдельных штаммов. Так, свежевыделенные из патологического материала микобактерии туберкулеза, как правило, более вирулентны, чем лабораторные штаммы, длительно содержащиеся на искусственных питательных средах. Для оценки вирулентности были предложены биологический метод (классический) и биохимические тесты. Последние установлены на установленном факте взаимосвязи корд-фактора микобактерий и их вирулентности, то есть цитохимических реакциях.

Лекарственная устойчивость микобактерий туберкулеза.

Возникновение устойчивых к антибактериальным препаратам вариантов – закономерное явление, основной биологический закон, выражение приспособления видов к окружающей среде. В литературе сформировались две теории сущности лекарственной устойчивости микобактерий туберкулеза. Теория адаптации предполагает изменение свойств микроорганизма, адекватные изменению окружающей среды. Соответственно развитие лекарственной устойчивости микобактерий расценивается как проявление одной из форм изменчивости бактериальной клетки под влиянием химиопрепаратов.

Лекарственная устойчивость микобактерий туберкулеза возникает  ко всем химиотерапевтическим средствам  и антибиотикам. Сложность многообразия химической структуры существующих противотуберкулезных препаратов ни в  коем случае не дают основания думать об одинаковом механизме их биологического действия. Изучение биологических особенностей, ферментативной активности, химического состава лекарственно – устойчивых вариантов в сравнении с чувствительными, генетически однородными микобактериями позволило выделить несколько основных механизмов, обусловливающих резистентность бактериальной клетки к данному антибактериальному агенту:

1.     Появление нового пути обменных процессов, обходящего блокированное обменное звено;

2.     Увеличение продукции метаболита – антагониста данного ингибитора;

3.     Увеличение продукции фермента, который блокируется данным препаратом;

4.     Снижение необходимости в продуктах ингибирующей метаболитной системы;

5.     Увеличение расщепления ингибитора;

6.     Образование измененного фермента, который слабее ингибируется данным препаратом;

7.     Уменьшение проницаемости бактериальной клетки в отношении данного вещества

Все эти процессы могут происходить за пределами  бактериальной клетки, на уровне клеточной мембраны и внутри бактериальной клетки.

Установлены характерные  особенности вариантов микобактерий туберкулеза, устойчивых к различным  противотуберкулезным препаратам. Варианты устойчивые к стрептомицину по своему морфологическому виду, строению колоний  почти не отличаются от чувствительных к нему. Иногда появляется пигментация колоний. Микобактерии полностью сохраняют вирулентность и антигенную структуру. Однако они изменяют ферментативную активность и обладают пониженной способностью синтезировать инозит.

Довольно скудные  данные имеются в литературе о  штаммах микобактерий, устойчивых к  другим противотуберкулезным средствам: ПАСК, виомицину, канамицину, капреомицину, рифампицину, этамбутолу, тиоамидам  и циклосерину. Известно, что вирулентность  канамицино- или карпеомициноустойчивых вариантов полностью сохраняется, а виомициноустойчивых микобактерий – может снижаться в зависимости от штамма. Данные о вирулентности микобактерий туберкулеза, устойчивых к ПАСК, противоречивы.

Кроме устойчивости микобактерий к противотуберкулезному препарату, возможно проявление зависимости от него. Зависимость выражается в необходимости этого препарата для роста и развития культуры. Чаше этот феномен наблюдается в отношении стрептомицина. Установленная зависимость строго специфична и довольно стойка. Механизм ее возникновения точно не выяснен.

Предполагают стимулирующий  эффект стрептомицина или использование  антибиотика клеткой микроорганизма в качестве метаболита.

Устойчивость микобактерий туберкулеза к внешним воздействиям.

Микобактерии туберкулеза обладают значительной устойчивостью к различным физическим и химическим агентам, холоду, теплу, влаге и свету. В естественных условиях при отсутствии солнечного света они могут сохранять свою жизненную способность в течение нескольких месяцев. Высохшие микобактерии остаются патогенными для морской свинки в течение одного – полутора года. В уличной пыли микобактерия сохраняется в течение 10 дней. На страницах книг они могут оставаться живыми в течение 3 месяцев, при рассеянном свете погибают через 1 – 1.5 месяца. В воде микобактерии сохраняются очень долго (в течение 150 дней). Микобактерии туберкулеза выдерживают процессы гниения и могут несколько месяцев сохранятся в погребенных трупах.

Исследования устойчивости микобактерий, находящихся в культурах и различных выделениях больных туберкулезом, к различным физическим и химическим тесно связала с практическими задачами дезинфекции патологического материала, жилищ и предметов. Культура микобактерий, облученная солнечным светом погибает в течение полутора часов. Ультрафиолетовые лучи убивают микобактерии через 2 – 3 минуты. Во влажной мокроте микобактерии погибают при кипячении в течение 5 минут, в высушенной мокроте – только через 45 минут.

Микобактерии туберкулеза  довольно устойчивы к действию ионизирующей реакции. Так, облучение рентгеновскими лучами в течение 36 часов культуры H37RV слабо действует на ее жизнеспособность. Однако ультразвуковые волны разрушают клетки микобактерий. Микобактерии туберкулеза теряют способность размножаться под действием электромагнитных волн с частотой колебаний 2000 кГц. Обычные дезинфекционные агенты слабоэффективны в отношении микобактерий туберкулеза. Надежной дезинфекции мокроты больных туберкулезом можно добиться при применении препаратов, выделяющих свободный активный хлор (3 – 5% растворы хлорамина в течение 5 часов, 1 – 2% растворы хлорамина, активированные сульфатом аммония, в течение 3 часов, 10 20% хлорная известь в течение 2.5 часов и др.).               

Патогенез туберкулёза.

Патогенез туберкулеза как инфекционное заболевание изучается более 100 лет со времени открытия Р. Кохом в 1882 г. специфического возбудителя болезни – микобактерий туберкулеза.

Наиболее частый путь заражения туберкулезом – аэрогенный, но возможен и алиментарный и весьма редко – контактный через поврежденную кожу или слизистые оболочки. После проникновения микобактерий в организм человека, не зараженного ранее туберкулезом, в качестве первой защитной реакции развивается фагоцитоз. Эффективность этой защитной реакции зависит от многих факторов – возраста, пола, различных индивидуальных факторов риска, наследственной резистентности, или, наоборот, предрасположенности к туберкулезу. Определенную роль при аэрогенном заражении имеет система мукоцилиарного клиренса, позволяющая частично вывести попавшие в бронхи частицы пыли, капельки слизи, слюны, мокроты, содержащие микроорганизмы. При энтеральном заражении может иметь значение всасывающая функция кишечника. Главную же роль и основное влияние на течение туберкулезной инфекции имеет состояние иммунитета, как врожденного, так и приобретенного. Локальные изменения в месте внедрения микобактерий, прежде всего, связаны с реакцией полинуклеарных клеток, которая сменяется более совершенной формой защитной реакции с участием макрофагов, осуществляющих фагоцитоз и разрушение микобактерий.