Яка група патогенності у туберкульозу?
а) Антигенні властивості. Видоспецифічні антигени М. tuberculosis виявляються як у клітинній стінці, так і у фільтратах клітинних культур у вигляді секреторних пептидів. Останнім часом ведуться інтенсивні дослідження щодо виділення та очищення різних антигенних компонентів М. tuberculosis методами імунохімії та генної інженерії.
Широкий спектр мікобактеріальних антигенів з різною молекулярною масою (від 6 до 85 кД) викликає шкірні реакції у сенсибілізованих морських свинок, стимулює лімфоцити в культурі туберкулін-позитивних осіб, а також проявляє туберкулінову активність, тобто. у імунізованих або інфікованих тварин та людей викликає гіперчутливість уповільненого типу (ГЗТ), у тому числі при внутрішньошкірному тесті (реакція Манту).
Імунологічну активність, в основному в серологічних реакціях, мають також полісахариди М. tuberculosis. Не лише білки, а й певні полісахаридні фракції з фільтратів культур М. tuberculosis та М. bovis BCG викликають шкірні реакції та інгібування міграції макрофагів у морських свинок.
Гліколіпіди М. tuberculosis також мають імунологічну активність і забезпечують в різних антигенних комплексах ад'ювантну дію. Однак індукція та виявлення реакцій ГЗТ, очевидно, вдається лише при комплексуванні таких антигенних препаратів із білками. Фосфатидна фракція ліпідів викликає специфічну тканинну реакцію з утворенням в організмі експериментальних тварин (морських свинок) епітеліоїдних та гігантських клітин Пирогова-Лангханса.
б) Генетична характеристика збудника туберкульозу. Рід мікобактерій з генетичної точки зору дуже різноманітний.На відміну від багатьох сапрофітних та нетуберкульозних мікобактерій, мікобактерії туберкульозу не містять екстрахромосомних включень (наприклад, плазмід). Вся різноманітність властивостей мікобактерії туберкульозу визначається її хромосомою.
Геном М. tuberculosis надзвичайно консервативний. Його представники мають гомологію ДНК на рівні 85-100%, у той час як ДНК інших видів мікобактерій гомологічні М. tuberculosis лише на 4-26%.
Представники роду мікобактерій мають, порівняно з іншими прокаріотами, великі геноми - (3,1 -4,5) х109Д, проте геноми патогенних видів менше, ніж у інших мікобактерій (М. tuberculosis - 2,5x109Д). Класичний збудник туберкульозу людини, М. tuberculosis, має більше генів, ніж М. africanum та М. bovis, які втратили частину генетичного матеріалу під час еволюції.
У 1998 р. було опубліковано нуклеотидну послідовність хромосоми штаму М. tuberculosis H37Rv. Її протяжність - 4411529 пар основ, які на 70% представлені гуаніном та цитозином. Хромосома МБТ є кільцевою структурою. У її складі визначено близько 4000 генів, що кодують білки, а також 60, що кодують функціональні компоненти РНК: унікальний рибосомальний РНК оперон, 10Sa РНК, що бере участь у деградації білків з нетиповою матричною РНК, 45 транспортних РНК (тРНК), більше 90.
Крім звичайних циклу трикарбонових кислот та гліколізу, геном містить унікальний комплекс генів ліпідного обміну, гліоксалатного шляху, білків теплового шоку 65 кД, МРВ64 та антигену 38 кД. Останній представлений одиночною копією геном широко відомого лабораторного штаму H37Rv. Перехід мікобактерій туберкульозу в нормальний стан контролюється генами sigF і sigB.
Більше 20% геному займають гени метаболізму жирних кислот клітинної стінки, у тому числі міколових кислот, багатих на гліцин кислих поліпептидів (родини РЕ і РРЕ), що кодуються поліморфними ділянками геному PGRS (Polymorphic GC-rich repetitive sequence) і MPTR (Major polymorphic) англ.), відповідно (п'яте та четверте кільця геномної хромосомної карти). Варіабельність цих ділянок геному забезпечує відмінності антигенів та здатність інгібувати імунну відповідь. У геномі мікобактерії туберкульозу широко представлені гени, які контролюють фактори вірулентності.
