Микобактерии

Род Mycobacterium (сем. Mycobacteriaceae, порядок Actinomycetales) включает более 100 видов, широко распространённых в природе. Большая часть – сапрофиты и условно-патогенные. У человека вызывают туберкулёз (Mycobacterium tuberculosis – в 92% случаев, Mycobacterium bovis – 5%, Mycobacterium africanus – 3%) и лепру (Mycobacterium leprae).

Микобактерии туберкулёза.

Mycobacterium tuberculosis – основной возбудитель туберкулёза у человека – был открыт в 1882 г. Р. Кохом.

Туберкулёз (tuberculosis, phthisis) – хроническое инфекционное заболевание. В зависимости от локализации патологического процесса выделяют туберкулёз органов дыхания и внелёгочные формы (туберкулёз кожи, костей и суставов, почек и др.). Локализация процесса в определённой степени зависит от путей проникновения микобактерий в организм человека и вида возбудителя.

Морфология, физиология. Микобактерии туберкулёза – грамположительные прямые или слегка изогнутые палочки 1-4 x 0.3-0.4 мкм. Высокое содержание липидов (40%) придаёт клеткам микобактерий туберкулёза ряд характерных свойств: устойчивость к кислотам, щелочам и спирту, трудное восприятие анилиновых красителей (для окраски туберкулёзных палочек применяют метод Циля-Нильсена, по этому методу они окрашиваются в розовый цвет). В мокроте не может быть других кислотоустойчивых микроорганизмов, поэтому их обнаружение является указанием на возможный туберкулёз. В культурах встречаются зернистые формы, ветвящиеся, зёрна Муха – шаровидные кислотоподатливые, легко окрашивающиеся по Граму (+). Возможен переход в фильтрующиеся и L-формы. Неподвижны, спор и капсул не образуют.

Для размножения микобактерий туберкулёза в лабораторных условиях используют сложные питательные среды, содержащие яйца, глицерин, картофель, витамины. Стимулируют рост микобактерий аспарагиновая кислота, соли аммония, альбумин, глюкоза, твин-80. Чаще всего применяют среду Левенштейна-Йенсена (яичная среда с добавлением картофельной муки, глицерина и соли) и синтетическую среду Сотона (содержит аспарагин, глицерин, цитрат железа, фосфат калия). Размножаются микобактерии туберкулёза медленно. Велик период генерации – деление клеток в оптимальных условиях происходит 1 раз в 14-15 ч, тогда как большинство бактерий других родов делятся через 20-30 мин. Первые признаки роста можно обнаружить через 8-10 дней после посева. Затем (через 3-4 недели) на плотных средах появляются морщинистые, сухие с неровными краями колонии (напоминающие цветную капусту). В жидких средах сначала образуется нежная плёнка на поверхности, которая утолщается и падает на дно. Среда при этом остаётся прозрачной.

Являются облигатными аэробами (поселяются в верхушках лёгких с повышенной аэрацией). В среды добавляют бактериостатины (малахитовый или бриллиантовый зелёный) или пенициллин для подавления роста сопутствующей микрофлоры.

Признаки, которые используют при дифференциации Mycobacterium tuberculosis от некоторых других микобактерий, встречающихся в исследуемых материалах:

Обозначения: + - наличие признака, - - отсутствие признака, ± - признак непостоянен.

Антигены. Клетки микобактерий содержат соединения, белковые, полисахаридные и липидные компоненты которых обуславливают антигенные свойства. Антитела образуются на туберкулиновые протеиды, а также на полисахариды, фосфатиды, корд-фактор. Специфичность антител к полисахаридам, фосфатидам определяется в РСК, РНГА, преципитации в геле. Антигенный состав M. tuberculosis, M. bovis, M. leprae и других микобактерий (включая многие сапротфитические виды) сходен. Туберкулиновый протеин (туберкулин) обладает выраженными аллергенными свойствами.

Резистентность. Попадая в окружающую среду, микобактерии туберкулёза длительное время сохраняют свою жизнеспособность. Так, в высохшей мокроте или пыли микроорганизмы выживают в течение нескольких недель, во влажной мокроте – 1.5 месяца, на предметах, окружающих больного (бельё, книги) – более 3 месяцев, в воде – более года; в почве – до 6 месяцев. Длительно сохраняются эти микроорганизмы в молочных продуктах.

К действию дезинфицирующих веществ микобактерии туберкулёза более устойчивы, чем другие бактерии, - требуются более высокие концентрации и более длительное время воздействия для их уничтожения (фенол 5% - до 6 часов).  При кипячении погибают мгновенно, чувствительны к воздействию прямого солнечного света.

