Микробиология туберкулеза

Определение болезни, ее распространение в мире, роль социальных факторов в заболеваемости туберкулезом. Общая характеристика микобактерий, морфологические и биологические особенности рода Mycobacterium , к которому относится возбудитель туберкулеза Myсobacterium tuberculosis, открытый Кохом в 1888 году. Роль микобактерий в патологии человека. Распространение микобактерий в природе (почва, растения, организмы холоднокровных, теплокровных животных, слизистые оболочки человека). Род микобактерий включает более 40 видов, которые подразделяют на две основные группы: потенциально патогенные для человека (более 20 видов) и сапрофиты (около 20 видов).

Чаще всего заболевания людей (туберкулез и микобактериозы) вызывают следующие виды: M.tuberculosis, M.bovis, M.avium, M.microti, M.kansasii, M.africanum, M.ulcerans, M.xenopi, M.paratuberculosis, M.leprae, M.lapraemurium.

По характеру роста микобактерии делят на три группы: быстро растущие (колонии на питательной среде появляются ранее 7 дней), медленнорастущие (колонии появляются позднее 7 дней), и не растущие на питательных средах или требующие особых условий роста (M.leprae, M.lepraemarium ). Большинство указанных выше возбудителей заболеваний человека относятся к категории медленно растущих микобактерий (кроме M.paratuberculosis, которая относится к группе быстрорастущих).

По признаку пигментообразования микобактерии подразделяют на фотохромогенные (колонии приобретают лимонно-желтую окраску при культивировании на свету в активной фазе роста); скотохромогенные - пигмент оранжево-желтого цвета образуется при инкубации в темноте; нехромогенные - колонии не имеют пигмента или имеют светло-желтую окраску (вне влияния света).

Виды бактерий дифференцируются по скорости роста, пигментообразованию, влиянию света на него, по способности синтезировать ниацин (никотиновую кислоту) и по наличию у них различных ферментов.

Быстро растущие микобактерии широко распространены в природе, большинство из них - сапрофиты. Однако четыре вида, кроме M.paratuberculosis, M.fortuitum, M.vaccae, M.chelonei - также могут вызывать заболевания у людей и животных, характеризующиеся значительным разнообразием клинической картины. Макроскопические поражения могут быть сходными с картиной туберкулеза, но гистологические исследования ткани выявляют изменения, отличающиеся от таковых при туберкулезе.

Условно можно выделить три основных типа микобактериозов, зависящих как от вида быстро и медленнорастущих микобактерий, так и от организма.

1 тип - характеризуется генерализованной инфекцией с развитием видимых невооруженным глазом патологических изменений в разных частях тела;

2 тип - характеризуется наличием макро- и микроскопических поражений, локализованных в определенных частях тела;

3 тип - заболевание протекает без развития видимых поражений. В лимфатических узлах обнаруживаются внеклеточно и внутриклеточно расположенные микобактерии.

В нашей стране микобактериозы наблюдаются редко, в то время как в африканских и некоторых других странах на них приходится свыше 30% всех туберкулезных заболеваний.

Характеристика свойств возбудителя туберкулеза. Прямые или слегка изогнутые грамположительные палочки диаметром 0,2-0,6 мкм и длиной 1,0-4,0 мкм, спор и капсул не образуют, неподвижны, аэробы, оптимум рН=6,4-7,0. Кроме палочковидных могут быть нитевидные и зернистые формы (зерна Муха). В результате L-трансформации часто образуются мелкие зернистые (фильтрующиеся) формы. Бактерии характеризуются высоким содержанием липидов (до 40% сухого веса клеток).

В составе липидов три фракции:

фосфатидная, растворимая в эфире;

жировая, растворимая в эфире и ацетоне;

восковая, растворимая в эфире и хлороформе.

Высокое содержание липидов определяет многие важные биологические свойства возбудителя: устойчивость во внешней среде; устойчивость к кислотам, щелочам, спирту; устойчивость к красителям (способ окраски по Циль-Нильсену); устойчивость к дезинфектантам; особенности роста на плотных и жидких средах, обусловленные гидрофобностью. Липиды - факторы патогенности возбудителя туберкулеза. Корд-фактор. Особенности роста вирулентных туберкулезных бактерий в микрокультуpax (рост - в виде косы, каната), обусловленные наличием корд-фактора. Цитохимические методы определения вирулентности. Вирулентность туберкулезных бактерий для животных.

Дифференциация видов туберкулезных бактерий по патогенности для животных (кролики, морские свинки).

Питательные среды, применяемые для культивирования туберкулезных бактерий (картофельные, глицериновые, яичные, полусинтетические и синтетические). Соблюдение необходимых условий (доступ кислорода, достаточная влажность, кислая рН и др.).

Туберкулез у человека. Источники инфекции - больной человек и крупный рогатый скот.

