Příčiny tuberkulózy

Rodina Mycobacteriaceae řádu Actinomycetales obsahuje jediný rod Mycobacterium. V roce 1975 tento rod počítalo asi 30 druhů a v roce 2000 bylo toto číslo blízké 100. Většina druhů mykobakterií je klasifikována jako saprofytové mikroorganismy, které jsou široce distribuovány v životním prostředí.

Skupina povinných parazitů je nevýznamná, nicméně její praktický význam je velký a je určen druhem, který způsobuje tuberkulózu u lidí a zvířat. Existuje názor, že předchůdce lidských patogenních mykobakterií byly staré půdní mykobakterie.

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

Taxonomie mykobakterií

Všechny mykobakterie jsou rozděleny do patogenních pro člověka a podmíněně patogenní.

V klinické mikrobiologii se pro klasifikaci mykobakterií používá několik přístupů:

• rychlostí a optimální růstovou teplotou, schopností vytvářet pigment;
• na klinicky významných komplexech.

Druhy mykobakterií způsobujících tuberkulózu jsou kombinovány do komplexu M. Tuberculosis, včetně M. Tuberculosis, M. Bovis. M. Bovis BCG, M. Africanum, M. Microti, M. Canettii. V poslední době mu byly přiděleny M. Pinnipedii, M. Sargae, fylogeneticky příbuzné s M. Microti a M. Bovis.

Zbytek mykobakterií, které způsobují různé mykobakteriózy, jsou klasifikovány jako netuberkulózní mykobakterie. Z této skupiny jsou rozlišeny následující komplexy: M. Avium, sestávající z M. Avium, M. Intracellulare, M. Scrofulaceum; M.fortuitum včetně poddruhů M.fortuitum a M. Chelonae a M. Terrae, včetně M. Terrae, M. Triviale a M. Nonchromogenicum. Nejdůležitějšími skupinami jsou kauzální agens M. Leprae lepra, stejně jako příčinné vlivy ulceratických lézí Buruli M. Ulcerans.

Tato klasifikace kombinuje typy mykobakterií se stejným klinickým významem, jestliže jejich jemnější diferenciace je nevýznamná. Biologické, biochemické a molekulární metody se používají k identifikaci druhů v rámci skupin a komplexů.

Klasifikace netuberkulózních mykobakterií na základě kulturních rozdílů byla vyvinuta Runionem v roce 1959. Podle ní. Byly izolovány 4 skupiny mykobakterií.

Skupina I - fotochromogenní mykobakterie

Tato skupina zahrnuje mykobakterie, které nejsou pěstovány v tmavém prostředí, ale po expozici světlem získávají jasně žlutou nebo žlutooranžovou pigmentaci. Potenciálně patogenní kmeny patřící do této skupiny. - M. Asiaticum, M. Kansasii, M. Marinum, M. Simiae. Mezi mykobakteriemi této skupiny se vyskytují jak rychle rostoucí (M. Marinum), tak pomalu rostoucí (M. Asiaticum, M. Kansasii). Optimální teplota růstu v rozmezí 25 ^až C M. Simiae, 32-33 ^o C po dobu M. Marinum 37 až ^asi C M. Asiaticum.

Největším klinickým významem v naší zemi je forma M. Kansasii, nalezená ve vodních útvarech. Kmen M. Kansasii (M. Luciflavum) způsobuje onemocnění u lidí. Vejce médium roste jako hladkou kolonie 37 teplotní optimum ^z S. Morfologicky bakterií střední délky. K dnešnímu dni byly popsány dvě varianty M. Kansasii: oranžová a bílá. Se zavedením morčat M. Kansasii způsobují infiltrace a zhutnění regionálních lymfatických uzlin.

Skupina II - scotochromogenní mykobakterie (z řeckého slova scotos - tma)

Do této skupiny patří mykobakterie, tvořící pigment ve tmě. Rychlost růstu je 30-60 dní. Tato skupina zahrnuje M. Aquae (M. Gordonae) a M. Scrofulaceum.

M. Scrofulaceum se týká potenciálně patogenních druhů. Na vajíčkovém médiu rostou bakterie tohoto druhu ve formě hladkých nebo drsných oranžových kolonií. Morfologicky jsou mykobakterie tyčkovité, krátké nebo dlouhé. Rostou při teplotě 25-37 ^o C. Děti jsou postiženy lymfatickými uzlinami a plicemi.

M. Aquae (M. Gordonae) se označuje jako saprofytické scotochromogenní mykobakterie. Na vejcích se pěstují jako oranžové kolonie při teplotě 25-37 ° C. Morfologicky je mykobakterium tyčový a má střední délku (> 5 μm). Nachází se v nádržích.

Skupina III - nefotochromogenní mykobakterie

Tato skupina zahrnuje mykobakterie, které netvoří pigment nebo mají bledě žlutou barvu, která není vylepšena světlem. Rostou 2-3 nebo 5-6 týdnů. Nést je. M. Avium, M. Intracellulare, M. Xenopi, M. Terrae, M. Gastri, M. Hattey, M. Bruiiense.

M. Avium (Mycobacterium influenza typ) rostou na Lowenstein-Jensen médium jako pigmentovaných nebo slabopigmentirovannyh kolonií při 37 ^až C 45 a ^z S. Morfologicky - tyč s průměrnou délkou. Mohou být patogenní pro člověka a řadu laboratorních zvířat, stejně jako pro domácí zvířata (např. Prasata). Nalezené ve vodě a půdě.

M. Xenopi je oddělený od ropucha. Mladé kultury rostou ve formě nepigmentovaných kolonií. Později se objeví žlutý pigment. Morfologicky, dlouhé vlákno jako tyčinky. Rostou při teplotě 40-45 ^o C. Podmíněně patogenní pro člověka.

M. Terrae byl nejprve izolován z ředkvičky. Rostou na půdě Levenstein-Jensena a forma bezbarvých kolonií. Optimální růst je 37 ^o C. Morfologicky jsou reprezentovány středně dlouhými pruty, saprofyty.