Мікобактерії туберкульозу синтезують всі необхідні для обміну компоненти – незамінні амінокислоти, вітаміни, ферменти та кофактори. Порівняно з іншими видами бактерій у М. tuberculosis підвищено активність ферментів ліпогенезу. Два гени кодують гемоглобіноподібні білки, що відіграють роль антиокислювальних протекторів або пасток надлишку клітинного кисню. Ці особливості сприяють швидкій адаптації туберкульозних бактерій до різких змін умов довкілля.
Особливість геному М. tuberculosis complex — велика кількість послідовностей ДНК, що повторюються. Так, у хромосомі М. tuberculosis H37Rv налічують до 56 копій IS-елементів, які забезпечують ДНК-поліморфізм мікобактерій туберкульозу. Більшість їх незмінні, крім елемента IS6110. У складі хромосоми різних штамів мікобактерій туберкульозу, як правило, є від 5 до 20 копій IS6110, проте зустрічаються штами, що не мають даного елемента.
Поруч із IS-елементами геном містить кілька типів коротких повторів нуклеотидів (PGRS і MPTR), і навіть прямі повтори DR (Direct Repeat, англ.), що у DR-области і розділені варіабельними послідовностями — спейсерами (шосте кільце на карті хромосоми). Відмінності у кількості копій та локалізації на хромосомі Цих генетичних елементів використовують для диференціації штамів мікобактерій туберкульозу в молекулярній епідеміології. за рахунок рекомбінацій між копіями елемента IS6110, які фланкують різні гени.
У геномі H37Rv знайдені два профаги: phiRvl і phiRv2. , ogt-гени), що відповідають за збільшення частоти мутацій і адаптацію мікобактерій туберкульозу в стресових умовах.
При вивченні поліморфізму генів, що кодують каталазу, пероксидазу та А-субодиницю ДНК-гірази, у М. tuberculosis complex були виділені три генотипічні групи. Найбільш давня (з точки зору еволюції) I група: М. africanum, М. bovis, М. tuberculosis і М. microti. II і III групи включають різні штами М. tuberculosis, що набули поширення в деяких географічних регіонах.Клональне поведінка притаманно I і II груп, а штами III групи дуже рідко викликають масові захворювання. У різних регіонах світу поширені генетичні сімейства М. tuberculosis, які отримали найменування Haarlem, Africa, Filipino.
Особливе місце займає генетичне сімейство Beijing (Пекін), вперше виявлене у гістологічних препаратах легеневої тканини 1956-1990 років. від хворих передмістя Пекіна В даний час штами цього сімейства виявлені у державах Азії, Південної Африки, країнах Карибського басейну, США. Розповсюдження цього генотипу на різних територіях визначають етнічні характеристики корінного населення та мігрантів. Отримано дані про поширення штамів генотипу S1/Beijing на північному заході європейської частини Росії (Санкт-Петербург) та в регіонах Сибіру, а останнім часом – і в європейській частині Росії.
Гени, які контролюють стійкість М. tuberculosis до лікарських препаратів, представлені в таблиці нижче.
Відео будова, мікробіологія збудника туберкульозу (M. tuberculosis)
Редактор: Іскандер Мілевскі. Дата публікації: 4.12.2019
Яка група патогенності у туберкульозу?
а) Чинники патогенності. Ключову роль у патогенності М. tuberculosis відіграє корд-фактор, або фактор вірулентності, що веде до розвитку вторинного імунодефіциту та гострого запального процесу в органах та тканинах організму.
Корд-фактор розташований у вигляді моношару в клітинній стінці і є диміколатом трегалози, в якому 30% трегалози і 70% - міколових кислот. Цей фактор, як і воску мікобактерій, визначають стійкість М. tuberculosis до кислот, лугів та спиртів. Ця речовина є слабким ендотоксином.Воно гальмує синтез лізосомальних ферментів, що оберігає внутрішньоклітинно розташовані М. tuberculosis від руйнування; пригнічує синтез лімфоцитами CD4+ γ-інтерферону, який є важливим фактором активації макрофагів у їх здатності посилювати продукцію H2O2, Гальмує злиття фагосом і лізосом всередині фагоциту, що сприяє персистенції МБТ
Висока вірулентність М. tuberculosis також пов'язана з активністю каталази/пероксидази, яка підвищує внутрішньоклітинне виживання збудника, захищаючи його від механізмів лізису в макрофазі. Синтезовані ліпіди мікобактерій руйнівно діють енергетичний метаболізм клітин господаря.
