Årsaker til tuberkulose

Familien Mycobacteriaceae av ordren Actinomycetales inneholder singel slekten Mycobacterium. I 1975 tallet dette slaget om 30 arter, og i 2000 var dette tallet nær 100. De fleste arter av mykobakterier er klassifisert som saprofytmikroorganismer som er utbredt i miljøet.

Gruppen av obligatoriske parasitter er ubetydelig, men dens praktiske betydning er stor og bestemmes av arter som forårsaker tuberkulose hos mennesker og dyr. Det er en oppfatning at forfedrene til menneskelige patogene mykobakterier var gamle jordmykobakterier.

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

Taksonomi av mykobakterier

Alle mykobakterier er delt inn i patogen for mennesker og betinget patogen.

I klinisk mikrobiologi brukes flere tilnærminger til klassifisering av mykobakterier:

• med fart og optimal veksttemperatur, evne til å danne pigment;
• på klinisk signifikante komplekser.

Tuberkulose-forårsaker arter av mykobakterier blir kombinert i et kompleks av M. Tuberculosis, inkludert M. Tuberculosis, M. Bovis. M. Bovis BCG, M. Africanum, M. Microti, M. Canettii. Nylig har M. Pinnipedii, M. Sargae, fylogenetisk relatert til M. Microti og M. Bovis blitt tildelt ham.

Resten av mykobakteriene som forårsaker ulike mykobakterier klassifiseres som ikke-tuberkuløse mykobakterier. Fra denne gruppen utmerker seg følgende komplekser: M. Avium, bestående av M. Avium, M. Intracellulare, M. Scrofulaceum; M.fortuitum inkludert underarter M.fortuitum og M. Chelonae og M. Terrae, inkludert M. Terrae, M. Triviale og M. Nonchromogenicum. De viktigste gruppene er forårsakerne av M. Leprae lepra, samt de forårsakende midlene i ulcerative lesjoner Buruli M. Ulcerans.

Denne klassifiseringen kombinerer typene mykobakterier med samme kliniske betydning, jo finere deres differensiering er ubetydelig. Biologiske, biokjemiske og molekylære metoder brukes til å identifisere arter innenfor grupper og komplekser.

Klassifisering av nontuberkuløse mykobakterier på grunnlag av kulturelle forskjeller ble utviklet av Runion i 1959. Ifølge henne. 4 grupper av mykobakterier er isolert.

Gruppe I - fotochromogene mykobakterier

Denne gruppen inkluderer mykobakterier som ikke pigmenteres når de vokser på mørket, men får en lyse gul eller gul-oransje pigmentering etter eksponering for lys. Potensielt patogene stammer som tilhører denne gruppen. M. Asiaticum, M. Kansasii, M. Marinum, M. Simiae. Blant mykobakteriene i denne gruppen er det både raskt voksende (M. Marinum) og sakte voksende (M. Asiaticum, M. Kansasii). Den optimale veksttemperatur er i området fra 25 ^til C for M. Simiae, 32-33 ^ca C i M. Marinum 37 til ^omtrent C for M. Asiaticum.

Den største kliniske betydningen i vårt land er form av M. Kansasii, funnet i vannlegemer. Stammen av M. Kansasii (M. Luciflavum) forårsaker sykdom hos mennesker. Egg medium vokser som glatte eller grove kolonier 37 temperaturoptimum ^av S. Morfologisk bakterier moderat lengde. Til nå har to varianter av M. Kansasii blitt beskrevet: oransje og hvitt. Med introduksjonen av marsvin, forårsaker M. Kansasii infiltrater og fortetting av regionale lymfeknuter.

Gruppe II - scotochromogene mykobakterier (fra gresk ordskotos - mørke)

Til denne gruppen er mykobakterier, som danner et pigment i mørket. Veksten er 30-60 dager. Denne gruppen inkluderer M. Aquae (M. Gordonae) og M. Scrofulaceum.

M. Scrofulaceum refererer til potensielt patogene arter. På eggmediet vokser bakteriene av denne arten i form av glatte eller grove oransje kolonier. Morfologisk er mykobakterier stangformet, kort eller lang. De vokser ved en temperatur på 25-37 ^o C. Barn påvirkes av lymfeknuter og lunger.

M. Aquae (M. Gordonae) refereres til som saprofytiske scotochromogene mykobakterier. På eggmediet vokser som oransje kolonier ved en temperatur på 25-37 ° C. Morfologisk er mykobakteriet stangformet og av moderat lengde (> 5 μm). Funnet i reservoarene.

Gruppe III - ikke-fotokromogene mykobakterier

Denne gruppen inkluderer mykobakterier som ikke danner et pigment eller har en blek gul farge, som ikke forsterkes av lys. De vokser i 2-3 eller 5-6 uker. Til dem bære. M. Avium, M. Intracellulare, M. Xenopi, M. Terrae, M. Gastri, M. Hattey, M. Bruiiense.

M. Avium (Mycobacterium aviær type) vokser på Lowenstein-Jensen medium som et pigmentert eller slabopigmentirovannyh kolonier ved 37 ^til C-45 og ^av S. Morfologisk - en stang som har en gjennomsnittlig lengde. De kan være patogene for mennesker og en rekke laboratoriedyr, så vel som husdyr (f.eks. Griser). Funnet i vann og jord.

M. Xenopi er skilt fra sporet. Unge kulturer vokser i form av unpigmented kolonier. Senere vises et gul pigment. Morfologisk, lange trådlignende pinner. Vokse ved en temperatur på 40-45 ^o C. Betinget patogen for mennesker.

M. Terrae ble først isolert fra reddik. De vokser på Levenstein-Jensens medium og i form av pigmentfrie kolonier. Den optimale veksten er 37 ^o C. Morfologisk er de representert av mellomstore stenger, saprofytter.

Gruppe IV - raskt voksende mykobakterier

Mykobakterier som tilhører denne gruppen er preget av rask vekst (opptil 7-10 dager). Vokser i form av pigment eller pigmentfrie kolonier, ofte i form av R-form. God vekst tillates i 2-5 dager ved 25 ^på C. Denne gruppen omfatter potensielt patogene mykobakterier M.fortuitum, og saprophytic mykobakterier slik som M. Phlei, M. Smegmatis, og andre. M. Fortuitum gir synlig vekst på eggmediet på 2.-4. Dag i form av en "rosett". Morfologisk er mykobakterier representert av korte stenger. På Lowenstein-Jensen-mediumet kan de absorbere malakittgrønt og være farget grønt. Utbredt i naturen.

