Cauzele tuberculozei

Familia Mycobacteriaceae din ordinul Actinomycetales conține singurul gen de Mycobacterium. În 1975, acest gen era de aproximativ 30 de specii, iar până în 2000 acest număr era aproape de 100. Majoritatea speciilor de micobacterii sunt clasificate ca microorganisme saprofite răspândite pe scară largă în mediul înconjurător.

Grupul de paraziți obligați este nesemnificativ, totuși semnificația practică a acestuia este mare și este determinată de speciile care cauzează tuberculoză la om și la animale. Există o opinie că strămoșii micobacteriilor patogene umane au fost micobacterii de sol vechi.

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

Taxonomia micobacteriilor

Toate micobacteriile sunt împărțite în om patogene și patogenice condiționate.

În microbiologia clinică, pentru clasificarea miocobacteriilor se utilizează mai multe abordări:

• prin viteza si temperatura de crestere optima, capacitatea de a forma pigment;
• pe complexe clinic semnificative.

Speciile de micobacterii care cauzează tuberculoză sunt combinate într-un complex de M. Tuberculosis, incluzând M. Tuberculosis, M. Bovis. M. Bovis BCG, M. Africanum, M. Microti, M. Canettii. Recent, au fost atribuite lui M. Pinnipedii, M. Sargae, înrudite filogenetic cu M. Microti și M. Bovis.

Restul micobacteriilor care cauzează diverse micobacterii sunt clasificate drept micobacterii netuberculoase. Din acest grup se disting următoarele complexe: M. Avium, constând din M. Avium, M. Intracellulare, M. Scrofulaceum; M.fortuitum incluzând subspecii M.fortuitum și M. Chelonae și M. Terrae, incluzând M. Terrae, M. Triviale și M. Nonchromogenicum. Cele mai importante grupuri sunt agenții cauzali ai leprei M. Leprae, precum și agenții cauzali ai leziunilor ulcerative Buruli M. Ulcerans.

Această clasificare combină tipurile de micobacterii cu aceeași semnificație clinică, când diferența mai fină este nesemnificativă. Metodele biologice, biochimice și moleculare sunt utilizate pentru identificarea speciilor din cadrul grupurilor și complexelor.

Clasificarea micobacteriilor non-tuberculoase pe baza diferențelor culturale a fost elaborată de Runion în 1959. Potrivit ei. Sunt izolate 4 grupe de micobacterii.

Grupa I - micobacterii fotochromogenice

Acest grup include micobacterii care nu sunt pigmentate atunci când sunt cultivate pe întuneric, dar dobândesc o pigmentare galbenă sau galben-portocalie după expunerea la lumină. Tulpinile potențial patogene aparținând acestui grup. - M. Asiaticum, M. Kansasii, M. Marinum, M. Simiae. Printre micobacteriile din acest grup se află atât creșterea rapidă (M. Marinum) cât și creșterea lentă (M. Asiaticum, M. Kansasii). Temperatura optimă de creștere variază de la 25 ^{până la} C pentru M. Simiae, 32-33 ^aproximativ C pentru M. Marinum 37 până la ^aproximativ C pentru M. Asiaticum.

Cea mai mare semnificație clinică în țara noastră este forma M. Kansasii, găsită în corpurile de apă. Tulpina de M. Kansasii (M. Luciflavum) provoacă boala la om. Mediu de ou crește colonii ca netede sau rugoase 37 temperatura optima ^de bacterii S. Morfológicamente lungime moderata. Până în prezent au fost descrise două variante de M. Kansasii: portocaliu și alb. Odată cu introducerea porcilor de guinea M. Kansasii provoacă infiltrate și densificarea ganglionilor limfatici regionali.

Grupa II - micobacterii scotocromogenice (din cuvântul grecesc scotos - întuneric)

Acest grup include micobacterii, formând un pigment pe întuneric. Rata de creștere este de 30-60 de zile. Acest grup include M. Aquae (M. Gordonae) și M. Scrofulaceum.

M. Scrofulaceum se referă la specii potențial patogene. Pe mediul de ou, bacteriile acestei specii cresc sub forma unor colonii ornamentale orizontale. Din punct de vedere morfologic, micobacteriile sunt în formă de tijă, scurte sau lungi. Ele cresc la o temperatură de 25-37 ^o C. Copiii sunt afectați de ganglioni limfatici și plămâni.

M. Aquae (M. Gordonae) este denumit micobacterii scapochromogene saprofite. Pe mediul de ou cresc ca colonii portocalii la o temperatură de 25-37 ° C. Din punct de vedere morfologic, micobacteria este în formă de tijă și are o lungime moderată (> 5 μm). Găsit în rezervoare.

Grupa III - micobacterii nefotochromice

Acest grup include micobacterii care nu formează un pigment sau au o culoare galben pal, care nu este îmbunătățită de lumină. Ele cresc timp de 2-3 sau 5-6 săptămâni. Pentru a le purta. M. Avium, M. Intracellulare, M. Xenopi, M. Terrae, M. Gastri, M. Hattey, M. Bruiiense.

M. Avium (Mycobacterium tip aviar) cresc pe mediu Lowenstein-Jensen ca un colonii pigmentate sau slabopigmentirovannyh la 37 ^la C 45 și ^ale S. Morfologic - o tijă cu o lungime medie. Acestea pot fi patogene pentru oameni și pentru o serie de animale de laborator, precum și animale domestice (de exemplu, porci). Găsit în apă și sol.

M. Xenopi este separat de broască. Culturile tinere cresc sub forma coloniilor nepigmentate. Mai târziu, apare un pigment galben. Din punct de vedere morfologic, bastoane lungi. Creșteți la o temperatură de 40-45 ^o C. Condițional patogen pentru oameni.

M. Terrae a fost izolat pentru prima dată din ridiche. Ele cresc pe mediul Levenstein-Jensen și forma coloniilor fără pigmenți. Optimul de creștere este de 37 ^o C. Din punct de vedere morfologic, ele sunt reprezentate de tije de lungime medie, saprofite.

Grupa IV - micobacterii cu creștere rapidă

Micobacteriile aparținând acestui grup sunt caracterizate de o creștere rapidă (până la 7-10 zile). Creșteți sub formă de colonii de pigmenți sau pigmenți, adesea sub formă de formă R. Creștere bună a permis timp de 2-5 zile la 25 ^la C. Acest grup include micobacteriile potențial patogen M.fortuitum și micobacterii saprofite , cum ar fi M. Phlei, M. Smegmatis, și altele. M. Fortuitum dă o creștere vizibilă pe mediul de ou în zilele 2-4, sub forma unei "rozetă". Din punct de vedere morfologic, micobacteriile sunt reprezentate de tije scurte. Pe mediul Lowenstein-Jensen, pot absorbi verdele malachit și pot fi colorate în verde. Răspândită în natură.

Clasificarea Runyon sa dovedit a fi foarte convenabilă pentru identificarea celor mai frecvente specii de micobacterii. Cu toate acestea, identificarea de specii noi și apariția unui număr tot mai mare de forme intermediare de micobacterii cauzează dificultăți în înregistrarea lor într-un anumit grup de Runyon.

M. Tuberculosis este o tânără formare evolutivă. Recent, a existat o tendință de a diviza M. Tuberculosis în grupuri sau familii. Cele mai importante sunt tulpinile aparținând familiei din Beijing, care se caracterizează prin comportamentul clonal și capacitatea de a provoca microtuburi de tuberculoză.

Morfologia micobacteriilor

Mycobacteria - celule subțiri în formă de tijă, cu proprietăți caracteristice rezistenței la acid și alcool (la una din etapele de creștere), aerobic. Gramul de gram este slab gram pozitiv. Micobacteriile sunt imobile, ele nu formează un spor. Conidia sau capsulele sunt absente. Creșteți pe medii nutritive dense încet sau foarte încet: la o temperatură optimă, coloniile vizibile apar după 2-60 de zile. Coloniile roz, portocaliu sau galben, mai ales cu creștere în lumină. Pigmentul nu difuzează. Suprafața coloniilor este de obicei mată (tip S) sau dur (tip R). Adesea, micobacteriile cresc sub formă de colonii mucoase sau încrețite. Pe medii lichide, micobacteriile cresc la suprafață. Un film uscat blând se îngroațește în timp, devine încrețit și are o nuanță gălbuie. Supa rămâne transparentă și este posibil să se obțină o creștere difuză în prezența detergenților. În microcoloniile de M. Tuberculosis (adică în stadiile incipiente) se formează structuri asemănătoare unor legături - un semn care este asociat cu factorul de cord.

Când se colorează cu fuchsină carbolică, tuberculoza mycobacterium se dezvăluie sub formă de bare subțiri, ușor curbate, de culoare roșu-purpuriu, care conțin un număr diferit de granule.

Lungimea micobacteriilor este de aproximativ 1-10 μm. Iar lățimea este de 0,2-0,7 μm. Uneori este posibil să se găsească variante curbe sau convoluții. Microorganismele localizate singure, în perechi sau în grupuri, se deosebesc bine de fundalul albastru al celorlalte componente ale preparatului. Adesea, celulele bacteriene pot fi aranjate sub forma unei cifre romane "V".

În preparat, este de asemenea posibil să se detecteze forme modificate rezistente la coccoide ale agentului cauzal, structuri rotunde cu structură sferică sau miceliană. În acest caz, răspunsul pozitiv trebuie confirmat prin metode suplimentare.

Structura peretelui celular al micobacteriilor

Peretele celular al micobacteriilor este cel mai complex în comparație cu restul procariotelor.

În timp ce bacteriile gram-negative au două membrane, peretele celular al micobacteriilor constă din mai multe straturi, dintre care unele conțin zaharuri și sunt caracterizate printr-o compoziție relativ constantă. Straturile exterioare au o compoziție chimică variabilă și sunt reprezentate în principal de lipide, dintre care majoritatea sunt acizii mycolici și derivații lor. De regulă, aceste straturi nu sunt vizibile în microscopia electronică. Cadrul primar al peretelui celular este peptidoglicanii reticulați - stratul dens de electroni. Stratul de arabinogalactani repetă un strat de peptidoglicani, formând o stromă polizaharidică a peretelui celular. Are puncte de legătură cu stratul peptidoglican și structuri pentru fixarea acizilor mecolici și a derivaților lor.

Acizii acizi sunt prezenți sub formă de sulfolipide libere și factor de cord, a căror prezență pe suprafața celulară este asociată cu formarea caracteristică a coloniilor M. Tuberculoză sub formă de hamuri. Unicitatea și rolul cheie al acizilor mecolici în organizarea structurală și fiziologia micobacteriilor le fac o excelentă țintă pentru terapia etiotropică.

Un strat de glicolipide se numește "micozide" și uneori este comparat cu o microcapsule. Mikozidy structural și funcțional similar cu lipopolizaharide membranei externe a bacteriilor Gram-negative, dar lipsa lor de agresivitate, totuși ei sunt (factor de cordon și sulfolipide) toxic și poate cauza formarea de granuloame.

Membrana celulară și straturile peretelui celular sunt străbătute de canale sau pori, printre care porii având o durată de viață scurtă pasiv, oferind substante controlate de difuzie și canale cu o durată de viață mai lungă, oferind substanțe volatile transport.

O altă componentă a peretelui celular al micobacteriilor este lipoarabinomananul. Acesta este ancorat pe membrana plasmatică, pătrunde în peretele celular și apare pe suprafața sa. În acest sens, este similară acizilor lipoteicoici ai bacteriilor gram-pozitive sau antigenului O lipopolizaharidic al bacteriilor gram-negative. Fragmentele terminale ale lipoarabinomananului, în primul rând radicalii manozelor sale, suprimă nespecific activarea limfocitelor T și a leucocitelor din sângele periferic. Aceasta duce la o încălcare a răspunsului imun la micobacterii.

Variabilitatea și formele de micobacterii

Persistența bacteriilor are o semnificație patogenetică deosebită. Experimentele de laborator efectuate in vitro și in vivo au arătat că preparatele bacteriene de izoniazid și pirazinamidă ucid micobacteriile numai în timpul fazei de reproducere. Dacă micobacteriile se află într-o fază cu activitate metabolică scăzută (de exemplu, creșterea bacteriilor este aproape complet suspendată și bacteriile pot fi numite "latente"), preparatele bactericide nu acționează asupra lor. Această stare este numită inactiv, iar microorganismele sunt numite persistente. Persterii nu sunt sensibili la chimioterapie, adică se comportă ca microorganisme rezistente. De fapt, ei pot rămâne sensibili la droguri.