Skupina IV - rychle rostoucí mykobakterie

Mykobakterie patřící do této skupiny jsou charakterizovány rychlým růstem (až 7-10 dní). Rostou ve formě pigmentových nebo pigmentových kolonií, často ve formě R-formy. Dobrý růst povoleno 2-5 dnů při 25 ° C ^na C. Tato skupina zahrnuje potenciálně patogenních mykobakterií M.fortuitum a saprofytické mykobakteriemi jako jsou třeba M. Phlei, M. Smegmatis, a další. M. Fortuitum poskytuje viditelný růst na vejce médium 2. - 4. Den v podobě "růžice". Morfologicky jsou mykobakterie reprezentovány krátkými pruty. Na médiu Lowenstein-Jensen mohou pohlcovat malachitové greeny a být zbarveny zeleně. Rozsáhlé v přírodě.

Klasifikace Runyon se ukázala jako velmi vhodná pro identifikaci nejčastějších druhů mykobakterií. Identifikace nových druhů a výskyt rostoucího počtu intermediálních forem mykobakterií však způsobuje obtíže při jejich registraci v určité skupině Runyonů.

M. Tuberculosis je mladá evoluční formace. V poslední době existuje tendence rozdělit M. Tuberculosis na klastry nebo rodiny. Nejdůležitější jsou kmeny patřící do pekingské rodiny, které jsou charakterizovány klonálním chováním a schopností vyvolat mikrotubuly tuberkulózy.

Morfologie mykobakterií

Mykobakterie - tenké tyčinkové buňky s charakteristickou vlastností odolnosti vůči kyselinám a alkoholu (v jednom ze stádií růstu), aerobní. Gramové zbarvení je špatně gram-pozitivní. Mykobakterie jsou nepohyblivé, nevytvářejí spor. Konidie nebo kapsle chybí. Rostou na hustém živném prostředí pomalu nebo velmi pomalu: při optimální teplotě se viditelné viditelné kolonie objevují po 2-60 dnech. Kolonie růžové, oranžové nebo žluté, zejména s růstem ve světle. Pigment se nerozptýlí. Povrch kolonií je obvykle matný (typ S) nebo drsný (typ R). Často mykobakterie rostou ve formě sliznic nebo vrásčitých kolonií. Na kapalných médiích rostou mykobakterie na povrchu. Jemná suchá fólie se v průběhu času zhušťuje, stává se nerovnoměrně vrásčitá a získává nažloutlý odstín. Bujón zůstává průhledný a je možné dosáhnout difúzního růstu za přítomnosti detergentů. Mikrotrubice M. Tuberculosis (tj. V počáteční fázi) vytvářejí struktury připomínající svazky - znamení, které je spojeno se šňůrkou.

Při barvení karbolickým fuchsinem se mykobakterium tuberculosis odhaluje jako tenké, mírně zakřivené pruty karmínově červené barvy, které obsahují odlišný počet granulí.

Délka mykobakterií je asi 1-10 μm. A šířka je 0,2-0,7 μm. Někdy najdete zakřivené nebo spletité možnosti. Mikroorganismy umístěné samostatně, ve dvojicích nebo ve skupinách, dobře vystupují proti modrému pozadí ostatních složek přípravku. Často mohou být bakteriální buňky uspořádány ve formě římské číslice "V".

Při přípravě je také možné detekovat pozměněné formy kaučukovitého činidla odolné vůči kokosům, zaoblené sférické nebo myceliální struktury. V tomto případě musí být kladná odpověď potvrzena dalšími metodami.

Struktura buněčné stěny mykobakterií

Buněčná stěna mykobakterií je nejsložitější ve srovnání se zbytkem prokaryot.

Zatímco gramnegativní bakterie mají dvě membrány, buněčná stěna mykobakterií se skládá z několika vrstev, z nichž některé obsahují cukry a jsou charakterizovány poměrně konstantním složením. Vnější vrstvy mají proměnlivé chemické složení a jsou tvořeny především lipidy, z nichž většina jsou kyseliny mykolové a jejich deriváty. Tyto vrstvy zpravidla nejsou viditelné v elektronové mikroskopii. Primární rámce buněčné stěny jsou zesítěné peptidoglykany - elektronová hustá vrstva. Vrstva arabinogalaktanů opakuje vrstvu peptidoglykanů, čímž vzniká polysacharidový stroma buněčné stěny. Má body spojení s peptidoglykanovou vrstvou a struktury pro fixaci kyseliny mykolové a jejich derivátů.

Mykolové kyseliny jsou přítomné ve formě volných sulfolipidů a kordových faktorů, jejichž přítomnost na povrchu buněk je spojena s charakteristickou tvorbou kolonií M. Tuberkulóza ve formě popruhů. Jedinečnost a klíčová role mykolových kyselin v strukturální organizaci a fyziologii mykobakterií z nich činí výborný cíl pro etiotropní terapii.

Vrstva glykolipidů se nazývá "mykozidy" a někdy se porovnává s mikrokapslí. Mikozidy strukturně a funkčně podobné zevní membrány lipopolysacharidy z gram-negativních bakterií, ale jejich nedostatkem agresivity, přesto, že jsou toxické a (faktor kabel podobný a sulfolipids) způsobují tvorbu granulomů.

Buněčná membrána a vrstvy buněčné stěny jsou prostoupeny kanály nebo póry, z nichž póry, které mají pasivní krátkou životnost, poskytuje řízen difúzí látky, a kanály s delší životností, poskytování přepravních těkavé látky.

Další složkou buněčné stěny mykobakterií je lipoarabinomannan. Je zakotven na plazmové membráně, proniká do buněčné stěny a vystupuje na povrchu. V tomto ohledu je podobný lipoteichoic acidům gram-pozitivních bakterií nebo lipopolysacharidovým O-antigenům gram-negativních bakterií. Terminální fragmenty lipoarabinomannanu, primárně jeho manózové radikály, nespecificky potlačují aktivaci T-lymfocytů a periferních krevních leukocytů. To vede k porušení imunitní odpovědi na mykobakterie.