Runyon-klassifiseringen viste seg å være veldig praktisk for å identifisere de vanligste artene av mykobakterier. Identifikasjon av nye arter og utseendet på et økende antall mellomliggende former for mykobakterier medfører imidlertid vanskeligheter ved registrering i en bestemt gruppe Runyon.

M. Tuberculosis er en ung evolusjonær formasjon. Nylig har det vært en tendens til å dele M. Tuberculosis i klynger eller familier. De viktigste er stammer tilhørende Beijing-familien, som preges av klonal adferd og evnen til å forårsake tuberkulose-mikrotuber.

Morfologi av mykobakterier

Mykobakterier - tynne stavformede celler med en karakteristisk egenskap av syre- og alkoholresistens (i et av vekststadiene), aerob. Gramfarging er dårlig gram-positiv. Mykobakterier er immobile, de danner ikke en spore. Conidia eller kapsler er fraværende. Vokse på tette næringsmedier sakte eller veldig sakte: Ved optimal temperatur vises de synlige koloniene etter 2-60 dager. Kolonier rosa, oransje eller gult, spesielt med vekst i lyset. Pigmentet diffunderer ikke. Overflaten på koloniene er vanligvis matt (S-type) eller grov (R-type). Mykobakterier vokser ofte i form av slimete eller rynkete kolonier. På flytende medier vokser mykobakterier på overflaten. En mild tørrfilm tykes over tid, blir humpete og krympes og får en gulaktig nyanse. Kjøttkraft forblir transparent og det er mulig å oppnå diffus vekst i nærvær av vaskemidler. I mikrokolonier av M. Tuberculosis (dvs. I de tidlige stadier), dannes strukturer som ligner bunter - et tegn som er forbundet med ledningsfaktoren.

Når flekker med carbolic fuchsin, mycobacterium tuberculosis avsløres som tynne, svak, svingete stenger av crimson-rød farge, som inneholder et annet antall granulater.

Lengden på mykobakterier er ca. 1-10 μm. Og bredden er 0,2-0,7 μm. Noen ganger er det mulig å finne buede eller konvolutte varianter. Mikroorganismer plassert enkeltvis, parvis eller i grupper, skiller seg godt ut mot den blå bakgrunnen til de andre komponentene i preparatet. Ofte kan bakteriecellene ordnes i form av et romersk tall "V".

I preparatet er det også mulig å oppdage endrede coccoid-resistente former av det forårsakerende middelet, avrundede sfæriske eller mycelialignende strukturer. I dette tilfellet må det positive svaret bekreftes av flere metoder.

Struktur av cellevegg i mykobakterier

Celleveggen til mykobakterier er den mest komplekse i sammenligning med resten av prokaryotene.

Mens gram-negative bakterier har to membraner, består cellevegget av mykobakterier av flere lag, hvorav noen inneholder sukkerarter og kjennetegnes av en relativt konstant sammensetning. Ytre lag har en variabel kjemisk sammensetning og er hovedsakelig representert av lipider, hvorav de fleste er mykolsyre og deres derivater. Disse lagene er som regel ikke synlige i elektronmikroskopi. Det primære rammeverk av cellevegg er tverrbundne peptidoglykaner - det elektron-tette laget. Laget av arabinogalaktaner gjentar et lag av peptidoglykaner, som danner en polysakkaridstroma av celleveggen. Den har forbindelser med peptidoglykanlaget og strukturer for å fikse mykolsyre og deres derivater.

Mykolsyre er tilstede i form av frie sulfolipider og ledningsfaktor, hvis tilstedeværelse på celleoverflaten er forbundet med karakteristisk dannelse av M kolonier. Tuberkulose i form av seler. Unikhet og nøkkelrolle mykolsyre i strukturorganisasjonen og fysiologien av mykobakterier gjør dem til et utmerket mål for etiotropisk terapi.

Et lag av glykolipider kalles "mykosider" og er noen ganger sammenlignet med en mikrokapsel. Mikozidy strukturelt og funksjonelt lik den ytre membran lipopolysakkarider av gram-negative bakterier, men deres mangel på aggressivitet, ikke desto mindre de er giftige og (snor-lignende faktor og sulfolipids) føre til dannelse av granulomer.

Cellemembranen og cellevegglagene gjennomsyres med kanaler eller porer, blant annet kan passive porer med kort levetid gi kontrollert diffusjon av stoffer og kanaler med lengre levetid som gir energiavhengig transport av stoffer, skiller seg ut.

En annen komponent av mycobakteriens cellevegg er lipoarabinomannan. Den er forankret på plasmamembranen, gjennomsyrer celleveggen og dukker opp på overflaten. I dette henseende ligner den lipoteikosyrer av gram-positive bakterier eller lipopolysakkarid-O-antigener av gram-negative bakterier. Terminale fragmenter av lipoarabinomannan, hovedsakelig dets mannoseradikaler, undertrykker ikke spesifikt aktiveringen av T-lymfocytter og perifere blodleukocytter. Dette fører til brudd på immunresponsen mot mykobakterier.

Variabilitet og former for mykobakterier

Vedvarende bakterier har en spesiell patogenetisk betydning. Laboratorieeksperimenter utført in vitro og in vivo viste at bakterielle preparater av isoniazid og pyrazinamid bare dreper mykobakterier i reproduksjonsfasen. Hvis mykobakteriene er i en fase med lav metabolsk aktivitet (dvs. Bakteriell vekst er nesten fullstendig suspendert og bakteriene kan kalles "sovende"), virker bakteriedrepende preparater ikke på dem. Denne tilstanden kalles sovende, og mikroorganismer kalles persisters. Persister er ikke sensitive til kjemoterapi, dvs. Oppfører seg som resistente mikroorganismer. Faktisk kan de forbli følsomme for rusmidler.

