Патогенные микобактерии

Общая характеристика. Микобактерии ─ это микроорганизмы, относящиеся к классу Actinomycetales, характеризующиеся способностью к ветвлению и имеющие ряд сходных признаков с актиномицетами. Микобактерии не образуют мицелия, тела имеют палочковидную форму, они ветвятся, распадаясь также на сферические формы.

Микобактерии обитают в различных местах: в почве, воде, ротовой полости, обнаружены в молоке. По классификации Bergеy (1990) они отнесены к роду Mycobacterium (лат. мycos – гриб).

Микобактерии вызывают туберкулез многих видов животных, птиц и человека, паратуберкулезный энтерит рогатого скота, некроз и поражение тканей, называемое микобактериозами.

Туберкулёз ─ хроническое инфекционное заболевание, характерезующееся образованием в тканях бугорков (туберкул), склонных к творожистому распаду. При поражении легких отмечается вначале сухой, затем влажный кашель с мокротой, исхудание и летальный исход. При поражении других органов наблюдается утрата соответствующих функций, генерализация процесса с летальным исходом. Иногда наблюдается скрытая форма туберкулёза без специфических явно выраженных изменениях в органах и тканях (инфицирование или персистенция возбудителя).

К микобактериям относятся около 50 видов. По биологической классификации микобактерии подразделяют на кислотоустойчивые сапрофиты (Mycobacterium phlei: M.smegmatis, M.lacticola), возбудители болезней хладнокровных (М.fortuitum, M.tampopheos, M.marimum, M.poikilothermorum), возбудители болезней человека (M.tuberculosis, M.bovis, M. leprae, M.ulcerans, M.africans), возбудители болезней крупного рогатого скота (M.bovis, M.paratuberculosis), возбудители болезней птиц (M.avium), возбудители болезней грызунов (M.mikroti, M.leprae murium).

Род Mycobacterium включает также атипичные микобактерии, отличающиеся от сапрофитов и истинных патогенных микробактерий рядом признаков.

Морфологические свойства. Микобактерии неподвижны, капсулы не обнаружено и спор не образуют. В мазках–препаратах из биоматериала имеют вид тонкой слегка изогнутой палочки, величина разная (рис 150). В бактериальных телах наблюдаются округлые или несколько удлиненные зернышки, отделенные друг от друга менее окрашенными полями.

Рис. 150. Микобактерии в мазке

из биоматериала.

Зернышки обнаруживаются чаще в зрелых экземплярах микобактерий. Считают, что это массы протоплазматических липидов. Количество зерен колеблется от 2 до 12-15, они расположены на концах клетки.

Размеры M.tuberculosis: длина - 1,5…3,5 мкм, диаметр 0,4

M.bovis: длина - 2,5…3 мкм, диаметр 0,6

M.avium: длина – 5…6 мкм, диаметр 0,3 (рис.151).

Рис. 151. Микобактерии туберкулеза

трех видов (рисунок).

Клеточная стенка микобактерий в отличие от бактерий имеет положительный заряд и состоит из 3-х слоев: а) внутренний 0,1 нм, связан с цитоплазматической мембраной б) средний 0,05 нм; в) наружный 0,1 нм, такой же плотный, как и внутренний. Общая толщина клеточной стенки микобактерий около 0,25 нм.

Цитоплазматическая мембрана имеет толщину около 0,1 нм. Различают два слоя по 30 нм каждый. Местами цитоплазматическая мембрана проникает в цитоплазму, образуя мембранные конфигурации. В состав цитоплазматической мембраны входят сложные липопротеины. За счет ее полупроницаемости они выполняют функцию осмотического барьера.

Цитоплазма характеризуется значительными морфологическими вариациями. У молодых клеток она гомогенна и вся клетка находится в состоянии тургора. В клетках более поздней степени развития цитоплазма содержит более или менее компактные уплотнения и светлые зоны. Цитоплазма – это типичная коллоидная система.

Гранулы (зерна) представляют собой внутриклеточные тела, характерные для микобактерий. Гранулированные массы бывают двух типов а) – большие и плотные – макрогранулы; б) - микрогранулы. Размеры от 0,3…0,4 до 1 мкм. Гранулы имеют сложный цикл развития.

Вакуоли обнаруживаются в молодых и старых микобактериях в виде чётко ограниченных светлых зон. Имеется 2 типа вакуоль: а) окруженные собственной, хорошо организованной стенкой; б) отличающиеся от цитоплазмы лишь неодинаковым химическим составом. Их рассматривают как капельки водорастворимых продуктов обмена.