Экология, распространение и эпидемиология. Туберкулёзом в мире болеют 12 млн. человек, ещё 3 млн. заболевают ежегодно. В естественных условиях M. tuberculosis вызывает туберкулёз у человека, человекообразных обезьян. Из лабораторных животных высокочувствительными являются морские свинки, менее – кролики. К M. bovis – возбудителю туберкулёза у рогатого скота, свиней и человека – высокочувствительны кролики и менее – морские свинки. M. africanus вызывает туберкулёз у людей в странах тропической Африки.

Источником инфекции при туберкулёзе являются люди и животные с активно протекающим туберкулёзом, с наличием воспалительных и деструктивных изменений, выделяющие микобактерии (преимущественно лёгочные формы). Больной человек может инфицировать от 18 до 40 человек. Однократного контакта для заражения недостаточно (основное условие – продолжительный контакт). Для заражения также имеет значение степень восприимчивости.

Больной человек может за сутки выделить от 7 до 10 миллиардов микобактерий туберкулёза. Наиболее распространён воздушно-капельный путь заражения, при котором возбудитель проникает в организм черех верхние дыхательные пути, иногда через слизистые оболочки пищеварительного тракта (алиментарный путь) или через повреждённую кожу.

Патогенность. Микобактерии не синтезируют экзо- и эндотоксин. Поражение тканей вызывает ряд веществ микробной клетки. Так, патогенность возбудителей туберкулёза связана с прямым или иммунологически опосредованным повреждающим действием липидов (воском D, мураминдипептидом, фтионовыми кислотами, сульфатидами), которое проявляется при их разрушении. Их действие выражается в развитии специфических гранулём и поражении тканей. Токсическое действие оказывает гликолипид (трегалозодимиколат), так называемый корд-фактор. Он разрушает митохондрии клеток инфицированного организма, нарушает функцию дыхания, угнетает миграцию лейкоцитов в поражённый очаг. Микобактерии туберкулёза в культурах, имеющих корд-фактор, образуют извилистые тяжи.

Патогенез туберкулёза. Туберкулёз – хроническая гранулёматозная инфекция, может поражать любую ткань, по частоте у детей: лёгкие, лимфатические узлы, кости, суставы, мозговые оболочки; у взрослых: лёгкие, кишечник, почки.

Первичный туберкулёз (детский тип) – инфекция может продолжаться несколько недель. В зоне проникновения и размножения микобактерий возникает воспалительный очаг (первичный эффект – инфекционная гранулёма), наблюдается сесибилизация и специфический воспалительный процесс в регионарных лимфатических узлах (при поражении лёгких – грудные, глоточные лимфоидные скопления, миндалины) – формируется так называемый первичный туберкулёзный комплекс (как правило поражается нижняя доля правого лёгкого). Т. к. развивается состояние сенсибилизации, размножение в сенсибилизированном органе приводит к специфическим изменениям в ткани: микроорганизмы поглощаются макрофагами → вокруг них образуется барьер (фагосома) → лимфоциты атакуют эти клетки (выстраиваясь по периферии очага) → формируются специфические туберкулы (tuberculum - бугорок) – мелкие (диаметр 1-3 мм), зерновидные, белые или серовато-жёлтые. Внутри располагаются бактерии, затем ограничивающий пояс (гигантских или эпителиоидных) клеток, затем лимфоидные клетки, затем фиброидная ткань. Туберкулы могут сливаться в конгломераты → сдавление сосудов → нарушение кровообращения → некроз в центре конгломерата в виде сухих сыроподобных крошек (казеозный некроз). Может некротизироваться стенка сосуда → кровотечение.

Образовавшийся туберкул может:

● долго сохраняться (не сопровождается клиническими проявлениями);

● при доброкачественном течении болезни первичный очаг может рассасываться, поражённый участок рубцеваться (не нарушается функция органа) или кальцифицироваться (образуются очаги Гона, сохраняющиеся пожизненно без клинических проявлений). Однако этот процесс не завершается полным освобождением органима от возбудителя. В лимфатических узлах и других органах туберкулёзные бактерии сохраняются много лет, иногда в течение всей жизни. Такие люди, с одной стороны, обладают иммунитетом, а с другой – остаются инфицированными.

● Может происходить размягчение и инфильтрация первичного очага → это может сопровождаться прорывом очага в близлежащие ткани → может привести к разрыву бронха → некротизированная ткань проскальзывает в просвет бронха → образуется ложкообразная полость (caverna).

