Палочка коха микробиология

Mycobacterium tuberculosis
M. tuberculosis 15549x, СЭМ
Научная классификация

Домен:

Бактерии

Класс:

Актинобактерии

Порядок:

Актиномицеты

Подпорядок :

Corynebacterineae

Семейство:

Mycobacteriaceae

Вид:	Mycobacterium tuberculosis

Международное научное название

Mycobacterium tuberculosis (Zopf 1883) Lehmann and Neumann 1896

Mycobactérium tuberculósis (лат.) , па́лочка Ко́ха (МБТ, BK) — вид микобактерий, типовой вид семейства Mycobacteriaceae, выделен 24 марта 1882 года Робертом Кохом (24 марта объявлено ВОЗ Всемирным днём борьбы с туберкулёзом).

Входит в группу близкородственных видов MTBC (англ. Mycobacterium tuberculosis complex ), (M. tuberculosis, M. bovis, M. africanum, M. microti, M. pinnipedii и M. caprae), способных вызывать туберкулёз у человека и некоторых животных. Является наиболее изученным видом из этой группы.

Бактерии, входящие в MTBC, имеют высокую степень родства (порядка 99,9 %) и идентичны по последовательностям 16S рРНК.

Содержание

Морфология возбудителя туберкулёза [ править | править код ]

МБТ относятся к прокариотам (в их цитоплазме нет высокоорганизованных органелл — аппарата Гольджи, лизосом). Отсутствуют также характерные для части прокариотов и некоторых других видов микобактерий плазмиды, обеспечивающие для микроорганизмов динамику генома. В сущности, элементы динамики генома обеспечивается способностью МБТ к мутации, а точнее к перемещению транспозонной последовательности IS6110, что обеспечивает наличие в популяции особей с генами, «выключенными» из работы, что обеспечивает, например, устойчивость особей к тем или иным антибиотикам.

Форма — слегка изогнутая или прямая палочка 1—10 мкм диаметром 0,2—0,6 мкм. Клетки с характерным свойством кислото- и спиртоустойчивой (на одной из стадий роста) окраски, являются аэрофилами и мезофилами (диапазон температур 37—42 °C), однако в процессе жизнедеятельности в неблагоприятных условиях метаболизм может измениться, а клетки трансформироваться в микроаэрофилы и даже становиться анаэробами. По потреблению кислорода и развитости оксидазных систем микобактерии схожи с истинными грибами. В качестве связующего звена между НАДН-дегидрогеназой и цитохромом b в переносящей системе рода Mycobacterium служит Витамин K9. Эта система цитохромов напоминает митохондриальную эукариотов. Она чувствительна к динитрофенолу, так же как и у высших организмов. Описанный тип дыхания — не единственный источник образования АТФ. Кроме O₂-терминальной, микобактерии могут использовать дыхательные цепи, переносящие электроны и оканчивающиеся нитратами (NO₃ − ). Резервом дыхательной системы микобактерий является ещё и глиоксилатный цикл. Бескислородное (эндогенное) дыхание, проявляющееся в атмосфере с концентрацией кислорода менее 1 %, стимулирует азидные соединения, которые уменьшают окисление пирувата или трегалозы.

Тинкториально — слабо грамположительные. Для дифференцировки окрашивают по Цилю — Нельсену или используют окраску флюорохромами.

Микобактерии неподвижны, не образуют спор и капсул. Конидии также отсутствуют. Растут на плотных питательных средах медленно: при оптимальной температуре видимые колонии появляются через 34—55 сут (присутствие в среде L-аспарагина или глутамината натрия ускоряет рост на плотных средах в 1,5 раза). Колонии чаще характерного цвета «слоновой кости», но бывают слабо пигментированные розовые или оранжевые, особенно при росте на свету.

Пигмент не диффундирует. Поверхность колоний обычно шероховатая (R-тип). В микроколониях М. tuberculosis (то есть на ранних сроках) и в жидких питательных средах образуются структуры, напоминающие «косы» или «жгуты» — признак, который связывают с корд-фактором.

