Микобактерии (семейство Mycobacteriaceae, род Mycobacterium)
Микобактерии относятся к семейству Mycobacteriaceae, роду Mycobacterium (от греч. myces - гриб и bacteria - палочка), в состав которого входит более 160 видов микобактерий. Это полиморфные микроорганизмы, образующие прямые или слегка изогнутые палочки размером 0,2-0,7x1-10 мкм, иногда ветвящиеся; возможно образование нитей наподобие мицелия, легко распадающихся на палочки или кокки. Родовой признак микобактерий - кислото-, спирто- и щелочеустойчивость, что обусловлено наличием большого количества липидов в клеточной стенке. Они плохо воспринимают анилиновые красители, по Граму окрашиваются с трудом, обычно слабограмположительны. Неподвижные, спор и капсул не образуют, аэробы и хемоорганотрофы. Растут медленно или очень медленно. Каталазо- и арилсульфотазоположительные, устойчивы к лизоциму.
Все микобактерии разделяют на патогенные для человека и условно-патогенные. Классификация проводится двумя способами: по скорости и оптимальной температуре роста, способности к образованию пигмента; по клинически значимым комплексам, которые объединяют виды микобактерий с одинаковой клинической значимостью. Для идентификации видов внутри групп и комплексов используют биологические, биохимические и молекулярные методы исследования.
Данные микроорганизмы являются возбудителями микобактериальных заболеваний: туберкулеза, лепры, язвы Бурули и микобактериозов.
ТУБЕРКУЛЕЗ
Туберкулез – первичнохроническое заболевание человека и животных, сопровождающееся поражением различных органов и систем (органов дыхания, лимфатических узлов, кишечника, костей и суставов, глаз, кожи, почек и мочевыводящих путей, половых органов, центральной нервной системы). Основу патологического процесса составляет образование специфических гранулем (от лат. granulum - зернышко и греч. oma - обозначающего окончание в названии опухолей), представляющих собой воспалительную реакцию тканей, имеющую вид узелка или бугорка.
Таксономия
Вызывающие туберкулез виды микобактерий объединены в комплекс Mycobacterium tuberculosis, включающий:
· M. tuberculosis – человеческий вид,
· M. bovis – бычий вид,
· M. africanum – промежуточный вид,
· Mycobacterium bovis BCG,
· M. microti (вариант M. tuberculosis, адаптированный к организму мышей-полевок)
· M. canettii (вариант M. tuberculosis, образующих гладкие колонии, они считаются непатогенными для человека, однако могут обнаруживаться при инфекциях у лиц с иммунодефицитами).
M. tuberculosis вызывает туберкулез у человека в 92% случаев, M. bovis - в 5% случаев, M. africanum - в 3% случаев.
Морфология
Характеризуются выраженным полиморфизмом. Длинные, тонкие (M. tuberculosis, M. africanum) или более короткие толстые (M. bovis) прямых или слегка изогнутые палочки с гомогенной или зернистой цитоплазмой. Зернистость у M. bovis менее выражена. Грамположительны, неподвижны, спор не образуют.
Клеточная стенка микобактерий имеет сложное строение:
1. Первичный каркас клеточной стенки образуют пептидогликаны, полисахаридную строму клетки формируют арабиногалактаны.
2. Наружные слои представлены в основном липидами и имеют меняющийся химический состав:
1) Миколовые кислоты обеспечивают рост клеток в виде кос или жгутов. Их уникальность делает их мишенью для химиопрепаратов.
2) Микозиды – это видоспецифические соединения, которые определяют антигенные свойства микобактерий, они токсичны и вызывают образование гранулем.
3) Липоарабиноманан – важный фрагмент клеточной стенки, его терминальные фрагменты (а именно – маннозные радикалы) подавляют активацию Т-лимфоцитов, что ведет к нарушению иммунного ответа на микобактерии.
Из-за большого количества липидов в клеточной стенке, они плохо воспринимают анилиновые красители. Для их выявления применяют окраску кислото-, спирто- и щелочеустойчивых бактерий по Цилю-Нельсену. Микобактерии окрашиваются в ярко-красный цвет.
Полиморфизм возбудителей туберкулеза проявляется в образовании различных морфоваров: фильтрующихся и ультрамелких, зернистых и кокковидных, нитевидных, а также L-форм бактерий. Последние обладают низкой метаболической активностью и длительно персистируют в макроорганизме внутриклеточно в макрофагах, они нечувствительны к противотуберкулезным препаратам, их реверсия ведет к возникновению рецидивов и обострению заболевания.
Культуральные свойства
M. tuberculosis – строгие аэробы, бактерии размножаются крайне медленно, требовательны к питательным средам, глицеринозависимы, им нужны факторы роста (витамины группы B, аспаргиновая и глутаминовая аминокислоты). Стимулятор их роста – лецитин. Оптимальная температура культивирования – 37-38 °С, pH – 6,8-7,2. К M. tuberculosis наибольшей восприимчивостью обладают морские свинки.
На плотных средах рост отмечается на 15-20-й день в виде светлокремового, белого или бледно-желтого чешуйчатого налета с неровными краями (R-форма колоний), который по мере роста принимает бородавчатый вид, напоминая цветную капусту. На жидких средах через 5-7 дней дает рост в виде толстой твердой сухой бугристо-морщинистой пленки кремового цвета (цвет слоновой кости).
