Tuberkuloosin syyt

Actinomycetales-lahkon Mycobacteriaceae-heimoon kuuluu yksi suvun Mycobacterium. Vuonna 1975 tähän sukuun kuului noin 30 lajia, ja vuoteen 2000 mennessä luku oli jo lähellä sataa. Useimmat mykobakteerilajit luokitellaan saprofyyttisiksi mikro-organismeiksi, jotka ovat laajalle levinneitä ympäristössä.

Pakollisten loisten ryhmä on merkityksetön, mutta sen käytännön merkitys on suuri ja määräytyy ihmisillä ja eläimillä tuberkuloosia aiheuttavien lajien perusteella. On olemassa käsitys, että ihmisille patogeenisten mykobakteerien edeltäjät olivat muinaisia maaperän mykobakteereja.

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

Mykobakteerien taksonomia

Kaikki mykobakteerit jaetaan ihmisille patogeenisiin ja opportunistisiin.

Kliinisessä mikrobiologiassa käytetään useita menetelmiä mykobakteerien luokitteluun:

• kasvun nopeuden ja optimaalisen lämpötilan, kyvyn muodostaa pigmenttiä, mukaan;
• kliinisesti merkittävien kompleksien kohdalla.

Tuberkuloosia aiheuttavat mykobakteerilajit yhdistyvät M. tuberculosis -kompleksiksi, johon kuuluvat M. tuberculosis, M. bovis, M. bovis BCG, M. africanum, M. microti ja M. canettii. Viime aikoina siihen on lisätty M. pinnipedii ja M. sarrae, jotka ovat fylogeneettisesti sukua M. microtille ja M. bovikselle.

Loput erilaisia mykobakteereja aiheuttavat mykobakteerit luokitellaan ei-tuberkuloottisiksi mykobakteereiksi. Tästä ryhmästä erotetaan seuraavat kompleksit: M. avium, johon kuuluvat M. avium, M. intracellulare ja M. scrofulaceum; M. fortuitum, mukaan lukien alalajit M. fortuitum ja M. chelonae, sekä M. terrae, mukaan lukien M. terrae, M. triviale ja M. nonchromogenicum. Tärkeimmät ryhmät ovat lepraa aiheuttava M. leprae sekä haavaumia aiheuttava patogeeni Buruli M. ulcerans.

Tämä luokittelu yhdistää saman kliinisen merkityksen omaavia mykobakteerilajeja, kun niiden hienompi erilaistuminen ei ole välttämätöntä. Biologisia, biokemiallisia ja molekyylimenetelmiä käytetään lajien tunnistamiseen ryhmien ja kompleksien sisällä.

Runyon kehitti vuonna 1959 kulttuurieroihin perustuvan ei-tuberkuloottisten mykobakteerien luokittelun. Sen mukaan erotetaan neljä mykobakteeriryhmää.

Ryhmä I - fotokromogeeniset mykobakteerit

Tähän ryhmään kuuluvat mykobakteerit, jotka eivät pigmentoidu pimeässä kasvatettaessa, mutta saavat kirkkaan keltaisen tai keltaoranssin pigmentin valolle altistuessaan. Tähän ryhmään kuuluvia potentiaalisesti patogeenisiä kantoja ovat M. asiaticum, M. kansasii, M. marinum ja M. simiae. Tämän ryhmän mykobakteereista on sekä nopeasti kasvavia (M. marinum) että hitaasti kasvavia (M. asiaticum, M. kansasii). Optimaalinen kasvulämpötila vaihtelee 25 ^° C:sta M. simiaelle, 32–33 ^° C:sta M. marinumille 37 ^° C:seen M. asiaticumille.

