Микобактерии туберкулеза (МБТ) относятся к семейству бактерий – Micobacteriacae, порядку Actinomycetalis, роду Micobacterium.
Этимологически, «микобактерия» формируется из греческих слов (myces – гриб) и (bakterium, bactron — палочка, прутик). Компонент названия “гриб” происходит от тенденции этих микроорганизмов образовывать нитчатые и ветвящиеся формы, в организме или в культуре. C позиций клинической медицины, Mycobacterium tuberculosis, открытая немецким ученым Робертом Кохом в 1882 году, является наиболее важным видом микобактерий туберкулеза, которые объединены в комплекс, включающий: M. tuberculosis (МБТ); M.bovis и ее вариант БЦЖ (Бацилла Кальмета и Жерена); M.africanum и M.microti. Эта группа микобактерий отличается выраженным генетическим сходством. Микобактерия туберкулеза (МБТ) является главной причиной заболевания туберкулезом человека. M.bovis и M.africanum вызывают заболевание у человека, клинически не отличающееся от классического туберкулеза. M.microti считается не патогенной для человека, однако вызывает заболевание у мышей, напоминающее туберкулез. БЦЖ не является патогенной для человека.
Представленные в дальнейшем материалы о туберкулезе имеют отношение только к заболеванию, вызываемому M. tuberculosis (МБТ) – бактерия Коха (БК).
Микобактерии туберкулеза (МБТ) – факультативные внутриклеточные паразиты.
Естественный резервуар туберкулезной микобактерии – человек, домашние и дикие животные, птицы.
МБТ внешне представляют собой тонкие, изогнутые палочки, стойкие к кислотам, щелочам и высыханию. Наружная оболочка бактерии содержит сложные воска и гликолипиды
МБТ могут размножаться как в макрофагах, так и вне клеток. МБТ размножаются относительно медленно. Размножение происходит в основном путем простого клеточного деления. На обогащенных средах, МБТ размножаются с периодом удвоения от 18 до 24 часов. Для роста в культуре микобактерий туберкулеза, полученных в клинических условиях, необходимо от 4 до 6 недель.
Генетическая структура МБТ установлена.
С нуклеотидной последовательностью МБТ можно ознакомиться в международных банках данных. Нуклеотидная последовательность МБТ насчитывает 4,411,529 b.p. Самостоятельным движением МБТ не обладают. Температурные границы роста находятся между 29° и 42° Цельсия (оптимальная – 37—38°). МБТ обладают устойчивостью к физическим и химическим агентам; они сохраняют жизнеспособность при очень низких температурах, а повышение до 80° могут выдерживать в течение 5 мин. Во внешней среде микобактерия туберкулеза достаточно устойчива. В воде она может сохраняться до 150 дней. Высохшие микобактерии вызывают туберкулез у морских свинок через 1 —1,5 года, лиофилизированные и замороженные жизнеспособны до 30 лет. При интенсивном облучении солнцем и при высокой температуре окружающей среды, жизнеспособность МТБ резко снижается; напротив, в темноте и сырости выживаемость их весьма значительна. Вне живого организма они остаются жизнесопособными в течение многих месяцев, в особенности в темных, сырых помещениях. МБТ выявляются с помощью уникального свойства к окрашиванию (кислотоустойчивостью), отличающего от многих других возбудителей инфекции. Кислотоустойчивость проявляется в сохранении окраски, даже при обесцвечивании кислотами, щелочью, спиртом, что обусловлено высоким содержанием в миколевой кислоты и липидов в их наружной мембране.
Изменчивость морфологии МБТ.
Морфология и размеры МБТ не постоянны, что зависит от возраста клеток и, особенно, от условий существования и состава питательной среды.
Корд-фактор.
Липиды поверхностной стенки микобактерий определяют ее вирулентность и способность к образованию в культуре скоплений бактерий в виде кос (корд-фактор). О корд-факторе было отмечено еще Кохом в его начальном сообщении относительно МБТ. Первоначально корд-фактор связывали с вирулентностью МБТ. Способность формировать косы наблюдается, среди других микобактерий, имеющих низкую или вообще отсутствие вирулентности. Корд-фактор, как было установлено позже, связан с необычным биологическим веществом trehalose 6,6-dimycolate, которое обладает высокой вирулентностью, со смертельным исходом, при введении в организм экспериментальных животных. Однако роль этого вещества в патогенезе туберкулеза окончательно не установлена. С липидной фракцией, внешней оболочки МБТ, связывают устойчивость возбудителей туберкулеза к кислотам, щелочам и спиртам.
