Какие признаки не характерны для культуральных свойств возбудителя туберкулеза

Возбудитель туберкулеза. Особенности микобактерий

Возбудитель туберкулеза – микобактерия, относится к семейству Micobacteriaceae. Различают туберкулезные микобактерии человеческого, бычьего и птичьего типов. Для человека они патогенны. Помимо патогенных для человека, в природе широко распространены сапрофитные микобактерии, или так называемые паратуберкулезные бациллы. Они содержатся в водопроводной и сточной воде, в молоке и масле, на овощах и ягодах. Их обнаруживают на коже, в промывных водах желудка и глотки, они выделяются со слюной, мокротой, калом и мочой. Морфологически они напоминают патогенные микобактерии, характеризуются кислотоустойчивостью. По этой причине возможны ошибки при распознавании природы микобактерий, а, следовательно, и характера патологического процесса. Паратуберкулезные бациллы в отличии от патогенных не вызывают типичных изменений в организме людей и животных. Принадлежность их к тому или другому виду устанавливается главным образом на основании их культуральных свойств и результатов прививки морским свинкам.

Микобактерии туберкулеза (МБТ) были открыты Р. Кохом в мокроте больного туберкулезом. Человеческий тип туберкулезного возбудителя: палочки прямые или изогнутые длиной 1,5–4 м толщиной 0,3–0,5 м. Величина палочек зависит от возраста микроба и условий его обитания. В тканях живого организма палочки могут удлиняться, что, по-видимому, зависит от замедленного их деления. В казеозных массах палочки располагаются неровными кучами по 2–3 и более. В различных условиях пребывания в организме палочки могут образовать нитевидные, ветвящиеся формы с булавовидными образованиями на концах нитей. Полиморфизм является характерным свойством микобактерий. Кислотоупорные МБТ обладают свойством медленно воспринимать анилиновые красители. Поэтому их окраска производится с применением протравы (карболовая кислота). При подогревании наиболее распространенным способом окраски является способ Циля-Нильсена.

При этой окраске в палочках отмечаются более яркие красные или фиолетовые гранулы. Исследование в электронном микроскопе позволило установить сложное строение их стенки из 3 слоев, а также наличие в цитоплазме ядра и гранул. В препаратах из культур, особенно на жидких средах, вирулентные МБТ располагаются в виде жгутов. В препаратах почти всегда имеются разной степени окраски округлые тельца (зерна). Это вегетативные формы, которые происходят в результате размножения микроба поперечным делением, и формы развития из зерен. Некоторыми учеными было доказано существование некислотоустойчивых культур МБТ, которые названы L-формами. Эти формы способны расти на обычных средах и превращаться в бактерии. L-формы представляются в виде телец с венцолью, внутри которого одно или два тельца. Эта пребациллярная некислотоустойчивая стадия является нормальной стадией микроба. Фильтрующиеся формы, зерна, кокки и палочки представляют формы закономерно протекающих стадий развития возбудителя. В частности полагают, что зернистые формы, среди которых могут быть мелкие фильтрующие элементы, представляют неклеточную стадию, а кокковые формы и палочки, вырастающие из кокков, – клеточную стадию развития микроба.

Микобактерии туберкулеза вне организма растут в чистых культурах на плотных и жидких среда, с хорошим доступом воздуха; однако они могут развиваться и в относительно анаэробных условиях, но очень медленно, скудно. На жидких специальных питательных средах МБТ растут на поверхности среды в виде морщинистой пленки. МБТ растут на питательных средах, содержащих минеральные соли, аминокислоты, углеводы, яичный белок и желток и особенно глицерин! Могут расти (более скудно) в средах из минеральных солей, особенно аммония. Оптимальная температура для роста 37–38?С. На плотных питательных средах МБТ растут в виде светло-кремового морщинистого или чешуйчатого суховатого налета, запах культур ароматический, очень характерный, очень редко микобактерии человеческого типа могут давать гладкие колонии. Культуры МБТ не всегда бывают типичны (особенно при антибактериальной терапии больных); они могут быть несколько влажными, содержать отдельные гладкие или пигментированные колонии. Туберкулезную природу выделенных нетипичных культур устанавливают «мышиной пробой» (1 или 0,1 мг вводят в вену хвоста 2 белым мышам, смерть наступает при явлениях генерализованного туберкулеза через 2–4 мес) наряду с пробой патогенности на морских свинках.

