Этиология
Возбудитель туберкулеза относится к широко распространенному в природе семейству микобактерий (Mycobacteriacae), занимающих промежуточное положение между бактериями и низшими грибами. Он был открыт Р. Кохом в 1882 г. и называется микобактерия туберкулеза (МЕТ) или бактерия Коха (БК). МБТ имеет форму слегка изогнутой палочки длиной 16 мкм и шириной 0,20,6 мкм. Бактериальная клетка состоит из микрокапсулы, многослойной оболочки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с органеллами (гранулы, вакуоли, рибосомы), ядерной субстанции. Клеточная стенка является барьером, препятствующим проникновению лекарств внутрь клетки МБТ, ограничивает клетку снаружи, обеспечивая механическую защиту. Биополимер пептидогликан, полисахарид арабиногалактан, молекулы миколовых кислот, тесно связанные между собой, образуют своеобразный каркас, составляющий основу клеточной стенки МБТ. В клеточной стенке находятся специфические антигены, вызывающие у макроорганизма развитие реакции гиперчувствительности замедленного типа и образование антител. В ней же находится корд-фактор, состоящий из липидов и высокомолекулярных кислот (тригалоза-6,6-димиколат производное миколовой кислоты), определяющий вирулентность МБТ (рис. 14).
В состав цитоплазматической мембраны входят липопротеидные комплексы. С ней связаны различные ферментные системы, в частности окислительновосстановительные. В бактериальной клетке мембрана является основным осмотическим барьером. Путем инвагинации в цитоплазму она образует лизосомы, имеющие важное значение в жизнедеятельности микробной клетки (например, в синтезе клеточной стенки и др.).
Цитоплазма имеет гранулярные включения, основную часть которых составляют рибосомы, где завершается синтез белка, есть и другие гранулярные структуры.
Ядерная субстанция ответственна за синтез белка и передачу наследственных признаков. Основной способ размножения деление клетки на две дочерние. Носителем генетической информации кроме хромосомы могут быть и плазмиды, которые благодаря малому размеру?способны проникать из клетки в клетку. Основными биохимическими компонентами МБТ являются туберкулопротеиды, липиды и полисахариды. Белковая фракция основной носитель антигенных свойств микобактерий. Липидные фракции способны стимулировать специфическую воспалительную реакцию макроорганизма с образованием элементов туберкулезной гранулемы (эпителиоидных и гигантских клеток).
Туберкулез вызывают три вид микобактерий: человеческий – М. tuberculosis, бычий – М. bovis, африканский – М. africanum. В Беларуси и России почти у всех больных выявляют М. tuberculosis. В Западной и Центральной Африке от 40 до 80% случаев легочного туберкулеза вызываются М. africanum, он выделен и у обезьян. У крупного рогатого скота преобладает М. bovis. Однако животные могут болеть и туберкулезом, вызванным человеческим видом. Заболеваемость крупного рогатого скота в личном хозяйстве бактериовыделителей в 5 раз выше, чем в семьях, где проживают здоровые лица.
В настоящее время расшифрован геном МБТ, состоящий из 4000 генов, 4 111 529 пар нуклеотидов с большой способностью к мутации. Известны гены, определяющие лекарственную устойчивость, системы превращения противотуберкулезных препаратов в безвредные вещества. Особенностью генома МБТ является наличие генов, дублирующих функционирование ключевых ферментных систем, т. е. процессы, на которые действует химиопрепарат, могут перестать быть необходимыми клетке для ее жизнедеятельности. В настоящее время установлено влияние генома МБТ на клинические особенности и течение туберкулеза. Так, при туберкулезе, вызванном штаммами семейства Beijing, отмечаются более выраженная клиническая симптоматика и более тяжелое течение, чем при наличии МБТ других (индивидуальных) генотипов.
Кроме МБТ существует много атипичных микобактерий, которые мало вирулентны для человека. Однако у ослабленных людей, особенно ВИЧ-инфицированных, они могут вызвать заболевания, называемые микобактериозами. Клинически и рентгенологически они сходны с туберкулезом, но считаются незаразными. Атипичные микобактерии, по Раньяну, делятся на 4 группы:
1. фотохромогенные, образующие пигмент на Свету
2. скотохромогенные, образующие пигмент в темноте;
3. нефотохромогенные, не образующие пигмента;
4. быстрорастущие.
Чаще в патологии человека имеют значение комплексы М. avium intracellular (III группа), М. kansassi (I группа), M. scrofulacum (II группа), M.fortuitum (IV группа) и другие, хотя большинство микобактерий IV группы относится к сапрофитам. Атипичные микобактерии устойчивы к ряду противотуберкулезных препаратов, поэтому лечение микобактериозов подчас затруднено. Микобактериоз, как и туберкулез, считают ВИЧ-ассоциированной инфекцией, при которой могут возникать распространенные, иногда генерализованные процессы.
Для микобактерий туберкулеза характерен полиморфизм: бывают зернистые, ветвистые и другие формы. Особое значение имеют формы, у которых нарушено образование клеточной стенки, снижена способность к размножению. Эта форма существования микобактерий, в виде дремлющей инфекции называется персистированием. В таком виде они могут сохраняться в организме годами, поддерживая противотуберкулезный иммунитет, но при неблагоприятных для человека условиях переходят в обычные формы и приводят к эндогенной реактивации туберкулезного процесса. Микобактерии противотуберкулезной вакцины БЦЖ также могут переходить в L-формы. Отсутствие типичных МБТ в мокроте больных не исключает наличия L-форм. Встречаются также ультрамелкие формы МБТ, проходящие через бактериальные фильтры. В процессе химиотерапии их удельный вес возрастает. Некоторые ученые придают им значение в этиологии саркоидоза.
МБТ кислото-, спирто- и щелочеустойчивы. Это их свойство широко используется при окраске мазка по Цилю-Нельсену, обработке материала при посеве на питательные среды. МБТ хорошо переносят низкую температуру, могут годами храниться в холодильнике, оставаясь жизнеспособными. Установлено, что при длительном нахождении при температуре 70°С МБТ сохраняли 100% выживаемость и биологические свойства. В темных сырых помещениях МБТ сохраняются несколько месяцев, на белье, мебели и одежде, на рассеянном свету, в высохшей мокроте в течение месяца. На страницах книг МБТ могут оставаться жизнеспособными до 3 месяцев. Они погибают при кипячении, воздействии хлорсодержащих (хлорамин, хлорная известь) препаратов, используемых для дезинфекции, а также под влиянием ультрафиолетовых лучей, в частности, прямого солнечного света. В настоящее время применяются новые дезинфекционные средства, не содержащие хлора (полидез, септоцид, триацид и др.), действующие на МБТ. Из других физических факторов губительное действие на микобактерии проявляет ультразвук.
Микобактерии туберкулеза являются факультативными аэробами, т. е. могут существовать и при незначительном доступе воздуха. Размножаются они медленно; (одно деление 14 24 ч). Видимый рост на плотных питательных средах появляется 1420е сутки после посева материала; в жидких на 68-е сутки при посеве лекарственночувствительных и на 12–14-е сутки устойчивых штаммов МБТ. Для их нормального развития (требуются сложные многокомпонентные питательные среды. Рост наблюдается обычно в виде шероховатых R-вариантов колоний.
О наличии корд-фактора свидетельствует своеобразный рост в микроколониях. Он характеризуется параллельным (склеенным) расположением бактериальных клеток с формированием («жгутов, кос, веревок», их переплетений).
Для больного неблагоприятно развитие лекарственной устойчивости (ЛУ) МБТ. Штамм МБТ считается устойчивым, если уровень устойчивых бактерий в популяции достигает 1% (для устойчивость бывает первичная, когда больной еще не лечился данным препаратом историчная, возникающая в процессе антибактериального лечения. Особенно опасно наличие устойчивости к нескольким противотуберкулезным препаратам (полирезистентность). К туберкулезу с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ) относятся случаи резистентности МБТ к любым двум и более препаратам, если ими являются изониазид и рифампицин. В последние годы частота МЛУ возрастает. Следует отметить, что такой туберкулез клинически протекает неблагоприятно, имеет склонность к прогрессированию, частым обострениям, значительно хуже поддается лечению. При этом наблюдается снижение показателей иммунорезистентности. Лекарственная устойчивость характерна не только для МБТ, но и является общебиологическим законом для различных микроорганизмов в отношении антибиотиков и химиопрепаратов. «Возникновение устойчивости шло за химиотерапией как верная тень и поэтому история химиотерапии является одновременно и историей устойчивости микроорганизмов к лекарственным веществам» (Р. Шнитцер и Т. Грунберг). Быстро развивается лекарственная устойчивость при назначении только одного препарата (монотерапия), его недостаточной концентрации в крови и тканях. Поэтому необходимо комбинированное лечение, применение достаточно высоких терапевтических доз каждого антибактериального препарата. В организме больного туберкулезом чаще наблюдается одновременно наличие как чувствительных, так и разной степени устойчивости популяций МБТ. В процессе лечения чувствительные особи погибают, устойчивые сохраняются и размножаются.
Лекарственная устойчивость является генетически обусловленной, возникает в результате мутаций и закрепляется в последующих поколениях МБЪМутации могут быть как предшествующими, так и индуцированными. Установлены гены, контролирующие развитие устойчивости к основным противотуберкулезным препаратам. Мутации, возникающие в генах, специфичны для каждого препарата. Механизм развития ЛУ в настоящее время представляется следующим образом. Возникновение спонтанных мутаций приводит к изменениям в составе рибосом, клеточной стенки микобактерий и, в частности, не допускает проникновения препарата в клетку. Спонтанные мутации появляются в среднем с частотой 1 на 108 микобактерий. Индуцированные мутации возникают в результате мутагенного действия ультрафиолетовых лучей, радиоактивности, а также самих противотуберкулезных препаратов, особенна в невысоких концентрациях.
Различные механизмы обмена генетическим материалом характерны также для микобактерий:
1. Трансформация – перенос на чувствительные штаммы из устойчивых, например с помощью плазмиды;
2. трансдукция (чаще) – тип передачи информации в виде части ДНК от одной клетки к другой с помощью фага;
3. конъюгация генетический тип обмена путем непосредственного контакта клеток, может стимулироваться мутагенами;
4. рекомбинация ДНК гены одного типа информации замещаются генами другого типа. Наряду с ЛУ негативно влияет на эффективность химиотерапии способность МБТ переходить под влиянием антибактериальных препаратов в персистирующие формы с очень низким уровнем метаболизма. На них препараты действуют значительно слабее.