L-формы.
Одним из важных видов изменчивости МБТ является формирование L-форм. L-формы характеризуются сниженным уровнем метаболизма, ослабленной вирулентностью. Оставаясь жизнеспособными, они могут длительное время оставаться в организме и индуцировать противотуберкулезный иммунитет. L-формы отличаются выраженными функциональными и морфологическими изменениями. Обнаружено, что трансформация МБТ в L-формы усиливается при длительном влиянии антибактериальной терапии и других факторов, которые нарушают их рост и размножение, образование клеточной мембраны. Установлено, что в мокроте «абациллярных» больных с деструктивными формами туберкулеза могут находиться L-формы МБТ, способные, при соответствующих условиях, реверсировать (модифицироваться) в палочковидный вариант, тем самым вызывая реактивацию туберкулезного процесса. Следовательно, абацилирование каверн таких больных еще не означает их стерилизацию в отношении МБТ.
МБТ по своей природе нечувствительны ко многим антибиотикам.
Главная причина устойчивости закодирована в структуре генома туберкулезной палочки. Это свойство в первую очередь связано с тем, что высоко гидрофобная клеточная поверхность служит своего рода физическим барьером для терапевтических агентов и антибиотиков. Вместе с тем, МБТ могут вырабатывать устойчивость (резистентность) против действия противотуберкулезных препаратов. Одновременная лекарственная устойчивость МБТ к нескольким препаратам последние годы значительно снижает эффективность его лечения.
Лабораторные исследования показали, что возникновение резистентности у M. Tuberculosis связано с нуклеотидными заменами (мутациями) в генах, кодирующих различные ферменты, которые непосредственно взаимодействуют с лекарственными средствами. Например, мутации гена rpoB, кодирующего бета-субъединицу РНК-полимеразы (во фрагменте длиной 81 пару нуклеотидов), в 96% случаев приводят к устойчивости M. tuberculosis к рифампицину. Мутации в гене katG, приводящие к замене некоторых аминокислот в ферментах каталазе и пероксидазе, и нуклеотидные замены в регуляторной и смежной кодирующей областях локуса inhA ассоциированы с резистентностью некоторых штаммов микобактерий к изониазиду. Нечувствительность M. tuberculosis к стрептомицину связана с миссенс-мутацией в гене rpsL, кодирующем S12 митохондриальный белок, или с нуклеотидными заменами в гене rrs, кодирующем 16S РНК. В результате, современное здравоохранение имеет дело не просто с опасным возбудителем туберкулеза, а с целым набором его штаммов, устойчивых к разным лекарствам. На практике для организации эффективного лечения туберкулеза, важно не только обнаружить МБТ, но и параллельно определить их резистентность, причем достаточно быстро — в течение двух-трех дней, чтобы вовремя назначить эффективную химиотерапию.
В конце 80-х годов прошлого века в руках исследователей появился метод, значительно сокращающий время такого анализа. Новая диагностика основана на избирательной амплификации нуклеиновых кислот (ДНК или РНК) in vitro с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Метод ПЦР имеет большие возможности и лежит в основе точной ДНК-диагностики, которая позволяет идентифицировать любой штамм МБТ и определять первопричину той или иной устойчивости к лекарствам.
Достижения в изучении МБТ открывают перспективы в разработке новых антибактериальных препаратов, вакцин и других веществ, способных изменять иммунную реакцию в ответ на разрушительный патоген. Представленные некоторые мутации в геноме микобактерии туберкулеза являются лишь ограниченными примерами формирования ее резистентности к противотуберкулезным препаратам. На этом основании можно сделать следующий вывод: по мере внедрения в практику химиотерапии туберкулеза новых лекарств в М. tuberculosis будут происходить мутации, приводящие к резистентности ко всем, без исключения, используемым препаратам и это обстоятельство необходимо постоянно учитывать в тактике лечения туберкулеза.