En kraftig stimulering for overgangen av mycobakterielle celler til sovende tilstand er kjemoterapeutiske midler, så vel som faktorene til verts immunsystem. Persisters kan overleve i lesjonene i flere måneder eller til og med år. Under utholdenhet kan mykobakterier omdannes til L-former. I dette skjemaet har mykobakterier ekstremt lav metabolisk aktivitet, primært rettet mot å øke tykkelsen av cellevegg og ekstracellulær matrise, som forhindrer enkel diffusjon av stoffer. I tillegg er det i mykobakterier en opphopning av genetisk materiale som øker sannsynligheten for å rekonstruere en normalt fungerende celle under gunstige forhold. Deteksjon av L-former ved standard mikrobiologiske metoder er vanskelig.

Hvis dvale mykobakterier igjen får stoffskifteaktivitet og begynner å formere seg under kjemoterapi, dør de raskt. Hvis kjemoterapi er fullført, fortsetter slike "gjenopplivede" mykobakterier å formere seg og forårsake tilbakefall av sykdommen. Dette forklarer gyldigheten av lange kurer av kjemoterapi og anvendelsen av etterfølgende kort profylaktisk. Som regel sesongmessige, kurs av kjemoprofylakse.

Fysiologi av mykobakterier

I riket av prokaryoter er mykobakterier utvilsomt ledere i syntesen av de mest komplekse organiske forbindelser. Sannsynligvis har de mest fleksible metabolisme, og gir den nødvendige variabiliteten for overlevelse både i det ytre miljø og i makroorganismen. Til dags dato har mer enn 100 enzymatiske reaksjoner blitt beskrevet, som viser forgrenet og komplekst karakter av mykobakteriens metabolisme. For syntese av de endelige forbindelser, eller for å gi de nødvendige fysiologiske funksjoner i mycobakterier kan utføres parallelle baner avhengig av substratet tilgjengelighet, kjemisk miljø, sikkerhet respirasjonssykluser nødvendige komponenter (metallioner, partialtrykket av oksygen, karbondioksyd og andre.).

Biokjemiske egenskaper av mykobakterier

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

Lipids metabolisme

Lipider av cellevegget, som utgjør 60% av tørrvekten til cellen, bestemmer ikke-standard naturen av mykobakteriernes tinctorielle, fysiologiske og økologiske egenskaper.

De spesifikke lipidene til mykobakterier som er beskrevet hittil er strukturelt delt inn i 7 hovedgrupper:

1. fettsyrederivater av karbohydrater (hovedsakelig trehalose-ledningsfaktor):
2. mannosider av fosfatidylmiososin:
3. fettsyrederivater av peptider;
4. glykosider av N-acylpeptider - mykosider C;
5. fettsyreestere av fluorotyroler;
6. mykosider A, B. G;
7. Mykoler av glyserin.

Lipider fra grupper 4-6 ble funnet bare i mykobakterier.

Blant de unike, bør det bemerkes tuberkulostearisk og tuberkulopalmitinsyre, som er forløpere av mykolsyre.

Mikolovye-syre - en gruppe høymolekylære fettsyrer med en kjedelengde på opptil 84 karbonatomer, strukturen av hovedkjeden bestemmes av den systematiske posisjonen til mikroorganismen og betingelsene for dens vekst. Deres lave reaktivitet gir høy kjemisk stabilitet av mycobacterium-celleveggen. Mikolata undertrykker den enzymatiske spaltningen av cellevegget og friradikalreaksjonene.

Ledningsfaktor tilskrives den første gruppe lipider. Det er forbundet med høy toksisitet av mykobakterier og virulens.

Overflateaktive lipider eller sulfolipider spiller en viktig rolle i intracellulær tilpasning av mykobakterier. Sammen med ledningsfaktoren danner de cytotoksiske membran -otropiske komplekser.

Lipoarabinomannan er en heterogen blanding av høy molekyl lipopolysakkarid: forgrenede polymerer med arabinose og mannose-derivater diatsilglitserinovymi tuberkulostearinovoy og palmitinsyre.

Mykosider C er peptidoglykolipider. Danner det ytre skallet av mykobakterier, som kan observeres ved elektronmikroskopi i form av en gjennomsiktig sone på periferien av cellene. Mykosider er artsspesifikke forbindelser. Antigene egenskaper av mykobakterier avhenger av deres type.

Den kvantitative og kvalitative sammensetningen av lipidforbindelser av mykobakterier er dynamisk og avhenger av alder av cellene, sammensetningen av næringsmediene og de fysisk-kjemiske egenskapene til miljøet. Unge celler av mykobakterier begynner å danne en cellevegg fra syntesen av lipopolysakkarider med relativt korte alifatiske kjeder. På dette stadiet er de ganske sårbare og tilgjengelige for immunsystemet. Med veksten av cellevegget og dannelsen av høymolekylære lipider, får mykobakterier stabilitet og likegyldighet i forholdet til immunsystemet.

Karbonhydrater

Den mest foretrukne kilden for karbon for mykobakterier er glyserol.

De viktigste karbohydrater er arabinose. Mannose og maltose - utgjør mer enn halvparten av alle sakkarider. I tillegg spiller cellens liv rollen trehalose, glukose, fruktose, galaktose, rhamnose og noen andre sakkarider. Samtidig går syntesen langs hydrolase- og aldolase-veiene. Pyruvatbanen brukes til syntese av glykogen. Arabinose og mannose er involvert i dannelsen av viktige strukturelle forbindelser. For å oppnå energi benyttes pentosefosfatveien for glukoseoksydasjon. Den leveres av malat, isocitrat og succinat dehydrogenaser, noe som gir fleksibilitet til luftveiene.

Glyoksylatbanen er unik, hvilke mykobakterier brukes til å involvere frie fettsyrer i tricarboxylsyre-syklusen, som akkumuleres under veksten av mykobakteriet. Denne syklusen tiltrekker oppmerksomheten til forskere som en mulig mekanisme for mykobakteriens kjemotakse under utholdenhet.

Nabolag av nitrogen og aminosyrer

Utnyttelsesgraden av mykobakterier nitrater, nitritter, hydroksylaminer kan tjene til å identifisere arter. Som en nitrogenkilde foretrekker mykobakterier asparagin. Syntese av aminosyrer er en flyktig prosess og leveres av en gruppe enzymer som tillater bruk av andre aminosyreforbindelser, for eksempel glutamat.

