Causas da tuberculose

A família Mycobacteriaceae da ordem Actinomycetales contém o único gênero Mycobacterium. Em 1975, este gênero contava cerca de 30 espécies e, em 2000, este número era próximo de 100. A maioria das espécies de micobactérias são classificadas como microorganismos saprófitas amplamente distribuídos no meio ambiente.

O grupo de parasitas obrigatórios é insignificante, no entanto, seu significado prático é ótimo e é determinado por espécies que causam tuberculose em seres humanos e animais. Existe uma opinião de que os antepassados das micobactérias patogênicas humanas eram micobactérias antigas do solo.

[1], [2], [3], [4],

Taxonomia das micobactérias

Todas as micobactérias são divididas em patogênicas para humanos e condicionalmente patogênicas.

Em microbiologia clínica, várias abordagens são usadas para classificar as micobactérias:

• por velocidade e temperatura de crescimento ideal, capacidade de formar pigmento;
• em complexos clinicamente significativos.

As espécies que causam tuberculose de micobactérias são combinadas em um complexo de M. Tuberculosis, incluindo M. Tuberculosis, M. Bovis. M. Bovis BCG, M. Africanum, M. Microti, M. Canettii. Recentemente, M. Pinnipedii, M. Sargae, filogenéticamente relacionado a M. Microti e M. Bovis foram designados para ele.

O resto das micobactérias que causam várias micobacitose são classificadas como micobactérias não tuberculosas. A partir deste grupo são distinguidos os seguintes complexos: M. Avium, consistindo de M. Avium, M. Intracellulare, M. Scrofulaceum; M.fortuitum, incluindo as subespécies M.fortuitum e M. Chelonae, e M. Terrae, incluindo M. Terrae, M. Triviale e M. Nonchromogenicum. Os grupos mais importantes são os agentes causadores da lepra de M. Leprae, bem como os agentes causadores de lesões ulcerativas Buruli M. Ulcerans.

Esta classificação combina os tipos de micobactérias com o mesmo significado clínico, quando a diferenciação é mais insignificante. Os métodos biológicos, bioquímicos e moleculares são usados para identificar espécies dentro de grupos e complexos.

A classificação de micobactérias não tuberculosas com base em diferenças culturais foi desenvolvida por Runion em 1959. Segundo ela. 4 grupos de micobactérias são isolados.

Grupo I - micobactérias fotocromogênicas

Este grupo inclui micobactérias que não são pigmentadas quando crescidas na escuridão, mas adquirem uma pigmentação brilhante de amarelo ou amarelo-laranja após exposição à luz. Cepas potencialmente patogênicas pertencentes a este grupo. - M. Asiaticum, M. Kansasii, M. Marinum, M. Simiae. Entre as micobactérias deste grupo, há crescimento rápido (M. Marinum) e crescimento lento (M. Asiaticum, M. Kansasii). A temperatura de crescimento óptimo varia de 25 ^a C para M. Simiae, 32-33 ^{cerca de} C, durante M. Marinum 37 a ^{cerca de} C, durante M. Asiaticum.

O maior significado clínico em nosso país é a forma de M. Kansasii, encontrado em corpos d'água. A cepa de M. Kansasii (M. Luciflavum) causa doenças em seres humanos. Meio ovo cresce como colónias lisas ou ásperas 37 temperatura óptima ^de bactérias S. Morfologicamente comprimento moderado. Até à data, duas variantes de M. Kansasii foram descritas: laranja e branco. Com a introdução de cobaias, M. Kansasii causa infiltrados e densificação de linfonodos regionais.

Grupo II - micobactérias scotochromogenic (da palavra grega scotos - darkness)

Para este grupo, incluem micobactérias, formando um pigmento no escuro. A taxa de crescimento é de 30-60 dias. Este grupo inclui M. Aquae (M. Gordonae) e M. Scrofulaceum.

M. Scrofulaceum refere-se a espécies potencialmente patogênicas. No meio do ovo, as bactérias desta espécie crescem sob a forma de colônias de laranja suave ou áspera. Morfologicamente, as micobactérias são em forma de haste, curtas ou longas. Eles crescem a uma temperatura de 25-37 ^o C. Crianças são afetadas por gânglios linfáticos e pulmões.

M. Aquae (M. Gordonae) é referido como micobactérias scotochromogenic saprófitas. No meio do ovo crescem como colônias de laranja a uma temperatura de 25-37 ° C. Morfologicamente, a micobactéria é em forma de haste e de comprimento moderado (> 5 μm). Encontrado nos reservatórios.

Grupo III - micobactérias não fotocromogênicas

Este grupo inclui micobactérias que não formam pigmento ou têm uma cor amarelo pálido, que não é realçado pela luz. Eles crescem por 2-3 ou 5-6 semanas. A eles carregam. M. Avium, M. Intracellulare, M. Xenopi, M. Terrae, M. Gastri, M. Hattey, M. Bruiiense.

M. Avium (tipo aviária Mycobacterium) crescem em meio de Lowenstein-Jensen como um colónias pigmentadas ou slabopigmentirovannyh a 37 ^a C 45 e ^de S. Morfologicamente - uma haste tendo um comprimento médio. Eles podem ser patogênicos para humanos e vários animais de laboratório, bem como animais domésticos (por exemplo, porcos). Encontrado em água e solo.

M. Xenopi é separado do sapo. As culturas jovens crescem sob a forma de colônias não pigmentadas. Mais tarde, aparece um pigmento amarelo. Morfológicamente, bastões longos de rosca. Cresça a uma temperatura de 40-45 ^o C. Condicionalmente patogênico para humanos.

O Sr. Terrae foi primeiro isolado do rabanete. Eles crescem no meio de Levenstein-Jensen e a forma de colônias sem pigmento. 37 um crescimento óptimo ^de S. Morfologicamente apresentada pauzinhos comprimento moderado, saprófitas.