Un stimulent puternic pentru tranziția celulelor micobacteriene la starea inertă este agenții chimioterapeutici, precum și factorii sistemului imunitar al gazdei. Persorii pot supraviețui în leziuni de luni sau chiar ani. În timpul persistenței, micobacteriile pot fi transformate în forme L. În această formă, micobacteriile prezintă o activitate metabolică extrem de scăzută, în principal destinată creșterii grosimii peretelui celular și a matricei extracelulare, care împiedică difuzia simplă a substanțelor. În plus, în micobacterii, există o acumulare de material genetic, ceea ce face posibilă creșterea probabilității de reconstrucție a unei celule funcționale în condiții favorabile. Detectarea formelor L prin metode standard microbiologice este dificilă.

Dacă micobacteriile latente dobândesc din nou activitate metabolică și încep să se înmulțească în timpul chimioterapiei, acestea mor rapid. Dacă se finalizează chimioterapia, micobacteriile "reînviate" continuă să se înmulțească și să provoace o recidivă a bolii. Acest lucru explică validitatea cursurilor lungi de chimioterapie și aplicarea profilaxiei scurte ulterioare. Ca regulă de cursuri sezoniere de chimioprofilaxie.

Fiziologia micobacteriilor

În domeniul procariotelor, micobacteriile sunt lideri în sinteza celor mai complexe compuși organici. Probabil, ele posedă cel mai flexibil metabolism, asigurând variabilitatea necesară pentru supraviețuire atât în mediul extern, cât și în macroorganism. Până în prezent, au fost descrise mai mult de 100 de reacții enzimatice, care prezintă caracterul ramificat și complex al metabolismului micobacteriilor. Pentru sinteza compușilor finali sau pentru a furniza funcțiile fiziologice necesare în mycobacterii poate efectua căi paralele, în funcție de disponibilitatea substratului, mediul chimic, cicluri respiratorii de securitate componente necesare (ioni metalici, presiunea parțială a oxigenului, dioxid de carbon și altele.).

Proprietățile biochimice ale micobacteriilor

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

Metabolismul lipidelor

Lipidele din peretele celular, care reprezintă până la 60% din greutatea uscată a celulei, determină caracterul nestandard al proprietăților tinctoriale, fiziologice și ecologice ale micobacteriilor.

Lipidele specifice ale micobacteriilor descrise până acum sunt structurate în 7 grupe principale:

1. acizi grași ai carbohidraților (în principal trehaloză - factor de cord):
2. manozide ale fosfatidilmiosinei:
3. acizii grași ai peptidelor;
4. glicozide ale N-acilpeptidelor - miocide C;
5. acizii grași ai fluorotirolilor;
6. mycoside A, B. G;
7. Micolii de glicerină.

Lipidele din grupele 4-6 se găsesc numai în micobacterii.

Dintre cele unice, trebuie remarcat acidul tuberculostearic și tuberculopalmitic, care sunt precursori ai acizilor mecolici.

Acidul Mikolovye - un grup de acizi grași moleculați cu o lungime a lanțului de până la 84 atomi de carbon, structura lanțului principal este determinată de poziția sistematică a microorganismului și de condițiile de creștere a acestuia. Reactivitatea lor scăzută asigură o stabilitate chimică ridicată a peretelui celular de micobacterii. Micola suprimă scindarea enzimatică a peretelui celular și a reacțiilor cu radicali liberi.

Factorul de cord este atribuit grupului 1 de lipide. Acesta este asociat cu toxicitate ridicată a micobacteriilor și a virulenței.

Lipidele active la suprafață sau sulfolipide joacă un rol important în adaptarea intracelulară a micobacteriilor. Împreună cu factorul de cord, ele formează complexe citotoxice - membrane complexe.

Lipoarabinomannan este un amestec eterogen de înaltă lipopolizaharide moleculară: polimeri ramificați cu arabinoză și manoză derivați ai diatsilglitserinovymi tuberkulostearinovoy și acizi palmitic.

Mycoside C sunt peptidoglicolipide. Formând carcasa exterioară a micobacteriilor, care poate fi observată prin microscopie electronică sub forma unei zone transparente pe periferia celulelor. Micozidele sunt compuși specifici speciilor. Proprietățile antigenice ale micobacteriilor depind de tipul lor.

Compoziția cantitativă și calitativă a compușilor lipidici ai micobacteriilor este dinamică și depinde de vârsta celulelor, compoziția mediilor nutritive și caracteristicile fizico-chimice ale mediului. Celulele tinere de micobacterii încep să formeze un perete celular din sinteza lipopolizaharidelor cu lanțuri alifatice relativ scurte. În acest stadiu, ele sunt destul de vulnerabile și sunt accesibile sistemului imunitar. Odată cu creșterea peretelui celular și formarea lipidelor cu înaltă moleculară, micobacteriile dobândesc stabilitate și indiferență în relația cu sistemul imunitar.

Metabolismul carbohidraților

Cea mai preferată sursă de carbon pentru micobacterii este glicerolul.

Carbohidrații cei mai importanți sunt arabinoza. Manoza și maltoza - reprezintă mai mult de jumătate din toate zaharurile. În plus, în viața celulelor joacă rolul de trehaloză, glucoză, fructoză, galactoză, ramnoză și alte câteva zaharide. În același timp, sinteza merge de-a lungul căilor de hidrolază și aldolază. Calea de piruvat este utilizată pentru sinteza glicogenului. Arabinoza și manoza sunt implicate în formarea unor compuși structurali importanți. Pentru a obține energie, se folosește calea de oxidare a glucozei din pentoza fosfat. Este furnizat de malat, izocitrat și succinat dehidrogenaze, care oferă flexibilitate sistemului respirator.

Calea de glioxilat este unică, care micobacteriile sunt folosite pentru a implica acizi grași liberi în ciclul acidului tricarboxilic, care se acumulează în timpul creșterii micobacteriei. Acest ciclu atrage atenția cercetătorilor ca un posibil mecanism pentru chemotaxia micobacteriilor în timpul persistenței.

Metabolismul azotului și aminoacizilor

Rata de utilizare a micobacteriilor nitrați, nitriți, hidroxilamine poate servi la identificarea speciilor. Ca sursă de azot, micobacteriile preferă asparagina. Sinteza aminoacizilor este un procedeu volatil și este furnizată de un grup de enzime care permit utilizarea altor compuși de aminoacizi, de exemplu, glutamat.