Nitritt- og nitratreduktaseaktivitet

Mycobacterium tuberculosis kan danne adenosin trifosfat (ATP) i overføring av kjedeoverførings elektroner terminer NO ₃ -, men ikke O ₂ I denne reaksjonen oppstår rekonstituering NO ₃ til NH ₃ i mengder som er nødvendige for syntese av aminosyrer, purin og pyrimidinbaser. Dette gjøres ved sekvensiell virkning av nitrat- og nitrittreduktaser.

Katalase- og peroksidaseaktivitet

Katalase forhindrer akkumulering av hydrogenperoksid, som dannes under aerob oksidasjon av rekonstituerte flavoproteiner. Enzymeaktiviteten avhenger av mediumets og temperaturens pH. Ved en temperatur på 56 ° C er katalase ikke aktiv. Det er tester for å tilhøre det patogene komplekset av mykobakterier, basert på katalasens termiske stabilitet.

Det er kjent at 70% av stammer av mycobacterium tuberkulose, resistent mot isoniazid, mister sin katalase- og peroxidaseaktivitet.

Peroksidase- og katalaseaktivitet utføres av det samme enzymkompleks.

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

Vitaminer og koenzymer

Strukturen av M. Tuberculosis inkluderer B-vitaminer (riboflavin, pyridoksin. Cyankobalamin, tiamin), vitamin C og K. P-aminobenzosyre, og pantothensyre, nikotin biotin og folsyre.

Metabolisme, ernæring og respirasjon av mykobakterier

I de vanlige gunstige forholdene, mycobacterium tuberculosis - strenge aerobes og mesofiler, dvs. De vokser i nærvær av oksygen og i temperaturområdet 30-42 ^på C, fortrinnsvis ved 37 ^til S. Under ugunstige miljøbetingelser, og (eller) oksygenmangel Mycobacterium tuberculosis manifesterer seg som microaerophiles og til og med anaerobe bakterier. Samtidig gjennomgår stoffskiftet sine signifikante endringer.

På oksygenforbruk og utvikling av oksydasystemer, er mykobakterier lik sanne sopp. Som en kobling mellom NADH dehydrogenase og cytokrom b i overføringssystemet av slekten Mycobacterium er vitamin K ₉. Dette cytokromsystemet ligner et mitokondrielt system. Det er følsomt for dinitrofenol, så vel som i høyere organismer.

Den type åndedrettsbeskyttelse som er beskrevet, er ikke den eneste kilden til ATP-dannelse. I tillegg til O ₂ -terminal. Mykobakterier kan bruke respiratoriske kjeder som bærer elektroner og terminerer i nitrater (NO ₃ ^- ). Reservatet av luftveiene i mykobakterier er glyoksylatsyklusen.

Anoksisk (endogen) respirasjon, manifestert i en atmosfære med en oksygenkonsentrasjon på mindre enn 1%, stimulerer azidforbindelser som reduserer oksydasjonen av pyruvat eller trehalose.

Vekst og reproduksjon av mykobakterier

Mycobacterium tuberculosis raser ekstremt sakte: Doblingsperioden er 18-24 timer (vanlige bakterier deler hvert 15. Minutt). Derfor, for å oppnå en synlig vekst av typiske kolonier, tar det minst 4-6 uker. En av årsakene til den langsomme reproduksjonen av mykobakterier er deres uttalt hydrofobicitet, noe som gjør diffusjon av næringsstoffer vanskeligere. Det er mer sannsynlig at dette er genetisk bestemt og er forbundet med en mer kompleks enhet av mykobakterier. Det er for eksempel kjent at de fleste bakterier har flere kopier av ribonukleins ribonukleinsyre (rRNA) operon. Langsomt voksende mykobakterier (M. Tuberculosis, M. Leprae) har en kopi av operonen, og raskt voksende (M. Smegmatis) har bare to kopier.

Når dyrket på flytende medier, vokser mykobakterier på overflaten. Den milde tørrfilmen til slutt tykner, blir humpete og krympes og får en gulaktig tinge, ofte sammenlignet med fargen på elfenben. Kjøttkraft forblir transparent, og det er mulig å oppnå diffus vekst bare i nærvær av vaskemidler, for eksempel Tween-80. I mikrokolonier (dvs. I de tidlige stadier) dannes strukturer som ligner bunter, et tegn som er knyttet til ledningsfaktoren for M. Tuberculosis.

Genetikk av mykobakterier

Slægten til mykobakterier er meget variert fra et genetisk synspunkt. I motsetning til mange saprofytiske og nontuberkuløse mykobakterier, inneholder mycobacterium tuberculosis ikke ekstrakromosomale inneslutninger (for eksempel plasmider). Hele utvalget av egenskaper av mycobacterium tuberculosis bestemmes av dets kromosom.

Genomet av M. Tuberculosis-komplekset er ekstremt konservativt. Dens representanter har DNA-homologi på 85-100%. Mens DNA fra andre mykobakterielle arter er homolog med M. Tuberculosis med bare 4-26%.

Representanter for slekten Mycobacterium har store genomer i sammenligning med andre prokaryoter - 3.1-4.5x10 ⁹ Da. Imidlertid er genomene av patogene arter mindre enn i andre mykobakterier (i M. Tuberculosis - 2,5x10 ⁹ Da). Det klassiske årsaksmedlet for humant tuberkulose, M. Tuberculosis, har flere gener enn M. Africanum og M. Bovis, som har mistet noe av det genetiske materialet under utviklingen.

I 1998 ble nukleotidsekvensen av kromosomet av stamme H37Rv M. Tuberculosis publisert. Lengden er 4 411529 basepar. Kromosom Mycobacterium tuberculosis er en ringstruktur. Den inneholder ca 4000 gener kodende for proteiner, samt 60. Kodende funksjonelle komponenter av RNA: unikt ribosomalt RNA operon, 10Sa RNA. Involvert i nedbrytning av proteiner med atypisk matris RNA. 45 transport RNA (tRNA), mer enn 90 lipoproteiner.

Mer enn 20% av genomet er okkupert gener celleveggen fettsyremetabolisme, omfattende mykolsyrer rike på glysin surt polypeptid (familie av PE og PPE) kodet polymorfe PGRS genomdeler (Polymorphic GC-rike repeterende sekvens) og MPTR (Major polymorfe tandem gjentagelse) , henholdsvis (den femte og fjerde ringen av det genomiske kromosom kartet). Variasjonen av disse delene av genomet gir forskjeller i antigener og evnen til å hemme immunresponsen. Gener som kontrollerer virulensfaktorer er bredt representert i genomet av mycobacterium tuberculosis.

