Глава 2

ВОЗБУДИТЕЛЬ ТУБЕРКУЛЕЗА

Возбудителями туберкулеза являются кислотоустойчивые микобактерии (род Mycobacterium). Всего известны 74 вида та­ ких микобактерий. Они широко распространены в почве, воде и среди людей. Однако туберкулез у человека вызывают Myco­ bacterium tuberculosis (человеческий вид), Mycobacterium bovis

(бычий вид) и Mycobacterium africanum (промежуточный вид). Эти виды микобактерий способны проникать, жить и размно­ жаться в организме человека. Их присутствие обусловливает специфические морфологические и функциональные измене­ ния в органах и тканях, которые клинически проявляются как инфекционное заболевание — туберкулез.

Основной видовой признак МБТ — патогенность. Степень патогенности проявляется в их вирулентности. Вирулент­ ность — важное и весьма динамичное специфическое свойст­ во возбудителя туберкулеза. Основу вирулентности формиру­ ют генетическая структура и физико-химические особенности микробного штамма. Вирулентность может существенно из­ меняться под воздействием факторов внешней среды и поразному проявляться в зависимости от состояния макроорга­ низма, который подвергается бактериальной агрессии. Нару­ шение защитных барьерных механизмов, иммунодефицит, гормональный дисбаланс, метаболические расстройства сни­ жают устойчивость к туберкулезной инфекции. В этих услови­ ях степень патогенности микобактерий возрастает, и вероят­ ность заболевания туберкулезом у инфицированного человека увеличивается.

Туберкулез у людей наиболее часто возникает при зараже­ нии человеческим видом возбудителя. Его обнаруживают бо­ лее чем у 90 % взрослых и детей с туберкулезом органов дыха­ ния и 80—85 % больных внелегочным туберкулезом. МБТ бычьего вида выявляют у 10—15 % больных туберкулезом лег­ ких и 15—20 % —туберкулезом кожи, костей и суставов, пе­ риферических лимфатических узлов, мочеполовой системы. Выделение МБТ бычьего вида отмечается преимущественно у жителей сельской местности при наличии больных туберкуле­ зом животных. В подобных районах часто диагностируют внелегочные формы туберкулеза. Промежуточный вид микобак­ терий является причиной туберкулеза не более чем у 3 % больных.

Среди кислотоустойчивых микобактерий выделяют такие,

30

ваны гены, кодирующие белки туберкулезного возбудителя. Геном МБТ содержит более 4 млн нуклеотидов и 4 тыс. ге­ нов. Составление интегрированной карты МБТ в основном было завершено в 1998 г. На схеме 2.1 приведена циркуляр­ ная карта хромосомы МБТ, созданная с помощью специаль­ ной компьютерной программы. В настоящее время продол­ жаются углубленные исследования ранее установленной по­ следовательности молекул ДНК в хромосомах и плазмидах микобактерий.

31

Форма МБТ подобна слег­ ка изогнутой или прямой па­ лочке длиной 1—10 мкм и шириной 0,2—0,6 мкм со слегка за­

кругленными концами. Обычно они длинные и тонкие, а воз­ будители бычьего вида более толстые, короткие (схема 2.2). Микобактерии неподвижны, не образуют эндоспор и капсул.

В бактериальной клетке дифференцируют микрокапсулу, стенку из 3—4 слоев толщиною 200—250 нм, цитоплазму, цитоплазматическую мембрану и ядерную субстанцию — нуклеотид (рис. 2.1).

Микрокапсула — слизистое образование толщиной менее 2 мкм, выявляемое только при электронной микроскопии. Она прочно связана с клеточной стенкой бактерии и имеет четкие внешние очертания. Микрокапсула оберегает микобактерию от действия факторов внешней среды. Сама микрокап­ сула, состоящая в основном из полисахаридов, не токсична и не обладает антигенными свойствами, но проявляет высокую серологическую активность.

32

вают корд-фактором. Это на­ звание происходит от англий­ ского слова cord, что означает жгут или веревка. Оно воз­ никло потому, что рост виру­ лентных микобактерий в культуре сопровождается

формированием их микроко­ лоний в виде жгутов или кос (рис. 2.2). Основой корд-фак­ тора является токсичный гликолипид — 6,6-димиколат трегалозы. Наряду с другими

кислыми липидами он определяет способность возбудителя туберкулеза повреждать макрофаги и препятствовать завер­ шенному фагоцитозу. Корд-фактор наряду с другими кислы­ ми липидами стимулирует продукцию фактора некроза опухо­ лей (ФНО) — кахектина. Видоспецифические антигены кле­ точной стенки обусловливают защитные реакции клеточного иммунитета. В организме здоровых животных клеточная стен­ ка МБТ индуцирует специфическую тканевую воспалитель­ ную реакцию с образованием гранулемы, вызывает развитие гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) и слабое об­ разование антител. В случаях развития устойчивости МБТ к противотуберкулезным препаратам наблюдается утолщение клеточной стенки.

