АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Общая характеристика микобактерий туберкулеза

Туберкулез человека вызывают два вида микобактерий — Mycobacterium tuberculosis и Mycobacterium bovis (микобактерии бычьего типа)'. Их нетрудно различить по ряду признаков, но этого часто не требуется, так как современный туберкулез обыч­но связан с М. tuberculosis. Заражение микобактериями бычьего типа происходит при употреблении молока больных коров, и ветеринарный контроль за животными и сочетании с пастеризацией молока практически исключает опасность для человека. Эти простые мероприятия, общепринятые после признания М. bovis самостоятельным видом микобактерий, привели к резкому сокращению заболеваемости "бычьим" туберкулезом и стали од­ним из блестящих достижений чисто санитарной эпидемиоло­гии. Полной ликвидации М. bovis мешает его циркуляция среди диких животных, "подпитывающих" домашний скот.

Родовое название "Mycobactcrium" (грибовидные бактерии) предложено Леманом и Нойманом в 1896 г., обратившими вни­мание на плесневидную пленку, которая образуется при росте ту­беркулезной палочки на поверхности жидких сред. Вскоре кол­лекция микобактерий была дополнена видами, изолированными из внешней среды. Оказалось, что именно свободно живущие сапрофиты составляют большинство этой своеобразной группы прокариот, а истинно паразитические микобактерии представле­ны всего несколькими видами, патогенными для человека и жи­вотных. Впрочем, известную опасность представляют и некото­рые микобактерии-сапрофиты. Они вызывают оппорту­нистические инфекции (микобактериозы) у иммунокомпрометированных лиц, а при заражении в раннем детстве могут извращать реактивность организма к возбудителям туберкулеза [23].

Известно более 50 видов микобактерий. Они объединены в род Mycobacterium семейства Mycobacteriaccae, которое относит­ся к порядку Actinomycеtalеs. В этом есть логика: микобактерии образуют ветвящиеся клетки (особенно in vitro). Но сходство с актиномицетами имеет и более глубокие корни, по крайней мере, с "соседями" по порядку — нокардиями и коринебактериями. И те, и другие содержат липиды, которые напоминают миколовые ки­слоты, хотя и уступают микобактериям по сложности строения этих уникальных компонентов клеточной стенки [22].

'Если быть более точным, следует говорить о так называе­мом "туберкулезном комплексе", или "группе М. tuberculosis". Кроме М. tuberculosis и М. bovis, сюда относятся еще два вида микобактерий — М. africum и М. microti. Из них лишь М. africum изредка вызывает туберкулез у человека, причем не только среди жителей Африки (как следует из видового названия), но и в других регионах [23, 24). Памятуя о микробиологической неоднозначности туберкулеза, мы, тем не менее, будем ориен­тироваться на главный вид — М.tuberculosis, с которым связа­но более 90% случаев туберкулеза, регистрируемых па земном шаре. Кроме того, М. tuberculosis и М. bovis так похожи, что некоторые специалисты до сих пор считают их вариантами од­ного вида.

Микобактерии туберкулеза представляют собой тонкие, прямые или слегка изогнутые палочки длиной 1—4 мкм и ши­риной около 0,3 мкм. Они неподвижны, не образуют спор и капсулы, если не считать микозидной оболочки, которую ино­гда сравнивают с микрокапсулой. Плохо окрашиваются по Граму, но, восприняв окраску, не обесцвечиваются этанолом. В связи с этим их считают грамположительными, хотя правильнее не относить их ни к тем, ни к другим. С трудностями окраски туберкулезной палочки впервые столкнулся Р. Кох, сумевший разглядеть их в мазках из мокроты лишь после 24—30-часовой (!) инкубации в щелочном растворе метиленового синего.

Способы избирательной окраски основаны на так называе­мой "кислотоустойчивости" микобактерий и включают два основ­ных этапа. Сначала повышают проницаемость клеточной стенки для насыщенного раствора красителя (расплавление восковидного слоя путем прогревания или протравливания детергентами), а затем окрашенный препарат промывают разведенными кислота­ми. Обесцвечивая большинство бактерий, этот способ сохраняет окраску микобактериальных клеток. По классической методике Циля—Нильсена на фиксированный мазок налипают карболо­вый фуксин, нагревают до отхождения паров, промывают закисленным этанолом (3% НСl в 85% растворе этанола) и докраши­вают метиленовым синим. Микобактерий удерживают фуксин и выглядят как красные палочки на голубом фоне; остальные бак­терии теряют фуксин и окрашиваются в синий цвет. Этанол не обязателен, но делает фон более чистым. Устойчивость к обес­цвечиванию (она связана с образованием прочных комплексов между красителем и миколовыми кислотами клеточной стенки) проявляется не только в отношении кислот, но и в отношении щелочей и спиртов, поэтому с равной долей справедливости микобактерии можно называть шелоче- и спиртоустойчивыми.

