ЭТИОЛОГИЯ ТУБЕРКУЛЕЗА

Возбудитель туберкулеза и его свойства. Возбудитель туберкулеза, открытый в 1882 году немецким ученым Робертом Кохом, принято называть в его честь бактерией Коха (БК) или микобактерией туберкулеза (МБТ) (mykes-гриб).

Возбудитель туберкулеза относится к обширной группе грибков, рода микобактерий, семейства актиномицетов (лучистых грибков; actis-луч).

Среди известных в природе множества микобактерий различают их три группы:

1) патогенные;

2) условно-патогенные (или атипичные);

3) сапрофиты.

К первой группе, к патогенным, относятся микобактерии туберкулеза (МБТ) и микобактерии лепры, которые вызывают одноименные заболевания.

Из второй группы, условно-патогенных,или потенциально-патогенных МБТ, подавляющая их часть не патогенна для человека, хотя подобные явления встречаются довольно редко. Однако некоторые виды при определенных условиях могут вызвать поражение легких и других органов у человека, хотя подобные явления встречаются довольно редко.

Заболевания, вызванные атипичными микобактериями, называются микобактериозами и относятся к группе атипичных пневмоний, которые по клиническому течению и рентгенологическим признакам схожи с туберкулезом. Возбудители микобактериозов обычно естественно первично устойчивы к большинству антибиотиков и противотуберкулезных препаратов. Их, как правило, обнаруживаютбактериологическими исследованиямипо виду, характеру роста, скорости роста колоний, пигментообразованию и т.д., и по этим признакам классифицируются по группировке Раньона (1959 г.) на четыре группы (1 – фотохромогенные, 2 – скотохромогенные, 3 – непигментные и 4 – быстрорастущие).

Микобактерии третьей группы, кислотоупорные сапрофиты,такие как микобактерии тимофеевой травы, масла, молока и др., довольно широко распространены в природе. Но они не могут вызвать заболеваний у человека и являются непатогенными. Однако, окрашиваясь под микроскопом, кислотоустойчивые сапрофиты могут выглядеть как микобактерии туберкулеза, что может привести к гипердиагностике туберкулеза. В то же время при обработке жавелевой водой в течение 20 минут или 3% солянокислым спиртом в течение 30 минут они обесцвечиваются.

Характеризуя МБТ, следует подчеркнуть, что возбудитель туберкулеза является микроскопическим образованием и не обнаруживается невооруженным глазом. Его можно определить только при специальном методе окраски (по Цилю-Нильсену) при исследовании окрашенного препарата (мазка патологического материала) под микроскопом при большом увеличении объектива с использованием иммерсионной системы.

Под микроскопом возбудитель туберкулеза имеет форму палочек длиной от 0,8 до 3-5 мкм (микрон) и толщиной от 0,3 до 0,5 мкм, которые слегка изогнуты по длине, утолщены на одном или на обоих концах, лежат по одной, по несколько параллельно или скоплениями, а при окраске препарата по Цилю-Нильсену микобактерии определяются розово-красного цвета. При люминесцентной микроскопии они имеют золотист-желтую окраску.

При электронной микроскопии в бактериальной клетке возбудителя туберкулеза дифференцируются три ее составные части:

1. клеточная мембрана (капсула отсутствует);

2. цитоплазма с отдельными органоидами;

3. ядерная субстанция.

Однако и до сих пор многие вопросы, связанные с ультраструктурой клетки, биохимическим составом и функциональным значением некоторых органоидов, остаются неясными, что в значительной степени обусловлено полиморфизмом микобактерий туберкулеза.

Особенности возбудителя туберкулеза. Возбудитель туберкулеза имеет очень много существенных и важных в клиническом и эпидемиологическом отношении особенностей.

