Биохимическая активность

Туберкулез

Туберкулез – это инфекционное заболевание человека и животных, вызываемое микобактериями и характеризующееся образованием специфических воспалительных изменений, хроническим течением, многообразием клинических проявлений и поражением различных органов, главным образом дыхательной системы.

Общая характеристика микобактерий

Микобактерии относятся к семейству Mycobacteriaceae, склонны к ветвлению подобно грибам-актиномицетам. Содержат много липидов и миколовой кислоты, поэтому кислото-спирто-щелочеустойчивы и плохо окрашиваются, медленно растут на питательных средах.

Род Mycobacterium включает более 40 видов. Многие из них вызывают заболевания у людей, теплокровных и холоднокровных животных. Эти заболевания называют микобактериозы.

Различают 3 типа микобактериозов, зависящих от вида микобактерий и иммунного статуса организма:

1. Генерализованные инфекции с развитием видимых глазу патологических изменений, внешне напоминающих туберкулез, но гистологически отличающийся от них.

2. Локализованные инфекции, характеризующиеся макро- и микроскопическими поражениями определенных участков тела.

3. Инфекции, протекающие без видимых поражений; возбудитель обнаруживается в лимфоузлах внутриклеточно или внеклеточно.

Для ускоренной предварительной дифференциации учитывают 3 признака:

1. скорость и условия роста;

2. способность к пигментообразованию;

3. способность синтезировать никотиновую кислоту (ниацин).

По скорости роста микобактерии подразделяют на 3 группы:

1. Быстрорастущие – крупные видимые колонии – инкубация до 7 дней (18 видов);

2. Медленнорастущие – крупные видимые колонии – инкубация более 7 дней (20 видов);

Особенностью является содержание M. tuberculosis - специальных условий культивирования, или M. lprae – не растут на питательных средах.

Разделение микобактерий по патогенности:

1. Патогенные для человека и животных;

2. Условно-патогенные;

3. Сапрофиты.

К патогенным относятся M. tuberculosis, M. bovis, M. avium, M. leprae, M. africanum.

История открытия

Заболевание известно с глубокой древности. Легочная форма описана Аретеем Каппадокийским, Гиппократом. Ибн-Сина считал ее наследственной болезнью. Первым указал на его инфекционную природу Фракасторо. В 18-19 веках туберкулез поражал различные слои населения. Моцарт, Шопен, Некрасов, Чехов страдали этим заболеванием. Инфекционная природа заболевания была впервые доказана Вильменом (1865). В 1882 г. Р. Кох открыл туберкулезную палочку. Пирке, Кальметт, Жерен – сыграли немаловажную роль в изучении туберкулеза, разрабатывали методы диагностики, профилактики и лечения этого заболевания.

Таксономия

Порядок – Actinomycetales

Семейство – Mycobacteriaceae

Род – Mycobacterium

Виды – M. tuberculosis, M. bovis, M. africanum.

 

Морфология

Для микроорганизма характерен полиморфизм и склонность к ветвлению.

1. палочковидная форма – 1-100 * 0,2-0,6 мкм;

2. нитевидная;

3. кокковидная;

4. зерна (не являются КУБ, окрашиваются по Граму);

5. фильтрующиеся формы;

6. L – формы.

Из зерен, фильтрующихся форм и L – форм могут восстанавливаться обычные формы.

Жгутики отсутствуют, спор не образуют, имеют микрокапсулу (которая возможно состоит из кальцита). Кислото-спирто-щелочеустойчивы (46% составляют липиды в 3-х фракциях: фосфатидная, жировая и восковая); в составе липидов имеются кислотоустойчивые жирные кислоты: туберкулостеариновая, фтиоидная, миколовая и др. Структурный скелет клеточной стенки составляют два ковалентно связанных полимера – миколат арабиногалактазана и пептидогликан, к которому присоединены белки и полисахариды. Грамположительны, окрашиваются по методу Циля-Нильсена в красный цвет. Зернистые формы (Зерна Муха) и «осколки Шпленгера» окрашиваются в фиолетовый цвет. При окраске аурамином приобретают желтый цвет. При окраске люминесцентными красителями по Бою аурамином О – некислотоустойчивые бактерии обесцвечиваются.

