Mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis

M. tuberculosis 15549x, SEM
vetenskaplig klassificering
Domän:bakterieSorts:AktinobakterierKlass:AktinobakterierOrdning:MycobacterialesFamilj:MycobacteriaceaeSläkte:MykobakterierSe:Mycobacterium tuberculosis
Internationellt vetenskapligt namn
Mycobacterium tuberculosis ( Zopf 1883) Lehmann och Neumann 1896
Synonymer
enligt LPSN:s webbplats [1] :
  • Bacterium tuberculosis Zopf 1883
  • Bacillus tuberculosis
    (Zopf 1883) Klein 1884
  • Mycobacterium tuberculosis typus humanus Lehmann och Neumann 1907
  • Mycobacterium tuberculosis var. hominis  Bergey et al. 1934

Mycobactérium tuberculósis  (lat.) , Kochs bacill ( MBT , BK ) är en art av mykobakterier , typarten av familjen Mycobacteriaceae , isolerad den 24 mars 1882 av Robert Koch (24 mars utropades tillVärldstuberkulosdagen av WHO ).

Ingår i gruppen av närbesläktade arter MTBC ( engelska  Mycobacterium tuberculosis complex ), ( M. tuberculosis, M. bovis , M. africanum , M. microti , M. pinnipedii och M. caprae ), som kan orsaka tuberkulos hos människor och vissa djur. Det är den mest studerade arten från denna grupp.

Bakterier som ingår i MTBC är mycket besläktade (cirka 99,9%) och är identiska i 16S rRNA-sekvenser .

Morfologi av det orsakande medlet för tuberkulos

MBT är prokaryoter ( det finns inga välorganiserade organeller i deras cytoplasma  - Golgi-apparat , lysosomer ). Det finns inte heller några plasmider som är karakteristiska för vissa prokaryoter och vissa andra typer av mykobakterier , som ger genomdynamik för mikroorganismer . I huvudsak tillhandahålls elementen i genomdynamiken av MBT:s förmåga att mutera, eller snarare, att flytta transposonsekvensen IS6110, vilket säkerställer närvaron i populationen av individer med gener "avstängda" från arbetet, vilket säkerställer, till exempel individers resistens mot vissa antibiotika.

Form - lätt böjd eller rak pinne 1 - 10 mikron i diameter 0,2 - 0,6 mikron. Celler med en karakteristisk egenskap av syra- och alkoholresistent (i ett av tillväxtstadierna) färgning är aerofiler och mesofiler (temperaturområde 37 - 42 ° C), men under livets gång under ogynnsamma förhållanden kan ämnesomsättningen förändras, och celler omvandlas till mikroaerofiler och blir till och med anaeroba . När det gäller syreförbrukning och utveckling av oxidassystem liknar mykobakterier verkliga svampar. Vitamin K9 fungerar som en länk mellan NADH-dehydrogenas och cytokrom b i överföringssystemet av släktet Mycobacterium . Detta cytokromsystem liknar det hos den mitokondriella eukaryoten . Det är känsligt för dinitrofenol, såväl som i högre organismer. Den beskrivna typen av andning är inte den enda källan till ATP-bildning. Förutom O 2 -terminalen kan mykobakterier använda andningskedjor som bär elektroner och slutar i nitrater (NO 3 - ). Reserven av mykobakteriers andningsorgan är också glyoxylatcykeln. Syrefri (endogen) andning, som sker i en atmosfär med en syrekoncentration på mindre än 1 %, stimulerar azidföreningar, som minskar oxidationen av pyruvat eller trehalos .

Tinktoriell - svagt grampositiv. För differentiering, färga enligt Ziehl  - Nelsen eller använd fluorokromfärgning.

Mykobakterier är orörliga, bildar inte sporer och kapslar . Det finns inte heller några konidier. De växer långsamt på täta näringsmedier: vid den optimala temperaturen uppstår synliga kolonier efter 34–55 dagar (närvaron av L- asparagin eller mononatriumglutamat i mediet accelererar tillväxten på täta medier med 1,5 gånger). Kolonier är ofta den karakteristiska elfenbensfärgen, men kan vara svagt pigmenterade rosa eller orange, speciellt när de växer i ljuset.