1-я особенность. Во-первых,различают 4 основных типа возбудителя туберкулеза:

1) человеческих тип (typus humanus) – высокопатогенный для человека, к нему же высокочувствительны морские свинки;

2) бычий тип (typus bovis) – возбудитель туберкулеза у крупного рогатого скота (патогенный также для кроликов);

3) птичий тип (typus avium) – вызывает туберкулез у птиц и белых мышей;

4) мышиный тип (typus microti) – возбудитель туберкулеза у полевых мышей.

Кроме того, между отдельными видами МБТ наблюдаются и переходные формы.

Основным возбудителем туберкулеза у человека является человеческий тип (в 98-99% случаев), и значительно реже (1-2%) заболевание туберкулезом у людей может вызвать бычий тип. Птичий тип является условно-патогенным и крайне редко может быть причиной заболевания у человека. Мышиный тип для человека не патогенен.

2-ой особенностьюМБТ является ихпатогенность и вирулентность. Патогенность характеризуется способностью возбудителя вызывать в организме человека и животных специфические поражения, т.е. заболевание, которое называется туберкулезом. Однако степень патогенности может проявляться по разному, что характеризуется вирулентностью МБТ. При заражении морских свинок возбудителем туберкулеза по срокам их заболевания или гибели можно опытным путем определить высоковирулентные, средне-вирулентные, мало- и слабовирулентные штаммы МБТ как проявление качества индивидуальной характеристики конкретного штамма МБТ.

3-я особенностьМБТ проявляется в характерных чертах роста и размножениявозбудителя в живом организме и на искусственных питательных средах.

Рост культур МБТ в обычных условиях в тканях организма и на питательных средах происходит в основном путем простого деления клеткиили более сложным циклом деления микробной особи – почкованием. Одним из возможных, но еще не доказанных способов размножения МБ, считается спорообразование, что роднит их с актиномицетами.

Важно подчеркнуть, чторазмножение МБТ происходит медленно,цикл простого деления материнской клетки на две дочерние занимает от 20 до 24 часов, а поэтому видимый рост колоний МБТ на поверхности твердой питательной среды можно обнаружить не ранее 12-20 дней (2-3 недели).

При культивировании МБТ на питательных средах надо учитывать, что они:

1) являются строгими аэробами (поэтому при искусственном выращивании БК надо стремиться к максимальной аэрации культуры);

2) чувствительны к pH среды. Оптимальной кислотностью среды является pH 6,8-7,2 (диапазон роста МБТ 5,5-8,0 pH, но растут очень медленно);

3) оптимальной температурой для размножения и роста колоний МБТ на питательной среде является температура 37-38°С (температурный диапазон 29-42°С).

Подобные благоприятные для размножения условия МБТ находят в лимфе инфицированного больного, поэтому они характеризуются лимфотропностью, что и является 4-ой особенностью МБТ.

5-я особенность МБТзаключается в их кислотоустойчивости, так как они стойко сохраняют воспринятую окраску при воздействии кислот, а также щелочей и спирта (щелочеустойчивы и спиртоустойчивы).

Эта особенность возбудителя практически используется при окраске препаратов по Циль-Нильсену для обнаружения БК, а также для обработки патологического материала растворами кислот и щелочей с целью уничтожения вторичной (сопутствующей) флоры перед посевом на питательные среды. В силу кислотоустойчивости МБТ после данной обработки сохраняют не только полученную окраску, но и жизнеспособность.

Весьма важным с эпидемиологической точки зрения обстоятельством, характеризующим трудность борьбы с туберкулезной инфекцией, является то, что МБТ обладают значительной устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды: к различным физическим и химическим агентам, холоду, теплу, влаге и свету. Поэтому высокая устойчивость возбудителя туберкулеза к неблагоприятным факторам внешней среды составляет 6-ю особенность МБТ.

В естественных условиях при отсутствии солнечного света они могут сохранять свою жизнеспособность в течение нескольких месяцев. Высохшие микобактерии в темных местах остаются жизнеспособными и патогенными для морской свинки в течение 1-1,5 лет. В уличной пыли МБТ сохраняются в течение 10 дней. На страницах книг они могут оставаться живыми в течение 3 месяцев, при рассеянном свете погибают только через 1-1,5 месяца. В воде микобактерии сохраняются очень долго (до 15 дней). МБТ выдерживают процессы гниения и могут несколько месяцев сохраняться в погребенных трупах. При лиофилизации их в замороженном состоянии под вакуумом они могут оставаться жизнеспособными до 30 лет.