Grupo IV - Micobactérias de crescimento rápido

As micobactérias pertencentes a este grupo são caracterizadas por crescimento rápido (até 7-10 dias). Cresça sob a forma de colônias pigmentadas ou pigmentadas, muitas vezes sob a forma de R-forma. Bom crescimento permitido por 2-5 dias a 25 ^em C. Este grupo inclui micobactérias potencialmente patogénico M.fortuitum, e micobactérias tais como saprófitas M. Phlei, M. Smegmatis, e outros. M. Fortuitum dá o crescimento visível no meio do ovo no dia 2 ao 4 sob a forma de uma "roseta". Morfologicamente, as micobactérias são representadas por varas curtas. No meio de Lowenstein-Jensen, eles podem absorver verdes de malaquite e colorir a verde. Forte na natureza.

A classificação Runyon mostrou-se muito conveniente para identificar as espécies mais comuns de micobactérias. No entanto, a identificação de novas espécies ea aparência de um número crescente de formas intermediárias de micobactérias causa dificuldades no seu registro em um certo grupo de Runyon.

M. Tuberculosis é uma formação evolutiva jovem. Recentemente, houve uma tendência para dividir M. Tuberculosis em grupos ou famílias. As mais importantes são as cepas pertencentes à família de Pequim, que se caracterizam pelo comportamento clonal e a capacidade de causar microtubos da tuberculose.

Morfologia das micobactérias

Mycobacteria - células finas em forma de haste com uma característica característica de resistência a ácidos e álcool (em um dos estágios de crescimento), aeróbica. A coloração de Gram é pouco gram-positiva. As micobactérias são imobilizadas, elas não formam esporos. Conidia ou cápsulas estão ausentes. Cresça em meios nutrientes densos lentamente ou muito lentamente: a temperatura ideal, as colônias visíveis aparecem após 2-60 dias. Colônias rosa, laranja ou amarelo, especialmente com crescimento na luz. O pigmento não difusa. A superfície das colônias geralmente é mate (tipo S) ou áspera (tipo R). Muitas vezes, as micobactérias crescem sob a forma de colônias mucosas ou enrugadas. Em meios líquidos, as micobactérias crescem na superfície. Um filme seco suave espessa ao longo do tempo, torna-se enrugado e acumula uma tonalidade amarelada. O caldo permanece transparente e é possível alcançar um crescimento difuso na presença de detergentes. Microtubos de M. Tuberculosis (isto é, nos estágios iniciais) formam estruturas que se assemelham a feixes - uma característica que está associada ao fator de cordão.

Quando se mancha com fuchsin carbônico, mycobacterium tuberculosis é revelado como varas finas e ligeiramente curvas de cor vermelho encarnado, contendo um número diferente de grânulos.

O comprimento das micobactérias é de cerca de 1-10 μm. E a largura é 0,2-0,7 μm. Às vezes, você pode encontrar opções curvas ou complicadas. Os microrganismos localizados individualmente, em pares ou em grupos, destacam-se bem contra o fundo azul dos outros componentes da preparação. Muitas vezes, as células bacterianas podem ser dispostas na forma de um número romano "V".

Na preparação, também é possível detectar formas alteradas de resistentes ao coccoid do agente causador, estruturas arredondadas esféricas ou de tipo micelial. Neste caso, a resposta positiva deve ser confirmada por métodos adicionais.

Estrutura da parede celular das micobactérias

A parede celular das micobactérias é a mais complexa em comparação com o resto dos procariotas.

Enquanto as bactérias gram-negativas possuem duas membranas, a parede celular das micobactérias consiste em várias camadas, algumas das quais contendo açúcares e são caracterizadas por uma composição relativamente constante. As camadas externas têm uma composição química variável e são principalmente representadas por lipídios, a maioria dos quais são ácidos micólicos e seus derivados. Como regra geral, essas camadas não são visíveis em microscopia eletrônica. A estrutura primária da parede celular é peptidoglycanos reticulados - a camada de elétrons densos. A camada de arabinogalactanos repete uma camada de peptidoglicanos, formando um estroma de polissacarídeo da parede celular. Possui pontos de conexão com a camada de peptidoglicano e estruturas para a fixação de ácidos micólicos e seus derivados.

Os ácidos micólicos estão presentes sob a forma de sulfolípidos livres e fatores de cordão, cuja presença na superfície celular está associada à formação característica de colônias M. Tuberculose na forma de arneses. A singularidade e papel-chave dos ácidos micólicos na organização estrutural e fisiologia das micobactérias tornam-se um excelente alvo para a terapia etiotrópica.

Uma camada de glicolípidos é chamada de "móssidos" e às vezes é comparada a uma microcápsula. Os móssidos funcionam estrutural e funcionalmente como os lipopolisacarídeos da membrana externa das bactérias gram negativas, mas são desprovidos de sua agressividade, mas são tóxicos e (como fator de cordão e sulfolípidos) causam a formação de um grânulo.

As camadas da membrana celular e da parede celular são permeadas por canais ou poros, dentre os quais os poros passivos com uma curta vida útil que permitem a difusão controlada de substâncias e canais com uma vida útil mais longa, que permite o transporte de substâncias dependentes da energia.

Outro componente da parede celular das micobactérias é o lipoarabinomanano. Está ancorado na membrana plasmática, permeia a parede celular e emerge na sua superfície. A este respeito, é semelhante aos ácidos lipoteicoicos de bactérias Gram-positivas ou de O-antígeno de lipopolisacarídeo de bactérias gram-negativas. Os fragmentos terminais de lipoarabinomanano, principalmente seus radicais de manose, supressão não especificamente da ativação de linfócitos T e leucócitos de sangue periférico. Isso leva a uma violação da resposta imune a micobactérias.

Variabilidade e formas de micobactérias

A persistência de bactérias tem um significado patogenético particular. Experimentos laboratoriais realizados in vitro e in vivo mostraram que as preparações bacterianas de isoniazida e pirazinamida matam micobactérias somente durante a fase de reprodução. Se as micobactérias estiverem em uma fase de baixa atividade metabólica (ou seja, o crescimento bacteriano é quase completamente suspenso e as bactérias podem ser chamadas de "latente"), as preparações bactericidas não agem sobre elas. Este estado é chamado de latente, e os microorganismos são chamados de persisters. Persistentes não são sensíveis à quimioterapia, isto é, comportar-se como microorganismos resistentes. Na verdade, eles podem permanecer sensíveis às drogas.

