Mycobacterium tuberculosis

15549x, СЕМ наукова класифікація Міжнародне наукове назву

Mycobacterium tuberculosis ( Zopf 1883) Lehmann and Neumann 1896

за даними сайту LPSN [1] :

• Bacterium tuberculosis Zopf 1883
• Bacillus tuberculosis
  (Zopf 1883) Klein тисячі вісімсот вісімдесят чотири
• Mycobacterium tuberculosis typus humanus Lehmann and Neumann 1907
• Mycobacterium tuberculosis var. hominis Bergey et al. 1934

Mycobactérium tuberculósis (лат.), Паличка Коха (МБТ, BK) - вид мікобактерій , типовий вигляд сімейства Mycobacteriaceae , виділений 24 березня 1882 року Робертом Кохом (24 березня оголошено ВООЗ Всесвітнім днем ​​боротьби з туберкульозом).

Входить в групу близькоспоріднених видів MTBC ( англ. Mycobacterium tuberculosis complex), (M. tuberculosis, M. bovis , M. africanum , M. microti , M. pinnipedii і M. caprae ), Здатних викликати туберкульоз у людини і деяких тварин. Є найбільш вивченим видом з цієї групи.

Бактерії, що входять в MTBC, мають високу ступінь споріднення (близько 99,9%) і ідентичні за послідовностей 16S рРНК .

МБТ відносяться до прокариотам (у їх цитоплазмі немає високоорганізованих органел - апарату Гольджі , лізосом ). Відсутні також характерні для частини прокариотов і деяких інших видів мікобактерій плазміди , Що забезпечують для мікроорганізмів динаміку генома . По суті, елементи динаміки генома забезпечується здатністю МБТ до мутації, а точніше до переміщення транспозони послідовності IS6110, що забезпечує наявність в популяції особин з генами, «вимкненими» з роботи, що забезпечує, наприклад, стійкість особин до тих чи інших антибіотиків.

Форма - злегка вигнута або пряма паличка 1-10 мкм діаметром 02-06 мкм. Клітини з характерним властивістю кислото і спиртостійкі (на одній зі стадій зростання) забарвлення, є аерофіламі і мезофіли (Діапазон температур 37-42 ° C), однак в процесі життєдіяльності в несприятливих умовах метаболізм може змінитися, а клітини трансформуватися в мікроаерофіли і навіть ставати анаеробами . За споживанням кисню і розвиненості оксидазний систем мікобактерії схожі з істинними грибами. В як сполучна ланка між НАДН-дегідрогеназ і цитохромом b в переносить системі роду Mycobacterium служить вітамін K9 . Ця система цитохромів нагадує мітохондріальну еукаріотів. Вона чутлива до Дінітрофенол, так само як і у вищих організмів. Описаний тип дихання - не єдине джерело освіти АТФ. Крім O2-термінальної, мікобактерії можуть використовувати дихальні ланцюги, які переносять електрони і закінчуються нітратами (NO3-). Резервом дихальної системи мікобактерій є ще й гліоксилатний цикл. Бескислородное (ендогенне) дихання, що виявляється в атмосфері з концентрацією кисню менше 1%, стимулює азідние з'єднання, які зменшують окислення пірувату або трегалози.

Тинкторіальними - слабо грампозитивні. Для диференціювання забарвлюють по Цілем - Нельсену або використовують забарвлення флюорохромами.

Мікобактерії нерухомі, не утворюють суперечка і капсул . Конідії також відсутні. Ростуть на щільних поживних середовищах повільно: при оптимальній температурі видимі колонії з'являються через 34-55 діб (присутність в середовищі L- аспарагина або глутамінату натрію прискорює ріст на щільних середовищах в 1,5 рази). Колонії частіше характерного кольору «слонячої кістки», але бувають слабо пігментовані рожеві або помаранчеві, особливо при зростанні на світлі.

