Årsager til tuberkulose

Familien Mycobacteriaceae af ordren Actinomycetales indeholder enkeltkernen Mycobacterium. I 1975 nummererede dette slægt ca. 30 arter, og i 2000 var dette tal tæt på 100. De fleste arter af mykobakterier er klassificeret som saprofyte mikroorganismer, der er bredt fordelt i miljøet.

Gruppen obligatoriske parasitter er ubetydelig, men dens praktiske betydning er stor og bestemmes af arter, der forårsager tuberkulose hos mennesker og dyr. Der er en opfattelse, at forfædrene af menneskelige patogene mykobakterier var gamle jordmycobakterier.

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

Taxonomi af mykobakterier

Alle mykobakterier er opdelt i patogen for mennesker og betingelsesmæssigt patogene.

I klinisk mikrobiologi anvendes flere fremgangsmåder til klassificering af mykobakterier:

• ved hastighed og optimal væksttemperatur, evne til at danne pigment;
• på klinisk signifikante komplekser.

Tuberkulosefremkaldende arter af mykobakterier kombineres i et kompleks af M. Tuberculosis, herunder M. Tuberculosis, M. Bovis. M. Bovis BCG, M. Africanum, M. Microti, M. Canettii. For nylig er M. Pinnipedii, M. Sargae, fylogenetisk relateret til M. Microti og M. Bovis blevet tildelt ham.

Resten af mykobakterierne, der forårsager forskellige mycobakterier, klassificeres som ikke-tuberkuløse mykobakterier. Fra denne gruppe skelnes mellem følgende komplekser: M. Avium, der består af M. Avium, M. Intracellulare, M. Scrofulaceum; M.fortuitum, herunder underarter M.fortuitum og M. Chelonae og M. Terrae, herunder M. Terrae, M. Triviale og M. Nonchromogenicum. De vigtigste grupper er de forårsagende midler af M. Leprae spedalskhed, såvel som de forårsagende midler af ulcerative læsioner Buruli M. Ulcerans.

Denne klassifikation kombinerer typerne af mykobakterier med samme kliniske betydning, jo finere deres differentiering er ubetydelig. Biologiske, biokemiske og molekylære metoder anvendes til at identificere arter inden for grupper og komplekser.

Klassificering af nontuberkuløse mykobakterier på grundlag af kulturelle forskelle blev udviklet af Runion i 1959. Ifølge hende. 4 grupper af mykobakterier isoleres.

Gruppe I - fotochromogene mykobakterier

Denne gruppe omfatter mycobakterier, der ikke pigmenteres, når de vokser i mørket, men erhverver en lysegul eller gul-orange pigmentering efter udsættelse for lys. Potentielt patogene stammer tilhørende denne gruppe. - M. Asiaticum, M. Kansasii, M. Marinum, M. Simiae. Blandt mycobakterierne i denne gruppe er der både hurtigt voksende (M. Marinum) og langsomt voksende (M. Asiaticum, M. Kansasii). Den optimale væksttemperatur ligger i området fra 25 ^til C for M. Simiae, 32-33 ^om C for M. Marinum 37 til ^ca. C i M. Asiaticum.

Den største kliniske betydning i vores land er form af M. Kansasii, der findes i vandlegemer. Stammen af M. Kansasii (M. Luciflavum) forårsager sygdom hos mennesker. Æg medium vokser som glatte eller ru kolonier 37 temperaturoptimum ^af S. Morfologisk bakterier moderat længde. Til dato er to varianter af M. Kansasii blevet beskrevet: orange og hvidt. Med introduktionen af marsvin forårsager M. Kansasii infiltrater og fortykning af regionale lymfeknuder.

Gruppe II - scotochromogene mykobakterier (fra det græske ord scotos-mørke)

Til denne gruppe indbefatter mykobakterier, der danner et pigment i mørket. Væksten er 30-60 dage. Denne gruppe indbefatter M. Aquae (M. Gordonae) og M. Scrofulaceum.

M. Scrofulaceum henviser til potentielt patogene arter. På ægmediet vokser bakterierne af denne art i form af glatte eller grove orange kolonier. Morfologisk er mykobakterier stangformede, korte eller lange. De vokser ved en temperatur på 25-37 ^o C. Børn påvirkes af lymfeknuder og lunger.

M. Aquae (M. Gordonae) betegnes saprofytiske scotochromogene mykobakterier. På ægmediet vokser som orange kolonier ved en temperatur på 25-37 ° C. Morfologisk er mykobakteriet stangformet og af moderat længde (> 5 μm). Fundet i reservoirerne.

Gruppe III - ikke-fotokromogene mykobakterier

Denne gruppe omfatter mykobakterier, der ikke danner et pigment eller har en lysegul farve, som ikke forstærkes af lys. De vokser i 2-3 eller 5-6 uger. For dem bære. M. Avium, M. Intracellulare, M. Xenopi, M. Terrae, M. Gastri, M. Hattey, M. Bruiiense.

M. Avium (Mycobacterium aviær type) vokse på Lowenstein-Jensen-medium som en pigmenteret eller slabopigmentirovannyh kolonier ved 37 ^til C 45 og ^af S. Morfologisk - en stang, der har en gennemsnitlig længde. De kan være patogene for mennesker og en række forsøgsdyr samt husdyr (fx svin). Fundet i vand og jord.

M. Xenopi er adskilt fra padden. Unge kulturer vokser i form af ufigurerede kolonier. Senere vises et gul pigment. Morfologisk, lange trådlignende pinde. Vokse ved en temperatur på 40-45 ^o C. Betinget patogen for mennesker.

M. Terrae blev først isoleret fra radise. De vokser på Levenstein-Jensen-mediet og i form af pigmentfrie kolonier. Den optimale vækst er 37 ^o C. Morfologisk repræsenteres de af stænger med mellemlængde, saprophytter.

Gruppe IV - hurtigt voksende mykobakterier

Mykobakterier, der tilhører denne gruppe, er kendetegnet ved hurtig vækst (op til 7-10 dage). Voks i form af pigment eller pigmentfrie kolonier, ofte i form af R-form. God vækst tilladt for 2-5 dage ved 25 ^på C. Denne gruppe omfatter potentielt patogene mycobakterier M.fortuitum, og saprofytiske mycobakterier såsom M. Phlei, M. Smegmatis, og andre. M. Fortuitum giver synlig vækst på ægmediet på 2.-4. Dag i form af en "roset". Morfologisk er mykobakterier repræsenteret af korte stænger. På Lowenstein-Jensen-mediumet kan de absorbere malachitgrønne og være farvede grønne. Udbredt i naturen.

Runyon-klassifikationen viste sig at være meget praktisk til at identificere de mest almindelige arter af mykobakterier. Identifikation af nye arter og udseendet af et stigende antal mellemliggende former for mykobakterier medfører imidlertid vanskeligheder ved deres registrering i en bestemt gruppe Runyon.

M. Tuberculosis er en ung evolutionær formation. For nylig har der været en tendens til at opdele M. Tuberculosis i klynger eller familier. De vigtigste er stammer tilhørende familie i Beijing, der er præget af klonal adfærd og evnen til at forårsage tuberkulose mikrotubes.

Morfologi af mykobakterier

Mykobakterier - tynde stangformede celler med en karakteristisk egenskab af syre- og alkoholresistens (ved et af vækststadier), aerob. Gramfarvning er dårligt gram-positiv. Mykobakterier er immobile, de udgør ikke en spore. Conidia eller kapsler er fraværende. Væk på tætte næringsmedier langsomt eller meget langsomt: Ved optimale temperaturer vises de synlige kolonier efter 2-60 dage. Kolonier pink, orange eller gul, især med vækst i lyset. Pigmentet diffunderer ikke. Overfladen af kolonierne er normalt mat (S-type) eller ru (R-type). Ofte vokser mykobakterier i form af slimede eller rynket kolonier. På flydende medier vokser mykobakterier på overfladen. En blid tørfilm tykes over tid, bliver humpede og krøller og får en gullig nuance. Kødet er fortsat gennemsigtigt, og det er muligt at opnå diffus vækst i nærvær af vaskemidler. Mikrotubes af M. Tuberculosis (dvs. I de tidlige stadier) danner strukturer, der minder om bundter - et tegn, der er forbundet med ledningsfaktoren.

Ved farvning med carbolic fuchsin afsløres mycobacterium tuberculosis som tynde, let buede stænger af crimson-rød farve, der indeholder et andet antal granulater.

Længden af mykobakterier er ca. 1-10 μm. Og bredden er 0,2-0,7 μm. Nogle gange er det muligt at finde buede eller konvolutte varianter. Mikroorganismer placeret enkeltvis, parvis eller i grupper, skiller sig godt ud mod den blå baggrund af de øvrige komponenter i præparatet. Ofte kan bakteriecellerne arrangeres i form af et romertal "V".

I fremstillingen er det også muligt at detektere ændrede coccoid-syre-resistente former af patogenet, afrundede sfæriske eller mycellignende strukturer. I dette tilfælde skal det positive svar bekræftes af yderligere metoder.

Struktur af cellevæggen af mykobakterier

Cellevæggen af mykobakterier er den mest komplekse i sammenligning med resten af prokaryoter.

Mens gram-negative bakterier har to membraner består cellevæggen af mykobakterier af flere lag, hvoraf nogle indeholder sukkerarter og er karakteriseret ved en forholdsvis konstant sammensætning. De ydre lag har en variabel kemisk sammensætning og er hovedsageligt repræsenteret af lipider, hvoraf de fleste er mycolsyre og deres derivater. Disse lag er som regel ikke synlige i elektronmikroskopi. Den primære ramme af cellevæggen er tværbundne peptidoglycaner - det elektron-tætte lag. Laget af arabinogalactaner gentager et lag af peptidoglycaner, der danner en polysaccharidstroma i cellevæggen. Det har punkter af forbindelse med peptidoglycanlaget og strukturer til fastgørelse af mycolsyre og deres derivater.

Mycolsyre er til stede i form af frie sulfolipider og ledningsfaktorer, hvis tilstedeværelse på celleoverfladen er forbundet med den karakteristiske dannelse af M kolonier. Tuberkulose i form af seler. Mykosyrernes unikhed og nøglerolle i mycobakteriernes strukturelle organisation og fysiologi gør dem til et fremragende mål for etiotropisk terapi.

Et lag af glycolipider kaldes "mycosider" og er undertiden sammenlignet med en mikrokapsel. Mikozidy strukturelt og funktionelt ligner de ydre membran lipopolysacchariderne af gramnegative bakterier, men deres mangel på aggressivitet, ikke desto mindre de er giftige og (snorlignende faktor og sulfolipider) forårsage dannelse af granulomer.

Cellemembranen og cellevæggen lag gennemtrængt af kanaler eller porer blandt hvilke porer med en passiv kort levetid, giver diffusionskontrollerede stoffer og kanaler med en længere levetid, hvilket giver transport flygtige stoffer.

En anden komponent af mycobakteriernes cellevæg er lipoarabinomannan. Den er forankret på plasmamembranen, gennemsyrer cellevæggen og fremkommer på overfladen. I denne henseende ligner den lipoteikosyrer af gram-positive bakterier eller lipopolysaccharid-O-antigener af gram-negative bakterier. Terminale fragmenter lipoarabinomannan, primært mannose grupper uspecifikt undertrykke aktivering af T-lymfocytter og perifere blodleukocytter. Dette fører til en krænkelse af immunresponsen på mykobakterier.

Variabilitet og former for mykobakterier

Bakterienes vedholdenhed har en særlig patogenetisk betydning. Laboratorieforsøg udført in vitro og in vivo viste, at bakteriepræparater af isoniazid og pyrazinamid kun dræber mycobakterier i reproduktionsfasen. Hvis mykobakterierne er i en fase med lav metabolisk aktivitet (dvs. Bakteriel vækst er næsten fuldstændigt suspenderet, og bakterierne kan kaldes "sovende"), virker bakteriedræbende præparater ikke på dem. Denne tilstand kaldes sovende, og mikroorganismer kaldes persister. Persister er ikke følsomme for kemoterapi, dvs. Opfører sig som resistente mikroorganismer. Faktisk kan de forblive følsomme for stoffer.

En kraftig stimulering til overgangen af mycobakterielle celler til den sovende tilstand er kemoterapeutiske midler såvel som faktorerne i værts immunsystem. Persisters kan overleve i læsionerne i måneder eller endda år. Under vedholdenhed kan mykobakterier omdannes til L-former. I denne form udviser mykobakterier ekstremt lav metabolisk aktivitet, primært rettet mod at øge tykkelsen af cellevæggen og den ekstracellulære matrix, som forhindrer enkel diffusion af stoffer. Derudover er der i mykobakterier akkumulering af genetisk materiale, hvilket øger sandsynligheden for at rekonstruere en normalt fungerende celle under gunstige betingelser. Detektion af L-former ved hjælp af standard mikrobiologiske metoder er vanskelig.

Hvis sovende mykobakterier igen erhverver metabolisk aktivitet og begynder at formere sig under kemoterapi, dør de hurtigt. Hvis kemoterapi er afsluttet, fortsætter sådanne "genoplivede" mykobakterier med at formere sig og forårsage sygdomens tilbagefald. Dette forklarer gyldigheden af lange kurser af kemoterapi og anvendelsen af efterfølgende kort profylaktisk. Som regel sæsonbestemt, kurser af kemoprofylakse.

Fysiologi af mykobakterier

I prokaryoternes område er mykobakterier utvivlsomt ledere i syntesen af de mest komplekse organiske forbindelser. Sandsynligvis har de den mest fleksible metabolisme, der giver den nødvendige variabilitet for overlevelse både i det ydre miljø og i makroorganismen. Til dato er der blevet beskrevet mere end 100 enzymatiske reaktioner, der viser den forgrenede og komplekse karakter af mycobakteriernes metabolisme. Til syntesen af slutforbindelserne eller at tilvejebringe de nødvendige fysiologiske funktioner i mycobakterier kan udføres parallelle veje afhængigt substrattilgængelighed, kemisk miljø, sikkerhed åndedrætscykler nødvendige komponenter (metalioner, partialtryk af oxygen, carbondioxid og andre.).

Mykobakteriens biokemiske egenskaber

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

Lipids metabolisme

Lipider af cellevæggen, der udgør op til 60% af den tørre vægt af cellen, bestemmer ikke-standard karakteren af mycobakteriernes tinctoriale, fysiologiske og økologiske egenskaber.

De specifikke lipider af mycobakterier, der er beskrevet hidtil, er strukturelt opdelt i 7 hovedgrupper:

1. fedtsyrederivater af kulhydrater (hovedsagelig trehalose-ledningsfaktor):
2. mannosider af phosphatidylmiosin:
3. fedtsyrederivater af peptider;
4. glycosider af N-acylpeptider - mycosider C;
5. fedtsyreestere af fluorothyroler;
6. mycosider A, B. G;
7. Mykoler af glycerin.

Lipider i grupper 4-6 findes kun i mykobakterier.

Blandt de unikke, bør det noteres tuberculostearic og tuberculopalmitic acid, som er precursorer af mycolic syrer.

Mikolovye-syre - en gruppe af højmolekylære fedtsyrer med en kædelængde på op til 84 carbonatomer, strukturen af hovedkæden bestemmes af den systematiske position af mikroorganismen og betingelserne for dens vækst. Deres lave reaktivitet giver høj kemisk stabilitet af mycobacteriumcellevæggen. Mikolata undertrykker den enzymatiske spaltning af cellevæggen og frie radikale reaktioner.

Ledningsfaktor tilskrives den 1. Gruppe lipider. Det er forbundet med højgiftighed af mykobakterier og virulens.

Overfladeaktive lipider eller sulfolipider spiller en vigtig rolle ved intracellulær tilpasning af mykobakterier. Sammen med ledningsfaktoren danner de cytotoksiske membran -otropiske komplekser.

Lipoarabinomannan er en heterogen blanding af højmolekylære lipopolysaccharid: forgrenede polymerer med arabinose og mannose derivater diatsilglitserinovymi tuberkulostearinovoy og palmitinsyre.

Mycosider C er peptidoglycolipider. Dannelse af mycobakteriernes ydre skal, som kan observeres ved elektronmikroskopi i form af en gennemsigtig zone på periferien af cellerne. Mycosider er artsspecifikke forbindelser. Antigene egenskaber af mykobakterier afhænger af deres type.

Den kvantitative og kvalitative sammensætning af lipidforbindelser af mykobakterier er dynamisk og afhænger af alder af cellerne, sammensætningen af næringsmediet og de fysisk-kemiske egenskaber af miljøet. Unge celler af mykobakterier begynder at danne en cellevæg fra syntesen af lipopolysaccharider med relativt korte alifatiske kæder. På dette stadium er de ret sårbare og tilgængelige for immunsystemet. Med væksten af cellevæggen og dannelsen af højmolekylære lipider opnår mycobakterier stabilitet og ligegyldighed i forholdet til immunsystemet.

Kulhydraternes metabolisme

Den mest foretrukne kilde til carbon for mykobakterier er glycerol.

De vigtigste kulhydrater er arabinose. Mannose og maltose - udgør mere end halvdelen af alle saccharider. Derudover spiller i cellernes liv rollen som trehalose, glucose, fructose, galactose, rhamnose og nogle andre saccharider. På samme tid går syntesen langs hydrolase- og aldolasepasserne. Pyruvatbanen anvendes til syntese af glycogen. Arabinose og mannose er involveret i dannelsen af vigtige strukturelle forbindelser. For at opnå energi anvendes pentosephosphatvejen for glucoseoxidation. Det leveres af malat, isocitrat og succinat dehydrogenaser, hvilket giver fleksibilitet til åndedrætssystemet.

Glyoxylatvejen er unik, hvilke mykobakterier anvendes til at involvere frie fedtsyrer i tricarboxylsyrecyklussen, som akkumulerer under mycobakteriets vækst. Denne cyklus tiltrækker forskernes opmærksomhed som en mulig mekanisme for mycobakteriernes kemotakse under persistens.

Kvælstof og aminosyrer

Udnyttelsesgraden af mykobakterier nitrater, nitritter, hydroxylaminer kan tjene til at identificere arter. Som en kilde til nitrogen foretrækker mykobakterier asparagin. Syntese af aminosyrer er en flygtig proces og tilvejebringes af en gruppe enzymer, der tillader anvendelsen af andre aminosyreforbindelser, for eksempel glutamat.