Variabilita a formy mykobakterií

Stálost bakterií má zvláštní patogenetický význam. Laboratorní pokusy prováděné in vitro a in vivo ukázaly, že baktericidní léky isoniazidu a pyrazinamidu zabit mykobakterie pouze během chovné fáze. Pokud mykobakterie jsou ve fázi s nízkou metabolickou aktivitu (tj. Bakteriální růst „spící“ lze nazvat téměř úplně zastavil a bakterie), baktericidní látky působí na ně. Tento stav se nazývá spící a mikroorganismy se volají perzistující. Persisti nejsou citliví na chemoterapii, tj. Chovat se jako rezistentní mikroorganismy. Ve skutečnosti mohou zůstat citliví na drogy.

Silným podnětem pro přechod mykobakteriálních buněk do spícího stavu jsou chemoterapeutické látky, stejně jako faktory hostitelského imunitního systému. Persisté mohou přežít léze po celé měsíce nebo dokonce roky. Během perzistence mohou být mykobakterie transformovány do L-forem. V této formě vykazují mykobakterie extrémně nízkou metabolickou aktivitu, primárně zaměřenou na zvýšení tloušťky buněčné stěny a extracelulární matrice, což zabraňuje prosté difúzi látek. Navíc v mykobakteriích dochází k akumulaci genetického materiálu, což zvyšuje pravděpodobnost rekonstrukce normálně fungující buňky za příznivých podmínek. Detekce L-forem standardními mikrobiologickými metodami je obtížná.

Pokud dormantní mykobakterie znovu získají metabolickou aktivitu a začnou se množit během chemoterapie, rychle zemřou. Pokud je chemoterapie dokončena, takové "oživené" mykobakterie se nadále množí a způsobují recidivu onemocnění. To vysvětluje platnost dlouhých cyklů chemoterapie a aplikaci následné krátké profylaktiky. Jako pravidlo sezónního průběhu chemoprofylaxe.

Fyziologie mykobakterií

V oblasti prokaryot jsou mykobakterie nepochybně vůdci při syntéze nejkomplexnějších organických sloučenin. Pravděpodobně mají nejpružnější metabolismus, poskytující nezbytnou variabilitu pro přežití jak ve vnějším prostředí, tak v makroorganismu. Dosud bylo popsáno více než 100 enzymatických reakcí, které ukazují rozvětvený a komplexní charakter metabolismu mykobakterií. Pro syntézu konečných sloučenin nebo pro zajištění nezbytných fyziologických funkcí v mykobakterií může být provedena paralelní dráhy, v závislosti na dostupnosti substrátu, chemickém prostředí, bezpečnost respiračních cyklů nezbytných složek (kovových iontů, parciální tlak kyslíku, oxidu uhličitého a další.).

Biochemické vlastnosti mykobakterií

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

Metabolismus lipidů

Lipidy buněčné stěny, které tvoří až 60% suché hmotnosti buňky, určují nestandardní povahu tinkturálních, fyziologických a ekologických vlastností mykobakterií.

Konkrétně popsané specifické lipidy mykobakterií jsou strukturálně rozděleny do 7 hlavních skupin:

1. deriváty karbohydrátů mastných kyselin (zejména trehalóza - šňůrka):
2. mannosidy fosfatidylmiosinu:
3. deriváty mastných kyselin peptidů;
4. glykosidy N-acylpeptidů - mykozidy C;
5. estery mastných kyselin fluorothyroly;
6. mycosidy A, B. G;
7. Mykoly glycerinu.

Lipidy ze skupin 4-6 byly nalezeny pouze v mykobakteriích.

Mezi jedinečnými je třeba poznamenat, že jsou tuberkulostearová a tuberkulopalmitová kyselina, které jsou prekurzory kyseliny mykolové.

Mikolovská kyselina - skupina vysokomolekulárních mastných kyselin s délkou řetězce až 84 atomů uhlíku, struktura hlavního řetězce je určena systematickou polohou mikroorganismu a podmínkami jeho růstu. Jejich nízká reaktivita zajišťuje vysokou chemickou stabilitu buněčné stěny mykobakterií. Mikolata potlačují enzymatické štěpení reakcí buněčné stěny a volných radikálů.

Faktor šňůry je připisován první skupině lipidů. Je spojena s vysokou toxicitou mykobakterií a virulencí.

Povrchově aktivní lipidy nebo sulfolipidy hrají důležitou roli při intracelulární adaptaci mykobakterií. Spolu s faktorem šňůry vytvářejí cytotoxické membránové -tropické komplexy.

Lipoarabinomannan je heterogenní směs s vysokou molekulovou lipopolysacharidu: rozvětvených polymerů s arabinóza a manóza derivátů diatsilglitserinovymi tuberkulostearinovoy a kyseliny palmitové.

Mycosidy C jsou peptidoglykolipidy. Tvořící vnější plášť mykobakterií, který lze pozorovat pomocí elektronové mikroskopie ve formě průhledné zóny na obvodu buněk. Mykozidy jsou druhově specifické sloučeniny. Antigenní vlastnosti mykobakterií závisí na jejich typu.

Kvantitativní a kvalitativní složení lipidových sloučenin mykobakterií je dynamické a závisí na věku buněk, složení živných médií a fyzikálně-chemických vlastnostech prostředí. Mladé mykobakteriální buňky začnou tvořit syntézy lipopolysacharid buněčné stěny s relativně krátkými alifatickými řetězci. V této fázi jsou zcela zranitelné a přístupné imunitnímu systému. S růstem buněčné stěny a tvorbou vysokomolekulárních lipidů získává mykobakterie stabilitu a lhostejnost ve vztahu k imunitnímu systému.

Metabolismus sacharidů

Nejvýhodnějším zdrojem uhlíku pro mykobakterie je glycerol.

Nejvýznamnějšími sacharidy jsou arabinóza. Manózu a maltózu - tvoří více než polovinu všech sacharidů. Kromě toho hrají v životě buňky trehalózu, glukózu, fruktózu, galaktózu, ramnózu a některé další sacharidy. Současně probíhá syntéza podél cest hydrolázy a aldolázy. Pro syntézu glykogenu se používá pyruvátová dráha. Arabinóza a manóza se podílejí na tvorbě důležitých strukturních sloučenin. Pro získání energie se použije pentosfosfátová dráha oxidace glukosy. Poskytuje se malát, isokitrát a sukcinátdehydrogenázy, což dýchací systém dává pružnost.