Mycobacterium tuberculosis syntetiserer alle komponentene som er nødvendige for metabolisme: essensielle aminosyrer, vitaminer, enzymer og kofaktorer. I sammenligning med andre bakteriearter har aktiviteten av lipogenesenzymer i M. Tuberculosis blitt økt. To gener koder hemoglobinlignende proteiner, som spiller rollen som antioksidantbeskytter eller feller av overskytende cellulært oksygen. Disse funksjonene bidrar til rask tilpasning av mykobakterie tuberkulose til brå endringer i miljøforhold.

Egenheten av genomet av M. Tuberculosis-komplekset er et stort antall repeterende DNA-sekvenser. So. I M. Tuberculosis H37Rv kromosom telle opp til 56 kopier av IS-elementer (innsettingssekvenser - sekvenser innebygde) som gir DNA polymorfi av Mycobacterium tuberculosis. De fleste av dem. Bortsett fra IS6110-elementet. Er uendret. Sammensetningen av kromosomer forskjellige stammer av Mycobacterium tuberculosis, er vanligvis til stede fra 5 til 20 kopier av IS6110 imidlertid støtt på stammer som ikke har dette element. Sammen med standarden IS-elementene gen som inneholder flere typer av korte nukleotid- gjentagelser (PGRS og MPTR), så vel som direkte repetisjoner DR (direkte gjentagelse), som ligger i DR-feltet og separate variable sekvenser - avstandsstykker (den sjette ring på kartet kromosomet). Forskjeller i antallet kopier og lokalisering på et kromosom av de genetiske elementer som benyttes til å skille stammer av Mycobacterium tuberculosis i molekylær epidemiologi. De mest avanserte genotyping ordninger basert på identifikasjon av mycobakterier genomisk polymorfisme skyldes IS6110 element, så vel som DR og avstandsstykker. Det er karakteristisk at divergensen av M. Tuberculosis forekommer, som regel, på grunn av rekombinasjoner mellom kopi av elementet IS6110. Som flanker forskjellige gener.

I genomet H37Rv finnes to profasier - phiRv1 og phiRv2. Som den polymorfe Dral-siden er de. Sannsynligvis assosiert med sykdomsfremkallende faktorer, da disse deler av genomet er forskjellig fra analoge seter avirulente stammer av M. Tuberculosis H37Ra og M. BOM BCG, definerte deler av genomet (Mutt, OGT-gener), som er ansvarlig for å øke mutasjonsfrekvens og tilpasning av Mycobacterium tuberculosis i pressovyh forhold. Deteksjon av triggergener for dermatologi av mycobacterium tuberculosis endret ideen om latent tuberkuloseinfeksjon.

Studie av polymorfisme av gener som koder for katalase, peroksidase og A-underenhet av DNA-gyrase. I M. Tuberculosis-komplekset ble tre genotype grupper isolert. Den eldgamle (fra utviklingssynspunktet) gruppe I: M. Africanum, M. Bovis. M. Tuberculosis og M. Microti. Gruppe II og III inkluderer ulike stammer av M. Tuberculosis som har spredt seg i enkelte geografiske områder. Klonal adferd er karakteristisk for gruppe I og II, og stammer i gruppe III gir ekstremt sjeldne årsaker til massesykdommer. I forskjellige regioner i verden er de genetiske familiene til M. Tuberculosis, som har fått navnene Haarlem, vanlige. Afrika, Filippinsk.

Et spesielt sted tilhører familien Beijing, først identifisert i histologiske preparater av lungvev i 1956-1990. Fra de syke i forstedene til Beijing. For i dag finnes stammene til denne familien i statene i Asia. Sør-Afrika, Karibia, USA. Fordelingen av denne genotypen i forskjellige territorier bestemmes av den urfolks karakteristiske egenskaper og innvandrere. Data om fordelingen av stammer av SI / Beijing-genotypen i den nordvestlige delen av Russland (St. Petersburg) og i regionene i Sibir har nylig blitt oppnådd.

Stabilitet av mykobakterier

I løpet av utviklingen av mycobacterium tuberculosis har ulike mekanismer blitt utviklet for å overvinne eller inaktivere uønskede miljøfaktorer. I utgangspunktet. Dette er en kraftig cellevegg. For det andre er det omfattende metabolske muligheter. De er i stand til å inaktivere mange cellulære toksiner og stoffer (forskjellige peroksider, aldehyder og andre) som ødelegger cellemembranen. For det tredje er det den morfologiske plastisitet, som består i transformasjon av mykobakterier (dannelsen av L-former ved sovende celler). Ved stabilitet, etter sporeformende bakterier, okkuperer de et ledende sted i riket av prokaryoter.

Kausjonsmiddelet beholder sin levedyktighet i tørr tilstand i opptil 3 år. Når Mycobacterium tuberculosis er oppvarmet, kan den tåle temperaturer godt over 80C. Hittil er det antatt at mycobacterium tuberculosis, som er i sputum, forblir levedyktig når sistnevnte kokes innen 5 minutter.

Mycobacterium tuberculosis motstandsdyktig mot organiske og uorganiske syrer, alkalier, mange oksidasjonsmidler, og også til en rekke antiseptiske og dehydratiserende stoffer som har en skadelig virkning på andre patogene mikroorganismer. Mykobakterier er resistente mot alkoholer og aceton.

Det er bemerket at kvaternære ammoniumbaserte midler ikke utviser anti-tuberkuloseaktivitet. Under visse forhold har konsentrasjoner av klor- og oksygenradikaler opptil 0,5% heller ikke en skadelig effekt på mycobacterium tuberkulosen. Dette innebærer at det ikke er mulig å bruke et slikt middel for sterilisering av sputum og andre infiserte biologiske materialer.

Mycobacterium tuberculosis er ufølsom for diffust sollys og kan eksistere i mer enn et år i det ytre miljøet uten tap av levedyktighet. En kortvåg ultrafiolett studie har en universell bakteriedrepende virkning på alle mikroorganismer. I virkelige forhold, når mycobacterium tuberculosis suspenderes i form av cellulære agglomerater med støvpartikler, øker deres motstand mot ultrafiolett stråling.