Um estímulo poderoso para a transição de células micobacterianas para o estado adormecido é agentes quimioterapêuticos, bem como os fatores do sistema imunológico do hospedeiro. Persistes podem sobreviver nas lesões por meses ou mesmo anos. Durante a persistência, as micobactérias podem ser transformadas em formas L. Nesta forma, as micobactérias exibem atividade metabólica extremamente baixa, visando principalmente aumentar a espessura da parede celular e da matriz extracelular, o que evita a simples difusão de substâncias. Além disso, em micobactérias há um acúmulo de material genético, o que aumenta a probabilidade de reconstruir uma célula normalmente funcionando em condições favoráveis. A detecção de formas L por métodos microbiológicos padrão é difícil.

Se as micobactérias adormecidas novamente adquirem atividade metabólica e começam a se multiplicar durante a quimioterapia, elas morrem rapidamente. Se a quimioterapia estiver completa, tais micobactérias "revividas" continuam a se multiplicar e causar uma recaída da doença. Isso explica a validade de longos cursos de quimioterapia e a aplicação de profilaxis curta subseqüente. Como regra de sazonal, cursos de quimioprofilaxia.

Fisiologia das micobactérias

No domínio dos procariotas, as micobactérias são indubitáveis líderes na síntese dos compostos orgânicos mais complexos. Provavelmente, eles possuem o metabolismo mais flexível, proporcionando a variabilidade necessária para a sobrevivência tanto no ambiente externo quanto no macroorganismo. Até à data, foram descritas mais de 100 reações enzimáticas, mostrando o caráter ramificado e complexo do metabolismo das micobactérias. Para a síntese de compostos terminais ou a provisão de funções fisiológicas necessárias nas micobactérias, caminhos metabólicos paralelos podem ser realizados dependendo da disponibilidade do substrato, do ambiente químico e da disponibilidade dos componentes necessários (íons metálicos, pressão parcial de oxigênio, dióxido de carbono, etc.) nos ciclos respiratórios.

Propriedades bioquímicas das micobactérias

[5], [6], [7], [8], [9], [10]

Metabolismo dos lipídios

Os lipídios da parede celular, que compõem até 60% do peso seco da célula, determinam a natureza não padrão das propriedades tinatoriais, fisiológicas e ecológicas das micobactérias.

Os lipídios específicos das micobactérias descritas até agora estão estruturalmente divididos em 7 grupos principais:

1. Derivados de ácidos gordos de carboidratos (principalmente trealose - fator de cordão):
2. Mannosides de fosfatidilmiosina:
3. derivados de ácidos gordos de péptidos;
4. glicosídeos de N-acilpeptídeos - micósidos C;
5. ésteres de ácidos gordos de fluorotoyos;
6. Micoses A, B. G;
7. Mycols de glicerina.

Os lipídios dos grupos 4-6 foram encontrados apenas em micobactérias.

Entre os únicos, deve notar-se o ácido tuberculostático e tuberculopalmitico, que são precursores de ácidos micólicos.

Ácido Mikolovye - um grupo de ácidos graxos de alto teor molecular com um comprimento de cadeia de até 84 átomos de carbono, a estrutura da cadeia principal é determinada pela posição sistemática do microorganismo e as condições de seu crescimento. Sua baixa reatividade proporciona alta estabilidade química da parede celular do micobactéria. Mikolata suprime a clivagem enzimática da parede celular e reações de radicais livres.

O fator do cordão é atribuído ao primeiro grupo de lipídios. Está associada a alta toxicidade de micobactérias e virulência.

Os lipídios de superfície activa ou os sulfolípidos desempenham um papel importante na adaptação intracelular das micobactérias. Juntamente com o fator do cordão, eles formam complexos citotóxicos de membrana-próstata.

Lipoarabinomannan é uma mistura heterogênea de lipopolissacarídeos de alto peso molecular: arabinose ramificado e polímeros de manose com derivados de diacilglicerol de ácidos palmítico e tuberculosteárico.

Os micosetos C são peptidoglicolipídeos. Formando a casca externa das micobactérias, que pode ser observada por microscopia eletrônica na forma de uma zona transparente na periferia das células. Os micoses são compostos específicos de espécies. As propriedades antigênicas das micobactérias dependem de seu tipo.

A composição quantitativa e qualitativa dos compostos lipídicos das micobactérias é dinâmica e depende da idade das células, da composição dos meios nutrientes e das características físico-químicas do meio ambiente. As células jovens de micobactérias começam a formar uma parede celular a partir da síntese de lipopolissacarídeos com cadeias alifáticas relativamente curtas. Nesta fase, eles são bastante vulneráveis e acessíveis ao sistema imunológico. Com o crescimento da parede celular e a formação de lipídios de alto teor molecular, as micobactérias adquirem estabilidade e indiferença na relação com o sistema imunológico.

Metabolismo de carboidratos

A fonte de carbono mais preferida para micobactérias é o glicerol.

Os carboidratos mais importantes são arabinose. Manose e maltose - representam mais da metade de todos os sacáridos. Além disso, na vida das células desempenham o papel de trealose, glicose, frutose, galactose, ramnose e alguns outros sacáridos. Ao mesmo tempo, a síntese segue as vias hidrolase e aldolase. O caminho do piruvato é utilizado para a síntese de glicogênio. Arabinosis e manose estão envolvidos na formação de importantes compostos estruturais. Para obter energia, é utilizada a via de fosfato de pentose da oxidação da glicose. É fornecido por malato, isocitrato e succinato desidrogenases, que dá flexibilidade ao sistema respiratório.

A via do glioxilato é única, que as micobactérias são usadas para envolver ácidos graxos livres no ciclo do ácido tricarboxílico, que se acumulam durante o crescimento da micobactéria. Este ciclo atrai a atenção dos pesquisadores como um possível mecanismo para a quimiotaxia das micobactérias durante a persistência.