б) Патогенез туберкульозного інфекційного процесу та імунітет. Зараження туберкульозом найчастіше відбувається аерогенним шляхом від хворих, які з харкотинням виділяє у зовнішнє середовище М. tuberculosis, що містяться в краплинних ядрах. Частинки розміром менше 5 мкм потрапляють до альвеол здорової людини. Переважна більшість інших, більших частинок, осідає на слизовій оболонці верхніх дихальних шляхів і видаляється звідти завдяки мукоциліарному кліренсу.
Для розвитку захворювання на туберкульоз достатньо проникнення кількох десятків життєздатних клітин збудника в сприйнятливий організм господаря. Значення мають, по-перше, масивність дози, що інфікує, і частота надходження М. tuberculosis в організм людини; по-друге, стан неспецифічних та специфічних факторів захисту організму в період впливу інфекційного агента.
Локальні зміни у місці впровадження М. tuberculosis, обумовлені передусім неспецифічною реакцією полінуклеарних клітин.Вони фагоцитують збудник, але під впливом останнього руйнуються, викликаючи запальну реакцію, яка змінюється досконалішою захисною реакцією за участю макрофагів, що здійснюють фагоцитоз і гальмування зростання збудника. Від активності фагоцитозу багато в чому залежить ефективність системи протитуберкульозного захисту. Проте забезпечити його самостійно макрофаги при туберкульозі що неспроможні. Необхідний вплив на них сенсибілізованих Т-лімфоцитів, зокрема субпопуляції Т-хелперів (клітини CD4+) і Т-регуляторів (клітини CD8+).
При аерогенному зараженні М. tuberculosis, що досягли альвеол, піддаються фагоцитозу альвеолярними макрофагами. Останні фіксують МБ на клітинній мембрані, а потім інвагінують в цитоплазму клітини з утворенням фагосоми.
Точні механізми, з яких ці клітини здійснюють знищення М. tuberculosis, ще не повністю розшифровані. Проте, вже добре відомі антимікобактеріальні ефекторні функції макрофагів: фагосомолізосомні комплекси, генерація реактивних продуктів кисню при кисневому вибуху та утворення реактивних азотних посередників, що здійснюються L-аргінін-залежним цитотоксичним шляхом.
Перший із цих механізмів пов'язані з неспецифічної функцією макрофагів. Два других здійснюються за впливом сенсибілізованих Т-лімфоцитів.
Утворення фагосомолізосомальних комплексів відбувається внаслідок злиття фагосоми, що містить МБ, із лізосомами. Останні є дуже складний комплекс органел, що містять велику кількість ферментів, здатних руйнувати різні макромолекули.p align="justify"> Оптимальні умови для функціонування цих ферментних систем забезпечуються завдяки слабкій кислотності середовища всередині лізосом (pH близько 5). Вважається загальновизнаним, що М. tuberculosis, фагоцитовані макрофагами, руйнуються у фагосомі цих клітин під впливом різних лізосомальних ферментів внаслідок злиття фагосомолізосомного комплексу.
Важлива роль захисту організму людини від мікобактеріальної інфекції належить також реактивним продуктам кисню. Перебіг туберкульозу у хворих при нездатності їх фагоцитів до оксидативного вибуху з утворенням перекису водню (H2O2), як правило, носить затяжний та прогресуючий характер. Проте М.М. Tuberculosis, потрапляючи в макрофаги, можуть зберігатися у фагосомах і навіть продовжувати розмноження. При цьому фагоцитоз може мати незавершений характер. У випадках, коли процес перетравлення МБ блокується, відбувається руйнування макрофагів і вихід збудників з клітин, що їх поглинули.
Важливий антимікробний механізм активованих макрофагів, спрямований проти внутрішньоклітинних збудників, пов'язаний із цитотоксичною дією L-apгініну. Цитотоксичний ефект цього механізму опосередкований оксидом азоту (NO) та пов'язаний з реактивними посередниками кисню, які генеруються за участю L-аргініну та дією фактора некрозу пухлини α (TNF-α), що синтезується активованими макрофагами.
Організм локалізує інфекцію, у результаті формується так звана гіперчутливість уповільненого типу (ГЗТ), що є неодмінним механізмом у формуванні клітинного протитуберкульозного імунітету.