Pigmentet diffunderar inte. Ytan på kolonierna är vanligtvis grov (R-typ). I mikrokolonier av M. tuberculosis (det vill säga i de tidiga stadierna) och i flytande näringsmedier bildas strukturer som liknar "flätor" eller "flätor" - ett tecken som är förknippat med sladdfaktorn.

Ofta växer mykobakterier i form av slemmiga eller skrynkliga kolonier. På flytande media kan mykobakterier växa på ytor. Den ömtåliga torra filmen tjocknar med tiden, blir knölig-rynkig och får en gulaktig nyans. Buljongen förblir klar och diffus tillväxt kan uppnås i närvaro av rengöringsmedel (tensider). Vid färgning med karbolfuchsin och metylenblått detekteras mycobacterium tuberculosis som tunna, lätt böjda hallonröda stavar som innehåller ett varierande antal granulat. Ibland kan du hitta böjda eller vridna alternativ. Mikroorganismer, lokaliserade ensamma, i par eller i grupper, sticker ut väl mot den blå bakgrunden av andra komponenter i läkemedlet. Det är inte ovanligt att bakterieceller bildar en romersk siffra "V". I beredningen är det också möjligt att upptäcka förändrade koccoidsyraresistenta former av patogenen, rundade sfäriska eller mycelliknande strukturer. I detta fall måste ett positivt svar bekräftas av ytterligare (kulturella) forskningsmetoder [2] .

I en bakteriecell skiljer den åt:

Proteiner (tuberkuloproteiner) är de huvudsakliga bärarna av antigena egenskaper hos MBT och visar specificitet i fördröjda överkänslighetsreaktioner. Dessa proteiner inkluderar tuberkulin . Detekteringen av antikroppar i blodserumet hos patienter med tuberkulos är associerad med polysackarider. Lipidfraktioner bidrar till mykobakteriers resistens mot syror och alkalier.

Metabolism och utveckling av MBT under olika förhållanden

MBT avger inte endo- och exotoxiner , därför, när de är infekterade med dem, uppträder som regel inte ljusa kliniska symtom. Med multiplikationen av MBT och bildandet av ökad känslighet hos vävnader för tuberkuloproteiner uppträder de första tecknen på infektion (en positiv reaktion på tuberkulin).

MBT multiplicera genom enkel uppdelning i två celler. Delningscykeln är 14-18 timmar. Ibland sker reproduktion genom knoppning, sällan genom förgrening.

MBT är mycket resistent mot miljöfaktorer. Utanför kroppen förblir de livskraftiga i många dagar, i vatten - upp till 5 månader. Men direkt solljus dödar MBT inom en och en halv timme och ultravioletta strålar - på 2-3 minuter. Kokande vatten orsakar MBT:s död i vått sputum efter 5 minuter, i torkat sputum - efter 25 minuter. Desinfektionsmedel som innehåller klor dödar MBT inom 5 timmar.

MBT, som absorberas av makrofager under fagocytos , behåller sin livsduglighet under lång tid och kan orsaka sjukdom efter flera år av asymtomatisk existens.

MBT kan bilda L-former , som har en reducerad ämnesomsättning och försvagad virulens. L-former kan kvarstå (förbli) i kroppen under lång tid och inducera (orsaka) anti-tuberkulos immunitet.

MBT kan existera i form av mycket små filtrerbara former , som isoleras från patienter som har tagit läkemedel mot tuberkulos under lång tid.

Genetik och evolution av Mycobacterium tuberculosis

Mångfalden av egenskaper hos en given mikroorganism bestäms av dess kromosom. M. tuberculosis-komplexets genom är mycket bevarat. Dess representanter har DNA-homologi i intervallet 85-100%, medan DNA från andra representanter för detta släkte endast är 5-29% homolog med M. tuberculosis [3] . Genomet hos M. tuberculosis är mindre än hos andra mykobakterier. Den klassiska humana TB-patogenen, M. tuberculosis , har fler gener än M. africanum och M. bovis , som har förlorat en del av sitt genetiska material under evolutionen.