Проведенные многочисленные научные исследования по определению чувствительности МБТ в культурах и в различных выделениях больных туберкулезом к различным физическим и химическим факторам тесно связаны с практическими задачами дезинфекции патологического материала от больных, жилищ, предметов обихода и т.д. В результате этих исследований были установлены факторы, к которым все-таки чувствителен возбудитель туберкулеза.

Так,

1) культура МБТ при облучении ее прямыми солнечными лучами в течение 1-1,5 часов погибает;

2) ультрафиолетовые лучи (кварцевание) убивают БК через 2-3 минуты;

3) при кипячении мокроты (100⁰С) БК погибают в течение 5 минут;

4) обработка сухожаровым способом высушенной мокроты приводит к гибели МБТ через 45 минут.

МБТ довольно устойчивы к действию ионизирующей радиации и магнитным волнам.

Обычные дезинфицирующие вещества также слабо эффективны в отношении МБТ. Надежной дезинфекции мокроты больных туберкулезом можно добиться при применении препаратов, выделяющих активный хлор, но только при достаточной длительности воздействия: 3-5% раствором хлорамина – в течении 5 часов, 1-2% раствором хлорамина, активированным сульфатом аммония – 3 часа, 10-20% раствором хлорной извести – в течение 2,5 часов.

Наряду с этим надо еще учитывать, что под влиянием воздействия различных неблагоприятных факторов внешней среды возбудитель туберкулеза проявляет очень широкий диапазон и вариабильность изменчивости, что также значительно осложняет борьбу с этим грозным и распространенным заболеванием.

Многообразная изменчивость МБТ, что составляет 7-ю особенность возбудителя,может проявляться в следующих формах:морфологической, тинкториальной, культуральной и биологической.

1) Морфологическая изменчивость характеризуется тем, что наряду с типичными МБТ в виде палочек в литературе описаны колбообразные, дифтероидные, кокковидные формы, ветвистые, нитевидные, мицелиеподобные и др., вплоть до ультрамелких фильтрующихся форм, проходящие через бактериальные фильтры и биологические мембраны. Иногда выделяют у больных, длительно принимающих противотуберкулезные препараты, измененные в процессе химиотерапии фильтрующие формы возбудителя, которые поддерживают длительно текущее хроническое туберкулезное воспаление.

2)Изменчивость может бытьтинкториальной, т.е. изменения возникают в отношении к красящим веществам, например, неокрашиваемость по методике Циль-Нильсена в связи с утратой кислото-и спиртоустойчивости.

3) Культуральная изменчивость проявляется в изменении морфологи и цвета культур при росте на стандартных искусственных питательных средах.

4) Биологическая изменчивость характеризуется изменением степени вирулентности как в сторону повышения, так и в сторону понижения ее вплоть до полной утраты вирулентности, которая может быть и временной. Это свойство дало возможность французским ученым Кальмету и Герену изменить вирулентность БК и создать стабильную ослабленную, но живую вакцину, которая широко применяется для профилактики туберкулеза во многих странах.

В свете вышеизложенного за последние годы наблюдается и усиленно изучается еще одно проявление трансформации МБ – переход их в, так называемые L – формы, обозначенные по заглавной букве Института Листера (Англия), где они впервые обнаружены.

Суть L – трансформации заключается в том, что микробы под влиянием различных неблагоприятных факторов, чаще при длительной химиотерапии, изменяют свои морфологические и биологические свойства. Вирулентность возбудителя, перешедшего в L – форму, резко снижается или даже может полностью исчезнуть. Подобные штаммы персистируют, «переживают» это время где-нибудь в лимфатических узлах или в очагах поражения больного. Наступает на длительный срок клиническое излечение больного. Однако, не исключено, что через тот или иной срок после прекращения лечения МБТ в L – форме могут возвращаться к прежнему состоянию, т.е. реверсировать в исходную вирулентную бактериальную форму и вызвать рецидив туберкулезного процесса.