Ядерный аппарат. В настоящее время большинство микробиологов считают, что микробная клетка микобактерий обладает ядерной системой, отличающейся морфологически, но функционально эквивалентной ядру клетки у высших организмов.

Митохондрии имеют круглую или эллипсоидную структуру, но не имеют классических перегородок (крист).

Рибосомы. Пользуясь аналитической центрифугой, удалось выделить фракции гомогенатов микобактерий со скоростью оседания от 70 S до 50 S. Было установлено, что величина Svedeberg (S) таких формаций клеток микобактерий соответствует величинам рибосомальных фракций клетки у высших растений.

Химический состав микобактерий сложен: Н₂О – 85,9%, солей – 2,55%, липидов 1/3…1/5 от массы сухого вещества. Обнаружено 3 фракции липидов: а) фосфатиды, б) жиры, в) воска. В состав липидов входят жирные кислоты: масляная, стеариновая, а также кислоты: туберкулостеариновая и фтионовая. Белки составляют 56% сухих веществ и носят название туберкулопротеинов; из них 47,5% - нуклеопротеидов и 8,5% - свободных нуклеиновых кислот. В состав белковых фракций входят: валин, фенилаланин, пролин, тирозин.

Роль и значение отдельных химических составных частей микобактерий еще окончательно не выяснены.

Липидную фракцию считают носителем кислотоустойчивости и устойчивости вообще. Имеются данные о важной роли.полисахаридов в иммуногенезе. Интересно отметить, что наибольшее количество липидов обнаружено у микобактерий туберкулеза человека, а наименьшая в сапрофитных микобактериях.

Важнейшую роль в патогенезе и иммуногенезе играют не отдельные составные части, взятые в той или иной комбинации, а лишь живые микобактерии туберкулеза.

Белки микобактерий туберкулеза способны к стимулированию образования макрофагов и гигантских клеток, образующих туберкулы.

Культивирование. Микобактерии - аэробы факультативные, гетеротрофы. Основной источник N₂ – аминокислоты (аспарагиновая, глутоминовая, аланиновая). Исключительно важным для роста микобактерий (лимитирующим фактором роста) является амид аспаргиновой кислоты – аспаргин. Соли аммония в комбинации с глицерином также могут быть использованы в качестве источника азота. Первое звено обмена аминокислот – дезаманирование, а выделяющийся NН₃ микобактерии используют в качестве материала для синтеза с кето- и оксикислотами, получающимися при окислении глицерина и аспаргина (рис 152).

Рис.152. Колонии микобактерий на плотной среде.

Источником углерода, кроме аминокислот, являются углеводы и продукты их распада в виде органических кислот.

Исключительно важную роль в росте микобактерий играет глицерин (трехатомный спирт).

Биохимические свойства. Ферментативная активность микобактерий весьма разнообразна (табл.16). Микобактерии расщепляют липиды, обладают протеазами, способны расщеплять мочевину, производят каталазу, пероксидазу, имеют хорошо выраженные редуцирующие свойства.

Сапрофиты, патогенные виды и атипичные микобактерии дифференцируют с учетом их энзимной активности.

При этом установлено, что сапрофиты обладают более высокой окислительной способностью, чем вирулентные микобактерии.

Свежевыделенные микобактерии могут размножаться лишь на полноценных питательных средах, таких как яичных, кровяных, картофельных, содержащих особые ростовые вещества (Сотона, Моделя, Левенштейна-Йенсена, Гельберге, Финна).

Микобактерии размножаются простым делением, почкованием.

Таблица 16. Ферментативная активность микобактерий

Патогенность. Различные виды микобактерий туберкулеза обладают способностью к миграции на разные виды животных, птиц и на человека. Отдельные виды патогенных микобактерий адаптированы к тому или иному виду животных.

У крупного рогатого скота, маралов, овец, коз, свиней туберкулез вызывает M.bovis. К этому виду наиболее чувствительны кролики и морские свинки. Заболевает человек.

M.avium вызывают туберкулез у кур, индеек, уток, голубей, цесарок и др. Воспримчивы домашние животные и человек. Наиболее чувствительны кролики. При заражении кроликов М.аvinum у них развивается септическая форма.

Инкубационный период в зависимости от вида животного и птицы делится от нескольких недель до нескольких лет.

Доказано наличие в организме L-форм и их реверсия в истинные микобактерии.

Устойчивость. Благодаря содержанию липидов, восков в теле микобактерий туберкулеза, они отличаются гидрофобностью и высокой устойчивостью к химическим реагентам (кислотам, щелочам и спиртам).

Корд-фактор микобактерий туберкулеза предотвращает их фагоцитоз и бактериолиз (рис.153).

Рис.153. Микроколонии микобактерий (корд-фактор).