Способы заражения - воздушно-капельный, воздушно-пылевой, алиментарный (от крупного рогатого скота), возможность проникновения возбудителя через любую поврежденную ткань. Основные формы туберкулеза.

Патогенез туберкулеза. Формирование первичного очага. Инфекционная гранулема, ее структура. Естественная резистентность к туберкулезу. Судьба первичного комплекса, формирование приобретенного иммунитета, феномен Коха. Сущность приобретенного иммунитета, его опосредованность системой Т-лимфоцитов. Туберкулиновая проба, выявление специфической туберкулиновой аллергии (гиперчувствительности замедленного действия).

Туберкулопротеины индуцируют образование гиперчувствительности немедленного типа. Варианты туберкулина:

1)АТ - старый туберкулин Коха (10000 ТЕ/мл). Его недостатки - нестандартность, наличие посторонних компонентов, кроме самого туберкулина.

2)PPD-S - Purifed protein derivate Seibert. Международная единица - 0,000028 мг сухого порошка PPD-S. Для определения туберкулиновой аллергии доза 0,0001 мг PPD-S.

3) PPD-L -Purifed protein derivate Linnikova, дозировки: 5ТЕ в 0,1 мл; 100 ТЕ в 0,1 мл.

Внешнее проявление туберкулиновых проб Пирке и Манту (папула диаметром 5 мм и более - положительная реакция). Их диагностическое значение. Сенситины - аллергены для выявления чувствительности к другим микобактериям.

Особенности течения туберкулеза - чередование периодов ремиссия и рецидивов. Значение L-форм (ультра-малых форм) возбудителя в инфекционном процессе. Незавершенность фагоцитоза.

Методы микробиологической диагностики туберкулеза.

Бактериоскопический. Его особенности, недостатки (малое количественное содержание возбудителя, непостоянство его выделения, изменение формы). Необходимость использования методов обогащения. Применение люминесцентной микроскопии, фазово-контрастной микроскопии.

Бактериологический метод - основной способ диагностики и контроля эффективности лечения. Обязательная проверка чувствительности возбудителя к химиопрепаратам. Соблюдение условий: высокое качество питательной среды, кислая рН, достаточный доступ О2, достаточная посевная доза, возможность выделения L-форм возбудителя, необходимая продолжительность исследования. Для идентификации различных видов микобактерий учитывается скорость роста, пигментообразование и влияние на него фотоактивации, способность синтезировать ниацин, изучение спектра ферментов.

Для выделения L-форм применяют специальные полужидкие среды, рост в них в виде крупинок с облачком помутнения, для микроскопии лучше пользоваться фазово-контрастным микроскопом и непрямым методом иммунофлуоресценции.

Использование метода микрокультур для выделения возбудителя.

Биологический метод. Один из наиболее чувствительных - заражение морской свинки. Может быть использован и для выделения L-форм возбудителя (пассаж на морских свинках).

Использование аллергических проб Пирке и Манту.

Серологический метод, Использование РСК, РПГА, реакция агрегат-гемагглютинации (для обнаружения ЦИК). Использование ИФМ для обнаружения антител к белковым антигенам М.tuberculosis.

Использование ДНК-зонда. Зонды содержат последовательности, комплементарные повторяющимся 10-16 раз последовательностям ДНК М.tuberculosis.

Лечение туберкулеза. Использование химиопрепаратов и антибиотиков 1 ряда: производные гидразида изоникотиновой кислоты (тубазид фтивазид, салюзид и др.), препаратов группы стрептомицина; производных парааминосалициловой кислоты; 2 ряда: циклосерин, канамицин, виомицин, рифампицин и др. новейших химиопрепаратов и антибиотиков.

Борьба с туберкулезом. Система противотуберкулезной службы.

Специфическая профилактика туберкулеза. Вакцина БЦЖ (Bacille Calmette, Guerin). История ее создания, эффективность использования.

Обязательность прививок против туберкулеза во всем мире.

Вакцинация производится в первые 5-7 дней жизни. Однократно внутрикожно вводится 0,05 мг сухой бактериальной массы в объеме 0,01 мл.

Ревакцинации в возрасте 7-12-17-20-22-27-30 лет. Перед ревакцинацией ставится проба Манту (5 ТЕ/0,1 мл). Ревакцинация проводится только в случае отрицательной пробы Манту.

Лекция 13.

Тема: МИКРОБИОЛОГИЯ ДИФТЕРИИ.

Определение болезни. История изучения болезни и ее возбудителя. Характеристика рода Corynebacterium , к которому относится возбудитель дифтерии - Corynebacterium diphtheriaе.