Если этот процесс происходит в кишечнике или на поверхности кожи, образуется туберкулёзная язва.

Хронический туберкулёз (взрослый тип) возникает в результате реинфекции (чаще эндогенной). Активация первичного комплекса развивается вследствие сниженной сопротивляемости организма, чему способствуют неблагоприятные условия быта и труда (плохое питание, низкая инсоляция и аэрация, малая подвижность), сахарный диабет, силикоз, пневмокониоз, физические и психические травмы, другие инфекционные заболевания, генетическая предрасположенность. У женщин большая вероятность перехода заболевания в хроническую форму. Активация первичного туберкулёзного комплекса ведёт к генерализации инфекционного процесса.

Формы генерализации:

● Чаще всего лёгочная (верхняя и задняя часть верхней доли) с образованием каверн, в стенках каверн могут размножаться Staphylococcus и Streptococcus → изнурительная лихорадка; если эрозируются стенки сосудов → кровохарканье. Формируются рубцы. Иногда бывают осложнения: туберкулёзная пневмония (при внезапном разлитии экссудата из очага) и плеврит (если повреждённые участки лёгких близки к плевре). Поэтому всякий плеврит должен рассматриваться как туберкулёзный процесс, пока не будет доказано обратное.

● Инфекция может распространяться гематогенно и лимфогенно.

● Бактери могут распространяться в близлежащие ткани.

● Могут продвигаться по естественным путям (из почек в мочеточники).

● Могут распространяться по кожным покровам.

● Может развиться туберкулёзный сепсис (нагруженный микроорганизмами материал из туберкул попадает в крупный сосуд).

Диссеминация возбудителей приводит к образованию в различных органах туберкулёзных очагов, склонных к распаду. Выраженная интоксикация обусловливает тяжёлые клинические проявления болезни. Генерализация приводит к поражению органов мочеполовой системы, костей и суставов, мозговых оболочек, глаз.

Клиника зависит от локализации поражения, общим является длительное недомогание, быстрое утомление, слабость, потливость, похудание, по вечерам – субфибрильная температура. Если поражаются лёгкие – кашель, при деструкции лёгочных сосудов – кровь в мокроте.

Иммунитет. Заражение микобактериями туберкулёза не всегда приводит к развитию заболевания. Восприимчивость зависит от состояния макроорганизма. Она значительно усиливается, когда человек находится в неблагоприятных условиях, снижающих общую резистентность (изнурительный труд, недостаточное и неполноценное питание, плохие жилищные условия и т.д.). Способствует развитию туберкулёзного процесса и ряд эндогенных факторов: сахарный диабет; заболевания, которые лечат кортикостероидами; психические болезни, сопровождающиеся депрессией, и другие заболевания, снижающие резистентность организма. Значение образующихся в организме антител в формировании сопротивляемости к туберкулёзной инфекции до сих пор неясно. Считается, что антитела к микобактериям туберкулёза являются “свидетелями” иммунитета и не оказывают ингибирующего действия на возбудителя.

Большое значение имеет клеточный иммунитет. Показатели его изменений адекватны течению заболевания (по реакции бласттрансформации лимфоцитов, цитотоксическому действию лимфоцитов на клетки-“мишени”, содержащие антигены микобактерий, выраженности реакции торможения миграции макрофагов). T-лимфоциты после контакта с антигенами микобактерий синтезируют медиаторы клеточного иммунитета, усиливающие фагоцитарную активность макрофагов. При подавлении функции T-лимфоцитов (тимэктомия, введение антилимфоцитарных сывороток, других иммунодепрессантов) туберкулёзный процесс был быстротечным и тяжёлым.

Микробактерии туберкулёза разрушаются внутриклеточно в макрофагах. Фагоцитоз является одним из механизмов, приводящих к освобождению организма от микобактерий туберкулёза, но он часто является незавершённым.

Другим важным механизмом, способствующим ограничению размножения микобактерий, фиксации их в очагах, является образование инфекционных гранулём при участии T-лимфоцитов, макрофагов и других клеток. В этом проявляется защитная роль ГЗТ.

Иммунитет при туберкулёзе ранее называли нестерильным. Но имеет значение не только сохранение живых бактерий, поддерживающих повышенную сопротивляемость к суперинфекции, а и явление “иммунологической памяти”. При туберкулёзе развивается реакция ГЗТ.

Лабораторная диагностика туберкулёза осуществляется бактериоскопическим, бактериологическим и биологическим методами. Иногда используются аллергологические пробы.

