Патогенез и характеристика заболевания. Туберкулез(от латинского слова tuberculum – бугорок) – хроническое системное инфекционное заболевание
Туберкулез(от латинского слова tuberculum – бугорок) – хроническое системное инфекционное заболевание, поражающее человека, животных, птиц.
В начале XXI века туберкулез вновь стал ведущей инфекционной патологией во всем мире. Ежегодно регистрируется более 9 млн новых случаев туберкулеза, а около 2 млн больных в год погибают от этого заболевания, что уступает лишь ВИЧ-инфекции.
В отсутствие лечения вероятность летального исхода от туберкулеза и его осложнений в течение жизни больного превышает 50%.
Распространенность инфекции гораздо выше. Считается, что около 2 млрд человек в мире инфицированы микобактериями туберкулеза. Тем не менее, для человека характерна высокая естественная резистентность к возбудителю. Лишь у 5-10% инфицированных появляются клинические признаки болезни.
Отсюда туберкулез во многом представляет собой социальное заболевание. Развитию болезни способствуют низкий уровень медико-санитарной помощи и санитарной культуры, недостаточный уровень питания, жилищных условий, скученность населения при совместном проживании, усиление миграции из эндемичных по туберкулезу регионов.
Резкое обострение ситуации также связано с продолжающейся пандемией ВИЧ-инфекции. Совместная инфекция ВИЧ и M. tuberculosis приводит к ускоренной гибели больных. Это происходит как из-за подавления реакций клеточного иммунитета с тяжелым течением туберкулеза, так и вследствие усиленной репликации ВИЧ.
Наконец, наибольшую угрозу представляет появление и неуклонное распространение штаммов возбудителей, устойчивых к основным противотуберкулезным средствам. Вероятность успешного лечения таких больных снижается.
Различают множественную (МЛУ) и широкую лекарственную устойчивость (ШЛУ) микобактерий к химиопрепаратам.
При МЛУ возбудитель устойчив к ведущим противотуберкулезным препаратам I ряда – изониазиду и рифампицину.
При ШЛУ возбудитель дополнительно устойчив к трем и более препаратам II ряда, включая фторхинолоны.
Скорость распространения устойчивых штаммов среди населения является более высокой. Ежегодно возникает до 500 тыс новых случаев МЛУ-туберкулеза. В определенных регионах (Южная Африка, отдельные провинции КНР, Индии и области Российской Федерации, страны Восточной Европы) частота МЛУ-туберкулеза превышает 10-20%.
В Республике Беларусь заболеваемость туберкулезом составляет около 44 случаев на 100 тыс населения, что ниже чем в Российской Федерации и Украине. Однако постепенно нарастает доля лиц с лекарственно устойчивым туберкулезом.
Источники инфекции при туберкулезе – больные люди и больные животные (крупный рогатый скот), выделяющие микобактерии.
Пути передачи – чаще воздушно-капельный, реже контактный и алиментарный (через молоко больных животных). Заражению способствует постоянный контакт, проживание с больным туберкулезом.
Наиболее часто встречается туберкулез легких (до 75% случаев), реже – внелегочный туберкулез (мочеполовой системы, костей, лимфоузлов, кишечника, туберкулезный менингит).
Ингалированные бактерии фагоцитируются альвеолярными макрофагами и дендритными клетками и транспортируются в регионарные лимфоузлы. Фагоцитоз носит незавершенный характер, так как микобактерии блокируют фаголизосомальное слияние. Кроме того, они могут вызывать апоптоз макрофагов.
Гликолипиды-микозиды усиливают токсическое действие корд-фактора, поражая мембраны митохондрий. Корд-фактор тормозит активность полиморфноядерных фагоцитов.
Иммунное воспаление является ведущим фактором в патогенезе туберкулезной инфекции.
У входных ворот легких в ацинусах развивается первичный аффект, идущие от него лимфатические сосуды и регионарные лимфоузлы воспаляются, формируется первичный туберкулезный комплекс. В ацинусе возникает гранулема в виде бугорка. Этому способствует накопление в очаге молочной кислоты, низкое значение рН, высокая концентрация углекислого газа. В гранулеме накапливается большое количество лимфоидных, плазматических клеток и фибробластов. В центре гранулемы возникают участки творожистого некроза из-за гибели клеток и действия тканевых протеаз. Здесь располагаются возбудители, вокруг них находятся эпителиоидные и гигантские клетки; развивается ГЧЗТ.
