Микобактерии туберкулеза: биологические свойства и важные особенности жизнедеятельности

Туберкулез возникает под воздействием палочки Коха, которая относится к микобактериям

Туберкулёз – опасная патология, без должного лечения приводящая к грубым нарушениям работы дыхательной системы. А почему она развивается?

Основным возбудителем заболевания считаются микроорганизмы из семейства Mycobacteriaceae. И справиться с их выявлением может только врач: микобактерии туберкулеза имеют свои отличительные особенности и свойства.

Таксономия — основы классификации

Более чем в 90% случаев причиной развития легочных и внелегочных форм туберкулёза являются микобактерии ТВС (МБТ, ВК, палочки Коха).

Эта бактерия считается типовой и наиболее изученной из группы близкородственных микроорганизмов, в которую также входят:

• М.bovis (вызывает заболевание приблизительно у 5% пациентов);
• М.africanum (у 3% больных, преимущественно жителей тропических стран);
• Редкие формы (М.microti, М.caprae, М.pinnepedii).

Обратите внимание! Указанные выше микробы имеют высокую степень родства: их РНК-цепочки идентичны на 99,9%.

Бактерия попадает в организм различными путями

Помимо патогенных микроорганизмов в микробиологии выделяют нетуберкулезные микобактерии. Они относятся к сапрофитам и в зависимости от морфологических свойств делятся на 4 группы.

Таблица: Классификация нетуберкулезных микобактерий:

Все указанные выше микроорганизмы относятся к сапрофитам

Большинство из нетуберкулезных микобактерий обнаруживаются в почве, воде и других элементах окружающей среды. Они не передаются от человека к человеку и практически не представляют инфекционной опасности.

Однако в некоторых случаях (например, у лиц с иммунодефицитом) они могут вызвать тяжёлые заболевания, объединенные общим названием – микобактериозы. Такие инфекции обычно протекают с поражением кожи и мягких тканей, костей, лимфатических узлов и органов мочевыделительной системы.

Обратите внимание! Всего в мире насчитывается около 40 видов микобактерий. 24 из них представляют потенциальную опасность для здоровья человека.

Морфология палочек Коха

Как мы выяснили, МБТ являются основными возбудителями туберкулёза. Они представляют собой прямые, реже – слегка изогнутые палочки, длина которых составляет 1-10 мкм, а диаметр –0,2-0,5 мкм. Устойчивы к действию кислот, окрашиваются по Граму.

Это интересно. Впервые МБТ была выделена 24 марта 1882 года Робертом Кохом. Впоследствии бактерия стала называться в честь ученого (палочка Коха), а в марте отмечается Всемирный день борьбы с туберкулёзом.

Палочкой Коха бактерия называется в честь открывшего ее ученого

Химический состав бактерий достаточно сложен. Клеточная стенка МБТ представляет собой комплекс из гликопротеидов, к которым присоединены липиды (суммарное содержание до 40%), белки и полисахариды.

Это обуславливает следующие свойства микобактерий туберкулеза:

• устойчивость к повреждающему действию химических агентов (кислот, щелочей, этанола и др.);
• гидрофобность;
• аэробность (потребность в большом количестве кислорода для нормальной жизнедеятельности);
• мезофилия (рост и размножение при умеренной температуре – 37-42 °С).

МБТ устойчива к действию химических раздражителей

Вследствие аэробности бактерий чаще поражается верхняя часть легких (на фото - справа)

Палочка Коха может размножаться лишь при определенных температурных значениях

Обратите внимание! Микобактерии – прокариоты. В цитоплазме микроорганизмов отсутствуют высокоорганизованные органеллы (к примеру, лизосомы, аппарат Гольджи).

Микобактерии неподвижны. Также они не способны образовывать споры и капсулы. В условиях лаборатории их размножение происходит на плотных питательных средах.

Растут колонии МБТ медленно, до 50-55 суток. Чаще они имеют характерный светло-бежевый цвет, но при определенных условиях, например, росте на свету, могут быть розоватыми или оранжевыми.

Типичный вид колоний МБТ

Устойчивость во внешней среде возбудителя туберкулёза высокая. Капельки слюны, содержащие МБТ, выделяются при кашле больного человека и оседают на горизонтальные поверхности, смешиваясь с пылью.

При конвенции они способны подниматься в воздух и попадать в дыхательные пути здоровых лиц, становясь распространителями инфекции. Так, в высохшей капельке мокроты палочки Коха сохраняют свою жизнеспособность от 10 месяцев до 3 лет.

В темных сырых помещениях палочка Коха чувствует себя вольготно

Губительно действуют на микобактерии:

• солнечный свет (под действием прямого МБТ погибают через несколько часов, рассеянного – спустя 2-3 дня);
• высокие температуры:
  1. 60 °С – гибель возбудителя происходит через 30 минут;
  2. 70 °С – через 20 минут;
  3. 80 °С – через 5 минут;
  4. при кипячении – практически мгновенно.