Бактериологический метод. В исследуемом материале обнаруживают микобактерии туберкулёза путём микроскопии мазков, окрашенных по Цилю-Нильсену и с применением люминесцентных красителей (чаще всего аурамина). Можно использовать центрифугирование, гомогенизацию, флотацию материала (гомогенизация суточной мокроты → добавление к гомогенату ксилола (или толуола) → ксилол всплывает, увлекая микобактерии → эту плёнку собирают на стекло → ксилол испаряется → получается мазок → окрашивание, микроскопирование). Бактериоскопию рассматривают как ориентировочный метод. Применяют ускоренные методы обнаружение микобактерий в посевах, например, по методу Прайса (микроколонии). Микроколонии позволяют увидеть и наличие корд-фактора (основной фактор вирулентности), благодаря которому образовавшие его бактерии складываются в косы, цепочки, жгуты.

Бактериологический метод является основным в лабораторной диагностике туберкулёза. Выделенные культуры идентифицируют (дифференцируют от других видов микобактерий), определяют чувствительность к антимикробным препаратам. Этот метод может использоваться для контроля за эффективностью лечения.

Серологические методы не применяются для диагностики, так как нет корреляции между содержанием антител и тяжестью процесса. Могут использоваться в научно-исследовательских работах.

Биологический метод используется в случаях, когда возбудителя трудно выделить из исследуемого материала (чаще всего при диагностике туберкулёза почек из мочи) и для определения вирулентности. Материалом от больного заражают лабораторных животных (морских свинок, чувствительных к M. tuberculosis, кроликов, восприимчивых к M. bovis). Наблюдение ведут в течение 1-2 месяцев до гибели животного. С 5-10-го дня можно исследовать пунктат лимфотического узла.

Аллергические пробы. Для проведения этих проб используется туберкулин – препарат из M. tuberculosis. Впервые это вещество получил Р. Кох в 1890 г. из кипячённых бактерий (“старый туберкулин”). Сейчас применяется очищенный от примесей и стандартизованный в ЕД туберкулин (PPD – очищенный протеиновый дериват). Это фильтрат убитых нагреванием бактерий, отмытый спиртом или эфиром, лиофильно-высушенный. С иммунологической точки зрения – гаптен, вступает в реакцию с иммуноглобулинами, фиксированными на T-лимфоцитах.  

Проба Манту проводится внутрикожным введением туберкулина. Учёт результатов через 48-72 часа. Положительный результат – местная воспалительная реакция в виде отёка, инфильтрата (уплотнения) и покраснения – papula. Положительный результат свидетельствует о сенсибилизации (или о наличии микобактерий в организме). Сенсибилизация может быть вызвана инфицированием (реакция положительна через 6-15 недель после инфицирования), болезнью, иммунизацией (у привитых живой вакциной).

 Ставится туберкулиновая проба с целью отбора для ревакцинации, а также для оценки течения туберкулёзного процесса. Имеет значение также вираж Манту: положительный (после отрицательной пробы положительная) – инфицирование, отрицательный (после положительной пробы отрицательная) – гибель микобактерий.

Профилактика и лечение. Для специфической профилактики используют живую вакцину БЦЖ – BCG (Bacille de Calmette et de Guerin). Штамм БЦЖ был получен А. Кальметтом и М. Жереном длительным пассированием туберкулёзных палочек (M. bovis) на картофельно-глицериновой среде с добавлением желчи. Ими было сделано 230 пересевов в течение 13 лет и получена культура со сниженной вирулентностью. В нашей стране в настоящее время проводят вакцинацию против туберкулёза всех новорождённых на 5-7-й день жизни внутрикожным методом (наружная поверхность верхней трети плеча), через 4-6 недель образуется инфильтрат – pustula (маленький рубчик). Микобактерии приживаются и обнаруживаются в организме от 3 до 11 месяцев. Вакцинация предохраняет от инфицирования дикими уличными штаммами в наиболее уязвимый период. Ревакцинацию проводят лицам с отрицательной туберкулиновой пробой с интервалом в 5-7 лет до 30-летнего возраста (в 1, 5-6, 10 классах школы). Создают таким образом инфекционный иммунитет, при котором возникает реакция ГЗТ.

Для лечения туберкулёза применяют антибиотики, химиотерапевтические препараты, к которым чувствительны возбудители. Это – препараты I ряда: тубазид, фтивазид, изониазид, дигидрострептомицин, ПАСК и II ряда: этионамид, циклосерин, канамицин, рифампицин, виомицин. Все противотуберкулёзные препараты действуют бактериостатически, к любому препарату быстро вырабатывается устойчивость (перекрёстная), поэтому для лечения проводят комбинированную терапию одновременно несколькими препаратами с разным механизмом действия, с частой сменой комплекса препаратов.