Высокая сенсибилизация организма приводит к токсико-аллергическим реакциям. Клинически этот период сопровождается кашлем, кровохарканьем, снижением массы тела, потливостью, субфебрилитетом или лихорадкой.
У лиц с иммунодефицитом наблюдаются тяжелые формы туберкулеза – казеозная пневмония с распадом легочной ткани и диссеминированный (милиарный) туберкулез – в органах и тканях развиваются множественные мелкие гранулемы. Данные формы характеризуются высокой летальностью.
Очаговый туберкулез поражает отдельные органы (чаще всего легкие); генерализованные формы инфекции (милиарный туберкулез, туберкулезный менингит, внелегочный туберкулез) протекают наиболее тяжело.
При благоприятном течении инфекции клеточные иммунные реакции останавливают размножение возбудителя. Очаг воспаления уменьшается, подвергается кальцификации и фиброзу, при этом формируются кальцинаты (очаги Гона). Клинические проявления болезни затихают.
Часть бактерий переходит в латентное состояние, и они долгое время персистируют внутриклеточно в макрофагах и клетках эпителия.
При ослабленном клеточном иммунитете создаются условиия для дальнейшего размножения микобактерий. Подавляется HLA-зависимое представление антигенов, тормозится пролиферация Т-лимфоцитов.
Реактивация возбудителей ведет к обострению инфекционного процесса. Возникает вторичный туберкулез. Для него характерно развитие хронического воспаления с чередованием очагов распада и фиброза. Без лечения заболевание неуклонно прогрессирует с развитием осложнений (легочного кровотечения, дыхательной недостаточности), что значительно ухудшает прогноз.
Иммунитет
При туберкулезе развивается нестерильный иммунитет, преимущественно клеточный. Основную роль играют макрофаги и дендритные клетки. Имеют значение Т-лимфоциты и их медиаторы, усиливающие фагоцитоз (в первую очередь – γ-интерферон). Антитела и другие компоненты гуморального иммунитета играют вспомогательную роль в элиминации возбудителя.
Лабораторная диагностика
Материалом для исследования служат мокрота, моча, ликвор, пунктат лимфоузла, биоптаты тканей.
Бактериоскопический метод. Окрашивают мазки по Циль-Нильсену, выявляют мелкие красные палочки. При окраске флюоресцентными красителями (аурамином, родамином) микобактерии дают желто-белое свечение в люминесцентном микроскопе.
При малом количестве возбудителя используют методы обогащения.
Гомогенизация – материал обрабатывают щелочью, фибрин при этом растворяется, а возбудитель высвобождается. Из осадка после центрифугирования готовят мазки.
Флотация – гомогенизированную мокроту обрабатывают ксилолом или бензолом и тщательно встряхивают. Возбудитель всплывает в силу гидрофобности вместе с пеной. Из нее готовят мазок и окрашивают по Цилю-Нильсену.
Бактериологический метод. Материал обрабатывают серной кислотой и засевают на яичные среды.
Для идентификации M. tuberculosis определяют основные свойства возбудителя.
Оценивают характер роста – обнаруживают сухие, бородавчатые, кремовые колонии (R-форма); длительность роста составляет 20-60 дней. Для микобактерий туберкулеза характерен рост только при температуре 37-380С; они не растут на простых средах и средах с салицилатами;
Выявляют наличие корд-фактора. Его определяют по методу Прайса – на стекло наносят исследуемый материал, обрабатывают серной кислотой для уничтожения кислоточувствительной флоры и погружают препараты в цитратную кровь. Через 3-4 дня препараты извлекают, окрашивают по Циль-Нильсену, при микроскопии видны «косы» палочек, при отсутствии корд-фактора возбудитель располагается аморфно.
У микобактерий туберкулеза наблюдается положительный ниациновый тест (среда с хлорамином В желтеет при накоплении никотиновой кислоты). Также они обладают термолабильной каталазой; восстанавливают нитраты в нитриты; выделяют уреазу; к микобактериям туберкулеза чувствительны морские свинки.
Для внутривидовой дифференциации используют фаготипирование штаммов микобактериофагами.