Морфологические особенности возбудителя - прямая или изогнутая грамположительная палочка диаметром 0,3-0,8 мкм и длиной 1,0-8,0 мкм; спор и капсул не образует, жгутиков не имеет. Содержание Г+Ц= 60 молей%. Тинкториальные особенности, метахромазия, наличие зерен волютина, их выявление.

Кулътуральные и биохимические свойства возбудителя - аэробы и факультативные анаэробы, ферментируют с образованием кислоты глюкозу и мальтозу, как правило, не ферментируют сахарозу, не образуют индола, не имеют уреазы и желатиназы, но имеют цистиназу.

Питательные среды - сывороточные, кровяные, с добавлением теллурита калия.

Три биовара возбудителя дифтерии - gravis, mitis, intermedius, их отличительные кулътуральные и биохимические признаки.

Признаки, отличающие возбудителя дифтерии от других коринебактерий, являющихся представителями микрофлоры кожи и слизистых оболочек человека.

Антигенное строение возбудителя дифтерии (одиннадцать основных сероваров).

Системы фаготипирования дифтерийных бактерий (румынская, отечественная Крыловой). Источник инфекции - только человек (больной или бактерионоситель), очень редко - крупный рогатый скот.

Способы заражения - воздушно-капельный, воздушно-пылевой, прямой и непрямой контакты. Локализация дифтерии (нос, зев, гортань, глаза, ухо, половые органы, кожа, смешанные формы).

Факторы патогенности: факторы адгезии и колонизации; нейраминидаза, протеаза, гиалуронидаза; токсический гликолипид (трегалозодикоринемиколат).

Главный фактор патогенности - экзотоксин. Способы выявления экзотоксина - биопробы на морской свинке (подкожное или внутрикожное заражение); заражение куриных эмбрионов (гибель эмбрионов); заражение культур клеток (цитопатический эффект); использование РПГА, иммуноферментного метода и ДНК-зонда.

Однако наиболее простым является определение токсигенности возбудителя дифтерии методом встречной диффузии с антитоксином в геле. Сущность метода.

Токсигенность дифтерийных бактерий является следствием их лизогенизации tox-фагами. Одноцистронный оперон кодирует синтез протоксина с мол.весом 61 кДа, который под влиянием бактериальной протеазы разрезается на два фрагмента ("разрезанный" токсин) А и В. Фрагмент В (39 кДа) выполняет акцепторную роль и обеспечивает формирование внутримембранного канала.

Фрагмент А (21 кДа) - собственно токсин со свойствами фермента. Он обеспечивает перенос аденозин-дифосфатрибозы из состава NАД на фактор элонгации EF2, в результате чего фактор элонгации инактивируется и наступает остановка работы рибосомы на стадии транслокации.

Проблема превращения нетоксигенных дифтерийных бактерий в токсигенные у бактерионосителей.

Патогенез дифтерии; адгезия и колонизация, поражение стенок кровеносных сосудов токсином, воспаление, выпотевание жидкости, выход фибриногена, образование характерной пленки, опасность отеке зева (вторичный круп).

Общее действие токсина - поражение сердечно-сосудистой и симпатико-адреналовой систем и периферических нервов.

Иммунитет при дифтерии, его природа.

Реакция Шика, ее значение и применение.

Использование РПГА для обнаружения и титрования антитоксина. Превращение токсина в анатоксин. Токсин-антитоксин-анатоксин, их природа.

Современная классификация возбудителей дифтерии с учетом их токсигенных и нетоксигенных вариантов. Критерии, используемые для этой классификации (отношение к фагам, корициногенность, серологические, культуральные, биохимические свойства и ДНК-ДНК-гибрадизация).

Микробиологическая диагностика дифтерии.

Необходимость выделения чистой культуры возбудителя, изучение его свойств и определение токсигенности.

Проблема дифтерийного бактерионосительства. Специфическая профилактика дифтерии. Препараты, применяемые для создания коллективного иммунитета против дифтерии (АКДС, сроки вакцинации и ревакцинации, АДС - М - анатоксин, АД - анатоксин, вакцина "Кодивак").

Лекция 14.

Тема: РИККЕТСИИ И ЗАБОЛЕВАНИЯ, ВЫЗЫВАЕМЫЕ ИМИ (РИККЕТСИОЗЫ).

Риккетсии - грамотрицательные полиморфные бактерии, патогенные для человека, животных и кровососущих членистоногих.

История открытия риккетсий (возбудителя сыпного тифа). Дискуссия о месте риккетсий в системе микроорганизмов, обусловленная тем, что риккетсии не способны расти на питательных средах (кроме возбудителя волынской лихорадки).

Общая характеристика свойств риккетсий, морфология, структура (наличие клеточной стенки, ядерного аппарата, собственных систем синтеза белка и генерации энергии определяет принадлежность риккетсий к прокариотам, а их особенности обосновывают необходимость выделения в самостоятельное семейство Rickettsiaceae.

