Mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis

M. tuberculosis 15549x, SEM
vědecká klasifikace
Doména:bakterieTyp:AktinobakterieTřída:AktinobakterieObjednat:MykobakterieRodina:MycobacteriaceaeRod:MykobakteriePohled:Mycobacterium tuberculosis
Mezinárodní vědecký název
Mycobacterium tuberculosis ( Zopf 1883) Lehmann a Neumann 1896
Synonyma
podle webu LPSN [1] :
  • Bacterium tuberculosis Zopf 1883
  • Bacillus tuberculosis
    (Zopf 1883) Klein 1884
  • Mycobacterium tuberculosis typus humanus Lehmann a Neumann 1907
  • Mycobacterium tuberculosis var. hominis  Bergey a kol. 1934

Mycobactérium tuberculósis  (lat.) , Kochův bacil ( MBT , BK ) je druh mykobakterie , typový druh čeledi Mycobacteriaceae , izolovaný 24. března 1882 Robertem Kochem (24. březen byl Světovou zdravotnickou organizací vyhlášenSvětovým dnem tuberkulózy

Zařazeno do skupiny blízce příbuzných druhů MTBC ( anglicky  Mycobacterium tuberculosis complex ), ( M. tuberculosis , M. bovis , M. africanum , M. microti , M. pinnipedii a M. caprae ), schopných vyvolat tuberkulózu u lidí a některých zvířat. Je to nejvíce studovaný druh z této skupiny.

Bakterie obsažené v MTBC jsou vysoce příbuzné (asi 99,9 %) a jsou identické v sekvencích 16S rRNA .

Morfologie původce tuberkulózy

MBT jsou prokaryota ( v jejich cytoplazmě nejsou žádné vysoce organizované organely  - Golgiho aparát , lysozomy ). Neexistují také žádné plazmidy charakteristické pro některá prokaryota a některé další typy mykobakterií , které poskytují dynamiku genomu mikroorganismům . Prvky dynamiky genomu jsou v podstatě poskytovány schopností MBT mutovat, či spíše posunout transposonovou sekvenci IS6110, což zajišťuje přítomnost jedinců s geny „vypnutými“ z práce, což zajišťuje, například rezistence jedinců na některá antibiotika.

Forma - mírně zakřivená nebo rovná tyčinka 1 - 10 mikronů v průměru 0,2 - 0,6 mikronů. Buňky s charakteristickou vlastností kyselinovzdorného a alkoholově odolného (v jedné z fází růstu) zbarvení jsou aerofily a mezofily (teplotní rozmezí 37 - 42 °C), avšak v průběhu života za nepříznivých podmínek se metabolismus může měnit, a buňky se transformují na mikroaerofily a dokonce se stávají anaeroby . Z hlediska spotřeby kyslíku a rozvoje oxidázových systémů jsou mykobakterie podobné skutečným houbám. Vitamin K9 slouží jako spojovací článek mezi NADH dehydrogenázou a cytochromem b v přenosovém systému rodu Mycobacterium . Tento systém cytochromu se podobá systému mitochondriálního eukaryota . Je citlivý na dinitrofenol, stejně jako u vyšších organismů. Popsaný typ dýchání není jediným zdrojem tvorby ATP. Kromě O 2 -konce mohou mykobakterie využívat dýchací řetězce, které nesou elektrony a končí dusičnany (NO 3 - ). Rezervou dýchacího systému mykobakterií je také glyoxylátový cyklus. Bezkyslíkové (endogenní) dýchání, ke kterému dochází v atmosféře s koncentrací kyslíku nižší než 1 %, stimuluje azidové sloučeniny, které snižují oxidaci pyruvátu nebo trehalózy .

Tinctorial - slabě grampozitivní. Pro odlišení obarvíme podle Ziehla  - Nelsena nebo použijeme barvení fluorochromem.

Mykobakteria jsou nepohyblivá, netvoří spory a tobolky . Neexistují ani konidie. Na hustých živných půdách rostou pomalu: při optimální teplotě se viditelné kolonie objevují po 34–55 dnech (přítomnost L- asparaginu nebo glutamátu sodného v médiu urychluje růst na hustých živných půdách 1,5krát). Kolonie mají často charakteristickou barvu slonoviny, ale mohou být lehce pigmentované do růžova nebo oranžova, zvláště když rostou na světle.

Pigment nedifunduje. Povrch kolonií je obvykle drsný (typ R). V mikrokoloniích M. tuberculosis (tedy v raných stádiích) a v tekutých živných půdách se vytvářejí struktury, které připomínají „copy“ nebo „copy“ – znak, který je spojen s faktorem šňůry.

Často mykobakterie rostou ve formě slizkých nebo vrásčitých kolonií. Na kapalných médiích mohou mykobakterie růst na površích. Jemný suchý film časem zhoustne, hrbolatě se zvrásní a získá nažloutlý odstín. Bujón zůstává čirý a v přítomnosti detergentů (povrchově aktivních látek) lze dosáhnout difúzního růstu. Při barvení karbolickým fuchsinem a methylenovou modří je mycobacterium tuberculosis detekováno jako tenké, mírně zakřivené malinově červené tyčinky obsahující různý počet granulí. Někdy můžete najít zakřivené nebo zkroucené možnosti. Mikroorganismy, umístěné jednotlivě, v párech nebo ve skupinách, dobře vynikají na modrém pozadí ostatních složek drogy. Není neobvyklé, že bakteriální buňky tvoří římskou číslici „V“. V preparátu je také možné detekovat změněné kokoidní acidorezistentní formy patogenu, zaoblené kulovité nebo myceliu podobné struktury. V tomto případě musí být kladná odpověď potvrzena dalšími (kulturními) výzkumnými metodami [2] .

V bakteriální buňce rozlišuje:

Proteiny (tuberkuloproteiny) jsou hlavními nositeli antigenních vlastností MBT a vykazují specificitu u hypersenzitivních reakcí opožděného typu. Mezi tyto proteiny patří tuberkulin . Detekce protilátek v krevním séru pacientů s tuberkulózou je spojena s polysacharidy. Lipidové frakce přispívají k odolnosti mykobakterií vůči kyselinám a zásadám.

Metabolismus a vývoj MBT za různých podmínek

MBT nevylučuje endo- a exotoxiny , proto se při jejich infikování zpravidla nevyskytují jasné klinické příznaky. S pomnožením MBT a vznikem zvýšené citlivosti tkání na tuberkuloproteiny se objevují první známky infekce (pozitivní reakce na tuberkulin).

MBT se množí jednoduchým dělením na dvě buňky. Cyklus dělení je 14-18 hodin. Někdy dochází k rozmnožování pučením, vzácně větvením.

MBT je velmi odolný vůči vlivům prostředí. Mimo tělo zůstávají životaschopné po mnoho dní, ve vodě - až 5 měsíců. Ale přímé sluneční světlo zabije MBT během hodiny a půl a ultrafialové paprsky - za 2-3 minuty. Vařící voda způsobuje smrt MBT ve vlhkém sputu po 5 minutách, ve vysušeném sputu - po 25 minutách. Dezinfekční prostředky obsahující chlór zničí MBT do 5 hodin.

MBT, absorbované makrofágy během fagocytózy , si zachovávají svou životaschopnost po dlouhou dobu a mohou způsobit onemocnění po několika letech asymptomatické existence.

MBT může tvořit L-formy , které mají sníženou rychlost metabolismu a oslabenou virulenci. L-formy mohou přetrvávat (zůstávat) v těle po dlouhou dobu a navozovat (vyvolávat) protituberkulózní imunitu.

MBT může existovat ve formě velmi malých filtrovatelných forem , které jsou izolovány od pacientů, kteří dlouhodobě užívali antituberkulotika.

Genetika a evoluce Mycobacterium tuberculosis

Různorodost vlastností daného mikroorganismu je dána jeho chromozomem. Genom komplexu M. tuberculosis je velmi konzervovaný. Její zástupci mají homologii DNA v rozmezí 85–100 %, zatímco DNA ostatních zástupců tohoto rodu je s M. tuberculosis homologní pouze z 5–29 % [3] . Genom M. tuberculosis je menší než genom jiných mykobakterií. Klasický lidský patogen TBC, M. tuberculosis , má více genů než M. africanum a M. bovis , které během evoluce ztratily část svého genetického materiálu.

V roce 1998 byla publikována nukleotidová sekvence chromozomu M. tuberculosis kmen H37Rv , což je muzejní "klasický" kmen. Chromozom je toroidní struktura - více než 4000 genů kódujících proteiny plus 60 genů kódujících funkční složky RNA: unikátní ribozomální RNA operon, 10Sa RNA podílející se na degradaci proteinů s atypickou messenger RNA, 45 transportní RNA (tRNA), asi 100 lipoproteinů.

Znakem komplexního genomu M. tuberculosis  je velké množství repetitivních sekvencí DNA. V chromozomu M. tuberculosis H37Rv se tedy nachází až 56 kopií prvků IS, které zajišťují polymorfismus DNA Mycobacterium tuberculosis (tato vlastnost se využívá v PCR diagnostice). Většina z nich, s výjimkou prvku IS6110, je beze změn. V chromozomovém složení různých kmenů Mycobacterium tuberculosis je zpravidla přítomno 5 až 20 kopií IS6110, existují však kmeny, které tento prvek nemají. Rozdíly v počtu kopií a lokalizace na chromozomu těchto genetických elementů se využívají k odlišení kmenů Mycobacterium tuberculosis v molekulární epidemiologii. Nejpokročilejší schémata genotypizace mykobakterií jsou založena na detekci genomového polymorfismu způsobeného prvkem IS6110. K divergenci druhů M. tuberculosis dochází zpravidla v důsledku rekombinací mezi kopiemi elementu IS6110, které lemují různé geny.

Ve skutečnosti od samého počátku používání antibiotické terapie vznikl fenomén lékové rezistence. Tento jev je způsoben tím, že mykobakterie nemají plazmidy a populační rezistence mikroorganismů na antibakteriální léčiva byla v mikrobiální buňce tradičně popisována přítomností R-plazmidů (z anglického  rezistence  - rezistence). Navzdory této skutečnosti však byl zaznamenán výskyt nebo vymizení lékové rezistence u jednoho kmene MBT. V důsledku toho se ukázalo, že sekvence IS jsou zodpovědné za aktivaci nebo deaktivaci genů odpovědných za rezistenci.

Začal se používat termín „mutace MBT“. Znamená rezistenci na antibakteriální léky detekované genetickými metodami (DNA sondy a real-time PCR), je však třeba si uvědomit, že zde máme co do činění s „pseudomutacemi“ způsobenými dočasným zavedením sekvence IS do určité oblasti genu.

Zvláštní místo zaujímá genetická rodina Beijing (Beijing) , poprvé identifikovaná v histologických preparátech plicní tkáně v letech 1956-1990. z nemocných předměstí čínské metropole. V této skupině je frekvence multirezistence výrazně vyšší než u členů jiných rodin. Kmeny této rodiny byly dosud nalezeny v Asii, Jižní Africe, Karibiku a Spojených státech. Rozšíření tohoto genotypu na různých územích je určeno etnickými charakteristikami původního obyvatelstva a migrantů. V poslední době byly získány údaje o rozšíření kmenů genotypu S1/Peking na severozápadě evropské části Ruska (Petrohrad), některých oblastech Sibiře a také na území Dálného východu federálního okruhu.

Molekulární patogeneze: interakce mykobakterií s buňkou

Mycobacterium tuberculosis je klasifikováno jako intracelulární infekce, což je spojeno s jejich vysokou schopností perzistence . Primárně infikují hostitelské makrofágy a vyvíjejí specifické strategie pro přežití a reprodukci v těchto vysoce specializovaných buňkách. S využitím schopnosti makrofágů tvořit specializované organely – fagozomy, mykobakterie adaptovaly tyto organely pro svou životní aktivitu, přičemž získaly nepochybné výhody nutné k tomu, aby se vyhnuly působení ochranných „hostitelských“ mechanismů, jako jsou protilátky a komplementový systém .

Pomocí manózového receptoru a také receptorů komplementového systému (CR1, CR3 a CR4) se mykobakterie vážou na membránu makrofágů a jsou fagocytovány do buňky. Uvnitř fagozomu jej mykobakterie přemodelují tak, že naruší proces jeho zrání a další fúze s lysozomem za vzniku fagolyzozomu.