Нередко микобактерии растут в виде слизистых или морщинистых колоний. На жидких средах микобактерии могут расти на поверхности. Нежная сухая плёнка со временем утолщается, становится бугристо-морщинистой и обретает желтоватый оттенок. Бульон остаётся прозрачным, и добиться диффузного роста удаётся в присутствии детергентов (ПАВ). При окраске карболовым фуксином и метиленовым синим микобактерии туберкулёза выявляются в виде тонких, слегка изогнутых палочек малиново-красного цвета, содержащих различное количество гранул. Иногда можно обнаружить изогнутые или извитые варианты. Микроорганизмы, располагающиеся поодиночке, парами или в виде групп, хорошо выделяются на голубом фоне других компонентов препарата. Нередко бактериальные клетки могут располагаться в виде римской цифры «V». В препарате можно выявить также изменённые кокковидные кислотоустойчивые формы возбудителя, округлые сферические или мицелиеподобные структуры. В этом случае положительный ответ должен быть подтверждён дополнительными (культуральными) методами исследования [2] .

В бактериальной клетке дифференцируется:

• клеточная стенка — состоящая из 3—4 связанных слоёв толщиной до 200—250 нм, содержит специфичные воска (микозиды) полисахариды, защищает микобактерию от воздействия внешней среды, обладает антигенными свойствами и проявляет серологическую активность; ограничивает микобактерию снаружи, обеспечивает стабильность размеров и формы клетки, механическую, осмотическую и химическую защиту, включает факторы вирулентности — липополисахариды, с фосфатидной фракцией которых связывают вирулентность микобактерий;
• бактериальная цитоплазма; может содержать гранулы;
• цитоплазматическая мембрана — включает липопротеиновые комплексы, ферментные системы, формирует внутрицитоплазматическую мембранную систему (мезосому);
• ядерная субстанция — состоит из одной кольцевой ДНК.

Белки (туберкулопротеиды) являются главными носителями антигенных свойств МБТ и проявляют специфичность в реакциях повышенной чувствительности замедленного типа. К этим белкам относится туберкулин. С полисахаридами связано обнаружение антител в сыворотке крови больных туберкулёзом. Липидные фракции способствуют устойчивости микобактерий к кислотам и щелочам.

Метаболизм и развитие МБТ в разных условиях [ править | править код ]

МБТ не выделяют эндо- и экзотоксинов, поэтому при инфицировании ими ярких клинических симптомов, как правило, не возникает. По мере размножения МБТ и формирования повышенной чувствительности тканей к туберкулопротеидам возникают первые признаки инфицирования (положительная реакция на туберкулин).

МБТ размножаются простым делением на две клетки. Цикл деления — 14—18 часов. Иногда размножение происходит почкованием, редко ветвлением.

МБТ весьма устойчивы к воздействию факторов внешней среды. Вне организма сохраняют жизнеспособность много дней, в воде — до 5 месяцев. Но прямой солнечный свет убивает МБТ в течение полутора часов, а ультрафиолетовые лучи — за 2—3 минуты. Кипящая вода вызывает гибель МБТ во влажной мокроте через 5 минут, в высушенной — через 25 минут. Дезинфектанты, содержащие хлор, убивают МБТ в течение 5 часов.

МБТ, поглощённые макрофагами в процессе фагоцитоза, сохраняют свою жизнеспособность длительное время и могут вызывать заболевание после нескольких лет бессимптомного существования.

МБТ могут образовывать L-формы, имеющие сниженный уровень метаболизма и ослабленную вирулентность. L-формы могут длительное время персистировать (сохраняться) в организме и индуцировать (вызывать) противотуберкулёзный иммунитет.

МБТ могут существовать в виде очень мелких фильтрующихся форм, которые выделяются у больных, длительно принимавших противотуберкулёзные препараты.

Генетика и эволюция Mycobacterium tuberculosis [ править | править код ]

Разнообразие свойств данного микроорганизма определяется её хромосомой. Геном M. tuberculosis complex очень консервативен. Его представители обладают гомологией ДНК в пределах 85—100 %, тогда как ДНК других представителей данного рода гомологичны M. tuberculosis лишь на 5—29 % [3] . Геном M. tuberculosis меньше, чем у других микобактерий. У классического возбудителя туберкулёза человека, M. tuberculosis, больше генов, чем у M. africanum и M. bovis, которые утратили часть генетического материала в ходе эволюции.

В 1998 г. была опубликована нуклеотидная последовательность хромосомы штамма H37Rv M. tuberculosis, являющегося музейным «классическим» штаммом. Хромосома представляет собой тороидальную структуру — свыше 4000 генов, кодирующих белки, плюс 60, кодирующих функциональные компоненты РНК: уникальный рибосомальный РНК-оперон, 10Sа РНК, участвующий в деградации белков с нетипичной матричной РНК, 45 транспортных РНК (тРНК), около 100 липопротеинов.