Культуральные свойства

Культивируются только на сложных питательных средах: среда Левенштайна-Иенсена, среда Петраньяни, среда Сотона. Для подавления сопутствующей флоры в среды добавляют малахитовую зелень, пенициллин, налидиксовую кислоту, противогрибковые препараты и др. Аэроб (факультативный анаэроб), оптимальная температура 37^оС, рН 6,4-7,2, видимый рост появляется через 10-15-30 дней (время продольного деления около 24 часов). Рост стимулируется 5-10% СО₂ и 0,5% глицерина.

На питательной среде M. tuberculosis образует сухие, морщинистые, возвышающиеся, с неровными изрезанными краями, крошковидные колонии, трудно эмульгируются в физ. растворе (R-форма), S-форма встречается редко. В жидких средах растут с образованием тонкой нежной желтоватой пленки, которая постепенно утолщается, поднимается на стенки пробирки, становиться морщинистой, ломкой, раствор остается прозрачным.

Вирулентные туберкулезные палочки, имеющие корд-фактор, растут на агаре в цитратной лизированной крови в виде кос или плетеных веревок.

Биохимическая активность

Относительно активны. M. tberculosis обладает каталазной активностью, уреазой, никотинаминидазой, восстанавливает нитраты, накапливает в среде ниацин, так же не способны превращать его в ниацинрибонуклеотид.

M. bovis тоже может обладать уреазой, но не восстанавливает нитраты, не продуцирует никотинаминидазу и не накапливает в среде ниацин, так как превращает его в ниацинрибонуклеотид.

Антигенная структура

Сероваров не выявлено (вид однороден). Антигены туберкулезной палочки – это белковые, полисахаридные, липидные компоненты клетки, фосфатиды. Рибосомы являются полными антигенами и индуцируют образование полных антител. Клеточная стенка микобактерий вызывает слабое антителообразование. Антигены стимулируют образование антиполисахаридных, антифосфатидных, антипротеиновых и иных антител различной специфичности. Также антигены индуцируют развитие ГНТ и ГЗТ. Для внутривидовой дифференциации M. tuberculosis разработана схема фаготипирования штаммов с помощью набора из 10 микобактериофагов: 4-х основных и 6-ти вспомогательных.

Факторы патогенности

1. Токсины. Экзотоксин отсутствует. Токсическими свойствами обладают туберкулопротеид, липидные фракции (цитотоксичны), корд-фактор (высокотоксичный).

2. Ферменты – лецитиназа, каталаза, пероксидаза.

3. Структурные и химические компоненты:

· миколовая кислота – склеивает микобактерии (на агаре в виде кос, жгутов или плетеных веревок), вызывает реакции с образованием гигантских клеток;

· корд-фактор – полимер, состоящий из дисахарида трегалозы и связанных с ней миколовой и миколиновой жирных кислот;

его свойства: оказывает токсическое действие на ткани; защищает от фагоцитоза, блокируя окислительное фосфорилирование в митохондриях; подавляет миграцию лейкоцитов; разрушает митохондрии, тем самым нарушая функцию дыхания.

· фосфатидный фактор – стимулирует специфическую тканевую реакцию с образованием эпителиоидных клеток;

· фтионовая кислота – вызывает образование туберкулоидной ткани;

· мураминдипептид, воск Д, полисахариды – способствуют образованию специфических гранулематозных изменений;

· туберкулопротеин - индуцирует развитие ГЗТ.

В 1890 г. Р. Кох выделил вещество белковой природы (фильтрат культуральной жидкости старых (2,5 мес.) пленочных культур микобактерий туберкулеза) названный альт-туберкулином. Отрицательные качества – балластные вещества, пептон, глицерин и т.д.

В 1937 г. Ф. Зейберт получил очищенный препарат «очищенный протеиновый дериват» - Purified Protein Derivative (PPD). В СССР был получен М.А. Линниковой (ППД-Л). Применяется для проведения кожной аллергической пробы Манту.

Резистентность

Устойчивы к кислотам, щелочам, спиртам, высушиванию (в высохшей мокроте до 2 мес); рассеянный солнечный свет инактивирует в течение 8-10 сут; прямой солнечный свет – 5 мин; на белье, книгах – свыше 3 мес; в воде более 1 года; в почве, навозе до 6 мес; в желудочном соке – 6 мес; в масле – 10 мес; выдерживают температуру жидкого азота (-190^оС); при кипячении погибает через 5-7 мин; 50 ^оС – 12 часов; в молоке при 90-95 ^оС – 5 мин; 5% раствор фенола – 6 часов; 5% карболовая кислота – 1 сут; 10% формалин – 12 часов; 1:1000 сулема – 1 сут; 0,05% бензилхлорфенол – 15 мин; губительно действуют стрептомицин, рифампицин, тубазид, фтивазид, ПАСК.

 

Эпидемиология

Болеют 54 вида млекопитающих, антропозооноз.

Источник – больной человек или животное.

Механизмы передачи:

1. Аэрогенные пути: воздушно-капельный; воздушно-пылевой;

2. Фекально-оральный путь: алиментарный;

3. Контактный путь: контактно-бытовой;

4. Вертикальный путь: трансплацентарный.

Патогенез

В 85-95% случаях заболевание начинается в легких и во внутригрудных лимфатических узлах. Остальные случаи поражения – это туберкулез костей, суставов, кишечника, мочеполовой системы и т.д. Считается, что достаточно 1-2 микробных клеток, чтобы вызвать процесс, однако клиническая симптоматика появляется, когда число микобактерий достигает 100000 (период развития 14 дней).

При попадании в альвеолы M. tuberculosis вызывают образование первичного аффекта – специфической гранулемы (бугорка). В центре его расположена зона казеозного некроза, окруженная зоной эпителиоидных клеток; далее расположен вал лимфоцитов, среди которых, обнаруживаются гигантские многоядерные клетки Пирогова – Лангханса. В них находятся микобактерии.

Из гранулемы туберкулезная палочка по лимфатическим сосудам (лимфангоит) проникает в регионарные лимфоузлы (лимфаденит). Таким образом формируется первичный туберкулезный комплекс:

1. первичный аффект;

2. лимфангоит;

3. лимфаденит.

В 80% случаев, при высокой естественной резистентности первичный очаг окружается соединительнотканной капсулой и обызвествляется. Формируется очаг Гона. Так как микобактерии сохраняют жизнеспособность в первичном очаге многие годы приобретенный иммунитет носит нестерильный характер.

 

При снижении невосприимчивости развивается прогрессия, которая может осуществляться 4 путями:

1. Лимфожелезистая прогрессия («золотуха»);

2. Гематогенный путь (диссеминация во внутренние органы);

3. Рост первичного аффекта плоть до развития казеозной пневмонии (лобит – «скоротечная чахотка»);

4. Смешанный путь.

В ряде случаев первичный туберкулез может принимать хроническое течение в виде туберкулезной интоксикации, лихорадки и т.д.

При алиментарном пути заражения M. tuberculosis попадают в кишечник, захватываются фагоцитами и заносятся по лимфогенным путям в регионарные лимфоузлы. Дальнейшее течение подобно легочному туберкулезу.

Вторичный туберкулез развивается при повторном массивном инфицировании микобактериями, либо эндогенным путем из очага Гона, и других локализаций первичного туберкулеза.

 

Формы – фазы вторичного туберкулеза.

1. Очаговый острый;

2. Фиброзно-очаговый (очаг Абрикосова);

3. Инфильтративный туберкулез;

4. Туберкулема;

5. Казеозная пневмония;

6. Кавернозный;

7. Фиброзно-кавернозный;

8. Цирротический.

Иммунитет

Сенсибилизация и последующие ГЗТ и ГНТ опосредуется Т и В - лимфоцитами. Т - лимфоциты про помощи своих рецепторов и при участии белков МНС класса распознают клетки, инфицированные микобактериями, атакуют их и разрушают. Специфические антимикробные антитела связывают антиген, образуя циркулирующие иммунные комплексы (ЦИК).

Антитела к корд - фактору оказывают токсическое действие на микобактерии. Антитела к полисахаридным антигенам усиливают фагоцитоз, активируют систему комплемента.