Kliinisesti merkittävin laji maassamme on M. kansasii, jota esiintyy vesistöissä. M. kansasii -kanta (M. luciflavum) aiheuttaa sairauksia ihmisillä. Se kasvaa munakasvualustassa karkeina tai sileinä pesäkkeinä, joiden lämpötilaoptimi on 37 ^° C. Morfologisesti bakteerit ovat keskipituisia. Tähän mennessä on kuvattu kaksi M. kansasiin varianttia: oranssi ja valkoinen. Marsuille annettuna M. kansasii aiheuttaa infiltraatteja ja alueellisten imusolmukkeiden tiivistymistä.

Ryhmä II - skotokromogeeniset mykobakteerit (kreikan sanasta scotos - pimeys)

Tähän ryhmään kuuluvat mykobakteerit, jotka muodostavat pigmenttiä pimeässä. Kasvunopeus on 30–60 päivää. Tähän ryhmään kuuluvat M. aquae (M. gordonae) ja M. scrofulaceum.

M. scrofulaceumia pidetään mahdollisesti patogeenisena lajina. Munan kasvualustalla tämän lajin bakteerit kasvavat sileinä tai karkeina, oranssinvärisinä pesäkkeinä. Morfologisesti mykobakteerit ovat sauvanmuotoisia, lyhyitä tai pitkiä. Ne kasvavat 25–37 ^° C:n lämpötilassa. Lapsilla ne aiheuttavat vaurioita imusolmukkeille ja keuhkoille.

M. aquae (M. gordonae) luokitellaan saprofyyttisiksi skotokromogeenisiksi mykobakteereiksi. Ne kasvavat munakasvualustassa oransseina pesäkkeinä 25–37 °C:n lämpötilassa. Morfologisesti mykobakteerit ovat sauvanmuotoisia ja kohtalaisen pitkiä (>5 μm). Niitä esiintyy vesistöissä.

Ryhmä III - ei-fotokromogeeniset mykobakteerit

Tähän ryhmään kuuluvat mykobakteerit, jotka eivät muodosta pigmenttiä tai joiden väri on vaaleankeltainen eikä voimistu valossa. Ne kasvavat 2–3 tai 5–6 viikkoa. Näitä ovat: M. avium, M. intracellulare, M. xenopi, M. terrae, M. gastri, M. hattey ja M. bruiiense.

M. avium (lintujen mykobakteerit) kasvavat Lowenstein-Jensen-alustalla pigmentoituneina tai heikosti pigmentoituneina pesäkkeinä 37 ^° C:ssa ja 45 ^° C:ssa. Morfologisesti ne ovat keskipitkiä sauvoja. Ne voivat olla patogeenisiä ihmisille ja useille laboratorio- ja kotieläimille (esim. sioille). Niitä esiintyy vedessä ja maaperässä.

^{M. xenopi on eristetty rupikonnasta. Nuoret viljelmät kasvavat pigmentoimattomina pesäkkeinä. Myöhemmin ilmestyy keltainen pigmentti. Morfologisesti ne ovat pitkiä rihmamaisia sauvoja. Ne kasvavat 40–45 °} C:n lämpötilassa. Ne ovat ehdollisesti patogeenisiä ihmisille.

M. terrae eristettiin ensimmäisen kerran retiisistä. Ne kasvavat Lowenstein-Jensen-alustalla ja pigmenttittöminä pesäkkeinä. Optimaalinen kasvulämpötila on 37 ^° C. Morfologisesti ne edustavat keskipituisia sauvoja, saprofyyttejä.

Ryhmä IV - nopeasti kasvavat mykobakteerit

Tähän ryhmään kuuluville mykobakteereille on ominaista nopea kasvu (jopa 7–10 päivää). Ne kasvavat pigmentoituneina tai pigmentoimattomina pesäkkeinä, useammin R-muodossa. Hyvä kasvu kestää 2–5 päivää 25 ^° C:n lämpötilassa. Tähän ryhmään kuuluvat potentiaalisesti patogeeniset mykobakteerit M.fortuitum sekä saprofyyttiset mykobakteerit, kuten M. phlei, M. smegmatis jne. M. fortuitum antaa näkyvää kasvua munakasvualustalla 2.–4. päivänä "ruusukkeen" muodossa. Morfologisesti mykobakteereja edustavat lyhyet sauvat. Löwenstein-Jensen-kasvualustalla ne voivat imeä malakiittivihreää ja muuttua vihreiksi. Ne ovat luonnossa laajalle levinneitä.