Glyoxylátová dráha je jedinečná, přičemž mykobakterie se používají k zahrnutí volných mastných kyselin do cyklu kyseliny trikarboxylové, které se hromadí během růstu mykobakterií. Tento cyklus přitahuje pozornost výzkumníků jako možného mechanismu chemotaxe mykobakterií během perzistence.

Metabolismus dusíku a aminokyselin

Míra využití dusičnanů mykobakterií, dusitanů, hydroxylaminů může sloužit k identifikaci druhů. Jako zdroj dusíku preferují mykobakteria asparagin. Syntéza aminokyselin je těkavým procesem a je poskytována skupinou enzymů, které umožňují použití jiných aminokyselinových sloučenin, například glutamátu.

Aktivita dusitanu a dusičnanu reduktázy

Mycobacterium tuberculosis mohou tvořit adenosin trifosfátu (ATP) v převodu přenos řetězce elektronů zastavení NO ₃ -, ale ne O ₂ Při této reakci dochází k rekonstituci NO ₃ NH _3, v množstvích, které jsou potřebné pro syntézu aminokyselin, purinových a pyrimidinových bází. To se provádí postupným působením nitrátových a dusitanových reduktáz.

Katalázová a peroxidázová aktivita

Kataláza zabraňuje akumulaci peroxidu vodíku, který se vytváří během aerobní oxidace rekonstituovaných flavoproteinů. Aktivita enzymu závisí na pH média a teplotě. Při teplotě 56 ° C není kataláza aktivní. Existují testy pro patogenní komplex mykobakterií na základě tepelné stability katalázy.

Je známo, že 70% kmenů mykobakterie tuberkulózy, rezistentních na isoniazid, ztrácí svou katalázovou a peroxidázovou aktivitu.

Aktivita peroxidázy a katalázy se provádí stejným enzymovým komplexem.

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

Vitamíny a koenzymy

Struktura M. Tuberculosis zahrnují vitamíny B (riboflavin, pyridoxin. Cyanocobalamine thiamin), vitamín C a K. Kyselina p-aminobenzoová a pantotenovou kyselinu nikotinovou, biotin a kyselinu listovou.

Metabolismus, výživa a respirace mykobakterií

Za obvyklých a příznivých podmínek mycobacterium tuberculosis - přísné aerobní a mezofilní, tj. Rostou v přítomnosti kyslíku a v teplotním rozmezí 30-42 ^o C, s výhodou při 37 ° C ^za S. Za nepříznivých podmínek okolního prostředí, a (nebo) kyslíku nedostatek Mycobacterium tuberculosis projevují jako Microaerophiles a dokonce i anaerobních bakterií. Současně dochází k významným změnám jejich metabolismu.

Při spotřebě kyslíku a vývoji oxidačních systémů jsou mykobakterie podobné pravým houbám. Jako spojení mezi NADH-dehydrogenázy a cytochromu b v předávacím systému rodu Mycobacterium je vitamin K ₉. Tento systém cytochromů se podobá mitochondriálnímu systému. Je citlivá na dinitrofenol, stejně jako na vyšší organismy.

Typ popsaného dýchání není jediným zdrojem tvorby ATP. Dále O ₂ terminální. Mykobakterie mohou používat respirační řetězce, které přenášejí elektrony a končí v nitrátech (NO ₃ ^- ). Rezervní dýchací systém mykobakterií je glyoxylátový cyklus.

Anoxické (endogenní) dýchání, které se projevuje v atmosféře s koncentrací kyslíku menší než 1%, stimuluje azidové sloučeniny, které snižují oxidaci pyruvátu nebo trehalózy.

Růst a reprodukce mykobakterií

Mycobacterium tuberculosis se chová extrémně pomalu: doba zdvojení je 18-24 hodin (běžné bakterie se dělí každých 15 minut). Proto, aby bylo dosaženo viditelného růstu typických kolonií, trvá nejméně 4-6 týdnů. Jedním z důvodů pomalé reprodukce mykobakterií je jejich výrazná hydrofobicita, což snižuje difúzi živin. Je více pravděpodobné, že je geneticky určeno a je spojeno s komplexnějším zařízením mykobakterií. Například je známo, že většina bakterií má více kopií operonu ribonukleové kyseliny ribonukleové (rRNA). Pomalu rostoucí mykobakterie (M. Tuberculosis, M. Leprae) mají jednu kopii operonu a rychle rostoucí (M. Smegmatis) mají pouze dvě kopie.

Když se kultivují na kapalných médiích, mykobakteria rostou na povrchu. Jemná suchá fólie se nakonec zesiluje, stává se nerovnoměrně vrásčitá a získává nažloutlý nádech, často v porovnání s barvou slonoviny. Bujón zůstává průhledný a je možné dosáhnout difúzního růstu pouze za přítomnosti detergentů, například Tween-80. U mikrokolonií (tj. V počátečních stádiích) se vytvářejí struktury připomínající svazky, znamení, které je spojeno s kordovým faktorem M. Tuberculosis.

Genetika mykobakterií

Rod mykobakterií je z genetického hlediska velmi rozmanitý. Na rozdíl od mnoha saprofytických a netuberkulózních mykobakterií, mycobacterium tuberculosis neobsahuje extrachromozomální inkluze (například plazmidy). Celá řada vlastností mycobacterium tuberculosis je určena jeho chromozomem.

Genom komplexu M. Tuberculosis je extrémně konzervativní. Její zástupci mají DNA homologii na úrovni 85-100%. Zatímco DNA jiných mykobakteriálních druhů je homologní s M. Tuberculosis pouze 4-26%.

Zástupci rodu Mycobacterium mají velké genomy ve srovnání s jinými prokaryotami - 3,1-4,5x10 ⁹ Da. Nicméně, genomy patogenních druhů jsou menší než u jiných mykobakterií (M. Tuberculosis - 2,5x10 ⁹ Yes). Klasický činitel tuberkulózy člověka, M. Tuberculosis, má více genů než M. Africanum a M. Bovis, které ztratily část genetického materiálu během evoluce.

V roce 1998 byla publikována nukleotidová sekvence chromozomu kmene H37Rv M. Tuberculosis. Jeho délka je 4 411529 párů bází. Chromozóm Mycobacterium tuberculosis je kruhovou strukturou. Obsahuje asi 4000 genů kódujících proteiny, stejně jako 60. Kódující funkční složky RNA: jedinečný ribozomální RNA operon, 10Sa RNA. Podílí se na degradaci proteinů s atypickou matricí RNA. 45 transportní RNA (tRNA), více než 90 lipoproteinů.