Nitrit- og nitratreduktaseaktivitet

Mycobacterium tuberculosis kan danne adenosintriphosphat (ATP) i overførslen af kædeoverførselsmidler elektroner afslutning NO ₃ -, men ikke O ₂ I denne reaktion sker rekonstituering NO ₃ til NH ₃ i mængder, der er nødvendige til syntese af aminosyrer, purin- og pyrimidinbaser. Dette gøres ved den sekventielle virkning af nitrat- og nitritreduktaser.

Catalase- og peroxidaseaktivitet

Catalase forhindrer akkumulering af hydrogenperoxid, som dannes under aerob oxidation af rekonstituerede flavoproteiner. Enzymaktiviteten afhænger af mediumets og temperaturens pH. Ved en temperatur på 56 ° C er katalase ikke aktiv. Der er test for at tilhøre det patogene kompleks af mykobakterier, baseret på katalaseens termiske stabilitet.

Det er kendt, at 70% af stammerne af mycobacterium tuberculosis, resistent overfor isoniazid, mister sin katalase- og peroxidaseaktivitet.

Peroxidase- og katalaseaktivitet udføres af det samme enzymkompleks.

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

Vitaminer og coenzymer

Strukturen af M. Tuberculosis indbefatter B-vitaminer (riboflavin, pyridoxin. Cyanocobalamin, thiamin), C-vitamin og K. P-aminobenzoesyre og pantothensyre nikotinsyre, biotin og folinsyre.

Metabolisme, ernæring og respiration af mykobakterier

Under de sædvanlige gunstige betingelser, mycobacterium tuberculosis - strenge aerobes og mesofiler, dvs. De vokser i nærvær af oxygen og i temperaturområdet 30-42 ^på C, fortrinsvis ved 37 ^til S. Under ugunstige miljøforhold, og (eller) iltmangel Mycobacterium tuberculosis manifestere sig som microaerophiles og endda anaerobe bakterier. Samtidig undergår deres metabolisme betydelige ændringer.

På forbrug af ilt og udvikling af oxidasystemer ligner mykobakterier sande svampe. Som en forbindelse mellem NADH dehydrogenase og cytochrom b i overførselssystemet af slægten er Mycobacterium vitamin K ₉. Dette cytokromsystem ligner et mitokondrielt system. Det er følsomt for dinitrophenol, såvel som i højere organismer.

Den beskrevne type respiration er ikke den eneste kilde til ATP dannelse. Ud over O ₂ -terminal. Mykobakterier kan bruge respiratoriske kæder, der bærer elektroner og ophører i nitrater (NO ₃ ^- ). Reserven af mycobakteriernes åndedrætssystem er glyoxylatcyklusen.

Anoxisk (endogen) åndedræt, manifesteret i en atmosfære med en oxygenkoncentration på mindre end 1%, stimulerer azidforbindelser, som reducerer oxidationen af pyruvat eller trehalose.

Vækst og reproduktion af mykobakterier

Mycobacterium tuberculosis racer ekstremt langsomt: perioden for fordobling er 18-24 timer (almindelige bakterier opdeles hvert 15. Minut). For at opnå en synlig vækst af typiske kolonier tager det derfor mindst 4-6 uger. En af grundene til den langsomme reproduktion af mykobakterier er deres udtalte hydrofobicitet, hvilket gør diffusion af næringsstoffer vanskeligere. Det er mere sandsynligt, at dette er genetisk bestemt og er forbundet med en mere kompleks enhed af mykobakterier. Det er for eksempel kendt, at de fleste bakterier har flere kopier af ribonukleins ribonukleinsyreoperativ (rRNA) operon. Langsomt voksende mykobakterier (M. Tuberculosis, M. Leprae) har en kopi af operonen, og hurtigt voksende (M. Smegmatis) har kun to kopier.

Når dyrket på flydende medier vokser mykobakterier på overfladen. Den blide tørfilm fortykkes i sidste ende, bliver humpede og krøller og får en gullig tinge, ofte sammenlignet med elfenbenets farve. Kødet er fortsat gennemsigtigt, og det er kun muligt at opnå diffus vækst kun i nærvær af detergenter, for eksempel Tween-80. I mikrokolonier (dvs. I de tidlige stadier) dannes strukturer, der ligner bundter, et tegn, der er forbundet med ledningsfaktoren for M. Tuberculosis.

Genetik af mykobakterier

Mycobakteriens slægt er meget forskellig fra et genetisk synspunkt. I modsætning til mange saprofytiske og ikke-berusende mykobakterier indeholder mycobacterium tuberkulose ikke ekstrakromosomale indeslutninger (for eksempel plasmider). Hele vifte af egenskaber ved mycobacterium tuberculosis bestemmes af dets kromosom.

Genomet af M. Tuberculosis-komplekset er ekstremt konservativt. Dets repræsentanter har DNA-homologi på 85-100%. Mens DNA fra andre mykobakterielle arter er homologe med M. Tuberculosis med kun 4-26%.

Repræsentanter for slægten Mycobacterium har store genomer i sammenligning med andre prokaryoter - 3.1-4.5x10 ⁹ Da. Gennem patogene arter er gennemsnittet mindre end i andre mykobakterier (i M. Tuberculosis - 2,5x10 ⁹ Da). Det klassiske årsagsmiddel for humant tuberkulose, M. Tuberculosis, har flere gener end M. Africanum og M. Bovis, som har mistet noget af det genetiske materiale under evolutionen.

I 1998 blev nukleotidsekvensen af kromosomet af stamme H37Rv M. Tuberculosis udgivet. Dens længde er 4 411529 basepar. Kromosom Mycobacterium tuberculosis er en ringstruktur. Den indeholder ca. 4000 gener kodende for proteiner samt 60. Kodende funktionelle komponenter af RNA: unik ribosomal RNA operon, 10Sa RNA. Involveret i nedbrydning af proteiner med atypisk matrix RNA. 45 transport RNA (tRNA), mere end 90 lipoproteiner.