Бактериальная цитоплазма имеет гомогенный вид и содер­ жит гранулы, микрогранулы, иногда вакуоли. Жидкую часть цитоплазмы образуют растворимые белки, рибонуклеиновые кислоты. Гранулы формируются из молекул гликогена, бетаоксимасляной кислоты, полифосфатидов. Микрогранулы со­ стоят из рибосом, которые обеспечивают синтез белка мико­ бактерии. Рибосомные рибонуклеиновые кислоты (рРНК) — важные и весьма устойчивые элементы бактерий. Их называ­ ют «молекулярными часами» эволюции. В состав малой субъ­ единицы рибосом входит фрагмент 16S рРНК. Детальное ис­ следование этого фрагмента позволяет оценить степень родст­ ва микроорганизмов и является основой геносистематики воз­ будителей туберкулеза.

Цитоплазматическая мембрана с входящими в ее состав липопротеидными комплексами формирует внутрицитоплазматическую мембранную систему — мезосому. В цитоплазматической мембране локализованы многие ферментные системы микобактерии.

Ядерная субстанция содержит хромосомы и более мелкие внехромосомные элементы — плазмиды с набором генов, ко­ торые обеспечивают передачу наследственных признаков мик­ роба.

33

3-4914

Биохимия. Основными биохимическими компонентами МБТ являются белки, углеводы и липиды.

Белки (туберкулопротеиды) служат главными носителями антигенных свойств МБТ и проявляют специфичность в реак­ циях повышенной чувствительности замедленного типа. Од­ ним из туберкулопротеидов является туберкулин, широко ис­ пользуемый в клинической практике для диагностики инфи­ цирования МБТ.

С наличием полисахаридных компонентов в микобактери­ ях связано обнаружение соответствующих антител в сыворот­ ке крови больных туберкулезом. Полисахариды, однако, не обладают сенсибилизирующими или антигенными свойст­ вами.

Липидные фракции при введении здоровым животным вы­ зывают специфическую воспалительную реакцию с эпителиоидными и гигантскими клетками. С наличием липидной фракции связывают устойчивость микобактерий к кислотам, щелочам и спиртам.

Mycobacterium tuberculosis — аэроб, a Mycobacterium bovis и Mycobacterium africfnum — аэрофилы. Жизнедеятельность ми­ кобактерий обусловлена активностью ферментов. По активно­ сти ферментативного катализа различных веществ определяют принадлежность микобактерий к разным видам, оценивают их вирулентность и устойчивость к лекарственным средствам. Подавление активности ферментов, видимо, обусловлено бактериостатическим действием на МБТ противотуберкулезных препаратов.

МБТ не выделяют эндоили экзотоксинов, поэтому при инфицировании ими клинических симптомов не бывает. За­ тем по мере размножения МБТ и формирования повышенной чувствительности тканей к туберкулопротеидам возникают первые признаки инфицирования в виде положительной ре­ акции на туберкулин.

Размножение микобактерий в основном происходит путем простого деления на две клетки. Цикл такого деления продол­ жается 14—18 ч. Иногда микобактерии размножаются почко­ ванием, редко ветвлением. Оптимальным условием для раз­ множения МБТ в человеческом организме является pO2 140 мм рт. ст., т. е. в тканях с наилучшим снабжением кислоро­ дом. При культивировании рост микобактерий, определяемый макроскопически, выявляют на 5—20-е сутки в зависимости от питательной среды.

Наряду с быстро размножающимися МБТ существуют мед­ ленно размножающиеся и находящиеся в латентном состоя­ нии. На МБТ с различной биологической активностью и ин­ тенсивностью метаболизма по-разному действуют противоту­ беркулезные препараты.

Жизнеспособность. МБТ весьма устойчивы к воздействию

34

рофагами в процессе фаго­ цитоза, сохраняют свою жизнеспособность длительное вре­

мя. При определенных условиях они могут вызвать заболе­ вание после многих лет бессимптомного существования.

Изменчивость. Под действием различных факторов МБТ подвергаются биологической изменчивости, которая прояв­ ляется образованием нитевидных, актиномицетных, зерни­ стых, кокковидных форм возбудителей туберкулеза. Эти из­ менения нередко сопровождаются потерей кислотоустойчи­ вости и снижением вирулентности. Изменчивость микобак­ терий — результат общего биологического закона приспособ­ ления живых существ к действию окружающей среды. Эта защитная реакция микроорганизмов направлена на пережи­ вание неблагоприятных условий существования, т. е. персистенцию.

Одним из признаков биологической изменчивости являет­ ся образование так называемых L-форм МБТ, за открытие ко­ торых группа советских ученых в 1976 г. была удостоена Госу­ дарственной премии СССР по науке и технике. L-формы МБТ отличаются глубокими морфологическими и функцио­ нальными изменениями, возникающими при длительном воз­ действии на микобактерии различных факторов (например, противотуберкулезных препаратов), которые нарушают их рост и размножение, формирование клеточной стенки, синтез цитоплазмы и цитоплазматической мембраны. L-формы име­ ют сниженный уровень метаболизма, ослабленную вирулент­ ность. Оставаясь жизнеспособными, они могут длительное время персистировать в организме и индуцировать противоту­ беркулезный иммунитет. Не исключается обратная трансфор­ мация L-форм микобактерий в обычные бактериальные формы.

35