Пігмент НЕ дифундує. Поверхня колоній зазвичай шорстка (R-тип). У мікроколонії М. tuberculosis (тобто на ранніх термінах) і в рідких поживних середовищах утворюються структури, що нагадують «коси» або «джгути» - ознака, який пов'язують з корд-фактором.

Нерідко мікобактерії ростуть у вигляді слизових або зморшкуватих колоній. На рідких середовищах мікобактерії можуть рости на поверхні. Ніжна суха плівка з часом потовщується, стає бугристо-зморшкуватою і знаходить жовтуватий відтінок. Бульйон залишається прозорим, і домогтися дифузного росту вдається в присутності детергентів (ПАР). При фарбуванні карболовим фуксином і метиленовим синім мікобактерії туберкульозу виявляються у вигляді тонких, злегка вигнутих паличок малиново-червоного кольору, що містять різну кількість гранул. Іноді можна виявити вигнуті або звиті варіанти. Мікроорганізми, розташовані поодинці, парами або у вигляді груп, добре виділяються на блакитному тлі інших компонентів препарату. Нерідко бактеріальні клітини можуть розташовуватися у вигляді римської цифри «V». У препараті можна виявити також змінені кокковидной кислотостійкі форми збудника, округлі сферичні або міцеліеподобние структури. В цьому випадку позитивну відповідь повинен бути підтверджений додатковими (культуральними) методами дослідження [2] .

У бактеріальній клітині диференціюється:

• клітинна стінка - складається з 3-4 пов'язаних шарів товщиною до 200-250 нм, містить специфічні воску (мікозіди) полісахариди , Захищає мікобактерію від впливу зовнішнього середовища, має антигенними властивостями і проявляє серологическую активність ; обмежує мікобактерію зовні, забезпечує стабільність розмірів і форми клітини, механічну, осмотичну і хімічний захист, включає фактори вірулентності - ліпополісахариди , з фосфатидного фракцією яких пов'язують вірулентність мікобактерій;
• бактеріальна цитоплазма ; може містити гранули;
• цитоплазматическая мембрана - включає ліпопротеїнових комплекси , ферментні системи , Формує внутрішньоцитоплазматична мембранну систему ( мезосом );
• ядерна субстанція - складається з однієї кільцевої ДНК.

Білки (туберкулопротеіди) є головними носіями антигенних властивостей МБТ і проявляють специфічність в реакціях підвищеної чутливості сповільненого типу. До цих білків відноситься туберкулін . З полісахаридами пов'язано виявлення антитіл в сироватці крові хворих на туберкульоз. Ліпідні фракції сприяють стійкості мікобактерій до кислот і лугів.

Метаболізм і розвиток МБТ в різних умовах [ правити | правити код ]

МБТ не виділяють ендо- - і екзотоксинів , Тому при інфікуванні ними яскравих клінічних симптомів, як правило, не виникає. У міру розмноження МБТ та формування підвищеної чутливості тканин до туберкулопротеіди виникають перші ознаки інфікування (позитивна реакція на туберкулін).

МБТ розмножуються простим поділом на дві клітини. Цикл ділення - 14-18 годин. Іноді розмноження відбувається брунькуванням, рідко розгалуженням.

МБТ дуже стійкі до впливу факторів зовнішнього середовища. Поза організмом зберігають життєздатність багато днів, у воді - до 5 місяців. Але пряме сонячне світло вбиває МБТ протягом півтори години, а ультрафіолетові промені - за 2-3 хвилини. Кипляча вода викликає загибель МБТ у вологому мокроті через 5 хвилин, в висушеної - через 25 хвилин. Дезінфектанти, що містять хлор, вбивають МБТ протягом 5 годин.

МБТ, поглинені макрофагами в процесі фагоцитозу , Зберігають свою життєздатність тривалий час і можуть викликати захворювання після декількох років безсимптомного існування.

МБТ можуть утворювати L-форми , Мають знижений рівень метаболізму і ослаблену вірулентність. L-форми можуть тривалий час персистувати (зберігатися) в організмі і індукувати (викликати) протитуберкульозний імунітет.