Activitatea nitritei și a reductazei nitraților

Mycobacterium tuberculosis poate forma adenozintrifosfat (ATP) în transferul de electroni de transfer de lanț se termină NO ₃ -, dar nu și O ₂ în această reacție are loc reconstituire NO ₃ la NH ₃ în cantități care sunt necesare pentru sinteza aminoacizilor, purina si baze pirimidinice. Aceasta se face prin acțiunea secvențială a reductazelor de nitrat și nitrit.

Activitatea catalazei și a peroxidazei

Cataliza previne acumularea de peroxid de hidrogen, care se formează în timpul oxidării aerobe a flavoproteinelor reconstituite. Activitatea enzimei depinde de pH-ul mediului și de temperatura. La o temperatură de 56 ° C, catalaza nu este activă. Există teste pentru apartenența la complexul patogen al micobacteriilor, pe baza stabilității termice a catalazei.

Se știe că 70% din tulpinile de tuberculoză mycobacterium, rezistente la izoniazid, își pierd activitatea de catalază și peroxidază.

Activitatea peroxidazei și catalazei este realizată de același complex de enzime.

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

Vitamine și coenzime

Structura M. Tuberculosis includ vitaminele B (riboflavină, piridoxină. Ciancobalamină, tiamină), vitamina C și acidul K. P-aminobenzoic și acid nicotinic pantotenic, biotină și acid folic.

Metabolismul, nutriția și respirația micobacteriilor

În condițiile obișnuite, favorabile, mycobacterium tuberculosis - aerobe și mesofile stricte, adică ele cresc în prezența oxigenului și în intervalul de temperatură de 30-42 ^pe C, de preferință la 37 ° C ^pentru S. În condiții nefavorabile de mediu, și (sau) oxigen deficit de Mycobacterium tuberculosis se manifesta ca microaerophiles și chiar anaerobi. În același timp, metabolismul lor suferă modificări semnificative.

La consumul de oxigen și dezvoltarea sistemelor de oxidază, micobacteriile sunt similare cu fungii adevărați. Ca o legătură între NADH dehidrogenază și citocromul b în sistemul de transfer al genului Mycobacterium este vitamina K ₉. Acest sistem de citocromuri seamănă cu un sistem mitocondrial. Este sensibil la dinitrofenol, precum și la organismele superioare.

Tipul de respirație descris nu este singura sursă de formare a ATP. În plus față de terminalul O ₂. Micobacteriile pot folosi lanțuri respiratorii care transportă electroni și se termină în nitrați (NO ₃ ^- ). Rezervele sistemului respirator al micobacteriilor sunt ciclul glioxilat.

Respirația anoxică (endogenă), manifestată într-o atmosferă cu o concentrație de oxigen mai mică de 1%, stimulează compușii azizi care reduc oxidarea piruvatului sau trehalozelor.

Creșterea și reproducerea micobacteriilor

Mycobacterium tuberculosis se dezvoltă extrem de încet: perioada de dublare este de 18-24 ore (bacteriile comune se împart la fiecare 15 minute). Prin urmare, pentru a obține o creștere vizibilă a coloniilor tipice, este nevoie de cel puțin 4-6 săptămâni. Unul dintre motivele pentru reproducerea lentă a micobacteriilor este hidrofobicitatea lor pronunțată, ceea ce face ca difuzarea nutrienților să fie mai dificilă. Este mult mai probabil ca aceasta să fie determinată genetic și este asociată cu un dispozitiv mai complex de micobacterii. Este cunoscut, de exemplu, că majoritatea bacteriilor au copii multiple ale operonului ribonucleic al acidului ribonucleic (rRNA). Creșterea bruscă a micobacteriilor (M. Tuberculosis, M. Leprae) are o copie a operonului și crește rapid (M. Smegmatis) are doar două copii.

Când sunt cultivate pe mediu lichid, micobacteriile cresc pe suprafață. Filmul uscat blând se îngroașă, devine încrețit și devine încrețit și dobândește o tentă gălbuie, deseori comparată cu culoarea fildeșului. Supa rămâne transparentă și este posibilă obținerea unei creșteri difuze numai în prezența detergenților, de exemplu, Tween-80. În microcolonii (adică, în stadiile incipiente), se formează structuri asemănătoare unor fascicule, un semn care este asociat cu factorul cordon al M. Tuberculosis.

Genetica micobacteriilor

Genul de micobacterii este foarte divers din punct de vedere genetic. Spre deosebire de multe micobacterii saprofite și netuberculoase, Mycobacterium tuberculosis nu conține incluziuni extrachromozomale (de exemplu, plasmide). Întreaga varietate de proprietăți ale tuberculozei mycobacterium este determinată de cromozomul său.

Genomul complexului M. Tuberculosis este extrem de conservator. Reprezentanții săi au omologie de ADN la 85-100%. în timp ce ADN-ul altor specii micobacteriene este omolog pentru M. Tuberculosis cu doar 4-26%.

Reprezentanții genului Mycobacterium au genomi mari în comparație cu alte procariote - 3,1-4,5x10 ⁹ Da. Cu toate acestea, genomul speciilor patogene este mai mic decât în alte micobacterii (în M. Tuberculosis - 2,5x10 ⁹ Da). Agentul clasic cauzal al tuberculozei umane, M. Tuberculosis, are mai multe gene decât M. Africanum și M. Bovis, care au pierdut o parte din materialul genetic în timpul evoluției.

În 1998, a fost publicată secvența nucleotidică a cromozomului tulpinii H37Rv M. Tuberculosis. Lungimea sa este de 4 411529 perechi de baze. Cromozomul Mycobacterium tuberculosis este o structură inelară. Conține aproximativ 4000 de gene care codifică proteinele, precum și componentele funcționale de codificare a ARN-ului de 60: un singur operon ARN ribozomal, ARN 10Sa. Implicate în degradarea proteinelor cu ARN de matrice atipică. 45 de transport ARN (tRNA), mai mult de 90 de lipoproteine.