Антигены

Антигены палочек Коха содержат белки, липиды, полисахаридные комплексы и фосфатиды. Определяются как общие, так и специфические антигены у всех патогенных и некоторых сапрофитических микобактерий.

Патогенность возбудителя туберкулёза обусловлена действием:

• туберкулина – смеси органических веществ различной степени сложности, полученных из МБТ;
• комплекса липидов, вызывающего повреждение здоровых тканей и рост специфических гранулем:
  1. мураминдипептид;
  2. воск Д;
  3. фтионовые кислоты.
• кордофактора – гликолипида, уничтожающего митохондрии в цитоплазме и нарушая функции клеточного дыхания.

Каждый из антигенов стимулирует выработку специфических антител

Обратите внимание! Важное значение туберкулин имеет для диагностики заболевания, вызванного палочками Коха, у детей. Знакомая всем реакция Манту заключается в подкожном введении небольшой дозы этого антигена в предплечье. Если организм малыша не знаком с инфекцией, реакция гиперчувствительности у него не возникает, и размеры папулы остаются в пределах нормы. Значительное увеличение ее диаметра, гиперемия и зуд в месте укола всегда требует дополнительного обследования.

Методы выявления МБТ в организме

Стандартная инструкция по диагностике туберкулёза заключается в проведении следующих видов обследования:

• микроскопическое;
• бактериологическое (культуральное);
• биологическое;
• серологическое;
• постановка аллергических проб.

«Золотым стандартом» в исследовании биологического материала, полученного от пациента, считается его посев на питательные среды с выделением чистой культуры возбудителя и определением его чувствительности к ПТП (противотуберкулёзным препаратам).

Стандартом диагностики МБТ является лабораторное исследование

Материал для исследования

При подозрении на туберкулёз специалисты могут исследовать:

• мокроту;
• катаральное отделяемое с задней стенки глотки;
• экссудат, собранный из плевральной полости;
• гной;
• промывные воды бронхов;
• реже — спинномозговая жидкость, моча, кал, кровь и др.

Основной биоматериал для исследования при подозрении на туберкулез — мокрота

Чаще всего для проведения лабораторных тестов необходима мокрота. В поликлинике по месту жительства больному выдаются стерильные баночки, в которые он должен собирать отхаркиваемую слизь. Достоверными считаются результаты только при исследовании свежей мокроты, которая была собрана не позднее 12-24 часов назад.

Бактериоскопия

Из полученного биологического материала готовят специальные мазки, которые фиксируют в сухожаровом шкафу, а затем последовательно окрашивают методами Циля-Нильсена, Грама, а также любым флуорохромом.

На фото – микобактерии, окрашенные по Цилю –Нильсену (красного цвета)

Возбудители туберкулёза относятся к грамположительным микроорганизмам

При окрашивании флуорохромами МБТ имеют золотистое свечение на темно-зеленом фоне

Основным недостатком бактериоскопических методов диагностики можно считать их низкую чувствительность. Обнаружить МБТ таким способом можно только при содержании свыше 50-100 000 микробных частиц в 1 мл мокроты.

Бактериология

Более эффективным считается бактериологический метод диагностики, который позволяет обнаружить палочки Коха в количестве, не превышающем 20-100 бактерий в 1 мл биоматериала. После специальной подготовки мокроты и очищения ее от сопутствующей флоры ее засевают в 3-6 пробирок с плотными питательными средами (например, Финна-2 или Левенштейна-Ессена).

Первые колонии возбудителей туберкулёза появляются обычно спустя 3-4 недели. Они выглядят как грубые шероховатые и сухие разрастания со сморщенной поверхностью, из-за чего напоминают дольки цветной капусты. В некоторых случаях для диагностики применяется биологический метод – заражение полученным биоматериалом морских свинок.

Серологические тесты

Долгое время для выявления в организме антител, направленных против возбудителя туберкулёза, использовались реакции преципитации и связывания комплемента. Сегодня чаще всего применяется реакция непрямой гемагглютинации, а также ИФА и иммуноблоттинг.

Материалом для серологических анализов служит венозная кровь

Одним из перспективных методов лабораторной диагностики заболевания считается анализ, выявляющий суммарные антитела к микобактериям туберкулеза. Определение IgM+IgG+IgA оказывается информативным более чем в 90% случаев и позволяет выявить как активный, так и запущенный инфекционный процесс в организме.

В обзоре и видео в этой статье мы рассмотрели основные особенности возбудителя такого грозного заболевания, как туберкулёз. Знание микробиологии и физико-химических свойств МБТ позволяет медикам лучше разбираться в патогенезе заболевания и разрабатывать новые эффективные схемы терапии.