Den høye overlevelsesgraden for mycobacterium tuberculosis bidrar til ekstremt bred spredning av denne infeksjonen blant befolkningen, uavhengig av klimatiske forhold. Dette bidrar imidlertid ikke bare til globaliseringen av problemet - mycobacterium tuberculosis kan vare lenge i menneskekroppen og kan reaktiveres ubegrenset.

Lokalisering av Mycobacterium tuberculosis inne makrofager sikre en tilstrekkelig stabilitet av substratet, tatt i betraktning den "levetid" mononukleære fagocytter og varighet replikasjon av mykobakterier samt isolering av effektorer for humoral immunitet. Samtidig velger patogenet et biotop, som på grunn av potensiell fare er uakseptabelt for de fleste mikroorganismer. Denne symbiosen er gitt av en rekke adaptive mekanismer av mykobakterier.

Prosessen med makrofagskade og parasittisme i det ser slik ut: penetrasjon av mykobakterier i en makrofag uten aktivering; undertrykkelse av fagolysosomdannelse eller transformasjon i en sone som er behagelig for bakterier; gjennombrudd fra fagosomer inn i cytoplasma med inaktivering av antimikrobielle faktorer; forstyrrelse i cellens liv; svekkelse av følsomheten til makrofager til de aktiverende signaler av T-lymfocytter; en reduksjon i antigen-presenterende funksjon av makrofager og den tilhørende svekkelse av reaksjonene av cytotoksiske T-lymfocytter, innstilt til ødeleggelsen av infiserte celler.

Utvilsomt, i bestemmelsen av denne viktige rollen spiller funksjonene i cellevegget. Så vel som metabolske og funksjonelle evner. Når først i kontakt med mikroorganismen Mycobacterium immunsystem er ikke i stand til å koble til humoral immunitet hurtig nøytralisere og fjerne celle fra kroppen, ettersom det bevegelige alifatisk kjede med mycobakteriell vegg ikke tillater å evaluere overflatestrukturer av patogenet og overføre relevant informasjon som er nødvendig for syntesen av et sett av antistoffer.

Høy hydrofobicitet av mykobakterier gir uspesifikk, dvs. Uavhengig av reseptorer, kontakter med makrofager. Former seg rundt mycobacteriumcellens fagosom, plasserer makrofagen det i seg selv. Overflate mykosidiske og lipoarabinomannan-komplekser kan gjenkjennes av reseptorer, men signaler som utløses gjennom dem, aktiverer ikke eller svakt aktiverer makrofager. Fagocytose er følgelig ikke ledsaget av frigjøring av friradikalformer av oksygen og nitrogen. Det antas at dette er mer typisk for virulente stammer av M. Tuberculosis, som på grunn av de strukturelle egenskapene til lipoarabinomannan initierer en "ikke-aggressiv" fagocytose. I anerkjennelsen av M. Tuberculosis deltar også andre makrofagreseptorer, spesielt CD 14 og reseptorer av komplement C3-komponenten (CR1-CR3).

En gang inne i makrofag, omfatter Mycobacterium en rekke mekanismer som hindrer dannelsen phagolysosome: fremstilling av ammoniakk, som ble gjort basisk miljø innenfor fagosomet, sulfolipids syntese, som fører til dannelsen av en negativ ladning på overflaten av fagosomet. Som hindrer fusjon av fagosom og lysosom.

Hvis imidlertid den phagolysosome dannes, på grunn av den kraftige mycobacterium voks skall stand Brann i fri radikalreaksjoner forårsaket fagocytt baktericide stoffer. Ammonium alkaliserer mediet, blokkerer aktiviteten til lysosomale enzymer, og sulfolipider nøytraliserer membran-kationiske proteiner. Videre Mycobacterium tuberculosis fremstille meget aktive enzymer med katalase og peroksydase-aktiviteten, som konkurrerer med peroxidase systemer makrofager og samtidig inaktivere hydroperoksyder lysosomer Alt dette øker motstanden av mykobakterier til oksidantstress.

Ytterligere tilpasning av mykobakterier består i å bruke jernholdige makrofager for deres enzymsystemer og blokkering av makrofagens immunospesifikke funksjoner. Makrofager er en av de viktigste reservoarene av jern, hvorav overskudd som akkumuleres i form av ferritin. Jerninnholdet i de alveolære makrofager er 100 ganger høyere enn i blodmonocytter, noe som sikkert bidrar til kolonisering av mykobakterier tuberkulose.

Den toksiske effekten på mykobakteriets makrofager utføres ved hjelp av endotoksiner og ikke-spesifikke faktorer. Både de og andre påvirker primært luftveiene i makrofager - mitokondrier. Endotoksiner inkluderer mykoliske arabinolipider, som hemmer respirasjonen av mitokondrier. Til ikke-spesifikke toksiner inkluderer produktene av syntesen av lipiddelen av mycobacteriumcellefthien og fytinsyrer, som forårsaker dissosiasjon av oksidativ fosforylering. Intensjonen av metabolske prosesser under disse forholdene blir ikke ledsaget av den riktige syntese av ATP. Vertsceller begynner å oppleve energisøster, noe som fører til inhibering av deres vitale aktivitet, og i fremtiden til cytolyse og apoptose.

Det er mulig at noen faktorer av patogenicitet dannes bare i infiserte celler, som det forekommer i andre bakterier som foretrekker en intracellulær livsstil. For eksempel uttrykker salmonella, parasitering i makrofager, i tillegg mer enn 30 gener. Til tross for den fulle beskrivelsen av genomet av mycobacterium tuberculosis. 30% av kodonene er relatert til proteiner med ukjente egenskaper.

Drugresistens av mykobakterier

Fra klinisk synspunkt bestemmer stoffets følsomhet for mikroorganismen muligheten for å bruke standard kjemoterapi med det angitte legemiddel for behandling av sykdommen forårsaket av den isolerte stammen. Stabilitet "forutsier manglende behandling med et kjemoterapeutisk testet stoff." Med andre ord undertrykker bruken av standard kjemoterapi som resulterer i å oppnå en systemisk legemiddelkonsentrasjon, vanligvis effektiv under normale forhold, ikke reproduksjonen av "resistente mikroorganismer".