Mycobacterium bovis вирулентны в S-форме; колонии кремовые, гладкие; ниациновый тест отрицательный; рост до 40 дней; каталаза термолабильная; выделяют уреазу; не восстанавливают нитраты; рост только при температуре 37-400С.
Mycobacterum africanum – рост 31-40 дней; ниациновый тест положительный; вирулентны в S-форме; каталаза термолабильна; не восстанавливают нитраты; выделяют уреазу. Остальные свойства как у M. tuberculosis.
Микобактерии туберкулеза необходимо дифференцировать от атипичных кислотоустойчивых бактерий, вызывающих микобактериозы.
Атипичные кислотоустойчивые бактерии имеют оранжевый пигмент, вирулентны в S-форме, растут на средах с салицилатами, имеют термостабильную каталазу, рост через 10-20 дней при температуре 22-450С, нет корд-фактора.
Кислотоустойчивые сапрофиты (M. smegmatis и др.) в отличие от предыдущих возбудителей, растут на простых средах, длительность роста 3-4 дня, имеют S-форму, оранжевый пигмент, нет признаков болезнетворности, чувствительны к спирту.
Дифференциальные признаки микобактерий представлены в таблице.
Таблица
Дифференциация микобактерий
| Свойства | M.tuberculosis | Атипичные микобактерии | Сапрофиты |
| Характеристика колоний | R-форма, сухие, морщинистые, бородавчатые, «цветная капуста» | S-, R-формы, гомогенные | S –форма, сочные |
| Пигментообразование | Цвета «слоновой кости» | Желтые, оранжевые | Беспигментные, желтые, оранжевые |
| Оптимальная температура роста | 370С | 20-420С | 20-450С |
| Скорость роста на средах | Медленный (2-6 недель) | Медленный (3-4 недели) | Быстрый (2-3 дня) |
| Ниациновый тест | + | - | - |
| Каталазная активность: термостабильная каталаза; термолабильная каталаза | + - + | + + - | + + - |
| Наличие корд-фактора | + | - | - |
Для ускоренного культивирования микобактерий применяют автоматизированную систему BACTEC с радиометрическим определением роста возбудителей. Система включает жидкую питательную среду, содержащую меченую изотопом [14C] пальмитиновую кислоту. При своем размножении микобактерии утилизируют пальмитиновую кислоту с образованием радиоактивного СО2. Его обнаружение указывает на присутствие возбудителей. Сроки детекции бактерий в этой системе составляют 7-8 дней.
Биопроба применяется при стертых формах. Морским свинкам внутрикожно втирают исследуемый материал. Через 10-14 дней появляется долго не заживающая язва, и реакция Манту у них становится положительной.
Для определения инфицирования, обострения заболевания или оценки специфического иммунитета применяют кожно-аллергическую пробу – реакцию Манту с туберкулином.
Внутрикожно во внутреннюю поверхность предплечья вводят 2 единицы туберкулина PPD (PPD – очищенный белковый дериват). Если организм инфицирован, то через 24-48-72 часа наблюдается инфильтрация и гиперемия, т.е. развивается ГЧЗТ. У больных туберкулезом диаметр инфильтрата на 6 мм и более превышает показатель вакцинированных лиц.
У больных ВИЧ-инфекцией с туберкулезом проба Манту может быть отрицательной.
В последнее время для оценки ГЧЗТ при туберкулезе начинают применяться иммунологические клеточные тесты, проводимые in vitro. В их основе лежит увеличение продукции Т-лимфоцитами больных γ-интерферона после взаимодействия иммунных клеток со специфическими АГ микобактерий.
Для эпидемиологической характеристики возбудителей и определения его антибиотикоустойчивости используют методы генодиагностики, включая различные варианты ПЦР.
Серологический метод носит вспомогательный характер; для выявления антител используют РПГА, ИФА.
Лечение
Возбудитель обладает чувствительностью лишь к ограниченному кругу химиотерапевтических средств.
Назначают препараты первого ряда – изониазид (тубазид), рифампицин, пиразинамид, стрептомицин, этамбутол. Альтернативные средства включают фторхинолоны, канамицин, пара-аминосалициловая кислота (ПАСК), этионамид, циклосерин, капреомицин.
С декабря 1996 г. в Республике Беларусь внедрена в практику международная методика химиотерапии больных туберкулезом в соответствии с рекомендациями ВОЗ. Она получила название краткосрочной химиотерапии под непосредственным наблюдением (англ. аббревиатура DОТS).