1998 publicerades nukleotidsekvensen för kromosomen av M. tuberculosis -stam H37Rv , som är en "klassisk" museumstam. Kromosomen är en toroidstruktur - mer än 4000 gener som kodar för proteiner, plus 60 gener som kodar för de funktionella komponenterna i RNA: ett unikt ribosomalt RNA-operon, 10Sa RNA involverat i nedbrytningen av proteiner med atypiskt budbärar-RNA, 45 transport-RNA (tRNA), ca 100 lipoproteiner.

En egenskap hos M. tuberculosis- komplexgenomet  är ett stort antal repetitiva DNA-sekvenser. Således, i kromosomen av M. tuberculosis H37Rv, finns det upp till 56 kopior av IS-element som tillhandahåller DNA-polymorfism av Mycobacterium tuberculosis (denna funktion används i PCR-diagnostik). De flesta av dem, med undantag för IS6110-elementet, är oförändrade. Som regel finns 5 till 20 kopior av IS6110 i kromosomsammansättningen av olika stammar av Mycobacterium tuberculosis, men det finns stammar som inte har detta element. Skillnader i antalet kopior och lokalisering på kromosomen av dessa genetiska element används för att differentiera stammar av Mycobacterium tuberculosis i molekylär epidemiologi. De mest avancerade mykobakteriernas genotypningsscheman är baserade på detektering av genomisk polymorfism orsakad av IS6110-elementet. Divergens av M. tuberculosis- arterna uppstår som regel på grund av rekombinationer mellan kopior av IS6110-elementet, som flankerar olika gener.

Faktum är att från början av användningen av antibiotikabehandling har fenomenet läkemedelsresistens uppstått. Fenomenet beror på att mykobakterier inte har plasmider , och mikroorganismers populationsresistens mot antibakteriella läkemedel har traditionellt beskrivits i mikrobiella celler genom närvaron av R-plasmider (från engelskan  resistens  - resistens). Trots detta noterades emellertid uppkomsten eller försvinnandet av läkemedelsresistens i en MBT-stam. Som ett resultat visade det sig att IS-sekvenser är ansvariga för aktiveringen eller deaktiveringen av de gener som ansvarar för resistens.

Termen "mutationer av MBT" kom till användning. Det betyder resistens mot antibakteriella läkemedel som upptäcks med genetiska metoder (DNA-sonder och realtids-PCR), men det bör förstås att vi här har att göra med "pseudo-mutationer" orsakade av det tillfälliga införandet av IS-sekvensen i en viss region av genen.

En speciell plats upptas av den genetiska familjen Peking (Beijing) , som först identifierades i histologiska preparat av lungvävnad 1956-1990. från sjuka förorter till den kinesiska huvudstaden. I denna grupp är frekvensen av multidrogresistens betydligt högre än bland medlemmar i andra familjer. Hittills har stammar av denna familj hittats i Asien, Sydafrika, Karibien och USA. Fördelningen av denna genotyp i olika territorier bestäms av ursprungsbefolkningens och migranternas etniska egenskaper. Nyligen har data erhållits om fördelningen av stammar av genotypen S1/Beijing i nordvästra den europeiska delen av Ryssland (S:t Petersburg), vissa regioner i Sibirien och även inom territoriet i Fjärran Östern federala distriktet.

Molekylär patogenes: interaktion av mykobakterier med cellen

Mycobacterium tuberculosis klassificeras som en intracellulär infektion, vilket är förknippat med deras höga uthållighetsförmåga . Infekterar primärt värdmakrofager och utvecklar specifika strategier för överlevnad och reproduktion i dessa högt specialiserade celler. Genom att använda makrofagernas förmåga att bilda specialiserade organeller-fagosomer, har mykobakterier anpassat dessa organeller för sin livsaktivitet, samtidigt som de får otvivelaktiga fördelar som är nödvändiga för att undvika verkan av skyddande "värd"-mekanismer, såsom antikroppar och komplementsystemet .

Med hjälp av mannosreceptorn, samt komplementsystemets receptorer (CR1, CR3 och CR4), binder mykobakterier till makrofagmembranet och fagocyteras in i cellen. Inuti fagosomen omformar mykobakterier den på ett sådant sätt att den stör mognadsprocessen och ytterligare fusion med lysosomen för att bilda fagolysosomen.