Одной из форм изменчивости МБТ является образование лекарственной устойчивости к противотуберкулезным препаратам. Она проявляется в приобретении способности микобактерий существовать и даже размножаться при значительном содержании в питательной среде или организме антибактериальных препаратов, которые губительно действуют на обычные МБТ. Возникновение и увеличение лекарственно-устойчивых штаммов возбудителя туберкулеза являются одним из важных условий эпидемиологического неблагополучия по заболеванию туберкулезом во многих странах мира в настоящее время.

По вопросу приобретения лекарственной устойчивости существуетдве теории:

1) теория адаптации – как результат общебиологического закона приспособления живых существ к вредному влиянию окружающей среды в процессе воздействия;

2) теория селекции – отбора первично-устойчивых генетически заложенных мутантов МБТ в культуре, которые в процессе размножения накапливаются, а чувствительные погибают.

Обе теории не являются взаимоисключающими и каждая из них достаточна убедительно объясняет появление лекарственной устойчивости.

Возникновение лекарственной устойчивости у МБТ имеет очень важное значение в клинической практике, так как противотуберкулезные препараты, к которым отмечена устойчивость или мало эффективны, или положительный лечебный эффект отсутствует полностью, что требует их замены с коррекцией схем лечения. В связи с этим в настоящее время разработаны лабораторные методики (чаще всего применяется микробиологический метод серийных разведений), которые позволяют определить не только чувствительность МБТ конкретного больного ко всем противотуберкулезным препаратам, но и степень устойчивости (слабая, средняя или высокая).

Мерой или критерием чувствительности той или иной культуры является минимальная концентрация антибактериального препарата, которая ингибирует (подавляет) рост микобактерий туберкулеза в стандартных условиях (МИК). Устойчивыми принято считать микобактерии туберкулеза, которые сохраняют способность к росту в присутствии определенных концентраций противотуберкулезных препаратов в питательной среде.

В соответствии с рекомендациями ВОЗ различают монорезистентный и полирезистентный туберкулез.Монорезистентность характеризуется лекарственной устойчивостью к одному противотуберкулезному препарату. К формамполирезистентного туберкулеза или туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ) относят случаи резистентности к любым трем и более препаратам, либо к двум и более препаратам, если этими лекарственными средствами являются изониазид и рифампицин как самые сильные в туберкулостатическом и бактерицидном отношении.

В клинике туберкулеза различают два вида устойчивости микобактерий туберкулеза:

Первичную

Вторичную

Первичная устойчивость возбудителя выявляется у впервые выявленных и не леченных противотуберкулезными препаратами больных как результат заражения лекарственно-устойчивыми штаммами от хроников.

Вторичная же устойчивость (приобретенная) появляется обычно в процессе неадекватной химиотерапии больного к назначенным препаратам через определенный срок от начала лечения вследствие ряда медицинских и организационных ошибок.

Между этими двумя видами лекарственной устойчивости имеются существенные различия, которые необходимо учитывать при лечении больных туберкулезом. Сведения на этот счет представлены в следующей таблице.

Как видно из сравнения приведенных данных, вторичная устойчивость МБТ более опасна в перспективе эффективности дальнейшего лечения больного.

Первичная же лекарственная устойчивость хотя и имеет определенное значение, но ее можно иногда преодолеть, особенно на первых этапах лечения, путем назначения максимальной комбинации антибактериальных препаратов, повышением лечебной дозы или изменением путей введения лекарственных средств, которые создают более высокие концентрации их в крови больного.