Особенность генома M. tuberculosis complex — большое число повторяющихся последовательностей ДНК. Так, в хромосоме M. tuberculosis Н37Rv насчитывают до 56 копий IS-элементов, которые обеспечивают ДНК-полиморфизм микобактерий туберкулёза (эту особенность используют в ПЦР-диагностике). Большинство из них, за исключением элемента IS6110, неизменны. В составе хромосомы различных штаммов микобактерий туберкулёза, как правило, присутствует от 5 до 20 копий IS6110, однако встречаются штаммы, не имеющие данного элемента. Различия в количестве копий и локализации на хромосоме этих генетических элементов используют для дифференциации штаммов микобактерий туберкулёза в молекулярной эпидемиологии. Наиболее совершённые схемы генотипирования микобактерий основаны на выявлении геномного полиморфизма, обусловленного элементом IS6110. Характерно, что дивергенция вида M. tuberculosis происходит, как правило, за счёт рекомбинаций между копиями элемента IS6110, которые фланкируют различные гены.

Фактически с самого начала применения антибиотикотерапии возник феномен лекарственной устойчивости. Феномен потому, что микобактерия не имеет плазмид, а популяционная устойчивость микроорганизмов к антибактериальным препаратам традиционно описывалась в микробной клетке наличием R-плазмид (от англ. resistance — устойчивость). Однако, несмотря на этот факт, отмечалось появление или исчезновение лекарственной устойчивости у одного штамма МБТ. В итоге выяснилось, что за активацию или дезактивацию генов, отвечающих за резистентность, ответственны IS-последовательности.

В употребление вошёл термин «мутации МБТ». Он означает выявленную генетическими методами (ДНК-зонды и ПЦР-РВ) устойчивость к антибактериальным препаратам, однако следует понимать, что здесь мы имеем дело с «псевдомутациями», обусловленными временным внедрением IS-последовательности в определённый участок гена.

Особое место занимает генетическое семейство Beijing (Пекин), впервые выявленное в гистологических препаратах лёгочной ткани в 1956—1990 гг. от больных предместья китайской столицы. В этой группе частота множественной лекарственной устойчивости значительно выше, чем среди представителей других семейств. На сегодняшний день штаммы этого семейства обнаружены в государствах Азии, Южной Африки, странах Карибского бассейна, США. Распространение данного генотипа на различных территориях определяется этническими характеристиками коренного населения и мигрантов. Недавно получены данные о распространении штаммов генотипа S1/Beijing на северо-западе европейской части России (Санкт-Петербург), некоторых регионах Сибири, а также на территории Дальневосточного федерального округа.

Молекулярный патогенез: взаимодействие микобактерий с клеткой [ править | править код ]

Микобактерии туберкулёза относят к внутриклеточной инфекции, с чем связывают их высокую способность к персистенции. Первично инфицируют макрофаги хозяина, развивая особые стратегии выживания и размножения в этих высокоспециализированных клетках. Используя способность макрофагов образовывать специализированные органеллы — фагосомы, микобактерии приспособили эти органеллы для своей жизнедеятельности, при этом получая несомненные преимущества, необходимые для избегания действия защитных «хозяйских» механизмов, таких как антитела и система комплемента.

При помощи маннозного рецептора, а также рецепторов системы комплемента (CR1, CR3 и CR4) микобактерии связываются с мембраной макрофага и фагоцитируются внутрь клетки. Внутри фагосомы микобактерии производят её ремоделинг таким образом, что нарушают процесс её созревания и дальнейшее слияние с лизосомой для образования фаголизосомы.

Микобактериальная фагосома [ править | править код ]

В отличие от нормальной фагосомы, микобактериальная имеет значительные различия в составе мембран и их внутреннего содержимого. Микобактерии задерживают созревание фагосомы на ранней стадии, не позволяя ей в дальнейшем слиться с лизосомой для образования фаголизосомы, в которой происходит лизис клеток микроорганизмов. Поэтому эта фагосома имеет маркеры раннего этапа созревания (англ. early endosome ), такие как rab5, coronin-1, кроме того, существует активное взаимодействие между ранними эндосомами и микобактериальной фагосомой, что обеспечивает микобактерии питательными веществами.

Жизнестойкость [ править | править код ]

МБТ очень устойчива в окружающей среде. Так, при температуре 23 °C во влажном и тёмном месте она сохраняется до 7 лет. В тёмном и сухом месте (при высыхании мокроты больного или в пыли) МБТ сохраняется до 10—12 месяцев, в уличной пыли (то есть в сухом и светлом месте) палочка Коха сохраняется до 2 месяцев, на страницах книг — до 3 месяцев, в воде — до 5 месяцев. В почве МБТ сохраняется до 6 месяцев, в сыром молоке — до 2 недель, в масле и сыре — до года.