Metabolismo de nitrogênio e aminoácidos

A taxa de utilização de micobactérias nitratos, nitritos, hidroxilaminas pode servir para identificar espécies. Como fonte de nitrogênio, as micobactérias preferem a asparagina. A síntese de aminoácidos é um processo volátil e é proporcionada por um grupo de enzimas que permitem o uso de outros compostos de aminoácidos, por exemplo, glutamato.

Actividade de nitrito e redutase de nitrato

Mycobacterium tuberculosis podem formar trifosfato de adenosina (ATP) na transferência de electrões de transferência de cadeia que encerra NO ₃ -, mas não ó ₂ Nesta reacção ocorre reconstituição NO ₃ de NH ₃ em quantidades que são necessários para a síntese de aminoácidos, purinas e pirimidinas. Isto é feito pela ação seqüencial de nitrate e nittase reductases.

Actividade de catalase e peroxidase

A catalase impede a acumulação de peróxido de hidrogênio, que é formada durante a oxidação aeróbica de flavoproteínas reconstituídas. A atividade enzimática depende do pH do meio e da temperatura. A uma temperatura de 56 ° C, a catalase não é ativa. Existem testes para pertencer ao complexo patogênico das micobactérias, com base na estabilidade térmica da catalase.

Sabe-se que 70% das cepas de mycobacterium tuberculosis, resistentes à isoniazida, perdem a sua catalase e atividade da peroxidase.

A actividade da peroxidase e da catalase é realizada pelo mesmo complexo enzimático.

[11], [12], [13], [14], [15]

Vitaminas e coenzimas

A composição de M. Tuberculosis inclui vitaminas do grupo B (riboflavina, piridoxina, cianocobalamina, tiamina), vitaminas C e K. ácido paraaminobenzóico, ácido pantotênico e nicotínico, biotina e ácido fólico.

Metabolismo, nutrição e respiração de micobactérias

Nas condições habituais favoráveis, mycobacterium tuberculosis - aeróbios e mesófilos rigorosos, i.e. Que crescem na presença de oxigénio e na gama de temperatura de 30-42 ^no C, de preferência a 37 ^para S. Em condições ambientais desfavoráveis, e (ou) de oxigénio deficiência de Mycobacterium tuberculosis se manifestam como Microaerofilia e até anaeróbios. Ao mesmo tempo, seu metabolismo sofre mudanças significativas.

No consumo de oxigênio e desenvolvimento de sistemas oxidases, as micobactérias são semelhantes aos fungos verdadeiros. Como uma ligação entre NADH desidrogenase e citocromo b no sistema de transferência do gênero Mycobacterium é vitamina K ₉. Este sistema de citocromos se assemelha a um sistema mitocondrial. É sensível ao dinitrofenol, bem como aos organismos superiores.

O tipo de respiração descrito não é a única fonte de formação de ATP. Além do O _2- terminal. As micobactérias podem usar cadeias respiratórias que transportam elétrons e terminam em nitratos (NO ₃ ^- ). A reserva do sistema respiratório de micobactérias é o ciclo do glioxilato.

A respiração anóxica (endógena), manifestada em uma atmosfera com uma concentração de oxigênio inferior a 1%, estimula os compostos de azida que reduzem a oxidação do piruvato ou trealose.

Crescimento e reprodução de micobactérias

O Mycobacterium tuberculosis é extremamente lento: o período de duplicação é de 18-24 horas (a bactéria comum divide a cada 15 minutos). Portanto, para obter um crescimento visível de colônias típicas, leva pelo menos 4-6 semanas. Uma das razões para a reprodução lenta das micobactérias é a sua hidrofobia pronunciada, o que torna a difusão de nutrientes mais difícil. É mais provável que este seja geneticamente determinado e esteja associado a um dispositivo mais complexo de micobactérias. Sabe-se, por exemplo, que a maioria das bactérias possui múltiplas cópias do operão de ácido ribonucleico ribonucleico (ARNr). As micobactérias que crescem lentamente (M. Tuberculosis, M. Leprae) possuem uma cópia do operão e o crescimento rápido (M. Smegmatis) tem apenas duas cópias.

Quando cultivados em meios líquidos, as micobactérias crescem na superfície. O filme suave e seco eventualmente engrossa, torna-se enrugado e acumula um matiz amarelado, muitas vezes comparado com a cor do marfim. O caldo permanece transparente, e é possível alcançar o crescimento difuso apenas na presença de detergentes, por exemplo, Tween-80. Em microcolônias (ou seja, nos estágios iniciais), são formadas estruturas que se assemelham a feixes, um sinal associado ao fator de cordão de M. Tuberculosis.

Genética de micobactérias

O gênero das micobactérias é muito diverso do ponto de vista genético. Ao contrário de muitas micobactérias saprofíticas e não tuberculosas, mycobacterium tuberculosis não contém inclusões extracromossômicas (por exemplo, plasmídeos). Toda a variedade de propriedades de mycobacterium tuberculosis é determinada pelo seu cromossomo.

O genoma do complexo M. Tuberculosis é extremamente conservador. Seus representantes têm homologia de DNA em 85-100%. Enquanto o DNA de outras espécies micobacterianas é homólogo a M. Tuberculosis em apenas 4-26%.

Representantes do gênero Mycobacterium possuem grandes genomas em comparação com outros procariotas - 3.1-4.5x10 ⁹ Da. No entanto, genomas de espécies patogênicas são menores do que em outras micobactérias (em M. Tuberculosis - 2.5x10 ⁹ Da). O agente causador clássico da tuberculose humana, M. Tuberculosis, tem mais genes do que M. Africanum e M. Bovis, que perderam algum material genético durante a evolução.

Em 1998, foi publicada a sequência de nucleotídeos do cromossoma da cepa H37Rv M. Tuberculosis. Seu comprimento é 4 411529 pares de bases. O cromossomo Mycobacterium tuberculosis é uma estrutura de anel. Contém cerca de 4 000 genes que codificam proteínas, bem como 60. Componentes funcionais de codificação de ARN: operão de RNA ribossómico único, ARN de 10Sa. Envolvido na degradação de proteínas com ARN de matriz atípica. 45 transporte de ARN (ARNt), mais de 90 lipoproteínas.