Морфологическая и тинкториальная классика микобактерий имеет много исключений, породивших немало споров о природе возбудителя. Туберкулезная палочка может терять кислотоустойчивость и хорошо окрашиваться по Граму, превращаться в филаментозные и даже в мицелиоподобные формы, распадающиеся па палочки и кокки (гранулы/зерна Муха). Некоторые из них на­столько малы, что проходят через бактериальные фильтры (фильтрующиеся формы). Теперь ясно, что речь идет о выражен­ной фенотипической изменчивости, которая отражает экологи­ческую пластичность возбудителя и его способность выжинать и неблагоприятных условиях. Потому неудивительно, что плеоморфизм туберкулезной палочки сильнее проявляется в "инвитровых" культурах, т. е. в неестественной среде обитания.

Туберкулезные микобактерии — строгие аэробы и мезофилы, т. е. растут в диапазоне температур 30—42°С, лучше всего — при 37°С. Размножение происходит очень медленно: период генера­ции составляет 14—16 ч. (типичные бактерии делятся каждые 15 мин). Вот почему для получения обильного роста требуется не менее 4—6 нед, хотя миниатюрные колонии могут появиться че­рез 7—10 дней. Туберкулезная палочка принадлежит к числу наи­более вяло реплицирующихся микобактерий. Сапрофитические виды растут быстрее, но все-таки заметно отстают от других прокариот: хороший рост заметен через 5—7 дней. Одной из причин отсроченного размножения микобактерий является их выражен­ная гидрофобность, связанная с высоким содержанием липидов в клеточной стенке. Это затрудняет поступление питательных ве­ществ, снижая метаболическую активность клеток.

Для выделения первичных культур (т. е. непосредственно от больного) необходимы специальные среды, самые сложные из которых содержат яйца, картофельную муку и глицерин. Для подавления сопутствующей микрофлоры добавляют малахито­вый зеленый или генциановый фиолетовый. При субкультивировании туберкулезная палочка становится менее прихотливой и растет на обычных средах с добавлением глицерина.

При культивировании на жидких средах рост происходит на поверхности (аэроб!). Нежная сухая пленка со временем утол­щается, становится бугристо-морщинистой и обретает желтова­тый оттенок, часто сравниваемый с цветом слоновой кости. Бульон остается прозрачным и добиться диффузного pocтa² уда­ется только в присутствии детергентов, например твина-80. В микроколониях (т. е. на ранних сроках) образуются структуры, напоминающие жгуты — признак, который связывают с так называемым «корд-фактором» M. tuberculosis.

Разгадка своеобразия микобактерий связана с необычно­стью их поверхностных структур. В клеточной стенке, устроен­ной сложнее, чем у всех других прокариот, преобладают липиды (более 60% сухой массы), в том числе специфичные для микобактерий. Именно они определяют нестандартность тинкториальных, физиологических и экологических свойств тубер­кулезной палочки (см. таблицу). Разнообразие микобактериальных липидов (в них с трудом ориентируются даже искушенные биохимики) заставляет пользоваться такими собирательными понятиями, как "миколовые кислоты", "микозиды", "сульфолипиды", "корд-факторы" и пр.

Большинство липидов представлено миколовыми кислота­ми и их производными — длинноцепочечными (60—90 углерод­ных атомов), разветвленными жирными кислотами. Часть из них ковалентно связана с пептидогликаном с помощью араби-ногалактана. Комплекс миколовые кислоты—арабиногалактан—пептидогликан (при экстракции хлороформом его получа­ют в виде фракции "воск D") служит основой клеточной стенки. Миколовые кислоты образуют в ней подобие палисада, определяя восковидность³ всей структуры.