На сегодняшний день считают, что микобактерии туберкулёза, находящиеся в мокроте, остаются жизнеспособными при открытом кипячении последней в пределах 5 мин. Микобактерии чувствительны к средствам, содержащим хлор (хлорная известь, хлорамин и др.) и третичные амины, а также к перекиси водорода.

Культивация [ править | править код ]

В качестве стандартной среды для культивирования микобактерий туберкулёза ВОЗ рекомендована плотная яичная среда Левенштейна — Йенсена. В России и некоторых других странах широкое распространение получила рекомендованная в качестве второй стандартной яичная среда Финна-II с несколько более высоким процентом выделения микобактерий [4] [5] . Для повышения вероятности роста микобактерий в настоящее время рекомендуется засеивание патологического материала на 2—3 среды одновременно.

М. tuberculosis (палочка Коха) — тонкая, прямая или слегка изогнутая палочка, размером 1-10*0,2-0,6 мкм, со слегка закруглёнными концами (рис. 22-1). В молодых культурах палочки более длинные, а в старых склонны к ветвлению.

Бактерии туберкулёза способны образовывать L-формы, сохраняющие способность к инфицированию, а также фильтрующиеся формы, патогенетическая роль которых остаётся плохо изученной. Капсул не имеют, но образуют микрокапсулу.

Методом Циля-Нильсена окрашиваются в ярко-красный цвет. Содержат кислотонеустойчивые гранулы (зёрна Муха), располагающиеся в цитоплазме.

Культуральные свойства возбудителя туберкулеза

Туберкулёзные палочки могут расти как в аэробных, так и факультативно анаэробных условиях. Повышенное содержание СО₂ (5-10%) способствует более быстрому росту. Оптимальная температура 37-38 °С; рН 7,0-7,2. Нуждаются в присутствии белков, глицерина, факторов роста (биотин, никотиновая кислота, рибофлавин и др.), ионов (Mg2+ K+, Na+ Fe2+) и др.

Для выращивания бактерий туберкулеза наиболее часто применяются глицериновые, картофельные с жёлчью, яичные, полусинтетические и синтетические среды. Наиболее оптимальна среда Лёвенштайна-Йёнсена.

На средах туберкулёзные палочки обычно образуют R-колонии; под влиянием антибактериальных препаратов бактерии могут диссоциировать с образованием мягких и влажных S-колоний.

В жидких средах палочки туберкулеза образуют сухую морщинистую пленку (на 7-10-е сутки), поднимающуюся на края пробирки; среда остаётся прозрачной. В жидких средах выявляют корд-фактор — важный дифференциальный признак вирулентности. Наличие корд-фактора обусловливает сближение бактериальных клеток в микроколониях и их рост в виде серпантинообразных кос.

На плотных средах рост палочек туберкулеза отмечают на 14-40-е сутки в виде сухого морщинистого налёта желто-, вато-кремового цвета. Зрелые колонии напоминают цветную капусту, крошковатые, плохо смачиваются водой и имеют приятный запах. Культуры плохо снимаются со среды, а при прокаливании трещат. Отличительная особенность М. tuberculosis— способность к синтезу значительного количества никотиновой кислоты (ниацина); ниациновый тест — важный метод дифференцировки микобактерий.

Туберкулез является инфекционным заболеванием не только для человека, но и для животных. Характеризуется образованием воспалительных изменений в виде маленьких бугорков в легких и лимфатических узлах. Возбудителей патологии под названием туберкулез микробиология изучает более 200 лет, ими являются микобактерии, относящиеся к группе Mykobakterium tuberculosis.

Микобактерии туберкулеза

Немецкий микробиолог Генрих Кох в 1882 г. обнаружил эту болезнь, вследствие чего возбудителя туберкулеза назвали “палочками Коха”. Данные инфекционные агенты встречается везде: в воде, в почве и в организме разных животных. От других микроорганизмов они отличаются устойчивостью к спирту, кислотам и щелочам. Это связано с химическим составом их клеток.

Есть 3 типа микробактерий, которые могут вызвать заражение у человека:

1. Палочка Коха (по лат. M.Tyberculosis) вызывает около 92% случаев заболеваемости.
2. Бычий вид (M.bovis). Встречается в 5% случаев.
3. M.africanum встречается в 3% случаев у жителей Южной Африки.