Mais de 20% do genoma é ocupada genes parede celular metabolismo dos ácidos gordos, incluindo ácidos micólicos ricas em glicina polipéptido ácida (família de PE e PPE) codificado porções polimórficos do genoma PGRS (sequência repetitiva rico em GC polimórfico) e MPTR (major em série polimórfica repetição) , respectivamente (o quinto e quarto anéis do mapa cromossômico genômico). A variabilidade dessas partes do genoma proporciona diferenças nos antígenos e a capacidade de inibir a resposta imune. Os genes que controlam os fatores de virulência estão amplamente representados no genoma da mycobacterium tuberculosis.

Mycobacterium tuberculosis sintetiza todos os componentes necessários para o metabolismo: aminoácidos essenciais, vitaminas, enzimas e cofactores. Em comparação com outras espécies bacterianas, a atividade das enzimas lipogênicas em M. Tuberculosis foi aumentada. Dois genes codificam proteínas semelhantes a hemoglobina, que desempenham o papel de protetores antioxidantes ou armadilhas de excesso de oxigênio celular. Essas características contribuem para a rápida adaptação da micobacteria tuberculose a mudanças abruptas nas condições ambientais.

A peculiaridade do genoma do complexo M. Tuberculosis é um grande número de sequências de DNA repetidas. Então. No cromossomo de M. Tuberculosis H37Rv, existem até 56 cópias de elementos IS (seqüências de inserção) que fornecem polimorfismo de DNA de Mycobacterium tuberculosis. A maioria deles. Exceto pelo elemento IS6110. São inalterados. Em regra, de 5 a 20 cópias de IS6110 estão presentes no cromossomo de diferentes cepas de mycobacterium tuberculosis, mas as cepas que não possuem esse elemento são encontradas. Juntamente com o IS-elementos gene contém vários tipos de repetições de nucleotídeos curtas (PGRS e MPTR), bem como repeties directas DR (Repetição Directa), localizados no DR-campo e sequências variáveis separadas - espaçadores (o sexto anel no mapa do cromossoma). Diferenças no número de cópias e localização no cromossomo desses elementos genéticos são utilizadas para diferenciar estirpes de Mycobacterium tuberculosis em epidemiologia molecular. Os esquemas de genotipagem mais perfeitos para micobactérias são baseados na detecção de polimorfismo genômico causado pelo elemento IS6110, bem como por DR e seus espaçadores. É característico que a divergência de M. Tuberculosis ocorre, em regra, devido a recombinações entre cópias do elemento IS6110. Que flanqueiam diferentes genes.

No genoma H37Rv, dois profédios são encontrados - phiRv1 e phiRv2. Como o site Dral polimórfico que são. Provavelmente associado com factores de patogenicidade, uma vez que estas partes do genoma são diferentes de locais análogos estirpes n virulentas de M. Tuberculosis H37Ra e M. BOM BCG, porções definidas do genoma (Mutt, OGT-genes), responsável pelo aumento da frequência de mutação e adaptação de Mycobacterium tuberculosis em pressovyh condições. A detecção de genes desencadeantes para dermatologia da mycobacterium tuberculosis alterou a idéia de infecção tuberculosa latente.

Estudo do polimorfismo de genes que codificam a catalase, a peroxidase e a subunidade A da DNA-girasa. No complexo de M. Tuberculosis, isolaram-se três grupos genotípicos. O mais antigo (do ponto de vista da evolução) do grupo I: M. Africanum, M. Bovis. M. Tuberculosis e M. Microti. Os grupos II e III incluem várias cepas de M. Tuberculosis que se espalharam em algumas regiões geográficas. O comportamento clonal é característico dos grupos I e II, e as cepas do grupo III raramente causam doenças em massa. Em várias regiões do mundo, as famílias genéticas de M. Tuberculosis, que receberam os nomes de Haarlem, são comuns. África, filipino.

Um lugar especial pertence à família Pequim, identificada pela primeira vez em preparações histológicas de tecido pulmonar em 1956-1990. Dos doentes dos subúrbios de Pequim. Para hoje, as cepas desta família são encontradas nos estados da Ásia. África do Sul, Caribe, Estados Unidos. A distribuição deste genótipo em diferentes territórios é determinada pelas características étnicas da população indígena e dos migrantes. Os dados sobre a distribuição de estirpes do genótipo SI / Pequim na parte européia do noroeste da Rússia (São Petersburgo) e nas regiões da Sibéria foram recentemente obtidos.

Estabilidade das micobactérias

Durante a evolução do mycobacterium tuberculosis, vários mecanismos desenvolvidos para superar ou inativar fatores ambientais adversos. Em primeiro lugar. Esta é uma parede celular poderosa. Em segundo lugar, existem extensas oportunidades metabólicas. Eles são capazes de inativar muitas toxinas e substâncias celulares (vários peróxidos, aldeídos e outros) que destroem a membrana celular. Em terceiro lugar, é a plasticidade morfológica, que consiste na transformação de micobactérias (formação de formas L por células dormentes). Por sua estabilidade, após bactérias formadoras de esporos, eles ocupam um lugar de liderança no domínio dos procariotas.

O agente causador mantém sua viabilidade em estado seco por até 3 anos. Quando o Mycobacterium tuberculosis é aquecido, ele pode suportar temperaturas bem acima dos 80 ° C. Até à data, acredita-se que a micobacterium tuberculosis, que está no escarro, permanece viável quando esta é fervida em 5 minutos.

Mycobacterium tuberculosis é resistente a ácidos orgânicos e inorgânicos, álcalis, muitos oxidantes, bem como a uma série de substâncias antissépticas e desidratantes, que têm um efeito nocivo sobre outros microrganismos patogênicos. As micobactérias são resistentes aos álcoois e à acetona.

Note-se que os agentes à base de amónio quaternário não exibem atividade anti-tuberculose. Em certas condições, as concentrações de radicais de cloro e oxigênio até 0,5% também não têm efeito nocivo sobre a micobacteria tuberculosa. Isso implica a impossibilidade de usar esse meio para esterilizar escarros e outros materiais biológicos infectados.