МБТ можуть існувати у вигляді дуже дрібних фільтруються форм , Які виділяються у хворих, які тривалий час приймали протитуберкульозні препарати.

Різноманітність властивостей даного мікроорганізму визначається її хромосомою. Геном M. tuberculosis complex дуже консервативний. Його представники мають гомології ДНК в межах 85-100%, тоді як ДНК інших представників даного роду гомологични M. tuberculosis лише на 5-29% [3] . Геном M. tuberculosis менше, ніж у інших мікобактерій. У класичного збудника туберкульозу людини, M. tuberculosis, більше генів, ніж у M. africanum і M. bovis, які втратили частину генетичного матеріалу в ході еволюції.

У 1998 р була опублікована нуклеотидних послідовність хромосоми штаму H37Rv M. tuberculosis, що є музейним «класичним» штамом. Хромосома є тороидальную структуру - понад 4000 генів, що кодують білки, плюс 60, що кодують функціональні компоненти РНК: унікальний рибосомальних РНК-оперон, 10Sа РНК, що бере участь в деградації білків з нетиповою матричної РНК, 45 транспортних РНК (тРНК), близько 100 ліпопротеїнів.

Особливість геному M. tuberculosis complex - велике число повторюваних послідовностей ДНК. Так, в хромосомі M. tuberculosis Н37Rv налічують до 56 копій IS-елементів, які забезпечують ДНК-поліморфізм мікобактерій туберкульозу (цю особливість використовують в ПЛР-діагностики). Більшість з них, за винятком елемента IS6110, незмінні. У складі хромосоми різних штамів мікобактерій туберкульозу, як правило, присутня від 5 до 20 копій IS6110, проте зустрічаються штами, які не мають даного елемента. Відмінності в кількості копій і локалізації на хромосомі цих генетичних елементів використовують для диференціації штамів мікобактерій туберкульозу в молекулярної епідеміології. Найбільш досконалі схеми генотипування мікобактерій засновані на виявленні геномного поліморфізму, обумовленого елементом IS6110. Характерно, що дивергенція виду M. tuberculosis відбувається, як правило, за рахунок рекомбінації між копіями елемента IS6110, які фланкують різні гени.

Фактично з самого початку застосування антибіотикотерапії виник феномен лікарської стійкості. Феномен тому, що мікобактерія не має плазмід , А популяційна стійкість мікроорганізмів до антибактеріальних препаратів традиційно описувалася в мікробній клітині наявністю R-плазмід (від англ. resistance - стійкість). Однак, незважаючи на цей факт, зазначалося поява або зникнення лікарської стійкості у одного штаму МБТ. В результаті з'ясувалося, що за активацію або дезактивацію генів, що відповідають за резистентність, відповідальні IS-послідовності.

В вживання увійшов термін «мутації МБТ». Він означає виявлену генетичними методами (ДНК-зонди і ПЛР-РВ) стійкість до антибактеріальних препаратів, проте слід розуміти, що тут ми маємо справу з «псевдомутаціямі», зумовленими тимчасовим впровадженням IS-послідовності в певну ділянку гена.

Особливе місце займає генетичне сімейство Beijing (Пекін), вперше виявлене в гістологічних препаратах легеневої тканини в 1956-1990 рр. від хворих передмістя китайської столиці. У цій групі частота множинної лікарської стійкості значно вище, ніж серед представників інших сімейств. На сьогоднішній день штами цього сімейства виявлені в державах Азії, Південної Африки, країнах Карибського басейну, США. Поширення даного генотипу на різних територіях визначається етнічними характеристиками корінного населення та мігрантів. Нещодавно отримані дані про поширення штамів генотипу S1 / Beijing на північному заході європейської частини Росії (Санкт-Петербург), деяких регіонах Сибіру, а також на території Далекосхідного федерального округу.