Микобактерии туберкулеза размножаются медленно, в основном путем деления клеток с периодом удвоения с 18 до 24 часов. А для роста патогенов, полученных в клинических условиях, нужно от 4 до 6 недель. Эти бактерии самостоятельно двигаться не могут. Температура для роста варьируется в пределах +29…+42°С. Жизнеспособность микобактерий сохраняется даже при аномально низких температурах, а при повышении до 80°С они остаются активными в течении 5 минут.

Также они чувствительны к прямым солнечным лучам.

Инфекции, которые обитают в мокроте, в жаркую погоду могут погибнуть в течении двух часов. Уничтожаются микобактерии при нагревании или попадании ультрафиолетовых лучей. В свежем некипяченом молоке бактерии живут до 10 дней, а в твердых сырах и сливочном масле – в течение нескольких месяцев. Эти микроорганизмы устойчивы к дезинфицирующим средствам. В сточных водах они могут жить в течение года, а в навозе – до 10 лет. Палочка Коха жизнеспособна около 3 лет даже в полностью высушенном состоянии или в замороженном виде.

Морфология

Туберкулез – хроническое инфекционное заболевание, которое начало распространяться с давних времен и существует до сих пор. Инфицирование наблюдается у 10 млн человек, из них около 3 млн умирает. В основном болеют люди, живущие в плохих условии. Основным источником заражения является больной человек. Особенную опасность представляют люди с открытой формой туберкулеза. Чаще всего инфекция передается воздушно-капельным путем, реже бывают случаи заражения контактно-бытовым (инфицированная посуда).

Биохимия

Даже при современном уровне развития медицины не всегда удается вовремя выявить диагноз туберкулез легких. Начальная стадия заболевания протекает незаметно, а симптомы появляются уже после того, как организм получит некоторый ущерб.

Туберкулез – не приговор! Наша постоянная читательница порекомендовала действенный метод! Новое открытие! Ученые выявили лучшее средство, которое моментально избавит вас от туберкулеза. 5 лет исследований. Самостоятельное лечение в домашних условиях! Тщательно ознакомившись с ним, мы решили предложить его и вашему вниманию. Читать далее >>

На ранних этапах болезнь можно вылечить быстрее, что позволяет сэкономить время и деньги. Лабораторная диагностика туберкулеза осуществляется путем:

• исследования мочи;
• многообразных анализов крови;
• изучения мокроты.

Проводится лучевая диагностика, позволяющая осмотреть состояние легочной ткани, размер и месторасположение очага. Для обследования населения применяется рентгенодиагностика – флюорография. Если обнаружены признаки заражения, то человека направляют на комплекс диагностических мероприятий, включающий расширенные процедуры.

Общие анализы – это исследования мочи и крови, которые способны показать наличие патогенеза. Микробиологическая диагностика туберкулеза производится с использованием мокроты, промывной воды легких и желудка, а также образца тканей легких или крови.

При помощи метода окрашивания можно исследовать ткани организма на присутствии микобактерии туберкулеза.

Когда человек инфицируется воздушно-капельным путем, туберкулезные палочки поражают правую сторону легких. Но попадание бактерии в организм еще не означает развития заболевания, т. к. человек обладает иммунитетом, который будет сопротивляться этой инфекции.

Инкубационный период составляет 3-8 недель. В начальной стадии заболевания наблюдается повышение температуры до 37°С, потливость по ночам, снижение аппетита, озноб, сухой кашель. При сильном поражении легких возникают кровохарканье и легочные кровотечения. Нужно вовремя лечиться, чтобы исключить летальный исход. Воспалительный участок в легких может полностью рассосаться при своевременном лечении. Но на этом месте образуется бугорок, в котором туберкулезные палочки в пассивном виде могут сохраняться всю жизнь.

Как предотвратить контакт с микобактериями

Несмотря на проведение вакцинации, туберкулез остается мировой проблемой №1. Прививка необходима для профилактики детского туберкулеза и уменьшения осложнений. БЦЖ делают для выработки иммунитета против палочки Коха, что, в свою очередь, предотвращает переход заражения в туберкулез.

Вакцинация БЦЖ делается новорожденному ребенку от 4 до 7 дней в роддоме. Здоровый младенец хорошо переносит процедуру. Но при введении прививки под кожу у некоторых детей может образоваться уплотнение или будет наблюдаться увеличение левого подмышечного лимфоузла. При таких симптомах нужно обязательно обращаться к участковому педиатру.

Срок действия БЦЖ – 7 лет. Детям этого возраста с отрицательной пробой Манту проводят ревакцинацию.