Mere end 20% af genomet er besat gener cellevæg fedtsyremetabolismen, herunder mycolsyrer rige på glycin surt polypeptid (familie PE og PPE) kodet polymorfe PGRS genom portioner (Polymorfe GC-rige repetitiv sekvens) og MPTR (overordnet polymorf tandemgentagelse) , henholdsvis (den femte og fjerde ring af det genomiske kromosomkort). Variabiliteten af disse områder af genomet tilvejebringer en forskel antigener og evnen til at inhibere et immunrespons. I genomet af Mycobacterium tuberculosis er bredt repræsenteret gener, der kontrollerer de virulensfaktorer.

Mycobacterium tuberculosis syntetiserer alle de nødvendige komponenter til metabolisme: essentielle aminosyrer, vitaminer, enzymer og cofaktorer. I sammenligning med andre bakteriearter er aktiviteten af lipogenesenzymer i M. Tuberculosis blevet forøget. To gener koder for hæmoglobinlignende proteiner, som spiller rollen som antioxidantbeskyttere eller fælder af overskydende cellulært oxygen. Disse egenskaber bidrager til den hurtige tilpasning af mycobakterie tuberkulose til abrupte ændringer i miljømæssige forhold.

Egenskaben af genomet af M. Tuberculosis-kompleks er et stort antal gentagende DNA-sekvenser. So. I M. Tuberculosis H37Rv kromosom tælle op til 56 kopier af IS-elementer (insertionssekvenser - sekvenser indlejret), som giver DNA-polymorfisme af Mycobacterium tuberculosis. De fleste af dem. Undtagen IS6110 elementet. Er uændrede. Sammensætningen af kromosomer forskellige stammer af Mycobacterium tuberculosis, er generelt til stede fra 5 til 20 kopier af IS6110 imidlertid stødt stammer, der ikke har dette element. Sammen med IS-elementer genet indeholder flere typer af korte nucleotid gentagelser (PGRS og MPTR), samt direkte gentagelser DR (Direkte Repeat), som ligger i DR-felt og separate variable sekvenser - afstandsstykker (den sjette ring på kromosomet kort). Forskelle i antallet af kopier og lokalisering på kromosomet af disse genetiske elementer anvendes til at differentiere stammer af mycobacterium tuberculosis i molekylær epidemiologi. De mest avancerede genotypesystemer for mykobakterier er baseret på påvisning af genomisk polymorfisme forårsaget af elementet IS6110, såvel som DR og deres afstandsstykker. Det er karakteristisk, at divergensen af M. Tuberculosis forekommer som regel som følge af rekombinationer mellem kopier af elementet IS6110. Som flanker forskellige gener.

PhiRv1 og phiRv2 - to profag fundet i genomet af H37Rv. Ligesom det polymorfe Dral-sted er de. Sandsynligvis forbundet med patogenitetsfaktorer, da disse dele af genomet er forskellige fra analoge sites avirulente stammer M. Tuberculosis H37Ra og M. Bom BCG, definerede dele af genomet (mutt, OGT-gener), ansvarlig for forøgelse af mutationsfrekvensen og tilpasning af Mycobacterium tuberculosis i pressovyh forhold. Påvisning trigger genet af Mycobacterium tuberculosis dormantnosti ændret ideen om latent TB-infektion.

Studie af polymorfisme af gener kodende for katalase, peroxidase og A-underenhed af DNA-gyrase. I M. Tuberculosis-komplekset blev tre genotype grupper isoleret. Den ældste (fra evolutions synspunkt) gruppe I: M. Africanum, M. Bovis. M. Tuberculosis og M. Microti. Gruppe II og III omfatter forskellige stammer af M. Tuberculosis, der har spredt sig i nogle geografiske områder. Klonal adfærd er karakteristisk for gruppe I og II, og stammer i gruppe III yderst sjældent forårsager massesygdomme. I forskellige regioner i verden er de genetiske familier af M. Tuberculosis, som har fået navnene Haarlem, almindelige. Afrika, Filippinsk.

Et særligt sted tilhører familien Beijing, først identificeret i histologiske præparater af lungevæv i 1956-1990. Fra de syge af forstæderne i Beijing. For i dag findes stammerne i denne familie i staterne i Asien. Sydafrika, Caribien, USA. Fordelingen af denne genotype i forskellige territorier bestemmes af indfødte befolkningers og indvandrernes etniske egenskaber. Data om fordelingen af stammer af SI / Beijing genotypen i den nordvestlige del af Rusland (Skt. Petersborg) og i Sibiriens regioner er for nylig blevet opnået.

Stabilitet af mykobakterier

Under udviklingen af mycobacterium tuberkulose udviklede forskellige mekanismer til at overvinde eller inaktivere ugunstige miljøfaktorer. For det første. Dette er en kraftig cellevæg For det andet er der omfattende metaboliske muligheder. De er i stand til at inaktivere mange cellulære toksiner og stoffer (forskellige peroxider, aldehyder og andre), der ødelægger cellemembranen. For det tredje er det den morfologiske plasticitet, som består i transformation af mykobakterier (dannelse af L-former ved dormante celler). Ved deres stabilitet, efter sporeformende bakterier, besidder de et førende sted inden for prokaryoter.

Kausionsmiddelet bevarer sin levedygtighed i tør tilstand i op til 3 år. Når Mycobacterium tuberculosis opvarmes, kan den modstå temperaturer godt over 80 ° C. Hidtil er det antaget, at mycobacterium tuberculosis, som er i sputum, forbliver levedygtig, når sidstnævnte koges inden for 5 minutter.

Mycobacterium tuberculosis modstandsdygtig over for organiske og uorganiske syrer, alkalier, mange oxidationsmidler, og også til en række antiseptiske og dehydreringsmidler stoffer, som har en skadelig virkning på andre patogene mikroorganismer. Mykobakterier er resistente overfor alkoholer og acetone.

Det bemærkes, at sammensætningerne baseret på kvaternære ammonium TB ikke viser aktivitet i visse betingelser, er koncentrationen af oxygenradikaler og klor og 0,5% heller ikke have den katastrofal virkning på Mycobacterium tuberculosis. Dette indebærer umuligheden af at anvende et sådant middel til sterilisering af sputum og andre inficerede biologiske materialer.

Mycobacterium tuberculosis er ufølsom over for diffunderet sollys og kan eksistere i mere end et år i det eksterne miljø uden tab af levedygtighed. En kortvåg ultraviolet undersøgelse har en universel baktericid virkning på alle mikroorganismer. I virkelige tilfælde, når mycobacterium tuberculosis suspenderes i form af cellulære agglomerater med støvpartikler, øges deres modstand mod ultraviolet stråling.

Den høje overlevelsesrate for mycobacterium tuberculosis bidrager til den meget store spredning af denne infektion blandt befolkningen uanset klimatiske forhold. Dette bidrager dog ikke kun til globaliseringen af problemet - mycobacterium tuberculosis kan i lang tid fortsætte i menneskekroppen og kan genaktiveres ubegrænset.

Lokalisering af Mycobacterium tuberculosis inde makrofager sikre tilstrækkelig stabilitet af substratet, overvejer "levetiden" mononukleære fagocytter og varighed replikation af mycobakterier samt isolering af effektorer af humoral immunitet. Samtidig vælger patogenet en biotop, som på grund af potentiel fare er uacceptabel for de fleste mikroorganismer. Denne symbiose er tilvejebragt af en række adaptive mekanismer af mykobakterier.

Processen med makrofagebeskadigelse og parasitisme i det ser ud som dette: penetration af mykobakterier i en makrofag uden dens aktivering; undertrykkelse af fagolysosomdannelse eller transformation i en zone, der er behagelig for bakterier; gennembrud fra fagosomer ind i cytoplasma med inaktivering af antimikrobielle faktorer; interferens i cellens liv svækker følsomheden af makrofager til de aktiverende signaler af T-lymfocytter; et fald i makrofagernes antigenpræsentationsfunktion og den heraf følgende svækkelse af reaktionerne af cytotoksiske T-lymfocytter, indstillet til ødelæggelsen af inficerede celler.

Uden tvivl, i tilvejebringelsen af denne vigtige rolle spille funktionerne i cellevæggen. Såvel som metaboliske og funktionelle evner. Når først i kontakt med mikroorganismen Mycobacterium immunsystem ikke er i stand til at forbinde humoral immunitet hurtigt neutralisere og eliminere cellen fra kroppen, da det bevægelige alifatiske kæde af mycobakteriel væg ikke tillader at evaluere overfladestrukturer af patogenet og videresendelse af relevante oplysninger til syntese af et sæt af antistoffer.

Mycobakteriernes høje hydrofobicitet giver uspecifikke, dvs. Uafhængig af receptorer, kontakter med makrofager. Former sig omkring mycobacteriumcellens fagosom, placerer makrofagen det i sig selv. Surface mikozidnye og lipoarabinomannanovye komplekser kan genkendes af receptorerne, men løber gennem dem, bliver signalerne ikke aktiveret eller svagt aktiverede makrofager. Som følge heraf ledsages fagocytose ikke af frigivelsen af fri-radikale former for ilt og nitrogen. Det menes, at i højere grad dette er karakteristisk for virulente stammer af M. Tuberculosis, som på grund af de strukturelle træk af lipoarabinomannan initierer "ikke-aggressive" fagocytose. I erkendelse af M. Tuberculosis er involveret og andre makrofag receptorer, især receptorer CD14 og SZ-komponent af komplement (CR1-CR3).

Gang inde i makrofagen, mykobakterie omfatter et antal mekanismer, som forhindrer dannelsen fagolysosomet: produktion af ammoniak, der blev gjort basisk miljø i fagosomet, sulfolipider syntese, hvilket fører til dannelse af en negativ ladning på overfladen af fagosomet. Som forhindrer fusion af fagosomet og lysosomet.

Hvis imidlertid fagolysosomet dannes, på grund af den kraftige mycobacterium voksskal stand slukke frie radikal-reaktioner forårsaget fagocyt bakteriedræbende stoffer. Ammonium gjort basisk miljø, blokere aktiviteten af lysosomale enzymer og sulfolipider membranotropic neutraliserede kationiske proteiner. Endvidere Mycobacterium tuberculosis producere yderst aktive enzymer med katalase og peroxidase aktivitet, som konkurrerer med peroxidase systemer makrofager og samtidigt inaktiverer hydroperoxider lysosomer Alt dette forøger modstanden af mycobakterier til oxidant stress.

Yderligere tilpasning af mycobakterier består i at anvende jernholdige makrofager til deres enzymsystemer og blokere de makrofagers immunospecifikke funktioner. Makrofager er en af de vigtigste reservoirer af jern, hvis overskud ophobes i form af ferritin. Jernindholdet i de alveolære makrofager er 100 gange højere end i blodmonocytterne, hvilket helt sikkert bidrager til deres kolonisering ved mycobakterier tuberkulose.

Den toksiske virkning på mycobacteriumets makrofager udføres ved hjælp af endotoksiner og uspecifikke faktorer. Både de og andre påvirker primært åndedrætssystemet i makrofager - mitokondrier. Endotoksiner indbefatter mykoliske arabinolipider, som hæmmer respirationen af mitokondrier. Til ikke-specifikke toksiner indbefatter produkterne af syntesen af lipiddelen af mycobacteriumcellephthien- og fytinsyrerne, som forårsager dissociationen af oxidativ phosphorylering. Intensiveringen af metaboliske processer under disse betingelser ledsages ikke af den korrekte syntese af ATP. Værtsceller begynder at opleve energi sult, hvilket fører til inhibering af deres vitale aktivitet og i fremtiden til cytolyse og apoptose.

Det er muligt, at nogle faktorer af patogenicitet kun dannes inden for inficerede celler, som forekommer i andre bakterier, der foretrækker en intracellulær livsstil. For eksempel udtrykker salmonella, parasitterende indeni makrofager, desuden mere end 30 gener. På trods af den fulde beskrivelse af genomet af mycobacterium tuberculosis. 30% af kodoner er relateret til proteiner med ukendte egenskaber.

Drugresistens af mykobakterier

Fra klinisk synspunkt bestemmer stoffets følsomhed af mikroorganismen muligheden for at anvende standard kemoterapi med det indikerede lægemiddel til behandling af sygdommen forårsaget af den isolerede stamme. Stabilitet "forudsiger manglende behandling med et testet kemoterapeutisk lægemiddel." Med andre ord undertrykker brugen af standard kemoterapi, der resulterer i opnåelse af en systemisk lægemiddelkoncentration, sædvanligvis effektiv under normale betingelser, ikke reproduktionen af "resistente mikroorganismer".

I mikrobiologi er en populationstilgang baseret på definitionen af lægemiddelmodtagelighed eller resistens mod lægemidler, hvilket indebærer en anden grad af stabilitet af puljen (en heterogen population) af mikrobielle celler. Drugresistens vurderes i kvantitative egenskaber, såsom "minimal inhiberende koncentration" (MIC). For eksempel dør 90% af mikroorganismerne med MIK-90 (bakteriostatisk koncentration). Modstanden skal således forstås som sin grad i en del af den mikrobielle befolkning, som forudbestemmer behandlingssvigt i de fleste tilfælde. Det er generelt accepteret, at 10% af resistente stammer blandt patientens hele mikrobielle population kan have en patogen effekt. I phthisiobacteriology for first-line antituberculosis lægemidler er det 1%. Eller 20 kolonidannende enheder - CFU). Denne del af den mikrobielle befolkning i en måned er i stand til at fortrænge originalen og danne et læsionsfokus. For anti-TB-lægemidler fra den anden serie er stabilitetskriteriet en 10% stigning i den mikrobielle population.

Udviklingen af mikroorganismernes resistens over for stoffer er forbundet med udvælgelse (selektion) i nærværelse af et antibiotikum og med den overvejende overlevelse af en del af en mikrobiell population, der har beskyttelsesmekanismer mod et antibakterielt middel. Hver population er et lille antal mutantceller (sædvanligvis 10 ⁶ -10 ⁹ ), modstandsdygtig over for et særligt lægemiddel. Under kemoterapi dør de følsomme mikrobielle celler, og de modstandsdygtige former multipliceres. Som følge heraf erstattes de sensoriske celler med stabile celler.

Mykobakterier har i første omgang en høj naturlig resistens overfor mange antibakterielle lægemidler med et bredt spektrum af handlinger, men forskellige arter har forskelligt spektrum og grad af denne følsomhed.

Under ægte naturlig stabilitet konstant forstå specifikke karakteristika mikroorganismer associeret med fravær af target antibiotisk virkning eller på grund af den manglende adgang til det primære mål med lav cellevægpermeabilitet, enzymatisk inaktivering stof eller andre mekanismer.

Erhvervet resistens er egenskaben af individuelle stammer for at forblive levedygtig ved de koncentrationer af antibiotika, der hæmmer væksten af hoveddelen af den mikrobielle population. Købet af resistens i alle tilfælde er genetisk forårsaget: fremkomsten af ny genetisk information eller en ændring i ekspressionsniveauet for deres egne gener.

På nuværende tidspunkt er forskellige molekylære mekanismer mod resistens af mycobakterier af tuberkulose blevet opdaget:

• inaktivering af antibiotika (fermenteringsinaktivering), for eksempel, -lactamazam;
• modifikation af målet for handling (ændring i proteinets rumlige konfiguration på grund af mutation af den tilsvarende region af genomet):
• hyperproduktion af målet, hvilket fører til en ændring i forholdet mellem målmidlet og frigivelsen af en del af bakteriens livbærende proteiner;
• aktiv fjernelse af lægemidlet fra den mikrobielle celle (udstrømning) på grund af inddragelsen af stressbeskyttende mekanismer:
• ændre parametrene for permeabilitet af eksterne mikrobielle cellestrukturer, der blokerer antibiotikares evne til at trænge ind i det indre af cellen;
• Inddragelse af "metabolsk shunt" (bypass-udvekslingsvej).

Ud over de direkte virkninger på metabolismen af de mikrobielle celler, mange antibiotika (benzylpenicillin. Streptomycin, rifampicin) og andre negative faktorer (biocider immunsystem) føre til fremkomsten af modificerede former af mycobakterier (protoplaster, L-former). Samt overføre celler til en sovende tilstand: intensiteten af celleudveksling falder, og bakterien bliver immun mod antibiotikas virkning.

Alle mekanismer danner en anden grad af modstand, hvilket giver resistens over for forskellige koncentrationer af kemoterapeutiske lægemidler, så fremkomsten af resistens i bakterier ledsages ikke altid af et fald i antibiotikas kliniske effektivitet. For at vurdere effektiviteten og prognosen for behandling er det vigtigt at kende graden af resistens.

I øjeblikket bestemmes mindst et gen for hvert antituberkuløst lægemiddel i den første serie og for de fleste reservepræparater. Specifikke mutationer, der fører til udvikling af resistente varianter af mykobakterier. I den brede spredning af lægemiddelresistens i mykobakterier er den høje forekomst af mutationer in vivo vigtigere end in vitro.

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

Typer af resistens mod mykobakterier

At skelne mellem primær og erhvervet lægemiddelresistens. Mikroorganismer med primær resistens indbefatter stammer isoleret fra patienter, som ikke fik specifik terapi eller som fik medicin i en måned eller mindre. Hvis det ikke er muligt at afklare, at der anvendes anti-tuberkulosemedicin, anvendes udtrykket "initial resistens".

Primær resistens er af stor klinisk og epidemiologisk betydning derfor til, at den korrekte vurdering ikke bør foretage nye tilfælde af TB kemoterapi til mikrobiologiske undersøgelser af diagnostisk materiale. Hyppigheden af primær lægemiddelresistens beregnes som forholdet mellem antallet af nydiagnosticerede TB-patienter med primær resistens over for et antal af alle nydiagnosticerede patienter, som fik forsøgsmedicinen modtagelighed for et mål Hvis resistent stamme isoleret fra en patient i baggrunden af anti-TB terapi, udføres i en måned eller mere, stabiliteten betragtes som erhvervet. Hyppigheden af primær lægemiddelresistens karakteriserer den epidemiologiske tilstand af TB-patogenpopulationen.

Erhvervet resistens blandt nye tilfælde - resultatet af behandlingssvigt (forkert valg af lægemidler, svigt af modtagelse, kan reducerede doseringskrav præparater ustabile udbud og fattige kvalitetsprodukter). Disse faktorer fører til et fald i den systemiske koncentration af lægemidler i blodet og deres effektivitet samtidig med at de "udløses" beskyttende celler i mycobakterielle celler.