Runyonin luokittelu on osoittautunut erittäin käteväksi yleisimpien mykobakteerityyppien tunnistamisessa. Uusien lajien löytäminen ja mykobakteerien välimuotojen lisääntyvä määrä vaikeuttaa kuitenkin niiden rekisteröimistä yhteen tai toiseen Runyonin ryhmään.

M. tuberculosis on nuori evolutiivinen muodostuma. Viime aikoina on ollut taipumus jakaa M. tuberculosis klustereihin tai heimoihin. Tärkeimmät kannat ovat Pekingin heimoon kuuluvat kannat, joille on ominaista klonaalinen käyttäytyminen ja kyky aiheuttaa tuberkuloosin mikroepidemioita.

Mykobakteerien morfologia

Mykobakteerit ovat ohuita, sauvamaisia soluja, joille on ominaista hapon ja alkoholin kestävyys (yhdessä kasvuvaiheessa), aerobiset. Gram-värjätyinä ne ovat heikosti grampositiivisia. Mykobakteerit ovat liikkumattomia, eivätkä muodosta itiöitä. Konidioita tai kapseleita ei ole. Ne kasvavat tiheässä ravinnealustassa hitaasti tai hyvin hitaasti: optimaalisessa lämpötilassa näkyviä pesäkkeitä ilmestyy 2–60 päivän kuluttua. Pesäkkeet ovat vaaleanpunaisia, oransseja tai keltaisia, erityisesti valossa kasvaessa. Pigmentti ei leviä diffusoituen. Pesäkkeiden pinta on yleensä matta (S-tyyppi) tai karhea (R-tyyppi). Mykobakteerit kasvavat usein limaisten tai ryppyisten pesäkkeiden muodossa. Nestemäisessä alustassa mykobakteerit kasvavat pinnalla. Herkkä kuiva kalvo paksuuntuu ajan myötä, muuttuu epätasaiseksi ja ryppyiseksi ja saa kellertävän sävyn. Lihaliemi pysyy läpinäkyvänä ja diffuusi kasvu on mahdollista pesuaineiden läsnä ollessa. M. tuberculosis -bakteerin mikropesäkkeissä (eli varhaisvaiheissa) muodostuu naruja muistuttavia rakenteita – ominaisuus, joka liittyy narutekijään.

Karbolifuksiinilla värjättynä mykobakteerien tuberkuloosi näyttää ohuilta, hieman kaarevilta, vadelmanpunaisilta sauvoilta, jotka sisältävät vaihtelevan määrän rakeita.

Mykobakteerien pituus on noin 1–10 µm ja leveys 0,2–0,7 µm. Joskus voi esiintyä kaarevia tai kiertyneitä variantteja. Yksittäin, pareittain tai ryhmissä sijaitsevat mikro-organismit erottuvat hyvin valmisteen muiden komponenttien sinisestä taustasta. Bakteerisolut voivat usein olla roomalaisen numeron "V" muodossa.

Valmiste voi myös paljastaa patogeenin muuttuneita kokkoidihapporesistenttejä muotoja, pyöreitä pallomaisia tai rihmastoa muistuttavia rakenteita. Tässä tapauksessa positiivinen vastaus on vahvistettava lisämenetelmillä.

Mykobakteerien soluseinän rakenne

Mykobakteerien soluseinä on monimutkaisin verrattuna muihin prokaryootteihin.

Vaikka gramnegatiivisilla bakteereilla on kaksi kalvoa, mykobakteerien soluseinä koostuu useista kerroksista, joista osa sisältää sokereita ja niille on ominaista suhteellisen vakio koostumus. Ulkokerroksilla on vaihteleva kemiallinen koostumus ja niitä edustavat pääasiassa lipidit, joista suurin osa on mykolihappoja ja niiden johdannaisia. Yleensä nämä kerrokset eivät ole näkyvissä elektronimikroskopiassa. Soluseinän ensisijainen runko on silloitetut peptidiglykaanit - elektronitiheä kerros. Arabinogalaktaanikerros toistaa peptidiglykaanikerrosta muodostaen soluseinän polysakkaridistrooman. Sillä on yhteyspisteitä peptidiglykaanikerrokseen ja rakenteita mykolihappojen ja niiden johdannaisten kiinnittymiseen.

Mykolihappoja esiintyy vapaina sulfolipideinä ja johtotekijänä, joiden läsnäolo solun pinnalla liittyy M. tuberculosis -pesäkkeiden tyypilliseen muodostumiseen flagellan muodossa. Mykolihappojen ainutlaatuisuus ja keskeinen rooli mykobakteerien rakenteessa ja fysiologiassa tekevät niistä erinomaisen kohteen etiotrooppiselle hoidolle.

Glykolipidikerrosta kutsutaan "mykosideiksi", ja sitä verrataan joskus mikrokapseliin. Mykosidit ovat rakenteellisesti ja toiminnallisesti samanlaisia kuin gramnegatiivisten bakteerien ulkokalvon lipopolysakkaridit, mutta niiltä puuttuu niiden aggressiivisuus; ne ovat kuitenkin myrkyllisiä ja (kuten cord factor ja sulfolipidit) aiheuttavat granuloomien muodostumista.

Solukalvo ja soluseinän kerrokset ovat kanavien tai huokosten läpäisemiä. Näistä voidaan erottaa passiiviset huokoset, joilla on lyhyt käyttöikä ja jotka mahdollistavat aineiden hallitun diffuusion, ja kanavat, joilla on pidempi käyttöikä ja jotka mahdollistavat aineiden energiariippuvaisen kuljetuksen.

Toinen mykobakteerien soluseinän komponentti on lipoarabinomannaani. Se on ankkuroitunut solukalvoon, tunkeutuu soluseinän läpi ja tulee sen pinnalle. Tässä suhteessa se on samanlainen kuin grampositiivisten bakteerien lipoteikoiinihapot tai gramnegatiivisten bakteerien lipopolysakkaridi-O-antigeeni. Lipoarabinomannaanin terminaaliset fragmentit, pääasiassa sen mannoosiradikaalit, estävät epäspesifisesti T-lymfosyyttien ja leukosyyttien aktivaatiota ääreisveressä. Tämä johtaa mykobakteereille kohdistuvan immuunivasteen häiriintymiseen.

Mykobakteerien vaihtelevuus ja olemassaolon muodot

Bakteerien pysyvyydellä on erityinen patogeneettinen merkitys. Laboratoriokokeissa, jotka tehtiin in vitro ja in vivo, on osoitettu, että bakterisidiset lääkkeet isoniatsidi ja pyratsinamidi tappavat mykobakteereja vain lisääntymisvaiheessa. Jos mykobakteerit ovat alhaisen metabolisen aktiivisuuden vaiheessa (eli bakteerien kasvu on lähes kokonaan pysähtynyt ja bakteereja voidaan kutsua "lepotilaiksi"), bakterisidiset lääkkeet eivät vaikuta niihin. Tätä tilaa kutsutaan yleensä lepotilaksi ja mikro-organismeja kutsutaan persistereiksi. Persistereiksi kutsutut bakteerit eivät ole herkkiä kemoterapia-lääkkeille, eli ne käyttäytyvät resistenttien mikro-organismien tavoin. Itse asiassa ne voivat säilyttää herkkyyden lääkkeille.