В высушенном состоянии микобактерии туберкулеза сохраняются годами, в воде 2 года, в почве несколько лет. Установлено размножение микобактерий во влажных природных субстратах. Низкие температуры не приводят к гибели микобактерий.

Ультрафиолетовые лучи и нагревание губительно действуют на микобактерии. Во влажных субстратах при температуре 65⁰С, 70 …80⁰С и 80…90⁰С они погибают соответственно через 15, 10 и 5 минут. Микобактерии туберкулеза обладают высокой сравнительной устойчивостью к дезинфицирующим веществам (4% формалин разрушает возбудителя через 3 часа)

Токсигенность. Микобактерии обладают эндотоксинами (туберкулины). К химическим структурам микобактерий, обладающим токсичностью, относятся жирные кислоты (масляная, пальмитиновая, туберкулостеариновая), полисахариды. Токсичные вещества микобактерий приводят к распаду клеток, творожистому перерождению тканей, разрушению митохондрий.

Антигенная структура Микобактерии содержат такие антигены, как туберкулины и полисахаридо-белково-липидный комплекс, который назван полным антигеном, так как лишь при его введении в организме образуются антитела. Антитела выявляют в РА, РП, РСК и др.

Патогенез. После аэрогенного, алиментарного или другого проникновения в организм микобактерии проникают в лимфу, кровь и разносятся по всему организму. Размножение микобактерий туберкулеза происходит в тканях в соответствии с органотропностью возбудителя. В этих тканях возникает очаг воспаления и формируется первичный комплекс. Исходом первичного воспаления может быть инкапсуляция, обызвествление очага или расплавление стенок первичного очага и распространение возбудителя. Возможна длительная персистенция возбудителя в организме без явных клинических признаков.

Диагностика. Прижизненная диагностика включает аллергические исследования, серологические тесты. Для бактериологического исследования от животных берут мокроту, экссудат, молоко, фекалии, от трупов – пораженные ткани, лимфатические узлы.

Бактериологическое исследование включает микроскопию (окраска по Цилю-Нильсену) мазков-препаратов, обработку биоматериала реагентами (щелочь, кислота) с целью удаления сопутствующей микрофлоры, концентрации возбудителя (центрифугирование, флотация).

Культивируют посевы на специальных элективных питательных средах (глицериновый картофель, МПГА и выше названные среды). Для дифференциации патогенных, атипичных микобактерий и кислото, - щелоче, - спиртоустойчивых сапрофитов посевы выдерживают при разных температурных режимах (24⁰С, 37…380С, 39…41⁰С). Патогенные виды (М.tuberculosis, M.bovis, M.avium) отличаются также скоростью роста, характером колоний, биохимическими свойствами и степенью патогенности по отношению к кроликам, морским свинкам и курам.

Серологическая и аллергическая диагностика. РГА, РНГА (реакция непрямой гемаглютинации) с эритроцитами барана, нагруженными полисахаридом из туберкулезных микобактерий или туберкулином, позволяет вызвать специфические антитела.

Особенности иммунитета и аллергия. Врожденная резистентность к туберкулезу свойственна многим представителям животного мира («прусаки», черные тараканы, тутовый шелкопряд, павлиний глаз, из птиц – гуси, утки). Высокой резистентностью обладают козы, собаки, крысы, лошади, буйволы, ослы, зебувидный скот. В иммунитете при туберкулезе бесспорно ведущую роль играет генетический фактор. У однояйцевых близнецов коркондантность по заболеваемости составляет 65%, у двухяйцевых – 25,6%, у братьев и сестер – 25,6%. В сыворотках больных туберкулезом обнаруживают агглютинины, преципитины, опсонины, хотя наличие их не отражает напряженность иммунитета.

Фагоцитарная реакция также не определяет состояние невосприимчивости, т.к. фагоцитоз при туберкулезе является нередко незавершенным.

Большое значение в устойчивости организма при туберкулезе имеет его реактивность, воспалительная реакция, гипераллергия замедленного типа, барьерная функция тканей и органов, приводящая к фиксированию микобактерий путем образования гранул и препятствующая их распространению в организме, а также антибактериальные вещества.

В общем комплексе защиты организма определенную роль играет интерференция, которая происходит между истинными и невирулентными микобактериями, которые способны блокировать чувствительные клетки тканей и органов к вирулентным микобактериям туберкулеза.

Природа туберкулиновой аллергии заключается в повышенной чувствительности организма к повторному воздействию на иммунокомпетентные клетки туберкулина. Туберкулиновая аллергия может быть в эксперименте пассивно передано целыми или разрушенными лимфоцитами от реагирующей особи.

Поиск по сайту: