Микробиология туберкулёза (палочка Коха)

Туберкулез (от лат. tuberculum – бугорок) – это инфекционное антропозоонозное заболевание, вызываемое микобактериями и характеризующееся развитием специфического гранулематозного воспаления, чаще хроническим течением, многообразием клинических проявлений и поражением различных органов, главным образом дыхательной системы.

Актуальность.

1. Туберкулез – это самая распространенная инфекция.

2. Туберкулез – это глобальная проблема всех стран мира (ежегодно в мире регистрируется 8-10 млн случаев первичного инфицирования микобактериями туберкулеза). В 1993 г. ВОЗ объявила туберкулез проблемой «всемирной опасности».

3. В России один из самых высоких уровень заболеваемости туберкулезом.

4. Туберкулез – это инфекция, которая чаще всего является причиной смерти и инвалидности.

5. Туберкулез может поражать любой орган и систему организма, поэтому врач любой специальности должен знать и уметь распознать туберкулез.

Причины распространенности туберкулеза:

Проблема туберкулеза – на 80% социальная проблема и лишь на 15% зависит от состояния здравоохранения.

1. Снижение социально-экономического уровня жизни граждан.

2. Сокращение объемов финансирования противотуберкулезных программ, дефицит противотуберкулезных препаратов, дорогостоящее лечение.

3. Распространение лекарственно устойчивых штаммов микобактерий туберкулеза.

4. Распространение ВИЧ-ассоциированного туберкулеза (на сегодняшний день в РФ зарегистрировано более 13 тыс. случаев ВИЧ-ассоциированного туберкулеза).

5. Недостатки в работе первичного звена по диагностике и раннему выявлению туберкулеза.

История открытия.

Заболевание известно с глубокой древности. Легочная форма описана Аретеем Каппадокийским, Гиппократом. Ибн-Сина считал туберкулез наследственной болезнью. Первым указал на его инфекционную природу Фракосторо. В XVII-XIX веках туберкулез поражал различные слои населения: Моцарт, Шопен, Некрасов, Чехов страдали «чахоткой». Инфекционная природа заболевания была впервые доказана Вильменом в 1865 г. В 1882 г. Р.Кох открыл туберкулезную палочку (за что в 1911 г. получил Нобелевскую премию). Немаловажную роль в изучении туберкулеза, разработке методов диагностики, профилактики и лечения данного заболевания сыграли К. Пирке, А. Кальметт и К. Герен.

Таксономия.

Порядок – Actinomycetales

Семейство – Mycobacteriaceae (от греч. myces – гриб, bacteria – палочка).

Род – Mycobacterium

Виды – M. tuberculosis (92%), M. bovis (5%), M. africanum (3%).
 

Морфология и тинкториальные свойства.

Характерен полиморфизм и склонность к ветвлению:
 

· в свежих культурах – прямые или слегка изогнутые палочки размером 0,3-0,6×1-4 мкм;

- нитевидная форма;

- кокковидная форма;

- зернистые формы (зерна Муха – от 2 до 12 зерен разной величины, не являются КУБ);

- фильтрующиеся формы;

- L-формы.

Из зерен, фильтрующихся и L-форм могут восстанавливаться в обычные формы, что способствует поддержанию хронического воспаления, возникновению рецидивов.

Жгутики отсутствуют, спор не образуют, имеют микрокапсулу, кислото-спирто-щелочеустойчивые (клеточная стенка на 46% состоит из липидов в 3-х фракциях: фосфатиды, воски и жирные кислоты – туберкулостеариновая, фтионовая, миколовая и др.).

Грамположительны. Окрашиваются по методу Циля-Нильсена в красный цвет, зернистые формы – в фиолетовый. При окраске ауромином приобретают желтый цвет.

Культуральные свойства.

Строгие аэробы (M. bovis – микроаэрофилы), оптимальная температура 370С, рН 6,4-7,2, большое содержание липидов замедляет обмен веществ, поэтому видимый рост M. tuberculosis появляется через 12-25 дней, M. bovis – через 21-60 дней, M. africanum – через 31-42 дня (это обусловлено длительным периодом генерации клеток – 14-15, даже до 24 часов, тогда как у большинства бактерий – 20-30 минут). Рост стимулируется 5-10% СО2, 0,5% глицерина и лецитином. Культивируются только на сложных питательных средах с глицерином, витаминами группы В, аминокислотами и глюкозой, а для подавления токсического действия жирных кислот добавляют активированный уголь, сыворотку животных и альбумин, а для подавления роста сопутствующей флоры – красители (малахитовый зеленый).

* Агаровые среды:

* среда Левенштайна-Йенсена (яично-картофельная среда с добавлением глицерина и малахитовой зелени для подавления сопутствующей флоры);

* среда Петраньяни (яично-картофельная среда с добавлением глицерина, кусочков картофеля и молока);

* среды Финна 2 (яичная среда), Миддлбрука и др.

* Жидкие среды:

* среда Сотона (аспарагин, глицерин, цитрат Fe и фосфат К);

* Миддлбрука, Дюбо, Школьниковой и др.