Mai mult de 20% din genomul este ocupat gene peretelui celular metabolismul acizilor grași, incluzând acizi mycolic bogate în polipeptida acid glicină (familia de PE și PPE) codificate porțiuni polimorfe ale genomului PGRS (polimorfa secventa repetitive bogat în GC) și MPTR (Major tandem polimorfic repeat) , respectiv (inelele a cincea și a patra a hărții cromozomiale genomice). Variabilitatea acestor părți ale genomului oferă diferențe în antigene și capacitatea de a inhiba răspunsul imun. Genele care controlează factorii de virulență sunt reprezentați pe larg în genomul tuberculozei mycobacterium.

Mycobacterium tuberculosis sintetizează toate componentele necesare pentru metabolism: aminoacizi esențiali, vitamine, enzime și cofactori. În comparație cu alte specii bacteriene, activitatea enzimelor de lipogeneză în M. Tuberculosis a crescut. Două gene codifică proteinele asemănătoare hemoglobinei, care joacă rolul de protectori antioxidanți sau capcane de oxigen celular în exces. Aceste caracteristici contribuie la adaptarea rapidă a tuberculozei micobacteriene la schimbările bruște ale condițiilor de mediu.

Particularitatea genomului complexului M. Tuberculosis este un număr mare de secvențe de ADN repetate. Deci în M. Tuberculosis H37Rv cromozom conta până la 56 de copii ale IS-elemente (secvențe de inserție - secvențe încorporate) care furnizează polimorfismul ADN de Mycobacterium tuberculosis. Cele mai multe dintre ele. Cu excepția elementului IS6110. Sunt neschimbate. Compoziția de cromozomi diferite tulpini de Mycobacterium tuberculosis, este în general prezent la 5 la 20 de copii ale IS6110, tulpinile totuși întâlnite nu au acest element. Împreună cu-elemente este gena conține mai multe tipuri de repetitive de nucleotide scurte (PGRS și MPTR), precum și repetiții directe DR (Repetare direct), situate în DR-câmp și secvențe variabile separate - distanțiere (a șasea inel pe harta cromozom). Diferențele în numărul de copii și localizarea pe cromozom a acestor elemente genetice sunt folosite pentru a diferenția tulpinile de tuberculoză mycobacterium în epidemiologia moleculară. Schemele de genotipare cele mai avansate bazate pe identificarea micobacteriilor polimorfism genomice cauzate element de IS6110, precum și DR și distanțiere. Este caracteristic faptul că divergența M. Tuberculosis apare, de regulă, datorită recombinărilor între copii ale elementului IS6110. Care flanchează diferite gene.

PhiRv1 și phiRv2 - două prophage găsite în genomul H37Rv. Ca și site-ul Dral polimorfic, acestea sunt. Probabil asociat cu factori de patogenitate, deoarece aceste porțiuni ale genomului sunt diferite de situsuri analoage tulpinile avirulent M. Tuberculosis H37Ra și M. BOM BCG, porțiuni definite ale genomului (Mutt, OGT-gene), responsabil de creșterea frecvenței de mutație și adaptarea Mycobacterium tuberculosis în pressovyh condiţii. Detectarea genei de declanșare a dormantnosti Mycobacterium tuberculosis a schimbat ideea de infectie latenta TB.

Studiul polimorfismului genelor care codifică catalază, peroxidază și subunitatea A a ADN-girazei. În complexul M. Tuberculosis, au fost izolate trei genotipice. Cel mai vechi grup (din punct de vedere al evoluției): M. Africanum, M. Bovis. M. Tuberculosis și M. Microti. Grupurile II și III includ diferitele tulpini de M. Tuberculosis care s-au răspândit în unele regiuni geografice. Comportarea clonală este caracteristică pentru grupele I și II, iar tulpinile din grupa III produc foarte rar afecțiuni de masă. Familiile genetice ale M. Tuberculosis, cunoscute ca Haarlem, sunt comune în diferite regiuni ale lumii. Africa, filipineză.

Un loc special aparține familiei Beijing, identificată pentru prima dată în preparatele histologice ale țesutului pulmonar în 1956-1990. De la bolnavii din suburbiile din Beijing. Pentru astăzi, tulpinile acestei familii se găsesc în statele din Asia. Africa de Sud, Caraibe, Statele Unite. Distribuția acestui genotip pe diferite teritorii este determinată de caracteristicile etnice ale populației indigene și ale migranților. Datele cu privire la distribuția tulpinilor genotipului SI / Beijing în partea de nord-vest a Europei din Rusia (Sankt Petersburg) și în regiunile Siberiei au fost obținute recent.

Stabilitatea micobacteriilor

În timpul evoluției tuberculozei miocobacteriene, s-au dezvoltat diferite mecanisme pentru depășirea sau inactivarea factorilor de mediu nefavorabili. În primul rând. Acesta este un perete celular puternic. În al doilea rând, există mari posibilități metabolice. Sunt capabili să inactiveze multe toxine și substanțe celulare (diverse peroxizi, aldehide și altele) care distrug membrana celulară. În al treilea rând, este plasticitatea morfologică, care constă în transformarea micobacteriilor (formarea formelor L de către celulele latente). Prin stabilitatea lor, după bacteriile care formează spori, ele ocupă un loc de frunte în domeniul procariotelor.

Agentul cauzal își păstrează viabilitatea în stare uscată timp de până la 3 ani. Atunci când Mycobacterium tuberculosis este încălzit, acesta poate rezista la temperaturi cu mult peste 80C. Până în prezent, se crede că tuberculoza mycobacterium, care se află în spută, rămâne viabilă atunci când aceasta din urmă este fiartă în decurs de 5 minute.

Mycobacterium tuberculosis rezistente la acizi organici și anorganici, alcalii, mulți agenți de oxidare, precum și la o serie de substanțe antiseptice și deshidratare, care au un efect negativ asupra altor microorganisme patogene. Micobacteriile sunt rezistente la alcooli și acetonă.

Este de notat faptul că compozițiile pe bază de amoniu cuaternar TB nu prezintă activitate în anumite condiții, concentrația de radicali de oxigen și de clor și 0,5% este, de asemenea, să nu aibă efectul dezastruos asupra Mycobacterium tuberculosis. Aceasta implică imposibilitatea utilizării unui astfel de mijloc de sterilizare a sputei și a altor materiale biologice infectate.

Mycobacterium tuberculosis este insensibil la lumina solară difuză și poate exista mai mult de un an în mediul extern fără a pierde viabilitatea. Un studiu ultraviolet cu scurt metraj are un efect universal bactericid asupra tuturor microorganismelor. Cu toate acestea, în condiții reale, atunci când mycobacterium tuberculosis este suspendat sub formă de aglomerate celulare cu particule de praf, rezistența lor la radiațiile ultraviolete crește.

Rata ridicată de supraviețuire a mycobacterium tuberculosis contribuie la răspândirea extrem de largă a acestei infecții în rândul populației, indiferent de condițiile climatice. Cu toate acestea, acest lucru nu numai că contribuie la globalizarea problemei - mycobacterium tuberculosis poate persista o lungă perioadă de timp în corpul uman și poate fi reactivat la intervale nelimitate.

Localizarea Mycobacterium tuberculosis in interiorul macrofage asigura o stabilitate suficientă a substratului, considerând „longevitate“ fagocitele mononucleare și replicarea durata micobacteriilor precum izolarea efectorii imunității umorale. În același timp, agentul patogen selectează un biotop, care din cauza potențialului pericol este inacceptabil pentru majoritatea microorganismelor. Această simbioză este asigurată de un număr de mecanisme adaptive de micobacterii.

Procesul de distrugere macrofagică și parazitism în el arată astfel: penetrarea micobacteriilor într-un macrofag fără activarea sa; suprimarea formării sau transformării fagolizozomilor într-o zonă confortabilă pentru bacterii; descoperirea de la fagozomi în citoplasmă cu inactivarea factorilor antimicrobieni; interferența în viața celulei; slăbirea sensibilității macrofagelor la semnalele de activare ale limfocitelor T; o scădere a funcției de prezentare a antigenului macrofagelor și slăbirea consecutivă a reacțiilor limfocitelor T citotoxice, reglate la distrugerea celulelor infectate.

Fără îndoială, în furnizarea acestui rol important joacă caracteristicile peretelui celular. Precum și capacitățile metabolice și funcționale. Când primul contact cu microorganismul sistemul imunitar Mycobacterium nu este capabil să se conecteze imunitatea umorală rapid neutraliza si elimina celula din organism, deoarece lanțul alifatic mobil al peretelui micobacteriene nu permit să evalueze structurile de suprafață ale agentului patogen și transmite informații relevante necesare pentru sinteza unui set de anticorpi.

Hidrofobicitatea ridicată a micobacteriilor furnizează nespecifică, adică independent de receptori, contactele cu macrofagele. Formând în jurul fagozomului celulelor micobacteriene, macrofagul îl plasează în sine. Sursele de complex micozidic și lipoarabinomanan pot fi recunoscute de receptori, totuși semnalele declanșate prin ele nu activează sau activă slab macrofagele. Ca o consecință, fagocitoza nu este însoțită de eliberarea formelor de radicali liberi de oxigen și azot. Se crede că, într-o măsură mai mare este caracteristic tulpinilor virulente de M. Tuberculosis, care, datorită caracteristicilor structurale ale lipoarabinomannan initia „non-agresiv“ fagocitoză. În recunoașterea M. Tuberculosis, participă de asemenea și alți receptori macrofagi, în special CD14 și receptorii componenței C3 a complecției (CR1-CR3).

O dată în interiorul macrofage, mycobacterium cuprinde o serie de mecanisme care împiedică formarea fagolizozom: producția de amoniac, care a fost alcalinizat mediu în phagosome, sulfolipide sinteză, conducând la formarea unei sarcini negative pe suprafața phagosome. Care împiedică fuziunea fagozomului și a lizozomului.

În cazul în care, cu toate acestea, se formează fagolizozom, datorită puternic mycobacterium ceară coajă Stingeti capabile reacțiilor radicalilor liberi cauzate de substanțe bactericide fagocite. Amoniu se alcalinizează mediu, blocând activitatea enzimelor lizozomale și sulfolipide membranotropic neutralizează proteinele cationice. In plus, Mycobacterium tuberculosis produce enzime foarte active cu activitatea peroxidazei și catalazei, care concurează cu macrofage sisteme peroxidaza și simultan inactiva hidroperoxizi de lizozomi Toate acestea mărește rezistența micobacteriilor la oxidative.

Adaptarea ulterioară a micobacteriilor constă în utilizarea macrofagelor care conțin fier pentru sistemele lor enzimatice și blocarea funcțiilor imunospecifice ale macrofagelor. Macrofagele sunt unul dintre principalele rezervoare de fier, al căror exces se acumulează sub formă de feritină. Conținutul de fier din macrofagele alveolare este de 100 de ori mai mare decât în monocitele din sânge, ceea ce contribuie cu siguranță la colonizarea acestora prin tuberculoză micobacteriană.

Efectul toxic asupra macrofagelor micobacteriilor se efectuează prin intermediul endotoxinelor și al factorilor nespecifici. Atât aceștia cât și ceilalți afectează în primul rând sistemul respirator al macrofagelor - mitocondriile. Endotoxinele includ arabinolipidele micolice, care inhibă respirația mitocondriilor. La toxinele nespecifice se numără produsele sintezei părții lipidice a celulelor micobacteriene - ftienic și acizilor fititici, care determină disocierea fosforilării oxidative. Intensificarea proceselor metabolice în aceste condiții nu este însoțită de sinteza adecvată a ATP. Celulele gazdă încep să experimenteze foametea energetică, ceea ce duce la inhibarea activității lor vitale și, în viitor, la citoliză și apoptoză.

Este posibil ca anumiți factori de patogenitate să se formeze numai în interiorul celulelor infectate, așa cum se întâmplă în alte bacterii care preferă un stil de viață intracelular. De exemplu, salmonella, care parazitează în interiorul macrofagelor, exprimă în plus mai mult de 30 de gene. În ciuda descrierii complete a genomului de tuberculoză mycobacterium. 30% din codonuri sunt legate de proteine cu proprietăți necunoscute.

Rezistența la droguri a micobacteriilor

Din punct de vedere clinic, sensibilitatea la medicament a microorganismului determină posibilitatea utilizării chimioterapiei standard cu medicamentul indicat pentru tratarea bolii provocate de tulpina izolată. Stabilitatea "prezice eșecul tratamentului cu un medicament chimioterapeutic testat." Cu alte cuvinte, utilizarea chimioterapiei standard care conduce la obținerea unei concentrații sistemice de medicament, de obicei eficientă în condiții normale, nu suprimă reproducerea "microorganismelor rezistente".

În microbiologie, o abordare a populației se bazează pe definiția susceptibilității la medicament sau a rezistenței la medicament, ceea ce implică un grad diferit de stabilitate a grupului microbian (o populație eterogenă). Rezistența la medicamente este evaluată în caracteristici cantitative, cum ar fi "concentrația minimă inhibitorie" (MIC). De exemplu, cu MIK-90, 90% din microorganisme mor (concentrație bacteriostatică). Astfel, rezistența trebuie înțeleasă ca grad într-o parte a populației microbiene, care determină în majoritatea cazurilor eșecul tratamentului. Este general acceptat faptul că 10% dintre tulpinile rezistente din întreaga populație microbiană a pacientului pot avea un efect patogen. În ftiziobacteriologia medicamentelor antituberculoase de primă linie, este de 1%. Sau 20 de unități care formează colonii - CFU). Această parte a populației microbiene într-o lună este capabilă să înlocuiască originalul și să formeze o focalizare a leziunilor. Pentru medicamentele anti-TB din seria a doua, criteriul de stabilitate este o creștere de 10% a populației microbiene.

Dezvoltarea rezistenței la medicament a microorganismelor este asociată cu selecția (selecția) în prezența unui antibiotic și cu supraviețuirea predominantă a unei porțiuni dintr-o populație microbiană care are mecanisme de protecție împotriva unui agent antibacterian. În fiecare populație există o cantitate nesemnificativă de celule mutante (de obicei 10 ⁶ -10 ⁹ ) rezistente la acest sau acel medicament. În timpul chimioterapiei, celulele microbiene sensibile mor, iar cele rezistente se înmulțesc. Ca rezultat, celulele senzoriale sunt înlocuite cu celule stabile.

Mycobacteria are inițial o rezistență naturală ridicată la multe medicamente antibacteriene cu un spectru larg de acțiune, dar diferite specii au spectru și grad diferit de sensibilitate.

Sub adevărat constant stabilitate naturală înțeleg microorganisme specifice de caracteristici asociate cu absența acțiunii antibiotice țintă sau datorită inaccesibilității permeabilității peretelui celular scăzută țintă primară, substanța inactivare enzimatică sau alte mecanisme.

Rezistența obținută este proprietatea tulpinilor individuale de a rămâne viabile la acele concentrații de antibiotice care inhibă creșterea părții principale a populației microbiene. Obținerea rezistenței în toate cazurile este cauzată genetic: apariția unor noi informații genetice sau o schimbare a nivelului de exprimare al propriilor gene.

În prezent, au fost descoperite diferite mecanisme moleculare de rezistență a micobacteriilor tuberculozei:

• inactivarea antibioticelor (inactivarea fermentației), de exemplu, -lactamazame;
• modificarea țintei de acțiune (modificarea configurației spațiale a proteinei datorată mutației regiunii corespunzătoare a genomului):
• hiperproducția țintă, conducând la o schimbare în raportul agentului țintă cu eliberarea unei porțiuni din proteinele care suportă viața bacteriei;
• eliminarea activă a medicamentului din celula microbiană (eflux) datorită includerii mecanismelor de protecție împotriva stresului:
• modificarea parametrilor de permeabilitate a structurilor celulare microbiene externe care blochează capacitatea antibioticului de a penetra interiorul celulei;
• Includerea "șuntului metabolic" (cale de schimb de by-pass).

În plus față de efectele asupra metabolismului celulelor microbiene directe, multe antibiotice (benzilpenicilină. Streptomicina, rifampicină) și alți factori adverse (biocide ale sistemului imunitar), conduc la apariția unor forme modificate de micobacterii (protoplaști, L-forme). Si transferat la celulele latente de stat: intensitatea celulelor scade și schimbul de bacterie devine refractar la acțiune antibiotică.

Toate mecanismele formează un grad diferit de rezistență, oferind rezistență la diferite concentrații de medicamente pentru chimioterapie, astfel încât apariția rezistenței în bacterii nu este întotdeauna însoțită de o scădere a eficacității clinice a antibioticelor. Pentru a evalua eficacitatea și prognosticul tratamentului, este important să cunoaștem gradul de rezistență.

În prezent, cel puțin o genă este determinată pentru fiecare medicament antituberculos din prima serie și pentru majoritatea preparatelor de rezervă. Mutații specifice care conduc la dezvoltarea de variante rezistente de micobacterii. În răspândirea largă a rezistenței la medicament în micobacterii, incidența ridicată a mutațiilor in vivo este mai importantă decât in vitro.

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

Tipuri de rezistență la medicament a micobacteriilor

Distingeți între rezistența primară și cea dobândită la medicament. Microorganismele cu rezistență primară includ tulpinile izolate de la pacienții care nu au primit terapie specifică sau care au primit medicamente timp de o lună sau mai puțin. Dacă este imposibil să se clarifice faptul că se utilizează medicamente anti-tuberculoză, se folosește termenul "rezistență inițială".

Rezistenta la medicamente primar este de o mare importanță clinică și epidemiologică, prin urmare, pentru evaluarea corectă nu ar trebui să efectueze noi cazuri de TBC chimioterapie la studii microbiologice ale materialului de diagnosticare. Frecvența rezistenței la medicamente primare se calculează ca raportul dintre numărul de pacienți cu TB nou diagnosticați cu rezistență primară la un număr de toți pacienții nou diagnosticați care au primit studiu de sensibilitate de droguri pentru un scop Dacă tulpina rezistentă izolată de la un pacient în fundalul terapiei anti-TB, efectuat timp de o lună sau mai mult, stabilitatea considerată ca fiind dobândită. Frecvența rezistenței primare la medicamente caracterizează starea epidemiologică a populației patogene a tuberculozei.

Rezistența la medicamente dobândită în rândul pacienților nou diagnosticați este rezultatul tratamentului nereușit (selecție incorectă a medicamentelor, nerespectarea regimului, reducerea dozei de medicamente, aprovizionarea instabilă și scăderea calității medicamentelor). Acești factori duc la o scădere a concentrației sistemice a medicamentelor în sânge și la eficacitatea lor, în timp ce simultan "declanșează" celulele protectoare în celulele micobacteriene.