При первинному інфікуванні формування імунітету відбувається паралельно до розмноження М. tuberculosis у клітинах та тканинах організму.Морфологічним виразом захисних клітинних реакцій організму проти туберкульозної інфекції є специфічна гранульома.
У природних умовах зараження М.М. tuberculosis первинна ГЗТ виникає через 2-3 тижні. після інфікування, а досить виражена імунна відповідь формується приблизно через 6-8 тижнів.
Формування протитуберкульозного імунітету забезпечується всіма популяціями Т-лімфоцитів, але основна роль все-таки належить клітин CD4+ і CD8+. Клітини CD4+ здатні розпізнавати антигени мікобактерій, фагоцитованих макрофагами, та відіграють важливу роль у протитуберкульозному імунітеті. Це пояснює, чому зменшення кількості клітин CD4+ внаслідок ВІЛ-інфекції часто призводить до загострення туберкульозу у хворих з ВІЛ-інфекцією.
Імунні лімфоцити CD4+ при взаємодії з антигенами МБ у значній кількості продукують у-інтерферон. Той самий інтерлейкін виділяють і лімфоцити CD8+, сенсибілізовані М. tuberculosis, у-інтерферон - головний медіатор резистентності до туберкульозу, що підвищує здатність до перетравлення макрофагів. Так було в наївних макрофагах розмножується 90% М. tuberculosis, а сенсибілізованих — не більше 15%.
Реагують М. tuberculosis CD4+ та С08+клітини популяції лімфоцитів мають також специфічну цитолітичну активність щодо макрофагів, що містять мікобактеріальні антигени або інфікованих М. tuberculosis. У цьому плані активніші CD8+ лімфоцити.
Збудники, що потрапили до альвеол, фагоцитуються альвеолярними макрофагами і разом з ними переносяться в легеневу паренхіму і далі в регіональні лімфовузли. Інфіковані макрофаги, що фагоцитували М.tuberculosis та здійснюють їх перетравлення, виділяють у позаклітинний простір фрагменти зруйнованих мікобактерій, протеолітичні ферменти, медіатори, у тому числі інтерлейкін-1, які активують Т-лімфоцити, зокрема клітини CD4+. Останні виділяють лімфокіни, у тому числі інтерлейкін-2 та у-інтерферон, під впливом яких відбувається міграція нових макрофагів до місця локалізації збудника та їх активація.
Активовані макрофаги додатково секретують TNF-α, який ініціює формування продуктивної гранульоми, що обмежує поширення М. tuberculosis та перешкоджає їх розмноженню. Проте гранульоми неспроможна повністю локалізувати МБТ. Зокрема, гігантські багатоядерні клітини Пирогова-Лангханса стають сховищем М. tuberculosis.
У розвитку туберкульозу можна простежити два періоди: перший - реакція організму на первинне екзогенне зараження, яка визначається як первинний туберкульоз, і другий - реакція, викликана вторинним зараженням (екзогенна суперінфекція) або реактивацією вже зажили після первинних змін (ендогенна інфекція), що визначається як в . Після первинного туберкульозу може розвинутись форма туберкульозного ураження, що характеризується поширеною гематогенною або лімфогенною дисемінацією. Такий вид туберкульозного ураження, який визначається як дисемінований туберкульоз, пов'язаний із прогресуванням первинної інфекції або з реактивацією післяпервинних вогнищ.
Первинний туберкульоз може завершитися одужанням з мінімальними або досить вираженими змінами, для яких характерне звапніння або кальцинація специфічних змін у легенях (осередки Гону та Симона) та внутрішньогрудних лімфатичних вузлах.У таких людей формується набутий імунітет. Збереження в залишкових осередках персистируючих М. tuberculosis, з одного боку, підтримує імунітет, з другого — створює ризик ендогенної реактивації туберкульозного процесу. Встановлено, що останні частіше спостерігається за наявності факторів, що знижують імунітет.
Морфологічні зміни в органах і тканинах, дуже різноманітні при туберкульозі, визначаються формою, стадією, локалізацією та поширеністю патологічного процесу та насамперед станом та функціональною активністю імунної системи організму в момент розвитку специфічного запалення.
Відео будова, мікробіологія збудника туберкульозу (M. tuberculosis)
Редактор: Іскандер Мілевскі. Дата публікації: 4.12.2019