I mikrobiologi er en populasjonsstrategi basert på definisjonen av legemiddelresistens eller stoffresistens, noe som innebærer en annen grad av stabilitet av bassenget (en heterogen populasjon) av mikrobielle celler. Drugresistens vurderes i kvantitative egenskaper, som "minimal inhiberende konsentrasjon" (MIC). For eksempel, med MIK-90, dør 90% av mikroorganismer (bakteriostatisk konsentrasjon). Dermed bør motstand forstås som sin grad i en del av den mikrobielle befolkningen, som forutbestiller behandlingssvikt i de fleste tilfeller. Det er generelt akseptert at 10% av resistente stammer blant hele mikrobiell populasjon av pasienten kan ha en patogen effekt. I phthisiobacteriology for første linje antituberkulosemedisiner er det 1%. Eller 20 kolonidannende enheter - CFU). Denne delen av den mikrobielle befolkningen i en måned er i stand til å forskyve originalen og danne et lesionsfokus. For anti-TB-legemidler i den andre serien er stabilitetskriteriet en 10% økning i mikrobiell populasjon.

Utviklingen av resistens mot mikroorganismer er forbundet med seleksjon (seleksjon) i nærvær av et antibiotikum og med overveiende overlevelse av en del av en mikrobiell populasjon som har beskyttelsesmekanismer mot et antibakterielt middel. I hver populasjon er det en ubetydelig mengde mutantceller (vanligvis 10 ⁶ -10 ⁹ ) resistente mot dette eller det aktuelle legemidlet. Under kjemoterapi dør de følsomme mikrobielle cellene, og de resistente de multipliserer. Som et resultat erstattes de sensoriske cellene av stabile celler.

Mykobakterier har i utgangspunktet en høy naturlig motstand mot mange antibakterielle stoffer med et bredt spekter av virkning, men forskjellige arter har forskjellig spektrum og grad av denne følsomheten.

Under sann naturlig stabilitetskonstant forstå spesielle trekk mikroorganismer i forbindelse med fravær av mål antibiotisk virkning eller på grunn av utilgjengeligheten av det primære mål-celleveggen lav permeabilitet, enzymatisk inaktivering stoffet eller andre mekanismer.

Oppkjøpt motstand er egenskapen til individuelle stammer for å forbli levedyktige ved de konsentrasjoner av antibiotika som hemmer veksten av hoveddelen av den mikrobielle befolkningen. Oppkjøpet av resistens i alle tilfeller er forårsaket genetisk: fremveksten av ny genetisk informasjon eller en endring i uttrykksnivået for sine egne gener.

For tiden har forskjellige molekylære mekanismer for resistens av mykobakterier av tuberkulose blitt oppdaget:

• inaktivering av antibiotika (fermenteringsinaktivering), for eksempel p-laktamazamer;
• modifikasjon av målet for virkning (forandring i proteinets romlige konfigurasjon på grunn av mutasjon av den tilsvarende region av genomet):
• hyperproduksjon av målet, som fører til en forandring i forholdet mellom målmidlet og frigjøringen av en del av de livbærende proteiner av bakterien;
• aktiv fjerning av legemidlet fra mikrobiell cellen (utløp) på grunn av innlemmelsen av stressbeskyttende mekanismer:
• endre parametrene for permeabilitet av eksterne mikrobielle cellestrukturer som blokkerer antibiotikares evne til å trenge inn i det indre av cellen;
• Inkludering av "metabolsk shunt" (bypass utvekslingsbane).

I tillegg til direkte virkning på metabolismen av de mikrobielle celler, mange antibiotika (benzylpenicillin. Streptomycin, rifampicin) og andre uheldige faktorer (biocider immunsystemet) føre til fremveksten av modifiserte former av mykobakterier (protoplaster, L-former). Og overføres til celler sovende tilstand: intensiteten av cellene avtar og utveksling bakterie blir motstandsdyktige overfor antibiotisk virkning.

Alle mekanismer danner en annen grad av motstand, som gir motstand mot forskjellige konsentrasjoner av kjemoterapi-legemidler, slik at fremveksten av resistens i bakterier ikke alltid ledsages av en reduksjon i antibiotikumets kliniske effektivitet. For å vurdere effektiviteten og prognosen for behandling, er det viktig å vite graden av motstand.

For tiden bestemmes minst ett gen for hvert antituberkuløst legemiddel i den første serien og for de fleste reservepreparater. Spesifikke mutasjoner som fører til utvikling av resistente varianter av mykobakterier. I den brede spredningen av stoffresistens i mykobakterier er den høye forekomsten av mutasjoner in vivo viktigere enn in vitro.

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

Typer av resistens mot mykobakterier

Skelne mellom primær og oppkjøpt rusmiddelresistens. Mikroorganismer med primær resistens inkluderer stammer isolert fra pasienter som ikke fikk spesifikk terapi eller som fikk medisiner i en måned eller mindre. Hvis det er umulig å avklare faktumet med å bruke anti-tuberkulosemedisiner, brukes begrepet "opprinnelig motstand".

Primær resistens er av stor klinisk og epidemiologisk betydning, derfor, for sin riktig vurdering bør ikke foreta nye tilfeller av tuberkulose kjemoterapi til mikrobiologiske studier av diagnostisk materiale. Hyppigheten av primær medikamentresistens blir beregnet som forholdet mellom antallet nylig diagnostiserte TB-pasienter med primær motstand til et antall av alle nylig diagnostiserte pasienter som mottok studie medikamentmottakelighet for et mål hvis resistent stamme isolert fra en pasient i bakgrunnen av anti-TB behandling, utført i en måned eller mer, stabiliteten hensyn som oppkjøpt. Hyppigheten av primær stoffresistens karakteriserer den epidemiologiske tilstanden til TB-patogenpopulasjonen.

Ervervet resistens hos nye tilfeller - resultatet av behandlingssvikt (feilaktig utvalg av medikamenter, svikt i mottaksmodus, reduserte doseringspreparater ustabil tilførsel og produkter av dårlig kvalitet). Disse faktorene fører til en reduksjon av den systemiske konsentrasjonen av legemidler i blodet og deres effektivitet, samtidig som de utløser beskyttende celler i mycobakterielle celler.