Til epidemiologiske formål beregnes hyppigheden af tidligere behandlede tilfælde. Til dette formål tages der hensyn til patienter, der rekrutteres til gentagen behandling efter et mislykket forløb af kemoterapi eller tilbagefald. Forholdet mellem antallet af resistente kulturer af mycobacterium tuberculosis beregnes til antallet af alle stammer undersøgt for tilstedeværelsen af lægemiddelresistens i løbet af året blandt patienter i denne gruppe på tidspunktet for deres registrering.

I strukturen af lægemiddelresistens skelnes mycobakterier tuberkulose:

Monoresistance - resistens over for et af de antituberkuløse lægemidler er følsomhed overfor andre lægemidler bevaret. Ved anvendelse af kompleks terapi detekteres mono-resistens sjældent og. Som regel til streptomycin (hos 10-15% af tilfældene blandt nyligt diagnosticerede patienter).

Multidrug resistens - resistens overfor to eller flere lægemidler.

Multipel resistens mod resistens over for isoniazid og rifampicin samtidigt (uanset tilgængeligheden af resistens over for andre lægemidler). Det leds som regel af resistens over for streptomycin mv. På nuværende tidspunkt er MDR af tuberkulosepatogener blevet et epidemiologisk farligt fænomen. Beregningerne viser, at detektion af patogener med MDR i mere end 6,6% af tilfældene (blandt nyligt diagnosticerede patienter) kræver en ændring i strategien for National Tuberculosis Programmet. Ifølge overvågningen af lægemiddelresistens er frekvensen af MDR blandt nyligt diagnosticerede patienter 4 til 15%, blandt tilbagefald - 45-55% og blandt tilfælde af mislykket behandling - op til 80%.

Superstabilitet - multipel resistens mod stof kombineret med resistens overfor fluorquinoloner og et af de injicerbare lægemidler (kanamycin, amikacin, capreomycin). Tuberkulose forårsaget af stammer med superstabilitet udgør en direkte trussel mod patienternes liv, da de andre anti-tuberkulosemediciner fra anden række ikke har en udpræget antibakteriel virkning. Siden 2006 er der i nogle lande blevet overvåget fordelingen af stammer af mykobakterier med superstabilitet. I udlandet er det almindeligt at betegne denne version af MDR som XDR.

Krydsresistens - når fremkomsten af resistens over for et enkelt lægemiddel medfører modstand mod andre lægemidler. I M. Tuberculosis er de mutationer, der er forbundet med resistens som regel, ikke indbyrdes forbundne. Udviklingen af krydsresistens skyldes ligheden af den kemiske struktur af nogle anti-tuberkulosemediciner. Særligt ofte krydsresistens detekteres inden for en gruppe lægemidler, for eksempel aminoglycosider. Til forudsigelse af krydsresistens er der brug for studier af mykobakteriernes kultur på det genetiske niveau i kombination med en mikrobiologisk undersøgelse af resistens.

Ikke-smukkeste mycobacterium

Nontuberkuløse mykobakterier overføres meget sjældent fra person til person. Hyppigheden af tildeling af nogle af deres arter fra materialet fra patienter er sammenlignelig med hyppigheden af disse arter fra genstandene for det ydre miljø. Kilder til infektion kan være husdyr og fugle, uforarbejdede fødevarer. Mykobakterier findes i post mortem materiale og i mælk af kvæg.

Ifølge bakteriologiske laboratorier er forekomsten af ikke-tuberkulose mykobakterier i 2004-2005 var 0,5-6,2% blandt alle mykobakterier hos nyligt diagnosticerede patienter. Sandsynligvis kan frekvensen være noget højere, da metoden til behandling af det diagnostiske materiale ikke er optimalt for ikke-tuberkuløse mykobakterier. Saprofytiske mykobakterier kan være til stede i det diagnostiske materiale, hvis opsamlingsreglerne ikke følges, eller på grund af materialets specificitet (for eksempel kan M. Smegmatis udskilles fra urinen hos mandlige patienter).

I den henseende er det vigtigt at gentagne gange bekræfte de påviste arter af mycobakterier fra materialet fra patienten.

Mykobakterier påvirker huden, blødt væv og kan også forårsage mycobakterier i lungerne, hvilket er særligt almindeligt ved immunodeficiente forhold. Med lunge lokalisering opdages hyppigere hos ældre mænd, hvis historie har kroniske lungesygdomme, herunder dem med svampelæsioner.

Af alle mykobakterier er M. Avium-intracellularae-komplekset det mest almindelige årsagsmiddel til lungecyccakteriose hos mennesker. Det forårsager sygdomme i lungerne, perifere lymfeknuder og disseminerede processer. I den nordlige del af den europæiske region er ca. 60% af mycobakterierne i lungerne. Fibrous-cavernøse og infiltrerende processer overvejer at tage kronisk kursus på grund af høj resistens over for anti-tuberkulosemediciner.

M. Kansasii er de forårsagende midler til kronisk lungesygdom, der ligner tuberkulose. Kemoterapi er mere effektiv på grund af den højere følsomhed af M. Kansasii til antibakterielle lægemidler. M. Xenopi og M. Malmoense forårsager hovedsageligt kroniske lungesygdomme. De kan forurene vandsystemet med varmt og koldt vand. M. Malmoens habitat er ikke fuldt ud etableret. M. Xenopi viser en ganske god følsomhed over for anti-tuberkulosebehandling. M. Malmoense viser en tilstrækkelig høj følsomhed overfor antibiotika in vitro, men konservativ behandling er ofte ineffektiv indtil døden. M. Fortuitum og M. Chelonae er anerkendt som forårsagende midler til sygdomme i knogler og blødt væv på grund af direkte infektion i såret med traume, kirurgisk indgreb og penetrerende skade. De forårsager op til 10% af mycobakterierne i lungerne. Det flyder som et kronisk, destruktivt, bilateralt nederlag, ofte dødeligt. Antituberkulosemediciner og bredspektrede antibiotika er ikke aktive eller er ikke meget aktive mod disse typer mycobakterier.

I de sydlige regioner er mykobakterier af huden og blødt væv forårsaget af M. Leprae, M. Ulceranse. Påvisning af nontuberculosis mycobakterier udføres i laboratorier af førende anti-tuberkulose institutioner i landet. Dette kræver høj kvalifikation og godt udstyr fra laboratorier.