Молекулярний патогенез: взаємодія мікобактерій з клітиною [ правити | правити код ]

Мікобактерії туберкульозу відносять до внутрішньоклітинної інфекції, з чим пов'язують їх високу здатність до персистенції . первинно інфікують макрофаги господаря, розвиваючи особливі стратегії виживання і розмноження в цих високоспеціалізованих клітинах. Використовуючи здатність макрофагів утворювати спеціалізовані органели - фагосоми, мікобактерії пристосували ці органели для своєї життєдіяльності, при цьому отримуючи безсумнівні переваги, необхідні для уникнення дії захисних «хазяйських» механізмів, таких як антитіла і система комплементу .

За допомогою маннозного рецептора, а також рецепторів системи комплементу (CR1, CR3 і CR4) мікобактерії зв'язуються з мембраною макрофага і фагоцитируются всередину клітини. Усередині фагосоми мікобактерії виробляють її ремоделінг таким чином, що порушують процес її дозрівання і подальше злиття з лизосомой для освіти фаголізосоми.

На відміну від нормальної фагосоми, мікобактеріальних має значні відмінності в складі мембран і їх внутрішнього вмісту. Мікобактерії затримують дозрівання фагосоми на ранній стадії, не дозволяючи їй надалі злитися з лизосомой для освіти фаголізосоми, в якій відбувається лізис клітин мікроорганізмів. Тому ця фагосома має маркери раннього етапу дозрівання ( англ. early endosome), такі як rab5, coronin-1, крім того, існує активна взаємодія між ранніми ендосомамі і мікобактеріальній фагосомою, що забезпечує мікобактерії поживними речовинами.

МБТ дуже стійка в навколишньому середовищі. Так, при температурі 23 ° C у вологому і темному місці вона зберігається до 7 років. У темному і сухому місці (при висиханні мокротиння хворого або в пилу) МБТ зберігається до 10-12 місяців, у вуличному пилу (тобто в сухому і світлому місці) паличка Коха зберігається до 2 місяців, на сторінках книг - до 3 місяців, в воді - до 5 місяців. У грунті МБТ зберігається до 6 місяців, в сирому молоці - до 2 тижнів, в маслі і сирі - до року.

На сьогоднішній день вважають, що мікобактерії туберкульозу, що знаходяться в мокроті, залишаються життєздатними при відкритому кип'ятінні останньої в межах 5 хв. Мікобактерії чутливі до засобів, що містять хлор ( хлорне вапно , хлорамін і ін.) і третинні аміни, а також до перекису водню.

Як стандартна середовища для культивування мікобактерій туберкульозу ВООЗ рекомендована щільна яєчна Середа Левенштейна - Йенсена . У Росії і деяких інших країнах широкого поширення набула рекомендована в якості другої стандартної яєчна середовище Фінна -II з дещо вищим відсотком виділення мікобактерій [4] [5] . Для підвищення ймовірності росту мікобактерій в даний час рекомендується засеіванія патологічного матеріалу на 2-3 середовища одночасно.

1. Hestvik AL, Hmama Z, Av-Gay Y. Mycobacterial manipulation of the host cell. FEMS Microbiol Rev. 2005 Nov; 29 (5): 1041-50. PMID 16040149
2. Vergne I, Chua J, Singh SB, Deretic V. Cell biology of mycobacterium tuberculosis phagosome. Annu Rev Cell Dev Biol. 2004; 20: 367-94. PMID 15473845
3. Kusner DJ. Mechanisms of mycobacterial persistence in tuberculosis. Clin Immunol. 2005 Mar; 114 (3): 239-47. PMID 15721834
4. Houben EN, Nguyen L, Pieters J.Interaction of pathogenic mycobacteria with the host immune system.Curr Opin Microbiol. 2006 Feb; 9 (1): 76-85. PMID 16406837
5. Russell DG. Mycobacterium tuberculosis: here today, and here tomorrow. Nat Rev Mol Cell Biol . 2001 Aug; 2 (8): 569-77. PMID 11483990