Mycobacterium tuberculosis é insensível à luz solar difusa e pode existir por mais de um ano no ambiente externo sem perda de viabilidade. Um estudo ultravioleta de ondas curtas tem um efeito bactericida universal em todos os microorganismos. No entanto, em condições reais, quando a mycobacterium tuberculosis é suspensa sob a forma de aglomerados celulares com partículas de poeira, a sua resistência à radiação ultravioleta aumenta.

A alta taxa de sobrevivência de mycobacterium tuberculosis contribui para a disseminação extremamente ampla desta infecção entre a população, independentemente das condições climáticas. No entanto, isso não só contribui para a globalização do problema - Mycobacterium tuberculosis pode persistir por muito tempo no corpo humano e pode ser reativado a intervalos ilimitados.

A localização da mycobacterium tuberculosis dentro dos macrófagos proporciona uma estabilidade suficiente do substrato, dada a "longevidade" dos fagócitos mononucleares e a duração da replicação das micobactérias, além do isolamento dos efetivos da imunidade humoral. Ao mesmo tempo, o patógeno seleciona um biótopo, que devido ao perigo potencial é inaceitável para a maioria dos microorganismos. Esta simbiose é fornecida por uma série de mecanismos adaptativos de micobactérias.

O processo de danos nos macrófagos e o parasitismo são assim: penetração de micobactérias em um macrófago sem ativação; supressão da formação de fagolossossomos ou transformação em uma zona que seja confortável para bactérias; avanço de fagosomas para o citoplasma com inativação de fatores antimicrobianos; interferência na vida da célula; enfraquecendo a sensibilidade dos macrófagos aos sinais de ativação dos linfócitos T; uma diminuição da função de apresentação de antígenos dos macrófagos e o conseqüente enfraquecimento das reações dos linfócitos T citotóxicos, sintonizados na destruição das células infectadas.

Sem dúvida, na prestação deste papel importante desempenhar as características da parede celular. Bem como capacidades metabólicas e funcionais. Ao primeiro contacto com o microorganismo sistema imune Mycobacterium não é capaz de se ligar a imunidade humoral rapidamente neutralizar e eliminar a célula a partir do corpo, uma vez que a cadeia alifática móvel da parede micobacteriano não permitem avaliar as estruturas de superfície do agente patogénico e transmitir as informações relevantes necessárias para a síntese de um conjunto de anticorpos.

A alta hidrofobicidade das micobactérias fornece inespecíficas, isto é, independente dos receptores, contatos com macrófagos. Formando em torno do fagosoma de células de micobactéria, o macrófago coloca-o dentro de si. Os complexos de micosídeos superficiais e lipoarabinomananos podem ser reconhecidos pelos receptores, no entanto, os sinais desencadeados através deles não ativam ou impedem ativamente os macrófagos. Como conseqüência, a fagocitose não é acompanhada pela liberação de formas de oxigênio e nitrogênio de radicais livres. Acredita-se que isso seja mais típico para cepas virulentas de M. Tuberculosis, que, devido às características estruturais do lipoarabinomanano, iniciam uma fagocitose "não agressiva". No reconhecimento de M. Tuberculosis, outros receptores de macrófagos, em particular CD 14 e receptores do componente complemento C3 (CR1-CR3), também participam.

Penetrando-se no macrófago, a micobactéria inclui uma série de mecanismos que impedem a formação de fagolisossomas: a produção de amônio, que alcaliniza o ambiente dentro do fagosoma, a síntese de sulfolípidos, levando à formação de uma carga negativa na superfície do fagosoma. Que evita a fusão do fagosoma e do lisossoma.

Se um fagossossoma for formado, a micobactéria, graças a uma poderosa membrana cerosa, pode extinguir as reações de radicais livres causadas pelas substâncias bactericidas de fagócitos. Ammonium alcaliniza o meio, bloqueando a atividade das enzimas lisossômicas, e os sulfolípidos neutralizam as proteínas membranares catiônicas. Por outro lado, Mycobacterium tuberculosis produzir enzimas altamente activas com a catalase e a actividade de peroxidase, que competem com os macrófagos de sistemas peroxidase e simultaneamente inactivar hidroperóxidos lisossomas Tudo isto aumenta a resistência de micobactérias à estresse oxidativo.

Uma maior adaptação das micobactérias consiste em usar macrófagos contendo ferro para seus sistemas enzimáticos e bloquear as funções imunoespecíficas dos macrófagos. Os macrófagos são um dos principais reservatórios de ferro, cujo excesso se acumula na forma de ferritina. O teor de ferro nos macrófagos alveolares é 100 vezes maior do que nos monócitos sanguíneos, o que certamente contribui para sua colonização por micobactérias tuberculose.

O efeito tóxico sobre os macrófagos da micobactéria é realizado por meio de endotoxinas e fatores não específicos. Tanto esses quanto outros afetam principalmente o sistema respiratório de macrófagos - mitocôndrias. As endotoxinas incluem arabinolípidos de Mycolic, que inibem a respiração das mitocôndrias. Para toxinas não específicas incluem os produtos da síntese da parte lipídica da célula de micobactéria - fteno e ácidos ftínicos, que causam a dissociação da fosforilação oxidativa. A intensificação dos processos metabólicos nestas condições não é acompanhada pela síntese adequada de ATP. As células hospedeiras começam a experimentar fome de energia, o que leva à inibição de sua atividade vital e no futuro à citólise e apoptose.

É possível que alguns fatores de patogenicidade sejam formados somente dentro de células infectadas, como ocorre em outras bactérias que preferem um estilo de vida intracelular. Por exemplo, a salmonela, parasitando dentro dos macrófagos, também expressa mais de 30 genes. Apesar da descrição completa do genoma da mycobacterium tuberculosis. 30% dos codões estão relacionados a proteínas com propriedades desconhecidas.