МБТ экзотоксина не выделяют. Однако фильтраты их культур на жидких питательных средах токсичны для животных, больных туберкулезом, что связанно с выделением в среду эндотоксина. МБТ выделяют также летучие токсины. Особенностью этих токсических веществ является их специфическое действие только на инфицированных и больных туберкулезом людей и животных.

2. Устойчивость возбудителя туберкулеза

Благодаря особому химическому строению микобактерии туберкулеза обладают значительной устойчивостью к физическим и химическим агентам. Во влажной мокроте микобактерии выдерживают нагревание в течении 30 мин при 75?C, при кипячении погибают через 5 мин. В выделенной мокроте МБТ погибают при 100?C через 45 мин. В мокроте, выделенной и сохраняемой в темноте при комнатой температуре, жизнеспособность палочек сохраняется не менее 4 мес, в рассеянном свете они погибают через 1—11/2 месяца. В суховоздушной камере при увлажнении с температурой 80?C МБТ выживают в течении 2 часов. В уличной пыли МБТ сохраняются до 10 дней, на страницах книг до 3 мес. В воде палочки выживают не менее 150 дней после заражения. МБТ выдерживают процессы гниения и могут несколько месяцев сохраняться в погребенных трупах. Препараты хлора и йода хорошо действуют на микобактерии.

Лекарственно устойчивые или резистентные микобактерии появляются у больных при антибактериальной химиотерапии, а иногда возникают и спонтанно (первичная устойчивость).

При испытании на лекарственную устойчивость следует пользоваться плотными питательными средами Гельберга, Петраньяни, Герольда и жидкими – синтетической средой Сотона (с плазмой), кровяной средой или плазмой.

. Лабораторная диагностика туберкулеза

1. Бактериоскопическое исследование

Лабораторная диагностика туберкулеза используется для установления специфической этиологии заболевания, подозрительного на туберкулез. Производят микробиологическое исследование материала от больных: мокроты,спинномозговой жидкости, плевральной жидкости, гноя, мочи, кала, пунктатов лимфатических узлов.

Исследование на возбудителя туберкулеза производят непосредственно в доставленном материале бактериоскопическими, а кроме того бактериологическими и биологическими методами. При необходимости исследовать свежую мокроту делают мазки препарата на предметных стеклах, высушивают на воздухе, фиксируют на пламени горелки. Затем препарат окрашивают карболовым фуксином, промывают водой и обесцвечивают 15–25 % раствором серной кислоты, промывают и докрашивают водным раствором метиленового спирта.

После подсыхания препарат подвергают иммерсионной микроскопии, просматривают 100 полей зрения (практически весь препарат). Туберкулезные микобактерии визуализируются как ярко-красные, тонкие, изящные, в одиночку или группами, большей частью лежащие вне клеток палочки. В настоящее время имеет распространение метод флотации с последующей микроскопией. Промывные воды желудка бактериоскопически, дальнейшее исследование проводят также, как и при исследовании мокроты. Мазок из гортани или зеваокрашивают по Цилю-Нильсену. Мочуцентрифугируют и готовят мазок из осадка мочи. Спинномозговую жидкость, взятую асептично, отстаивают сутки на холоде, после чего образуется тонкая фибринозная пленка (паутинка), в которой содержаться туберкулезные микобактерии. Делают мазок на предметном стекле, высушивают на воздухе, фиксируют, окрашивают по Цилю-Нильсену. Если пленочка не образовалась, то исследованию подвергают отцентрифугированный осадок.

Для обнаружения туберкулезных микобактерий применяется люминесцентная микроскопия, которая имеет ряд преимуществ перед прямой бактериоскопией в окрашенных препаратах. При люминесцентной микроскопии туберкулезные микобактерии светятся обычно золотисто-оранжевым светом на черном фоне (картина «звездного неба»); кислотоупорные сапрофиты – зеленоватым с апельсиновым оттенком.

При исследовании спинномозговой жидкости методом люминесцентной микроскопии положительные результаты можно получить в 12,5 раза чаще, чем при просмотре препаратов, окрашенных по Цилю-Нильсону.

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.