Лабораторные методы диагностики по обнаружению БК и их результативность.Разбирая вопросы о возбудителе туберкулеза и его особенностях, нельзя не остановиться на методах лабораторной диагностики по обнаружению БК, которые имеют решающее значение при диагностике туберкулеза, а также в определении заразности больного туберкулезом и степени его эпидемической опасности для окружающих. Обнаружение микобактерий туберкулеза в патологическом материале, полученном от больного, является одним из достоверных методов диагностики туберкулеза.

Существуют 3 направления в лабораторной диагностике МБТ:

1) бактериоскопические методы (выявление микобактерий под микроскопом в окрашенных по Циль-Нильсену мазках);

2) бактериологические методы(посевы патологического материала на питательные среды с целью выращивания колоний);

3) биологические методы (заражение лабораторных животных с целью получения экспериментального туберкулеза).

Хотелось бы обратить Ваше внимание на варианты лабораторных исследований, сложность их выполнения и результативность.

Исследования первым простым (прямым, обычным) методом бактериоскопии позволяет обнаружить микобактерии только при наличии не менее 5-10 тысяч бактериальных клеток в 1 мл патологического материала. Этот метод самый простой в исполнении, быстро выполним и общедоступен для клинических лабораторий не только противотуберкулезных, но и всех общелечебных учреждений. Однако он является лишь ориентировочным в силу невысокой результативности, так как выявляет больных только с массивным бактериовыделением.

Имеющиеся другие варианты бактериоскопии (методы флотации, седиментации, люминисцентной бактериоскопии) улучшают диагностику в среднем на 10-15% по сравнению с простой бактериоскопией, однако они более трудоемкие в исполнении.

Бактериологические методы исследования требуют их выполнения в специальных бактериологических лабораториях или на посевных пунктах. Для посева патологического материала чаще всего используются стандартные плотные питательные среды Левенштейна-Йенсена и Финна-II. Результативность метода посева достаточна высокая – в патологическом материале необходимо наличие несколько десятков микробных клеток (20-40-80 в 1 мл), чтобы получить видимый рост колоний. Однако большим недостатком является значительная продолжительность бактериологического исследования – до 2,5-3 месяцев для получения окончательного результата. Оптимальный срок роста колоний МБТ на плотных питательных средах обычно составляет 4-6 недель (1-1,5 месяца), минимальный – 2-3 недели, а максимальный – 2,5-3 месяца.

Для исключения случайности и ошибок при лабораторной диагностике по обнаружению МБТ патологический материал от больного рекомендуется исследовать бактериоскопическим и бактериологическим методами, как правило, не менее 3-х раз.

Биологический метод очень трудоемкий, требует чувствительных к заражению туберкулезной инфекцией лабораторных животных (морские свинки, кролики, обезьяны), создания вивария, длительности опыта, выполнение патоморфологических исследований. При этом у животных не всегда возникает экспериментальный туберкулез при наличии устойчивости МБТ к препаратам группы ГИНК. Но тем не менее, результативность данного метода по обнаружению БК довольно высокая, так как даже единичные высоковирулентные МБТ обычно вызывают туберкулез у морской свинки при ее заражении.

Массивность бактериовыделения. При выполнении вышеуказанных лабораторных исследований клиницистов в последние годы стали интересовать не только результативность по обнаружению МБТ, но и массивность бактериовыделения у больного, что очень важно в эпидемиологическом отношении. По степени эпидемиологической опасности больного различают три вида бактериовыделения:

1) скудное бактериовыделение;

2) умеренное бактериовыделение;

3) массивное (или обильное) бактериовыделение.

При обнаружении микобактерий в патологическом материале одним из вариантов бактериоскопии, даже в единичных экземплярах, принято расценивать как обильное бактериовыделение у больного.

Количественная оценка бактериовыделения при бактериологическом исследовании производится методом подсчета числа колоний, выращенных в пробирках, и считается:

- скудным – при количестве колоний от 1 до 20 (во всех пробирках);

- умеренным – от 21 до 100 колоний;

- обильным – когда обнаруживается рост 100 колоний и более или сплошной рост.