For epidemiologiske formål beregnes hyppigheten av tidligere behandlede tilfeller. Til dette formål blir pasienter rekruttert for gjentatt behandling etter at det ikke er tatt hensyn til et mislykket løpet av kjemoterapi eller tilbakefall. Forholdet mellom antall resistente kulturer av mycobacterium tuberculosis er beregnet på antall av alle stammer som er undersøkt for tilstedeværelse av stoffresistens i løpet av året blant pasienter i denne gruppen ved registrering.

I strukturen av stoffresistens utmerker mycobakterier tuberkulose:

Monoresistance - motstand mot et av antituberkuløse legemidler, følsomhet overfor andre legemidler er bevart. Ved bruk av kompleks terapi oppdages mono-resistens sjelden og. Som regel til streptomycin (hos 10-15% av tilfellene blant nyoppdagede pasienter).

Multidrugresistens - motstand mot to eller flere stoffer.

Flere resistens mot resistens mot isoniazid og rifampicin samtidig (uavhengig av tilgjengeligheten av resistens mot andre legemidler). Det er i hovedsak ledsaget av resistens mot streptomycin, etc. For tiden har MDR av tuberkulosepatogener blitt et epidemiologisk farlig fenomen. Beregningene viser at deteksjon av patogener med MDR i mer enn 6,6% av tilfellene (blant nyoppdagede pasienter) krever en endring i strategien til det nationale TB-programmet. Ifølge overvåkingen av stoffresistens er frekvensen av MDR blant nyoppdagede pasienter 4 til 15%, blant relapses - 45-55%, og blant tilfeller av mislykket behandling - opptil 80%.

Superstabilitet - flere stoffresistens kombinert med resistens mot fluorokinoloner og en av injiserbare legemidler (kanamycin, amikacin, capreomycin). Tuberkulose, forårsaket av stammer med superstabilitet, utgjør en direkte trussel mot pasientens liv, da de andre anti-tuberkulosemedisinene i andre rad ikke har en utbredt antibakteriell effekt. Siden 2006, i enkelte land har fordelingen av mykobakterier med superstabilitet blitt overvåket. I utlandet er det vanlig å betegne denne versjonen av MDR som XDR.

Kryssresistens - når fremveksten av resistens mot et enkelt legemiddel medfører motstand mot andre stoffer. I M. Tuberculosis er mutasjonene assosiert med resistens som regel ikke sammenhengende. Utviklingen av kryssresistens skyldes likheten i den kjemiske strukturen til noen anti-tuberkulose-legemidler. Spesielt ofte blir kryssresistens detektert i en gruppe medikamenter, for eksempel aminoglykosider. For prediksjon av kryssresistens er det nødvendig med studier av kulturen av mykobakterier på genetisk nivå i kombinasjon med en mikrobiologisk studie av resistens.

Nyttige småbarn

Nontuberculous mykobakterier overføres fra person til person svært sjelden. Hyppigheten av tildeling av noen av deres arter fra materialet fra pasienter er sammenlignbar med hyppigheten av disse artene fra gjenstandene til det ytre miljø. Kilder til infeksjon kan være husdyr og fugler, uforbehandlede matvarer. Mykobakterier finnes i post mortem materiale og i melk av storfe.

Ifølge bakteriologiske laboratorier, forekomsten av ikke-tuberkulose mykobakterier i 2004-2005 var 0,5-6,2% blant alle mykobakterier hos nylig diagnostiserte pasienter. Sannsynligvis kan frekvensen være noe høyere, siden metoden som brukes til å behandle det diagnostiske materialet, ikke er optimal for ikke-tuberkuløse mykobakterier. Saprofytiske mykobakterier kan være tilstede i det diagnostiske materialet dersom oppsamlingsreglene ikke følges, eller på grunn av materialets spesifisitet (for eksempel kan M. Smegmatis utskilles fra urin hos mannlige pasienter).

I denne forbindelse er det viktig å gjentatte ganger bekrefte de påviste arter av mykobakterier fra materialet fra pasienten.

Mykobakterier påvirker huden, bløtvevet, og kan også forårsake mykobakterier i lungene, noe som er spesielt vanlig ved immunforsvarlige forhold. Med lungeplassering oppdages det ofte hos eldre menn, hvis historie har kroniske lungesykdommer, inkludert de med svampelesjoner.

Av alle mykobakterier er M. Avium-intracellularae-komplekset det vanligste årsaksmedlet til lungemykobakterier hos mennesker. Det forårsaker sykdommer i lungene, perifere lymfeknuter og spredte prosesser. I nord i den europeiske regionen, ca 60% av mycobacteriosis av lungene. Fibrous-cavernøse og infiltrerende prosesser dominerer å ta kronisk kurs på grunn av høy motstand mot anti-tuberkulosemedisiner.

M. Kansasii er forårsakerne av kronisk lungesykdom, som ligner på tuberkulose. Kjemoterapi er mer effektiv, på grunn av høyere sensitivitet for M. Kansasii til antibakterielle legemidler. M. Xenopi og M. Malmoense forårsaker hovedsakelig kroniske lungesykdommer. De kan forurense vannsystemet med varmt og kaldt vann. M. Malmoens habitat er ikke fullt etablert. M. Xenopi viser ganske god sensitivitet mot anti-tuberkulose terapi. M. Malmoense viser en tilstrekkelig høy sensitivitet for antibiotika in vitro, men konservativ behandling er ofte ineffektiv til døden. M. Fortuitum og M. Chelonae er anerkjent som kausative midler for sykdommer i bein og bløtvev på grunn av direkte infeksjon av såret med traumer, kirurgisk inngrep og penetrerende skade. De forårsaker opptil 10% av mykobakterier i lungene. Det flyter som et kronisk, destruktivt, bilateralt nederlag, ofte dødelig. Antituberkulosemedisiner og bredspektret antibiotika er ikke aktive eller er ikke veldig aktive mot disse typer mykobakterier.

I de sørlige områdene, mycobacteriosis av huden og myke vev forårsaket av M. Leprae, M. Ulceranse. Påvisning av nontuberkuløse mykobakterier utføres i laboratorier fra landets ledende anti-tuberkulose-institusjoner. Dette krever høy kvalifikasjon og godt utstyr til laboratorier.