Особенность онтогенеза риккетсий: две стадии его - вегетативная и покоящаяся.

Методы культивирования риккетсий: заражения животных (морские свинки, белые мыши), куриных эмбрионов, культур клеток (бляшкообразование).

Принципы классификации риккетсий и риккетсиозов. Род Rickettsia включает 10 видов риккетсий, вызывающих три группы риккетсиозов:

1. Группа сыпного тифа: сыпной тиф, крысиный сыпной тиф, канадский риккетсиоз, их возбудители и их особенности (сумма Г+Ц=30 мол.%, размножение в цитоплазме эукариотных клеток), переносчики, источники.

2. Группа клещевой пятнистой лихорадки: пятнистая лихорадка Скалистых гор, марсельская лихорадка, северо-австралийский клещевой сыпной тиф, клещевой сыпной тиф Северной Азии, везикулезный риккетсиоз, пятнистая лихорадка, возбудители и их особенности (сумма Г+Ц=32-33 мол.%, размножение в ядре и цитоплазме эукариотных клеток). Переносчики и резервуар среди животных.

3. Группа цуцугамуши (группа тифа джунглей ). Возбудитель -R.tsutsugamushi, его особенности (размножение в цитоплазме эукариотных клеток), переносчики, резервуары среди животных.

4. Группа пневмориккетсиоза (Ку-лихорадка). Возбудитель - Coxiella burnettii, его особенности (сумма Г+Ц=43 мол.%, размножение в фаголизосомах эукариотных клеток;. Особенности эпидемиологии. Источники инфекции.

5. Группа пароксизмалъного риккетсиоза (волынская, или траншейная пятнистая лихорадка). Возбудитель - Rochalimaea quintana, его особенности (размножается внеклеточно, на поверхности эукариотных клеток, растет на некоторых средах, сумма Г+Ц=39 мол.%), особенности эпидемиологии.

На территории нашей страны регистрируют заболевания сыпным тифом, существуют эндемические очаги сибирского риккетсиоза, марсельской лихорадки, лихорадки цуцугамуши, Ку-лихорадки, везикулезного риккетсиоза и крысиного риккетсиоза.

Сыпной тиф. Определение болезни, история изучения возбудителя и способов заражения сыпным тифом. Гипотезы Г.Н.Минха и О.О.Мочутковского. Открытие Ш.Николлем способа заражения сыпным тифом и значение этого открытия для борьбы с ним. Механизм заражения: риккетсии размножаются в эпителиальных клетках кишечника вшей, вызывают их разрушение и, выделяясь с экскрементами во время укуса, проникают в кровь.

Особенности патогенеза - поражение мелких кровеносных сосудов (тромбопериваскулиты в области разветвлений артериол), нарушение кровоснабжения, (особенно мозговой ткани, сердечной мышцы, надпочечников), сильная интоксикация.

Факторы патогенности: липополисахарид (эндотоксин); белок I, содержащийся в наружном капсулоподобном слое, обладает цитотоксическим действием. Он же является основным видовым антигеном возбудителя сыпного тифа и обладает протективными свойствами.

Источник инфекции - только человек (в США имеются природные очаги, в которых источником являются белки-летяги).

Иммунитет при сыпном тифе длительный, нестерильный. Риккетсии у переболевших персистируют десятилетия (возможно, пожизненно) внутриклеточно. Болезнь Брилля (повторный сыпной тиф) - рецидив ранее перенесенного сыпного тифа.

Особенности других риккетсиозов - существование эндемических природных очагов (резервуары - грызуны, маленькие зверьки, домашние животные и паразитирующие на них кровососущие членистоногие, через укусы которых и происходит заражение).

Методы микробиологической диагностики сыпного тифа и других риккетсиозов.

В связи с тем, что риккетсии не растут на питательных средах, основным методом диагностики риккетсиозов является использование иммунологических реакций. С этой целью применяют следующие серологические реакции с использованием риккетсиозных антигенов: реакция агглютинации, РСК, РПГА, реакция непрямого гемолиза, реакция иммунофлуоресценции, иммуноферментный метод в модификации "захват" антител класса IgM. Специфичность реакции значительно повышается при использовании моноклональных антител. Для диагностики сыпного тифа и Ку-лихорадки предложены внутрикожные аллергические пробы с соответствующими аллергенами.

Кроме того, для диагностики риккетсиозов могут быть использованы биологические методы (заражение животных, куриных эмбрионов), заражение культур клеток (образование бляшек).

Для специфической профилактики сыпного тифа предложены живая сыпнотифозная вакцина (ЖСВ-Е), химическая сыпнотифозная вакцина (ХСВ), комбинированная вакцина (ЖКСВ-Е). Для профилактики Ку-лихорадки - живая вакцина из аттенуированного штамма М-44.