Více než 20% genomu je obsazena geny buněčné stěny metabolismus mastných kyselin, včetně mykolových kyselin, bohaté na glycin kyselém polypeptidu (rodina PE a PPE) kódovaný polymorfních PGRS genomových částí (polymorfní GC-bohaté opakující se sekvence) a MPTR (hlavní polymorfní tandemových opakování) , (pátý a čtvrtý kruh genomové mapy chromozomů). Variabilita těchto oblastí genomu poskytuje rozdíl antigeny a schopnost inhibovat imunitní odpověď. Geny kontrolující faktory virulence jsou široce zastoupeny v genomu mycobacterium tuberculosis.

Mycobacterium tuberculosis syntetizuje všechny složky nezbytné pro metabolismus: esenciální aminokyseliny, vitamíny, enzymy a kofaktory. Ve srovnání s jinými bakteriálními druhy se zvýšila aktivita lipogenesních enzymů u M. Tuberculosis. Dva geny kódují proteiny podobné hemoglobinu, které hrají úlohu antioxidačních chráničů nebo pasti nadbytečného buněčného kyslíku. Tyto rysy přispívají k rychlé adaptaci tuberkulózy mykobakterií na náhlé změny v podmínkách prostředí.

Zvláštnost genomu komplexu M. Tuberculosis - velký počet opakujících se sekvencí DNA. Takže. M. Tuberculosis H37Rv chromozomu počítat až 56 kopií IS-prvky (vložení sekvencí - sekvence vložené DNA), které poskytují polymorfismus Mycobacterium tuberculosis. Většina z nich. S výjimkou prvku IS6110. Jsou nezměněny. Složení chromozomů různých kmenů Mycobacterium tuberculosis, je obvykle přítomen v množství od 5 do 20 kopií IS6110 však vyskytují kmeny, které nemají tento prvek. Spolu s IS-prvky gen obsahuje několik typů krátkých nukleotidových repetic (PGRS a MPTR), stejně jako přímé repetice DR (Přímý opakování), který se nachází v DR-pole a samostatných variabilních sekvencí - distanční prvky (šestý kroužek na mapě chromozomu). Rozdíly v počtu kopií a lokalizace na chromozómu genetických prvků, používaných k odlišení kmenů Mycobacterium tuberculosis v molekulární epidemiologii. Nejpokročilejší schémata genotypizace založené na identifikaci mykobakterií genomický polymorfismus způsobené IS6110 prvek, stejně jako DR a rozpěrky. Je příznačné, že divergence druhu M. Tuberculosis dojde, obvykle v důsledku rekombinace mezi kopií IS6110 prvku. Které lemují různé geny.

PhiRv1 a phiRv2 - dvě profág nalezeny v genomu H37Rv. Stejně jako polymorfní místo Dralu jsou. Pravděpodobně související s patogenitou faktorů, protože tyto části genomu jsou odlišné z analogických míst avirulentní kmeny M. Tuberculosis H37Ra a M. BOM BCG, vymezených částech genomu (Mutt, OGT-geny), který je zodpovědný za zvýšení frekvence mutace a adaptace Mycobacterium tuberculosis v pressovyh podmínky. Detekce spoušť gen Mycobacterium tuberculosis dormantnosti změnil myšlenku latentní TB infekce.

Studium polymorfismu genů kódujících katalázu, peroxidázu a A-podjednotku DNA-gyrázy. V komplexu M. Tuberculosis byly izolovány tři genotypové skupiny. Nejstarší (z pohledu evoluce) skupina I: M. Africanum, M. Bovis. M. Tuberculosis a M. Microti. Skupina II a III zahrnují různé kmeny M. Tuberculosis, které se rozšířily v některých zeměpisných oblastech. Clonové chování je charakteristické pro skupiny I a II a kmeny skupiny III extrémně vzácně způsobují masové nemoci. Genetické rodiny M. Tuberculosis, známé jako Haarlem, jsou běžné v různých oblastech světa. Afrika, filipínský.

Zvláštní místo patří rodině Pekingu, poprvé identifikované v histologických přípravcích plicní tkáně v letech 1956-1990. Od nemocných z předměstí Pekingu. Dnes jsou kmeny této rodiny nalezeny ve státech Asie. Jižní Africe, Karibiku a Spojených státech. Rozložení tohoto genotypu na různých územích je dáno etnickými charakteristikami domorodého obyvatelstva a migrantů. Údaje o distribuci kmenů genotypu SI / Pekingu v severozápadní evropské části Ruska (Petrohrad) av regionech Sibiře byly nedávno získány.

Stabilita mykobakterií

Během vývoje mykobakterie tuberculosis se vyvinuly různé mechanismy k překonání nebo deaktivaci nepříznivých environmentálních faktorů. V první řadě. To je silná buněčná stěna. Za druhé, existují rozsáhlé možnosti metabolismu. Jsou schopné inaktivovat mnoho buněčných toxinů a látek (různé peroxidy, aldehydy a další), které ničí buněčnou membránu. Za třetí se jedná o morfologickou plasticitu, která spočívá v transformaci mykobakterií (tvorba L-forem spícími buňkami). Svojí stabilitou po vzniku sporných bakterií zaujímají přední místo v oblasti prokaryot.

Kauzální činidlo si udrží životnost v suchém stavu po dobu až 3 let. Když je Mycobacterium tuberculosis ohříván, může odolat teplotám nad 80 ° C. Dosud se předpokládá, že mykobakterie tuberculosis, která je ve sputu, zůstává životaschopná, když je vařená v průběhu 5 minut.

Mycobacterium tuberculosis rezistentní na organických a anorganických kyselin, zásad, mnoha oxidačních činidel, a také k řadě antiseptických a dehydratačních látky, které mají škodlivý vliv na jiných patogenních mikroorganismů. Mykobakterie jsou odolné vůči alkoholu a acetonu.

Je třeba poznamenat, že kompozice na bázi kvartérní amoniové TB nevykazují aktivitu v určitých podmínek je koncentrace kyslíkových radikálů a chloru a 0,5% není také mít katastrofální vliv na Mycobacterium tuberculosis. To znamená nemožnost použití takových prostředků pro sterilizaci sputa a jiných infikovaných biologických materiálů.

Mycobacterium tuberculosis není citlivý na rozptýlené sluneční světlo a může existovat více než rok ve vnějším prostředí bez ztráty životaschopnosti. Ultrafialová studie s krátkovlnnou vlnou má univerzální baktericidní účinek na všechny mikroorganismy. Avšak v reálných podmínkách, kdy je mycobacterium tuberculosis suspendován ve formě buněčných aglomerátů s prachovými částicemi, se zvyšuje jejich odolnost proti ultrafialovému záření.

Vysoká míra přežití Mycobacterium tuberculosis přispívá k extrémně širokému šíření této infekce u populace bez ohledu na klimatické podmínky. To však nejen přispívá k globalizaci problému - mycobacterium tuberculosis může dlouhodobě přetrvávat v lidském těle a může být znovu aktivován v neomezeně dlouhých intervalech.

Lokalizace Mycobacterium tuberculosis uvnitř makrofágů zajistit dostatečnou stabilitu substrátu, s ohledem na „dlouhověkosti“ mononukleární fagocyty a trvání replikaci mykobakterií, jakož i izolaci efektory humorální imunity. Ve stejné době, původce vybere biotop, který je vzhledem k potenciálnímu nebezpečí je nepřijatelné pro většinu mikroorganismů. Tato symbióza je poskytována řadou adaptivních mechanismů mykobakterií.

Proces poškození makrofágů a parazitismu v něm vypadá takto: pronikání mykobakterií do makrofága bez jeho aktivace; potlačení tvorby fagolysosomů nebo transformace do zóny, která je pro bakterie komfortní; průlom z fagosomů do cytoplazmy s inaktivací antimikrobiálních faktorů; interference v životě buňky; oslabení citlivosti makrofágů na aktivační signály T-lymfocytů; snížení funkce antigenu prezentující makrofágy a následné oslabení reakcí cytotoxických T-lymfocytů naladěných na destrukci infikovaných buněk.

Nepochybně při poskytování této důležité role hrají vlastnosti buněčné stěny. Stejně jako metabolické a funkční schopnosti. Při prvním kontaktu s mikroorganismem Mycobacterium imunitní systém není schopen se připojit humorální imunitu rychle neutralizaci a odstranění buňky z těla, protože pohyblivý alifatický řetězec obsahující mykobakteriální stěny neumožňují vyhodnocení povrchové struktury patogenu a předávat příslušné informace nezbytné pro syntézu sady protilátek.

Vysoká hydrofobicita mykobakterií poskytuje nešpecifické, tj. Nezávisle na receptorech, kontakty s makrofágy. Tvorba kolem phagosomu buněk mykobaktérií, makrofág umístí do sebe. Povrchová mikozidnye a lipoarabinomannanovye komplexy mohou být rozpoznány receptory, ale v nich probíhají, jsou signály není aktivována nebo slabě aktivovaných makrofágů. V důsledku toho není fagocytóza doprovázena uvolňováním volných radikálů kyslíku a dusíku. Předpokládá se, že ve větší míře, je to charakteristické pro virulentních kmenů M. Tuberculosis, které v důsledku strukturálních rysů lipoarabinomannan iniciují „neagresivní“ fagocytózu. Při rozpoznávání M. Tuberculosis se také účastní další makrofágové receptory, zejména CD 14 a receptory komplementové složky C3 (CR1-CR3).

Jakmile je uvnitř makrofágů, Mycobacterium zahrnuje řada mechanismů, které zabraňují phagolysosome formace: výroba amoniaku, který byl alkalizován prostředí v fagosomem sulfolipids syntézy, což vede k vytvoření negativního náboje na povrchu fagozomu. Který zabraňuje fúzi fagosomu a lysosomu.

Pokud však phagolysosome je vytvořen, vzhledem k silné mycobacterium vosku pláště schopné uhasit volné radikálové reakce způsobené fagocytů baktericidní látky. Amonného zalkalizuje prostředí, blokuje aktivitu lysozomálních enzymů a sulfolipids membranotropic neutralizuje kationtové proteiny. Kromě toho, Mycobacterium tuberculosis produkovat vysoce aktivní enzymy s katalázy a aktivity peroxidázy, které soutěží s peroxidázou systémy makrofágy a současně inaktivaci hydroperoxidy lysozomy To vše zvyšuje odolnost mykobakterií do oxidačního činidla stres.

Další adaptace mykobakterií spočívá v použití makrofágů obsahujících železo pro jejich enzymatické systémy a blokování imunospecifických funkcí makrofágů. Makrofágy jsou jednou z hlavních zásobníků železa, jejichž přebytek se hromadí ve formě feritinu. Obsah železa v alveolárních makrofázích je 100krát vyšší než v monocytech krve, což jistě přispívá k jejich kolonizaci tuberkulózou mykobakterií.

Toxický účinek na makrofágy mykobakterií se provádí pomocí endotoxinů a nešpecifických faktorů. Oba i jiní postihují především dýchací systém makrofágů - mitochondrie. Endotoxiny zahrnují mykolické arabinolipidy, které inhibují dýchání mitochondrií. Nešpecifické toxiny zahrnují produkty syntézy lipidové části buňky mykobakterie - fthien a kyseliny ftalové, které způsobují disociaci oxidativní fosforylace. Zesílení metabolických procesů za těchto podmínek není doprovázeno správnou syntézou ATP. Hostitelské buňky začínají požívat energický hlad, což vede k inhibici jejich životně důležité aktivity a v budoucnosti k cytolýze a apoptóze.

Je možné, že některé faktory patogenity se tvoří pouze uvnitř infikovaných buněk, což se vyskytuje u jiných bakterií, které preferují intracelulární životní styl. Například salmonely, parazitizující uvnitř makrofágů, navíc vyjadřují více než 30 genů. Navzdory úplnému popisu genomu mycobacterium tuberculosis. 30% kodonů souvisí s bílkovinami s neznámými vlastnostmi.