В жидких средах видимый рост появляется на 5-7 день в виде тонкой нежной желтоватой пленки, которая постепенно утолщается, становится морщинистой, ломкой, раствор остается прозрачным.

На плотных питательных средах на 15-20 день M. tuberculosis образует сухие морщинистые крошащиеся возвышающиеся колонии желтовато-кремового цвета с неровными изрезанными краями (в виде «цветной капусты»). M. bovis и M. africanum образуют небольшие слегка выпуклые бесцветные колонии с изрезанными краями.

Для выявления корд-фактора (от англ. cord – жгут, веревка) используется культивирование на стеклах в среде Прайса (агар с цитратной кроличьей кровью) – рост в виде кос или плетенных веревок (мазок из исследуемого материала, высушенный при 370С 5-10 минут, обработанный 6% серной кислотой и нейтрализованный раствором едкого натра, погружают во флаконы с цитратной кроличьей кровью и инкубируют при 370С 7-10 дней, затем окрашивают по Цилю-Нильсену и микроскопируют – микроколонии в виде «жгутов»).

Биохимическая активность.

Относительно активны. M. tuberculosis обладает каталазной активностью (в отличие от каталазы условно-патогенных микобактерий термолабильна), уреазой, никотинаминидазой, восстанавливает нитраты, накапливает в среде ниацин (ниациновый тест Конно – среда желтеет под действием никотиновой кислоты).

M. bovis и M. africanum обладают только уреазой, не восстанавливает нитраты, не продуцирует никотинаминидазу и не накапливает в среде ниацин, т.к. превращает его в ниацинрибонуклеотид.

Антигенная структура.

Антигены туберкулезной палочки – это полисахаридные (родоспецифические антигены), белковые (туберкулопротеины), липидные компоненты клетки, фосфатиды. Туберкулопротеиды
являются полными антигенами, полисахариды только в соединении с γ-глобулинами. Антигены стимулируют образование антиполисахаридных, антифосфатидных, антипротеиновых и иных антител различной специфичности (но протективной роли не играют). Также антигены индуцируют развитие ГНТ и ГЗТ.

Факторы патогенности.

Экзотоксины не вырабатывают.

Токсическими свойствами обладают химические компоненты клетки:

- Корд-фактор (высокотоксичен) – оказывает токсическое действие на ткани, блокирует окислительное фосфорилирование на митохондриях, тем самым нарушая функцию дыхания, защищает от фагоцитоза, подавляет миграцию лейкоцитов.

- Липиды (миколовая, фтионовая и туберкулостеариновая кислоты, фосфатидный фактор, мураминдипептид, воск Д) и полисахариды – стимулируют развитие специфического гранулематозного воспаления в тканях (образование эпителиоидных клеток, гигантских многоядерных клеток Пирогова-Лангханса).

- Туберкулопротеин – индуцирует развитие ГЗТ.

Ферменты патогенности: лецитиназа, каталаза, пероксидаза.
 

Резистентность.

Среди неспорообразующих бактерий самые устойчивые к действию неблагоприятных факторов окружающей среды. Устойчивы к кислотам, щелочам, спиртам, высушиванию (в высохшей мокроте до 2 месяцев). Рассеянный солнечный свет инактивирует микобактерий в течение 1-1,5 месяцев, прямой – 1,5 часа. На белье, книгах – свыше 3 месяцев; в воде – более 1 года; в почве – до 2 лет; в уличной грязи – до 4 месяцев; в желудочном соке – 6 месяцев; в масле – 10 месяцев. Выдерживают температуру жидкого азота (-1900С), при кипячении погибает через 5-7 минут, 500С – 12 часов, в молоке при 90-950С – 5 минут. 5% карболовая кислота, 1:1000 сулема – 1 сутки, 10% формалин – 12 часов, 5% фенол – 6 часов, 0,05% бензилхлорфенол – 15 минут. Чувствительны к УФО (погибают через 2-3 минуты) и хлорсодержащим дезсредствам (3-5 часов). Губительно действуют стрептомицин, рифампицин, тубазид, фтивазид, ПАСК.

Эпидемиология.

Антропозооноз.

Источник инфекции – больной человек и животные.

Механизмы передачи:

- Аэрогенный (пути – воздушно-капельный, воздушно-пылевой);

- Фекально-оральный (путь – алиментарный);

- Контактный (путь – непрямой контактный);

- Вертикальный (путь – трансплацентарный, реализуется редко, т.к. микобактерии вызывают развитие тромбоза кровеносных сосудов плаценты).

Инкубационный период – 3-8 недель – 1 год (до 40 лет).

Патогенез и клинические особенности.

К 40 годам 70-90% людей инфицированы, но только у 10% развивается первичный туберкулез.

В 85-95% случаях заболевание начинается в легких и во внутригрудных лимфатических узлах. Остальные случаи – это туберкулез костей, суставов, кишечника, мочеполовой системы и т.д.