Mykobakteriální fagozom

Na rozdíl od normálního fagosomu má mykobakteriální fagozom významné rozdíly ve složení membrán a jejich vnitřního obsahu. Mykobakterie zpomalují dozrávání fagosomu v raném stadiu a brání mu ve fúzi s lysozomem za vzniku fagolyzozomu, ve kterém jsou buňky mikroorganismů lyžovány. Proto má tento fagozom markery časného zrání ( časný endozom ), jako je rab5  , coronin- 1 , navíc existuje aktivní interakce mezi časnými endozomy a mykobakteriálním fagozomem, který poskytuje mykobakteriím živiny.

Vitalita

MBT je velmi stabilní v prostředí a dokonce odolává teplotám kapalného vzduchu (-180°C) po dobu několika týdnů. Vakuově sušený si může uchovat patogenní vlastnosti až 18 let [4] . M. avium může přežít v hnojené půdě až 9 let. [čtyři]

Na tmavém a suchém místě (když pacientovo sputum vyschne nebo v prachu) vydrží MBT až 10-12 měsíců, v pouličním prachu (tedy na suchém a světlém místě) vydrží Kochova hůlka až 2 měsíce, na stránkách knih - až 3 měsíce, ve vodě - až 5 měsíců. [5]

V jílovitých půdách vydrží M.bovis až 23 měsíců [4] , v syrovém mléce  - až 2 týdny, v mléčných výrobcích zmrazených na -8°C až 120 dní [4] , v másle a sýrech - až rok.

K dnešnímu dni se má za to, že Mycobacterium tuberculosis, které jsou v sušeném sputu, zůstávají životaschopné, když je toto sputum otevřeně vařeno do 25 minut. Mykobakteria jsou citlivá na produkty obsahující chlor ( chlor , chloramin atd.) a terciární aminy a také na peroxid vodíku. [5] Ve 20% roztoku bělidla MBT kultura zahyne během 3-5 hodin.

Kultivace

Jako standardní médium pro kultivaci Mycobacterium tuberculosis doporučuje WHO husté vaječné médium Loewenstein-Jensen . V Rusku a některých dalších zemích se rozšířilo vaječné médium Finn -II doporučené jako druhé standardní médium s mírně vyšším procentem izolace mykobakterií [6] [7] . Pro zvýšení pravděpodobnosti růstu mykobakterií se v současnosti doporučuje inokulovat patologický materiál na 2-3 média současně.

Poznámky

  1. ↑ LPSN: Rod Mycobacterium . Získáno 21. června 2015. Archivováno z originálu 5. července 2017.
  2. ↑ L. B. Borisov. Lékařská mikrobiologie, virologie a imunologie. - MIA, 2005. - S. 154-156. — ISBN 5-89481-278-X .
  3. ↑ M. I. Perelman . Národní vedení. ftizeologie. - M. : GEOTAR-Media, 2007. - S. 75-91. - ISBN 978-5-9704-0490-4 .
  4. ↑ 1 2 3 4 R. A. Nuratinov, N. Kh. Mesrobyan. Ekologické aspekty existence populace mykobakterií (Rusko) // Tuberkulóza a onemocnění plic: časopis. - M. : LLC "NEW TERRA", 2014. - Č. 2 . - S. 3-9 . - doi : 10.21292/2075-1230-2014-0-2-43-47 . Archivováno z originálu 12. prosince 2021.
  5. ↑ 1 2 Akad. RAMS A. G. Khomenko, člen korespondent. RAMS V. I. Litvínov. TUBERKULÓZA / ed. akad. RAS E. I. Chazová. - M. : Medicína, 1996. - 496 s. - ISBN 5-225-00967-0 .
  6. ↑ Ke zlepšení protituberkulózních opatření v Ruské federaci. - N 109. - Ministerstvo zdravotnictví Ruské federace, 21.03.2003.
  7. ↑ Média pro kultivaci Mycobacterium tuberculosis (nepřístupný odkaz) . Získáno 4. prosince 2010. Archivováno z originálu 16. června 2013. 

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
Taxonomie