Для подавления токсического действия образуемых в процессе метаболизма жирных кислот к средам добавляют активированный уголь, сыворотки животных и альбумин; а для подавления роста сопутствующей микрофлоры – красители (малахитовый зеленый) и антибиотики, не действующие на микобактерии.
M. bovis – микроаэрофилы, растут на средах медленнее, чем M. tuberculosis, пируватзависимые. Высокопатогенны для кроликов. При росте на плотных средах на 21-60-й день образуют мелкие шаровидные влажные, почти прозрачные колонии серовато-белого цвета (S-форма колоний). На жидких средах – сначала растут в глубине среды, образуя в последующем тонкую влажную пленку на ее поверхности.
M. africanum малопатогенны для человека, выделяются от больных туберкулезом людей в тропической Африке.
Для культивирования возбудителей туберкулеза, определения чувствительности к антибиотикам и выделения чистой культуры ВОЗ рекомендует использовать среду Левенштейна-Йенсена и среду Финна 2 в качестве стандартных сред.
При внутриклеточном размножении, а также при росте на жидких питательных средах и микрокультивировании на стеклах в жидкой среде (метод микрокультур Прайса) через 48-72 ч у вирулентных штаммов выявляется корд-фактор, благодаря которому микобактерии склеиваются и растут в виде переплетенных кос или жгутов. В отличие от возбудителей туберкулеза, условно-патогенные микобактерии дают ветвистый рост, а сапрофитные не размножаются.
Биохимические свойства
1. У возбудителей туберкулеза каталаза термолабильна.
2. M. bovis, M. tuberculosis способны образовывать в большом количестве никотиновую кислоту (ниацин), которая накапливается в жидкой питательной среде и дает с раствором цианида калия и хлорамином Б ярко-желтое окрашивание (ниациновая проба Конно).
3. M. tuberculosis, в отличие от M. bovis, способны редуцировать нитраты в нитриты (положительный нитратредуктазный тест).
Антигенная структура и Факторы патогенности
Основными химическими компонентами микобактерий являются белки (туберкулопротеины), углеводы и липиды. К ним образуются антифосфатидные, антипротеиновые и антиполисахаридные антитела, определение которых свидетельствует об активности инфекционного процесса и имеет прогностическое значение.
1. Туберкулопротеины являются основными носителями антигенных свойств микобактерий, высокотоксичны, вызывают развитие реакции гиперчувствительности IV типа.
2. Полисахариды – это родоспецифические гаптены.
3. Миколовая кислота, входящая в состав липидных комплексов и находящаяся в соединении с высокомолекулярным спиртом фтиоциролем, обусловливает кислото-, спирто- и щелочеустойчивость микобактерий.
4. Корд-фактор – это гликолипид, состоящий из трегалозы и димиколата, благодаря нему микобактерии склеиваются и растут в виде переплетенных кос или жгутов. Авирулентные штаммы возбудителей туберкулеза и нетуберкулезные микобактерии при микрокультивировании не образуют корд-фактора и растут беспорядочно.
Основные патогенные свойства возбудителей туберкулеза обусловлены прямым или иммунологически опосредованным действием липидов и их комплексов с туберкулопротеинами и полисахаридами.
Резистентность
Благодаря наличию липидов микобактерии обладают гидрофобной клеточной стенкой, что делает их более устойчивыми к действию факторов внешней среды. Способны образовывать некультивируемые формы. В уличной грязи и пыли сохраняются до 4 месяцев, в речной воде – до 7 месяцев. Возбудитель сохраняет свою жизнеспособность в сухом состоянии до 3 лет. Возбудители туберкулеза устойчивы к органическим и неорганическим кислотам, щелочам, спиртам, ацетону, многим окислителям и некоторым антисептикам. При кипячении они погибают через 5 мин, а при пастеризации – в течение 30 мин. Под солнечным светом погибают в течение 1,5 ч, под воздействием УФ-лучей – через 2-3 мин, поэтому распространение инфекции редко происходит вне помещения в дневное время, а наиболее действенными мерами, позволяющими снизить степень инфицированности того или иного помещения, являются адекватная вентиляция и воздействие УФ-лучей.
Эпидемиология
Росту заболеваемости туберкулезом способствуют главным образом неблагоприятные социально-экономические факторы.
Источником инфекции является больной туберкулезом органов дыхания, выделяющий микробы в окружающую среду с мокротой; а также больные сельскохозяйственные животные (крупный рогатый скот, верблюды, свиньи, козы и овцы), а также люди, страдающие внелегочными формами заболевания и выделяющие возбудителей туберкулеза с мочой и калом.
Основной механизм заражения аэрогенный с соответствующими ему воздушно-капельным и воздушно-пылевым путями передачи инфекции, входными воротами при этом могут быть слизистая оболочка полости рта, миндалины, бронхи и легкие. Реже заражение туберкулезом может происходить пищевым путем при употреблении термически не обработанных мясомолочных продуктов, что особенно характерно для заболеваний, вызванных M. bovis, чаще поражающих детей. Возможен контактный путь передачи инфекции от больных туберкулезом через поврежденные кожные покровы и слизистые оболочки при использовании инфицированной одежды больных, игрушек, книг, посуды и других предметов. Трансплацентарный путь передачи возможен, но, как правило, не реализуется вследствие тромбоза кровеносных сосудов плаценты в местах поражения. Внутриутробное заражение плода может происходить не только через пупочную вену и плаценту, но и при заглатывании амниотической жидкости, содержащей микобактерии.
Восприимчивый коллектив: лица, контактирующие с больными, взрослые люди мужского пола, социально-дезадаптированные лица.