При попадании в альвеолы M. tuberculosis вызывает образование первичного аффекта – специфической гранулемы (бугорка, от лат. granulum – зернышко, греч. oma – окончание опухолей): в центре его располагается зона казеозного некроза с M. tuberculosis, окруженная зоной эпителиоидных и гигантских многоядерных клеток Пирогова-Лангханса, далее расположен вал из лимфоцитов и мононуклеарных фагоцитов.

Из гранулемы M. tuberculosis, поглощенные макрофагами (незавершенный фагоцитоз), по лимфотическим сосудам (лимфангоит) проникает в регионарные лимфоузлы (лимфаденит). Т.о. формируется первичный туберкулезный комплекс, состоящий из:

- первичный аффект;

- лимфангоит;

- лимфаденит.
При высокой естественной резистентности первичный очаг окружается соединительнотканной капсулой и обызвестляется – формируется очаг Гона (петрификат). Микобактерии в виде L-форм могут сохранять жизнеспособность в первичном очаге многие годы.

При снижении невосприимчивости развивается прогрессия, которая может осуществляться 4 путями – развивается диссеминированный туберкулез:

1. По лимфатическим сосудам (лимфожелезистая прогрессия, «золотуха»).

2. Гематогенный путь.

3. Рост первичного аффекта вплоть до казеозной пневмонии.

4. Смешанный путь.

В ряде случаев первичный туберкулез может принимать хроническое течение в виде туберкулезной интоксикации, лихорадки и т.д.

Вторичный туберкулез развивается при повторном массивном инфицировании микобактериями, либо эндогенным путем из очага Гона и других локализаций первичного туберкулеза.

Симптомов, характерных только для туберкулеза, нет.

Иммунитет.

Значительный естественный иммунитет.

Приобретенный иммунитет – ведущее место клеточный нестерильный (устойчивость к суперинфекции). Формируется ГЗТ.

Микробиологическая диагностика.

Исследуемый материал – мокрота, гной, моча, СМЖ, плевральная жидкость, промывные воды желудка, кусочки органов, кровь.

1. Бактериоскопический метод.

2. Бактериологичекий метод (основной).

3. Ускоренный метод Прайса на обнаружение корд-фактора.

4. Биологический метод.

5. Серологический метод – РИФ, РСК, РПГА, РДП в геле, ИФА, РИА, иммуноблотинг.

6. Молекулярно-биологический метод – ПЦР, ДНК-гибридизация.

7. Аллергологический метод – проба Манту с 2 ТЕ PPD-L.
 

Обнаружение микобактерий туберкулёза при бактериоскопическом методе диагностики (схематично).

В исследуемом материале обнаруживают микобактерии туберкулеза путем микроскопии мазков, окрашенных по Цилю-Нильсену и с применением люминесцентных красителей (чаще всего аурамина). Бактериоскопию рассматривают как ориентировочный метод. Бактериологический метод является основным в лабораторной диагностике туберкулеза.

Посевы делают на среду Левенштейна-Йенсена и инкубируют при 37°С в термостате в течение 3 мес. Выделенные культуры идентифицируют и определяют их чувствительность к химиотерапевтическим препаратам. Для ускоренного обнаружения микобактерий делают посевы по методу Прайса, позволяющего получить микрокультуры туберкулезных бактерий и определить наличие корд-фактора, когда микобактерии располагаются в форме кос и жгутов.

В некоторых случаях, например, при туберкулезе почек, прибегают к биологической пробе -заражению морских свинок с последующим выделением чистой культуры. Кожно-аллергические туберкулиновые пробы (реакция Манту) ставят с целью выявления лиц, инфицированных туберкулезными микобактериями, для оценки течения туберкулезного процесса у больных, а также для контроля эффективности вакцинации и отбора лиц для ревакцинации BCG.

В последние годы большое внимание уделяется новым методам диагностики туберкулеза — цепной полимеразной реакции (ЦПР) и др

Оценка пробы Манту с 2 ТЕ (через 48-72 часа).

- Отрицательная – уколочная реакция (несостоятельность поствакцинального иммунитета, иммунодифицитные состояния).

- Сомнительная – инфильтрат 2-4 мм/только гиперемия любого размера.

- Положительная – инфильтрат 5 мм и более.

- Гиперэргическая – инфильтрат 21 мм и более/везикуло-некротическая реакция независимо от размера инфильтрата.

У здорового вакцинированного человека проба Манту в норме должна быть слабоположительной (папула – 5-12 мм).

Специфическая профилактика.

Плановая вакцинация в соответствии с национальным календарем прививок в возрасте 3-7 дней жизни живой аттенуированной туберкулезной вакциной БЦЖ (BCG – Bacille Calmette Guerin) – авирулентный штамм M. bovis (длительно культивируют на картофильно-глицериновом агаре с бычьей желчью).

Первая ревакцинация – в 7 лет при отрицательной пробе Манту.

Вторая ревакцинация – в 14 лет при отрицательной пробе Манту и не получившим прививку в 7 лет.

Специфическое лечение – не разработано.

Неспецифическое лечение – АБ, ХТП: изониазид (тубазид), ПАСК, рифампицин, стрептомицин, этамбутол и др.