Lékařská rezistence mykobakterií

Z klinického hlediska citlivost mikroorganismu vůči lékům určuje možnost použití standardní chemoterapie s indikovaným léčivem pro léčbu onemocnění způsobeného izolovaným kmenem. Stabilita "předpovídá selhání léčby testovaným chemoterapeutickým léčivem." Jinými slovy, použití standardní chemoterapie vedoucí k dosažení systémové koncentrace léku, obvykle za normálních podmínek, nepotlačuje reprodukci "rezistentních mikroorganismů".

V mikrobiologii se populační přístup zakládá na definici citlivosti na léky nebo rezistenci na lék, což znamená rozdílný stupeň stability bazénu (heterogenní populace) mikrobiálních buněk. Odolnost vůči lékům je hodnocena v kvantitativních charakteristikách, jako je "minimální inhibiční koncentrace" (MIC). Například u MIK-90 zemře 90% mikroorganismů (bakteriostatická koncentrace). Rezistence tedy musí být chápána jako její stupeň v části mikrobiální populace, která předurčuje selhání léčby ve většině případů. Obecně se připouští, že 10% rezistentních kmenů z celé mikrobiální populace pacienta může mít patogenní účinek. Ve fhisiobakteriologii pro léčivé přípravky proti rakovině první linie je to 1%. Nebo 20 jednotek tvořících kolonie - CFU). Tato část mikrobiální populace za měsíc je schopna vytěsnit původní a vytvořit léčebné zaměření. U anti-TB léků druhé série je kritériem stability 10% zvýšení mikrobiální populace.

Rozvoj lékové rezistence v mikroorganismech spojené s výběrem (výběr) v přítomnosti antibiotika a s primární částí přežití mikrobiální populace, která má obranné mechanismy proti antibakteriální činidlo. Každá populace je malý počet mutantních buněk (obvykle 10 ⁶ -10 ⁹ ), odolný proti konkrétní léčivo. Během chemoterapie citlivé mikrobiální buňky umírají a rezistentní se množí. V důsledku toho jsou senzorické buňky nahrazeny stabilními buňkami.

Mykobakterie mají zpočátku vysokou přirozenou odolnost vůči mnoha antibakteriálním lékům širokého spektra účinku, ale různé druhy mají odlišné spektrum a stupeň této citlivosti.

Na základě skutečného přírodní konstanta stability pochopit Specifikem mikroorganismy spojené s nepřítomnosti cílové antibioticky nebo z důvodu nedostupnosti primární cílové nízké propustnosti buněčné stěny, enzymatické inaktivace látky nebo jiných mechanismů.

Získaná rezistence je vlastností jednotlivých kmenů, aby zůstaly životaschopné při koncentracích antibiotik, které brání růstu hlavní části mikrobiální populace. Získání rezistence ve všech případech je geneticky způsobeno: vznikem nových genetických informací nebo změnou úrovně vyjádření vlastních genů.

V současné době byly objeveny různé molekulární mechanismy rezistence mykobakterií na tuberkulózu:

• inaktivace antibiotik (fermentační inaktivace), například β-laktamazamy;
• modifikace cíle účinku (změna prostorové konfigurace proteinu v důsledku mutace odpovídající oblasti genomu):
• hyperprodukci cíle, což vede ke změně poměru cílového činidla k uvolnění části života podporujících proteinů bakterie;
• aktivní odebírání léčiva z mikrobiální buňky (eflux) v důsledku zařazení mechanismů ochrany proti stresu:
• změna parametrů propustnosti vnějších mikrobiálních buněčných struktur, které blokují schopnost antibiotika proniknout do vnitřku buňky;
• Zahrnutí "metabolického zkratu" (cesta výměny bypassu).

Kromě přímé účinky na metabolismus mikrobiálních buněk, včetně antibiotik (benzylpenicilin. Streptomycinu, rifampicin) a další nežádoucí faktory (biocidy imunitního systému), vede ke vzniku modifikovaných forem mykobakterií (protoplastů, L-formy). A přeneseny do buněk nečinného stavu: intenzita buněk klesá a výměna bakterie stává rezistentní vůči antibiotikům akci.

Všechny mechanismy vytvářejí odlišný stupeň rezistence a poskytují odolnost proti různým koncentracím chemoterapeutických léků, takže vznik rezistence v bakteriích není vždy doprovázen poklesem klinické účinnosti antibiotika. Pro hodnocení účinnosti a prognózy léčby je důležité znát stupeň rezistence.

V současné době je určen alespoň jeden gen pro každé antituberkulózní léčivo první série a pro většinu rezervních preparátů. Specifické mutace, které vedou k vývoji rezistentních variant mykobakterií. Při širokém rozložení rezistence vůči lékům v mykobakteriích je důležitější než in vitro vysoká incidence mutací in vivo.

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

Typy lékové rezistence mykobakterií

Rozlišujte mezi primární a získanou rezistencí na léky. Mikroorganismy s primární rezistencí zahrnují kmeny izolované od pacientů, kteří neobdrželi specifickou léčbu nebo kteří dostávali léky po dobu jednoho měsíce nebo méně. Není-li možné objasnit skutečnost, že se používají léky proti tuberkulóze, používá se pojem "počáteční rezistence".

Primární rezistence je velký klinický a epidemiologický význam proto, aby jeho správné posouzení by neměla provádět nových případů TBC chemoterapie mikrobiologické studie diagnostického materiálu. Frekvence primární lékové rezistence se vypočítá jako podíl počtu nově diagnostikovaných pacientů s TBC s primární rezistence vůči počtu všech nově diagnostikovaných pacientů, kteří dostávali hodnocený lék náchylnost k cíli Pokud rezistentní kmen izolovaný od pacienta v pozadí anti-TB terapie prováděné po dobu jednoho měsíce nebo více, stálost považováno za získané. Frekvence primární rezistence na léky charakterizuje epidemiologický stav populace patogenů TBC.

Získaná rezistence mezi novými případy - výsledkem selhání léčby (nesprávného výběru léčiv, selhání režimu příjmu, snížené dávkování přípravků nestabilní zásobování a nekvalitní výrobky). Tyto faktory vedou ke snížení systémové koncentrace léků v krvi a jejich účinnosti, zatímco současně "spouští" ochranné buňky v mykobakteriálních buňkách.