²По способности к образованию каротиноидных пигментов (желтые или оранжевые колонии) микобактерии делятся на нехромогенные, скотохромогенные (окраска колоний при культивировании в темноте) и фотохромогенные (образуют пигмент на свету); туберкулезные палочки нехромогенные |22].

³Основу классических восков составляют эфиры высших карбоновых кислот с высшими одноатомными (реже двухатом­ными) спиртами. Атипичность микобактериального воска в том, что миколовые кислоты связаны с углеводами, т.е. явля­ются гликолипидами.

Однако миколовые кислоты не только фиксированы в каркас клеточной стенки. Они присутствуют и в виде свободных гликолипидов — сульфолипидов (сульфатидов) и корд-фактора (точнее, корд-факторов), едва ли не самого "знаменитого" из микобактериальных липидов. Это — димиколат трегалозы (ди-сахарид глюкозы), эстерифицированный двумя молекулами миколовых кислот. По укоренившемуся представлению, корд-фактор определяет рост М. tuberculosis в виде серпантинных жгутов (англ. cord — жгут, веревка). Этому есть экспериментальные подтверждения, хотя непонятно, почему такие структуры не образуют других микобактерий, содержащих сход­ные факторы. Из учебника в учебник переписывается положе­ние о том, что корд-фактор является чуть ли не главным фак­тором вирулентности туберкулезной палочки. Однако для этого нет достаточных оснований. В клеточных культурах корд-фак­тор токсичен для биологических (особенно митохондриальных) мембран, но это зависит от дополнительных компонентов, ко­торых могут быть лишены невирулентные штаммы М. tuberculosis и непатогенные микобактерии. На эту роль претен­дуют, в частности, сульфатиды (трегалоза, эстерифицированная сульфатной группой и четырьмя миколовыми кислотами), ко­торые образуют мембранотропные цитотоксические комплексы с корд-фактором. Впрочем, туберкулезная палочка не утрачива­ет вирулентность и при почти полном отсутствии сульфатидов. Такого рода противоречия побуждают искать более сложные (прямые и опосредованные) механизмы болезнетворности воз­будителей туберкулеза.

Уникальность и ключевая роль миколовых кислот в струк­турной организации и физиологии микобактерий делают их от­личной мишенью для этиотропной терапии. Действительно, изониазид и этионамид, которые относятся к числу наиболее эффективных противотуберкулезных средств, блокируют синтез миколовых кислот М. tuberculosis. Удивительно, но они беспо­мощны против возбудителей микобактериозов, и этионамид, к тому же, слабо действует на М. bovis.Не отрицая других причин (например, неодинаковой способности к активирующей транс­формации химиопрепаратов), можно думать об особенностях липидного синтеза у микобактерий. Это соответствует разнообразию видовых спектров миколовых кислот, которое учитыва­ется в таксономике микобактерий.

Снаружи клеточная стенка окутана, подобно паутине, слоем гликолипидов. Их собирательно называют "микозидами" и ино­гда сравнивают с микрокапсулой. Микозиды струк­турно и функционально напоминают липополисахариды наруж­ной мембраны грамотрицательных бактерий, но лишены их вы­сокой агрессивности. Тем не менее, они токсичны и (подобно корд-фактору и сульфатидам) вызывают образование гранулем.

Еще одним компонентом клеточной стенки микобактерий, на изучении которого сконцентрировано немало исследований, является липоарабиноманнан. Он заякорен на плазматической мембране, пронизывает клеточную стенку и выходит на ее по­верхность (в этом отношении он похож на липотейхоевые ки­слоты грамположительных бактерий). Липоарабиноманнан представлен гетерогенной смесью высокомолекулярных липополисахаридов, углеводным компонентом которых служат разветвленные полимеры арабинозы и маннозы, а липидная часть состоит из производных (диацилглицеролов) пальмитино­вой и туберкулостеариновой кислот. Особенности терминаль­ного фрагмента липоарабиноманнана (прежде всего его маннозные радикалы — кэпы) существенно влияют на взаимоотноше­ния микобактерий с макрофагами, вмешиваясь в эволюцию ту­беркулезного процесса.

Не следует забывать и о белках, которые функционируют в составе клеточной стенки, "оживляя" ее запутанную (для иссле­дователей, но не для бактерий!) архитектонику. О них известно гораздо меньше, и это, безусловно, пробел в современной микобактериологии.

Дата добавления: 2015-07-23 | Просмотры: 1039 | Нарушение авторских прав