Mykobakteriell fagosom

Till skillnad från den normala fagosomen har den mykobakteriella fagosomen betydande skillnader i sammansättningen av membran och deras inre innehåll. Mykobakterier fördröjer mognaden av fagosomen i ett tidigt skede, vilket hindrar den från att smälta samman med lysosomen för att bilda en fagolysosom, i vilken mikroorganismceller lyseras. Därför har denna fagosom tidiga mognadsmarkörer ( tidig endosom ), såsom rab5  , coronin -1 , dessutom finns det en aktiv interaktion mellan tidiga endosomer och mykobakteriella fagosomer, vilket förser mykobakterier med näringsämnen.

Vitalitet

MBT är mycket stabilt i miljön och tål till och med flytande lufttemperaturer (-180°C) i flera veckor. Vakuumtorkad kan behålla patogena egenskaper upp till 18 år [4] . M. avium kan överleva i gödslad jord i upp till 9 år. [fyra]

På en mörk och torr plats (när patientens sputum torkar upp eller i damm) håller MBT upp till 10-12 månader, i gatudam (det vill säga på en torr och ljus plats) håller Kochs trollstav upp till 2 månader, på böckernas sidor - upp till 3 månader, i vatten - upp till 5 månader. [5]

I lerjordar håller M.bovis upp till 23 månader [4] , i obehandlad mjölk  - upp till 2 veckor, i mejeriprodukter frysta till -8°C, upp till 120 dagar [4] , i smör och ost - upp till ett år.

Hittills tror man att Mycobacterium tuberculosis, som finns i torkat sputum, förblir livskraftiga när det senare kokas öppet inom 25 minuter. Mykobakterier är känsliga för produkter som innehåller klor ( klor , kloramin , etc.) och tertiära aminer, samt för väteperoxid. [5] I en 20 % bleklösning dör MBT-kulturen inom 3-5 timmar.

Odling

Som standardmedium för odling av Mycobacterium tuberculosis rekommenderar WHO tätt ägg Loewenstein-Jensen-medium . I Ryssland och några andra länder har Finn -II-äggmedium som rekommenderas som det andra standardmediet med en något högre andel mykobakterieisolering [6] [7] blivit utbredd . För att öka sannolikheten för tillväxt av mykobakterier rekommenderas för närvarande att inokulera patologiskt material på 2-3 medier samtidigt.

Anteckningar

  1. ↑ LPSN: Genus Mycobacterium . Hämtad 21 juni 2015. Arkiverad från originalet 5 juli 2017.
  2. ↑ L. B. Borisov. Medicinsk mikrobiologi, virologi och immunologi. - MIA, 2005. - S. 154-156. — ISBN 5-89481-278-X .
  3. ↑ M. I. Perelman . Nationellt ledarskap. Ftisiologi. - M. : GEOTAR-Media, 2007. - S. 75-91. - ISBN 978-5-9704-0490-4 .
  4. ↑ 1 2 3 4 R. A. Nuratinov, N. Kh. Mesrobyan. Ekologiska aspekter av existensen av populationen av mykobakterier (Ryssland) // Tuberkulos och lungsjukdomar: tidskrift. - M. : LLC "NEW TERRA", 2014. - Nr 2 . - S. 3-9 . - doi : 10.21292/2075-1230-2014-0-2-43-47 . Arkiverad från originalet den 12 december 2021.
  5. ↑ 1 2 Acad. RAMS A. G. Khomenko, motsvarande ledamot. RAMS V. I. Litvinov. TUBERKULOS / ed. acad. RAS E.I. Chazova. - M. : Medicin, 1996. - 496 sid. - ISBN 5-225-00967-0 .
  6. ↑ Om förbättringen av anti-tuberkulosåtgärder i Ryska federationen. - N 109. - Ryska federationens hälsoministerium, 2003-03-21.
  7. ↑ Medier för odling av Mycobacterium tuberculosis (otillgänglig länk) . Hämtad 4 december 2010. Arkiverad från originalet 16 juni 2013. 

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
Taxonomi