Эта методика предполагает обязательное использование не менее 4 химиопрепаратов на начальном этапе лечения, а при множественной лекарственной устойчивости микобактерий туберкулеза – до 5-6 препаратов. Используют основные противотуберкулезные средства – изониазид (тубазид), рифампицин, пиразинамид, стрептомицин или этамбутол. На втором этапе (до 2-6 месяцев) продолжают химиотерапию изониазидом и рифампицином в оптимальных дозах.
Проведение химиотерапии осуществляется с учетом чувствительности микобактерий туберкулеза к препаратам. При инфекции МЛУ-штаммами лечение продолжается до 1,5-2 лет.
Профилактика
Специфическая профилактика проводится живой аттенуированной вакциной БЦЖ на 3-5 день после рождения с последующей ревакцинацией при отрицательной реакции Манту. У детей вакцинация предупреждает более 80% случаев туберкулезного менингита. У взрослых эффективность вакцинации сильно варьирует в зависимости от формы туберкулеза и состояния органзима и в среднем составляет около 50%.
Вакцина БЦЖ получена А. Кальметтом и и Ш. Гереном из M. bovis путем многократных посевов на голодные картофельные среды с желчью, в результате был получен авирулентный штамм, сохранивший высокую иммуногенность.
Актуальной остается разработка новых вакцин. Некоторые из них на основе пептидных АГ микобактерий в настоящее время проходят клинические испытания.
Неспецифическая профилактика: проводится изоляция и лечение больных до полного прекращения выделения возбудителя. Дезинфекция в очаге 5% фенолом, хлорамином, хлорной известью.
14.3.2. Микобактерии лепры – возбудители проказы
Возбудитель проказы М. leprae был впервые описан в 1874 г. Г. Ганзеном.
Морфология
Представляют собой типичные микобактерии. Это мелкие палочки, реже выглядят как изогнутые или извитые формы. Грамположительны, кислотоустойчивы. В состав входит большое количество липидов (миколовые кислоты, фенольные гликолипиды), спирты, полисахариды (галактан), которые прочно связаны с пептидогликаном клеточной стенки. По Циль-Нильсену окрашиваются в красный цвет.
Спор, жгутиков не имеют. Снаружи возбудитель покрыт капсулоподобным слоем, состоящим из гликолипидов, фосфолипидов, маннозидов.
Культуральные свойства
Являются строгими внутриклеточными паразитами. Не растут на искусственных питательных средах.
Для выращивания М. leprae разработаны различные модели экспериментальной инфекции на лабораторных животных.
Возбудители культивируются при заражении в подушечки лапок белых мышей. Также они могут размножаться в организме девятипоясных броненосцев (армадиллов).
Биохимические свойства
Относятся к микроаэрофилам. Метаболизм медленный и до конца не изучен. Анализ генома показал, что М. leprae способна окислять глюкозу с образованием АТФ в цикле Кребса, однако в сравнении с М. tuberculosis возбудитель содержит укороченную цепь дыхательных ферментов и ограниченный набор ферментов катаболизма (оксигеназ, дегидрогеназ, липаз).
Бактерии продуцируют супероксиддисмутазу, что способствует их выживанию при фагоцитозе.
Антигенная структура
Антигены М. leprae включают белковые, липидные и полисахаридные компоненты. Многие из них являются общими с возбудителем туберкулеза. Специфичность проявляют фенольные гликолипиды клеточной стенки (фракция ФГЛ-1). Антигенными свойствами обладает фермент супероксиддисмутаза
Факторы вирулентности
Действие токсических факторов до конца не выяснено. Токсические компоненты возбудителя связаны с микробной клеткой и обычно высвобождаются при ее разрушении.
Гликолипидная капсула защищает от фагоцитоза и участвует в адгезии.
Фенольный гликолипид 1 подавляет активность дендритных клеток и Т-лимфоцитов, участвует в связывании М. leprae с клетками Шванна в миелиновых нервных волокнах.
Супероксиддисмутаза угнетает дыхательный взрыв в макрофагах.
Резистентность
Резистентность возбудителя достаточно высока. В трупном материале он способен сохраняться длительное время. Быстро теряет жизнеспособность вне организма человека при попадании в окружающую среду.