Resistência à droga de micobactérias

Do ponto de vista clínico, a sensibilidade à droga do microorganismo determina a possibilidade de usar quimioterapia padrão com o fármaco indicado para o tratamento da doença causada pela cepa isolada. Estabilidade "prevê a falha no tratamento com um medicamento quimioterápico testado". Em outras palavras, o uso de quimioterapia padrão, resultando na obtenção de uma concentração sistêmica de fármaco, geralmente efetiva em condições normais, não suprime a reprodução de "microorganismos resistentes".

Na microbiologia, uma abordagem populacional baseia-se na definição de susceptibilidade a drogas ou resistência a medicamentos, o que implica um grau diferente de estabilidade do grupo (uma população heterogênea) de células microbianas. A resistência a medicamentos é avaliada em características quantitativas, como "concentração inibitória mínima" (MIC). Por exemplo, com MIK-90, 90% dos microorganismos morrem (concentração bacteriostática). Assim, a resistência deve ser entendida como seu grau em uma parte da população microbiana, que predetermina a falha no tratamento na maioria dos casos. É geralmente aceite que 10% das cepas resistentes entre toda a população microbiana do paciente podem ter um efeito patogênico. Na fonotebacteriologia para drogas antituberculose de primeira linha, é 1%. Ou 20 unidades formadoras de colônias - CFU). Esta parte da população microbiana em um mês é capaz de deslocar o original e formar um foco de lesão. Para os medicamentos anti-TB da segunda série, o critério de estabilidade é um aumento de 10% na população microbiana.

O desenvolvimento da resistência a medicamentos dos microrganismos está associado à seleção (seleção) na presença de um antibiótico e à sobrevivência predominante de uma porção de uma população microbiana que possui mecanismos de proteção contra um agente antibacteriano. Em cada população há uma quantidade insignificante de células mutantes (geralmente 10 ⁶ -10 ⁹ ) resistentes a este ou a esse fármaco. Durante a quimioterapia, as células microbianas sensíveis morrem, e as resistentes se multiplicam. Como resultado, as células sensoriais são substituídas por células estáveis.

As micobactérias têm inicialmente uma alta resistência natural a muitas drogas antibacterianas de um amplo espectro de ação, mas diferentes espécies têm diferentes espectro e grau dessa sensibilidade.

A verdadeira resistência natural é entendida como uma espécie permanente caracterizada por microorganismos associados à falta de um alvo para a ação do antibiótico ou a inacessibilidade do alvo devido à baixa permeabilidade inicial da parede celular, à inativação enzimática da substância ou a outros mecanismos.

A resistência adquirida é propriedade de cepas individuais para permanecer viáveis nas concentrações de antibióticos que inibem o crescimento da parte principal da população microbiana. A aquisição de resistência em todos os casos é causada geneticamente: o surgimento de novas informações genéticas ou uma mudança no nível de expressão de seus próprios genes.

No presente momento, foram descobertos vários mecanismos moleculares de resistência das micobactérias da tuberculose:

• inactivação de antibióticos (inativação de fermentação), por exemplo, -lactamazams;
• modificação do alvo de ação (alteração na configuração espacial da proteína devido à mutação da região correspondente do genoma):
• hiperprodução do alvo, levando a uma mudança na proporção do agente alvo para a liberação de uma porção das proteínas que sustentam a vida da bactéria;
• remoção ativa do fármaco da célula microbiana (efluxo) devido à inclusão de mecanismos de proteção contra o estresse:
• alterar os parâmetros de permeabilidade de estruturas de células microbianas externas que bloqueiam a capacidade do antibiótico de penetrar no interior da célula;
• Inclusão da "derivação metabólica" (caminho de troca de bypass).

Em adição aos efeitos sobre o metabolismo das células microbianas dirigir, muitos antibióticos (benzilpenicilina. Estreptomicina, rifampicina) e outros factores adversos (biocidas sistema imunitário) levar ao aparecimento de formas modificadas de micobactérias (protoplastos, formas L). Bem como transferir células para um estado adormecido: a intensidade da troca celular diminui e a bactéria torna-se imune à ação do antibiótico.

Todos os mecanismos formam um grau de resistência diferente, proporcionando resistência a diferentes concentrações de drogas quimioterápicas, de modo que o surgimento de resistência em bactérias nem sempre é acompanhado por uma diminuição da eficácia clínica do antibiótico. Para avaliar a eficácia e o prognóstico do tratamento, é importante conhecer o grau de resistência.

Atualmente, pelo menos um gene é determinado para cada droga antituberculosa da primeira série e para a maioria das preparações de reserva. Mutações específicas nas quais levam ao desenvolvimento de variantes resistentes de micobactérias. Na ampla disseminação da resistência aos medicamentos em micobactérias, a alta incidência de mutações in vivo é mais importante do que in vitro.

[16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25],

Tipos de resistência a drogas de micobactérias

Distinguir a resistência primária e adquirida aos medicamentos. Os microorganismos com resistência primária incluem cepas isoladas de pacientes que não receberam terapia específica ou que receberam drogas por um mês ou menos. Se for impossível esclarecer o fato de usar drogas anti-tuberculose, o termo "resistência inicial" é usado.

A resistência primária às drogas é de grande importância clínica e epidemiológica, portanto, para avaliar corretamente, não é necessário realizar quimioterapia pela primeira vez detectada pelo paciente tuberculoso antes do exame microbiológico do material de diagnóstico. A freqüência de resistência primária aos medicamentos é calculada como a proporção do número de pacientes com tuberculose recém-diagnosticados com resistência primária ao número de todos os pacientes recém-diagnosticados que foram testados quanto à sensibilidade ao fármaco durante o objetivo. Se uma cepa estável estiver isolada no paciente no contexto da terapia antituberculosa realizada por um mês ou mais, Considerado como adquirido. A freqüência de resistência primária aos medicamentos caracteriza o estado epidemiológico da população de patógenos da TB.

A resistência adquirida aos medicamentos entre os pacientes recém-diagnosticados é o resultado de um tratamento mal sucedido (seleção incorreta de medicamentos, falta de adesão ao regime, menor dose de drogas, insumos e pouca qualidade de medicamentos). Esses fatores levam a uma diminuição da concentração sistêmica de drogas no sangue e sua eficácia, ao mesmo tempo que desencadeiam células protetoras em células micobacterianas.