В комплексе лечебных мероприятий используется десенсибилизирующая терапия, а также стимуляция естественных защитных механизмов организма.

Микобактерии лепры.

Возбудитель лепры (проказы) – Mycobacterium leprae описан Г. Гансеном в 1874 г. Лепра – хроническое инфекционное заболевание, встречающееся только у людей. Заболевание характеризуется генерализацией процесса, поражением кожи, слизистых оболочек, периферических нервов и внутренних органов.

Морфология, физиология. Микобактерии лепры – прямые или слегка изогнутые палочки длиной от 1 до 7 мкм, диаметром 0.2-0.5 мкм. В поражённых тканях микроорганизмы располагаются внутри клеток, образуя плотные шаровидные скопления – лепрозные шары, в которых бактерии тесно прилегают друг к другу боковыми поверхностями (“сигаретные палочки”). Кислотоустойчивы, окрашиваются по методу Циля-Нильсена в красный цвет.

На искусственных питательных средах микобактерии лепры не культивируются. В 1960 г. была создана экспериментальная модель с заражением белых мышей в подушечки лапок, а в 1971 г. – броненосцев, у которых в месте введения микобактерий лепры образуются типичные гранулёмы (лепромы), а при внутривенном заражении развивается генерализованный процесс с размножением микобактерий в поражённых тканях.

Антигены. Из экстракта лепромы выделены 2 антигена: термостабильный полисахаридный (групповой для микобактерий) и термолабильный белковый, высокоспецифичный для лепрозных палочек.

Экология и распространение. Естественным резервуаром и источником возбудителя лепры является больной человек. Заражение происходит при длительном и тесном контакте с больным.

Свойства возбудителя, его отношение к воздействию различных факторов окружающей среды изучены недостаточно.

Патогенность возбудителя и патогенез лепры. Инкубационный период лепры в среднем 3-5 лет, но возможно удлинение до 20-30 лет. Развитие заболевания происходит медленно, в течение многих лет. Различают несколько клинических форм, из которых наиболее тяжёлая и эпидемически опасная – лепроматозная: на лице, предплечьях, голени образуются множественные инфильтраты-лепромы, в которых содержится огромное количество возбудителей. В дальнейшем лепромы распадаются, образуются медленно заживающие язвы. Поражаются кожа, слизистые оболочки, лимфатические узлы, нервные стволы, внутренние органы. Другая форма – туберкулоидная – протекает клинически легче и менее опасна для окружающих. При этой форме поражается кожа, а нервные стволы и внутренние органы реже. Высыпания на коже в виде мелких папул сопровождаются анестезией. В очагах поражений возбудителей бывает немного.

Иммунитет. В течение развития заболевания возникают резкие изменения иммунокомпетентных клеток, главным образом T-системы, - снижается число и активность T-лимфоцитов и как следствие теряется способность реагировать на антигены микобактерий лепры. Реакция Мицуды на введение в кожу лепромина у больных лепроматозной формой, протекающей на фоне глубокого угнетения клеточного иммунитета, отрицательна. У здоровых лиц и у больных туберкулоидной формой лепры – положительна. Эта прба, таким образом, отражает тяжесть поражения T-лимфоцитов и используется как прогностическая, характеризующая эффект лечения. Гуморальный иммунитет не нарушается. В крови больных обнаруживаются в высоких титрах антитела к микобактериям лепры, но они, по-видимому, не играют защитной роли.

Лабораторная диагностика. Бактериоскопическим методом, исследуя соскобы с поражённых участков кожи, слизистых оболочек, обнаруживают характерно располагающиеся микобактерии лепры типичной формы. Мазки окрашивают по Цилю-Нильсену. Других способов лабораторной диагностики в настоящее время нет.

Профилактика и лечение. Специфической профилактики лепры нет. Комплекс предупредительных мероприятий проводят противолепрозные учреждения. Больных лепрой лечат в лепрозориях до клинического выздоровления, а затем амбулаторно.

В нашей стране лепру регистрируют редко. Отдельные случаи бывают лишь в некоторых районах. По данным ВОЗ, в мире насчитывается более 10 млн. больных лепрой.

Лечение лепры проводят сульфоновыми препаратами (диацетилсульфон, селюсульфон и др.). Используют и десенсибилизирующие средства, препараты, применяемые для лечения туберкулёза, а также биостимуляторы. Разрабатываются методы иммунотерапии.