Pro epidemiologické účely se vypočte frekvence dříve léčených případů. Za tímto účelem se berou v úvahu pacienti, kteří byli přijati na opakovanou léčbu po neúspěšném průběhu chemoterapie nebo relapsů. Poměr počtu rezistentních kultur mycobacterium tuberculosis se vypočítá podle počtu všech kmenů vyšetřovaných na přítomnost rezistence léků během roku u pacientů této skupiny v době jejich registrace.

Ve struktuře lékové rezistence se rozlišuje tuberkulóza mykobakterií:

Monorezistence - odolnost vůči některému z antituberkulózních léčiv, zachovává se citlivost na jiné léky. Při použití komplexní terapie je zřídka detekován monorezistentní rezistence. Zpravidla na streptomycin (v 10-15% případů u nově diagnostikovaných pacientů).

Multidrogová rezistence - odolnost vůči dvěma nebo více lékům.

Vícenásobná rezistence vůči lékům - odolnost vůči izoniazidu a rifampicinu současně (bez ohledu na dostupnost rezistence vůči jiným lékům). To je doprovázeno zpravidla rezistencí na streptomycin atd. V současné době se MDR tuberkulózních patogenů stalo epidemiologicky nebezpečným jevem. Výpočty ukazují, že detekce patogenů s MDR ve více než 6,6% případů (u nově diagnostikovaných pacientů) vyžaduje změnu strategie Národního programu tuberkulózy. Podle monitorování rezistence na léky je frekvence MDR u nově diagnostikovaných pacientů 4 až 15%, u relapsů - 45-55% a u neúspěšných léčby až 80%.

Superstabilita - odolnost vůči více léčivům kombinovaná s rezistencí na fluorochinolony a jednou z injekčních léčiv (kanamycin, amikacin, kapreomycin). Tuberkulóza způsobená kmeny se superstabilitou představuje přímou hrozbu pro život pacientů, jelikož ostatní léky proti tuberkulóze druhé řady nemají výrazný antibakteriální účinek. Od roku 2006 je v některých zemích monitorováno rozložení kmenů mykobakterií se superstabilitou. V zahraničí je obvyklé označit tuto verzi MDR jako XDR.

Křížová rezistence - když vznik rezistence vůči jedinému léku vyvolává rezistenci vůči jiným lékům. U M. Tuberculosis zpravidla nejsou mutace spojené s rezistencí vzájemně propojeny. Vývoj zkřížené rezistence je způsoben podobností chemické struktury některých léků proti tuberkulóze. Zvláště často je zjištěna zkřížená rezistence v jedné skupině léků, například aminoglykosidů. Pro predikci zkřížené rezistence jsou potřebné studie kultury mykobakterií na genetické úrovni v kombinaci s mikrobiologickým studiem rezistence.

Netuberkuzenye Mycobacterium

Neuberkulózní mykobakterie jsou velmi zřídka přenášeny z člověka na člověka. Frekvence přidělování některých jejich druhů z materiálu od pacientů je srovnatelná s četností těchto druhů z předmětů vnějšího prostředí. Zdrojem infekce mohou být hospodářská zvířata a ptáci, nezpracované potraviny. Mykobakterie se nacházejí v postmortálním materiálu av mléce skotu.

Podle bakteriologických laboratoří byla prevalence netuberkulózních mykobakterií v letech 2004-2005 byla u všech nově diagnostikovaných pacientů 0,5-6,2% u všech mykobakterií. Pravděpodobnost může být poněkud vyšší, jelikož metoda používaná pro zpracování diagnostického materiálu není optimální pro netuberkulózní mykobakterie. Saprofytické mykobakterie mohou být přítomny v diagnostickém materiálu pro sběr nesouladu pravidel, nebo vzhledem k povaze materiálu (např. M. Smegmatis lze izolovat z moči pacientů mužského pohlaví).

V tomto ohledu je důležité opakovaně potvrdit zjištěné druhy mykobakterií z materiálu od pacienta.

Mykobakterie postihují kůži, měkké tkáně a mohou také způsobit mykobakteriózu plic, což je zvláště časté v imunodeficientních podmínkách. Plicní lokalizace je častěji detekována u starších mužů, jejichž dějiny mají chronické plicní onemocnění, včetně těch s houbovými lézemi.

Ze všech mykobakterií je komplex M. Avium-intracellularae nejčastějším původcem plicní mykobakteriózy u člověka. Způsobuje onemocnění plic, periferních lymfatických uzlin a rozptýlených procesů. Na severu evropského regionu je asi 60% mykobakteriózy plic. Vlákno-kavernózní a infiltrační procesy převažují s chronickým průběhem kvůli vysoké odolnosti proti lékům proti tuberkulóze.

M. Kansasii jsou příčinami chronického onemocnění plic, které se podobají tuberkulóze. Chemoterapie je účinnější kvůli vyšší citlivosti M. Kansasii na antibakteriální léky. M. Xenopi a M. Malmoense způsobují zejména chronické plicní onemocnění. Mohou znečistit vodní systém horké a studené vody. Stanoviště M. Malmoens není plně zavedeno. M. Xenopi vykazují poměrně dobrou citlivost na terapii proti tuberkulóze. M. Malmoense vykazují dostatečně vysokou citlivost vůči antibiotikům in vitro, ale konzervativní léčba je často až do smrti neúčinná. M. Fortuitum a M. Chelonae jsou uznávány jako kauzativní činidla při onemocněních kostí a měkkých tkání způsobených přímou infekcí rány s traumatem, chirurgickým zákrokem a pronikavým zraněním. Způsobují až 10% mykobakteriózy plic. To proudí jako chronická destruktivní bilaterální porážka, často smrtící. Antituberkulózní léky a širokospektrální antibiotika nejsou aktivní nebo nejsou velmi aktivní proti těmto typům mykobakterií.

V jižních oblastech mykobakterióza kůže a měkkých tkání způsobená M. Leprae, M. Ulceranse. Detekce netuberkulózních mykobakterií se provádí v laboratořích předních institucí proti tuberkulóze v zemi. To vyžaduje vysokou kvalifikaci a dobré vybavení laboratoří.