Para fins epidemiológicos, a frequência dos casos previamente tratados é calculada. Para este fim, os pacientes recrutados para tratamento repetido após um curso infrutífero de quimioterapia ou recaídas são levados em consideração. A proporção do número de culturas resistentes de mycobacterium tuberculosis é calculada para o número de todas as cepas examinadas quanto à presença de resistência ao fármaco durante o ano entre os pacientes desse grupo no momento do registro.

Na estrutura da resistência à droga, a micobactéria tuberculosa é distinta:

Monorresistência - resistência a uma das drogas antituberculosas, sensibilidade a outras drogas é preservada. Ao usar terapia complexa, a monoterapia é raramente detectada e. Como regra, a estreptomicina (em 10-15% dos casos entre pacientes recém-diagnosticados).

Resistência multidrogas - resistência a duas ou mais drogas.

Resistência a múltiplos fármacos - resistência à isoniazida e à rifampicina simultaneamente (independentemente da disponibilidade de resistência a outras drogas). É acompanhada, em regra, por resistência à estreptomicina, etc. Atualmente, o MDR dos agentes patogênicos da tuberculose tornou-se um fenômeno epidemiologicamente perigoso. Os cálculos mostram que a detecção de patógenos com MDR em mais de 6,6% dos casos (entre pacientes recém-diagnosticados) requer uma mudança na estratégia do Programa Nacional de Tuberculose. De acordo com o monitoramento da resistência aos medicamentos, a freqüência de MDR entre os pacientes recém-diagnosticados é de 4 a 15%, entre as recorrências - 45-55%, e entre os casos de tratamento mal sucedido - até 80%.

Superstability - resistência a múltiplos medicamentos combinada com resistência a fluoroquinolonas e uma das drogas injetáveis (kanamicina, amicacina, capreomicina). A tuberculose, causada por cepas com superstability, representa uma ameaça direta à vida dos pacientes, já que os outros medicamentos antituberculosos da segunda fila não têm um efeito antibacteriano pronunciado. Desde 2006, em alguns países, a distribuição de cepas de micobactérias com superstabilidade foi monitorada. No exterior, é costume designar esta versão do MDR como XDR.

Resistência cruzada - quando o surgimento de resistência a uma única droga implica resistência a outras drogas. Em M. Tuberculosis, em regra, as mutações associadas à resistência não estão inter-relacionadas. O desenvolvimento da resistência cruzada deve-se à similaridade da estrutura química de alguns medicamentos antituberculosos. Particularmente frequentemente, a resistência cruzada é detectada dentro de um grupo de drogas, por exemplo aminoglicosídeos. Para a predição de resistência cruzada, são necessários estudos da cultura de micobactérias ao nível genético em combinação com um estudo microbiológico de resistência.

Micobactérias não tuberculosas

As micobactérias não tuberculosas são transmitidas de pessoa para pessoa muito raramente. A frequência de alocação de algumas de suas espécies a partir do material de pacientes é comparável com a freqüência dessas espécies dos objetos do ambiente externo. As fontes de infecção podem ser animais de fazenda e aves, alimentos não processados. As micobactérias são encontradas no material pós-mortem e no leite de gado.

De acordo com laboratórios bacteriológicos, a prevalência de micobactérias não tuberculose em 2004-2005 foi de 0,5 a 6,2% entre todas as micobactérias em pacientes recém-diagnosticados. Provavelmente, a frequência pode ser um pouco maior, uma vez que o método utilizado para processar o material de diagnóstico não é ideal para micobactérias não tuberculosas. As micobactérias saprofíticas podem estar presentes no material de diagnóstico se as regras de coleta não forem seguidas ou devido à especificidade do material (por exemplo, o smegmatis de M. Pode ser excretado da urina de pacientes do sexo masculino).

A este respeito, é importante confirmar repetidamente as espécies detectadas de micobactérias a partir do material do paciente.

As micobactérias afetam a pele, os tecidos moles e também podem causar micobacteriose dos pulmões, o que é especialmente comum em condições imunodeficientes. Com a localização pulmonar é mais freqüentemente detectada em homens mais velhos, cuja história possui doenças pulmonares crônicas, inclusive aquelas com lesões fúngicas.

De todas as micobactérias, o complexo M. Avium-intracellularae é o agente causal mais comum da micobacteriose pulmonar no homem. Provoca doenças dos pulmões, linfonodos periféricos e processos disseminados. No norte da região européia, cerca de 60% da micobacteriose dos pulmões. Os processos fibrosos-cavernosos e infiltrados predominam tomando um curso crônico devido à alta resistência aos medicamentos antituberculosos.

M. Kansasii são os agentes causadores da doença pulmonar crônica, que se assemelha a tuberculose. A quimioterapia é mais efetiva, devido à maior sensibilidade de M. Kansasii a medicamentos antibacterianos. M. Xenopi e M. Malmoense causam, principalmente, doenças pulmonares crônicas. Eles podem poluir o sistema de água da água quente e fria. O habitat de M. Malmoens não está totalmente estabelecido. M. Xenopi mostra sensibilidade bastante boa à terapia anti-tuberculose. M. Malmoense mostra uma sensibilidade suficientemente alta aos antibióticos in vitro, mas o tratamento conservador é muitas vezes ineficaz até a morte. M. Fortuitum e M. Chelonae são reconhecidos como agentes causadores de doenças de ossos e tecidos moles devido à infecção direta da ferida com trauma, intervenção cirúrgica e lesão penetrante. Eles causam até 10% da micobacteriose dos pulmões. Ele flui como uma derrota crônica, destrutiva e bilateral, muitas vezes letal. Os medicamentos antituberculosos e os antibióticos de amplo espectro não são ativos ou não são muito ativos contra esses tipos de micobactérias.

Nas regiões do sul, a micobacteriose da pele e dos tecidos moles causados por M. Leprae, M. Ulceranse. A detecção de micobactérias não tuberculosas é realizada em laboratórios das principais instituições anti-tuberculose do país. Isso exige alta qualificação e bom equipamento de laboratórios.