În scopuri epidemiologice, se calculează frecvența cazurilor tratate anterior. În acest scop, pacienții recrutați pentru tratamentul repetat după un ciclu de chimioterapie sau recăderi nereușite sunt luați în considerare. Raportul dintre numărul de culturi rezistente de mycobacterium tuberculosis se calculează la numărul tuturor tulpinilor examinate pentru prezența rezistenței la medicament în cursul anului în rândul pacienților din acest grup în momentul înregistrării lor.

În structura rezistenței la medicament, tuberculoza micobacteriilor se distinge:

Monorezistență - rezistență la unul dintre medicamentele antituberculoase, se menține sensibilitatea la alte medicamente. Atunci când se utilizează terapie complexă, mono-rezistența este rareori detectată și. Ca regulă, la streptomicină (în 10-15% dintre cazuri în rândul pacienților nou diagnosticați).

Multidrug rezistenta - rezistenta la doua sau mai multe medicamente.

Rezistență la medicamente multiple - rezistență la izoniazid și rifampicină simultan (indiferent de disponibilitatea rezistenței la alte medicamente). Este însoțită, de regulă, de rezistența la streptomicină etc. În prezent, MDR a agenților patogeni de tuberculoză a devenit un fenomen epidemiologic periculos. Calculele arată că detectarea agenților patogeni cu MDR în mai mult de 6,6% din cazuri (printre pacienții nou diagnosticați) necesită o schimbare în strategia Programului Național de Tuberculoză. Conform monitorizării rezistenței la medicamente, frecvența MDR în rândul pacienților nou diagnosticați este de 4 până la 15%, printre recăderi - 45-55%, iar printre cazurile de tratament nereușit - până la 80%.

Superstabilitate - rezistență la medicamente multiple combinată cu rezistența la fluoroquinolone și unul dintre medicamentele injectabile (kanamicină, amikacin, capreomicină). Tuberculoza, cauzată de tulpini cu superstabilitate, reprezintă o amenințare directă la adresa vieții pacienților, deoarece celelalte medicamente anti-tuberculoză din al doilea rând nu au un efect antibacterian pronunțat. Din 2006, în unele țări, a fost monitorizată distribuția tulpinilor de micobacterii cu superstabilitate. În străinătate este obișnuit să desemnezem această versiune a MDR ca XDR.

Rezistența încrucișată - când apariția rezistenței la un singur medicament implică rezistență la alte medicamente. În M. Tuberculosis, de regulă, mutațiile asociate rezistenței nu sunt interdependente. Dezvoltarea rezistenței încrucișate se datorează asemănării structurii chimice a unor medicamente anti-tuberculoză. În mod deosebit, rezistența încrucișată este detectată într-un grup de medicamente, de exemplu aminoglicozide. Pentru predicția rezistenței încrucișate, sunt necesare studii ale culturii micobacteriilor la nivel genetic în combinație cu un studiu microbiologic de rezistență.

Netuberkuzenye Mycobacterium

Micobacteriile non-tuberculoase sunt transmise foarte rar de la o persoană la alta. Frecvența alocării unor specii din materialul de la pacienți este comparabilă cu frecvența acestor specii din mediul extern. Sursele de infecție pot fi animalele de fermă și păsările, alimentele neprelucrate. Micobacteriile se găsesc în materialul post-mortem și în laptele de bovine.

Conform laboratoarelor bacteriologice, prevalența micobacteriilor non-tuberculoase în perioada 2004-2005 a fost de 0,5-6,2% în rândul tuturor micobacteriilor la pacienții nou diagnosticați. Probabil, frecvența poate fi oarecum mai ridicată, deoarece metoda utilizată pentru prelucrarea materialului de diagnosticare nu este optimă pentru micobacteriile netuberculoase. Micobacterii saprofite pot fi prezente într-un material de diagnostic pentru colectarea nerespectarea normelor sau din cauza naturii materialului (de exemplu. M. Smegmatis poate fi izolată din urina pacienților de sex masculin).

În acest sens, este important să confirmați repetat speciile detectate de micobacterii din materialul de la pacient.

Micobacteriile afectează pielea, țesutul moale și pot provoca, de asemenea, micobacterii ale plămânilor, ceea ce este deosebit de comun în cazul condițiilor imunodeficiente. Cu localizarea pulmonară este mai frecvent detectată la bărbații în vârstă, a căror istorie include bolile pulmonare cronice, inclusiv cele cu leziuni fungice.

Dintre toate micobacteriile, complexul M. Avium-intracelulară este cel mai frecvent agent cauzator al miobacteriei pulmonare la om. Ea provoacă boli ale plămânilor, ganglionilor limfatici periferici și proceselor diseminate. În nordul regiunii europene, aproximativ 60% din micobacterioza plămânilor. Procesele fibroase-cavernoase și infiltrative predomină luând curs cronic, din cauza rezistenței ridicate la medicamente anti-tuberculoză.

M. Kansasii sunt agenții cauzali ai bolii pulmonare cronice, asemănătoare cu tuberculoza. Chimioterapia este mai eficientă, datorită sensibilității crescute a lui M. Kansasii la medicamentele antibacteriene. M. Xenopi și M. Malmoense cauzează, în principal, boli pulmonare cronice. Ele pot polua sistemul de apă cu apă caldă și rece. Habitatul M. Malmoens nu este pe deplin stabilit. M. Xenopi prezintă o sensibilitate destul de bună la terapia anti-tuberculoză. M. Malmoense prezintă o sensibilitate suficient de ridicată la antibiotice in vitro, dar tratamentul conservator este adesea ineficient până la moarte. M. Fortuitum și M. Chelonae sunt recunoscute ca agenți cauzatori ai bolilor oaselor și țesuturilor moi datorită infecției directe a plăgii cu traumă, intervenție chirurgicală și leziuni penetrante. Ele provoacă până la 10% din micobacterioza plămânilor. Ea curge ca o înfrângere cronică, distructivă, bilaterală, adesea letală. Medicamentele antituberculoase și antibioticele cu spectru larg nu sunt active sau nu sunt foarte active împotriva acestor tipuri de micobacterii.

În regiunile sudice, micobacterioza pielii și a țesuturilor moi cauzată de M. Leprae, M. Ulceranse. Detectarea micobacteriilor netuberculoase se realizează în laboratoarele principalelor instituții anti-tuberculoză din țară. Acest lucru necesită o înaltă calificare și un echipament bun de laborator.