Voimakas ärsyke mykobakteerisolujen siirtymiselle lepotilaan ovat kemoterapeuttiset lääkkeet sekä isännän immuunijärjestelmän tekijät. Persist-bakteerit pystyvät pysymään leesioissa kuukausia tai jopa vuosia. Persist-muodon aikana mykobakteerit voivat muuttua L-muodoiksi. Tässä muodossa mykobakteerien metabolinen aktiivisuus on erittäin alhainen, ja sen ensisijaisena tavoitteena on soluseinän ja solunulkoisen matriisin paksuuden lisääminen, mikä estää aineiden yksinkertaisen diffuusion. Lisäksi mykobakteerit keräävät geneettistä materiaalia, mikä lisää normaalisti toimivan solun uudelleenluomisen todennäköisyyttä suotuisten olosuhteiden vallitessa. L-muotojen havaitseminen tavanomaisilla mikrobiologisilla menetelmillä on vaikeaa.

Jos lepotilassa olevat mykobakteerit palaavat aineenvaihdunta-aktiivisuuteen ja alkavat lisääntyä kemoterapian aikana, ne kuolevat nopeasti. Jos kemoterapia lopetetaan, tällaiset "elvytetyt" mykobakteerit jatkavat lisääntymistään ja aiheuttavat taudin uusiutumisen. Tämä selittää pitkien kemoterapiajaksojen ja sitä seuraavien lyhyiden, yleensä kausiluonteisten, kemoprofylaksisten hoitojaksojen oikeutuksen.

Mykobakteerien fysiologia

Prokaryoottien valtakunnassa mykobakteerit ovat kiistattomia johtajia monimutkaisten orgaanisten yhdisteiden synteesin alalla. Niillä on luultavasti joustavin aineenvaihdunta, joka tarjoaa tarvittavan vaihtelevuuden selviytymiselle sekä ulkoisessa ympäristössä että makro-organismissa. Tähän mennessä on kuvattu yli 100 entsymaattista reaktiota, jotka osoittavat mykobakteerien aineenvaihdunnan haarautuneen ja monimutkaisen luonteen. Lopullisten yhdisteiden syntetisoimiseksi tai tarvittavien fysiologisten toimintojen toteuttamiseksi mykobakteereissa voidaan suorittaa rinnakkaisia aineenvaihduntareittejä riippuen substraatin saatavuudesta, kemiallisesta ympäristöstä, hengityskierron varustamisesta tarvittavilla komponenteilla (metalli-ionit, hapen osapaine, hiilidioksidi jne.).

Mykobakteerien biokemialliset ominaisuudet

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

Lipidiaineenvaihdunta

Soluseinän lipidit, jotka muodostavat jopa 60 % solun kuivasta massasta, määräävät mykobakteerien epätyypilliset tinctoriaaliset, fysiologiset ja ekologiset ominaisuudet.

Tähän mennessä kuvatut mykobakteerien spesifiset lipidit jaetaan seitsemään pääryhmään rakenteellisten ominaisuuksien mukaan:

1. hiilihydraattien rasvahappojohdannaiset (pääasiassa trehaloosi - napanuoran tekijä):
2. fosfatidyylimyoinositolimannosidit:
3. peptidien rasvahappojohdannaiset;
4. N-asyylipeptidiglykosidit - mykosidit C;
5. ftiokerolien rasvahappoesterit;
6. mykosidit A, B. G;
7. glyserolimykolaatit.

Ryhmien 4-6 lipidejä löytyy vain mykobakteereista.

Ainutlaatuisista on syytä huomata tuberkulosteariini- ja tuberkulopalmitiinihapot, jotka ovat mykolihappojen esiasteita.

Mykolihapot ovat ryhmä suurimolekyylisiä rasvahappoja, joiden ketjun pituus on jopa 84 hiiliatomia. Pääketjun rakenne määräytyy mikro-organismin systemaattisen sijainnin ja sen kasvuolosuhteiden mukaan. Niiden alhainen reaktiivisuus varmistaa mykobakteerien soluseinän korkean kemiallisen kestävyyden. Mykolaatit estävät soluseinän entsymaattista pilkkoutumista ja vapaiden radikaalien reaktioita.

Napatekijä luokitellaan lipidiryhmään 1. Se liittyy mykobakteerien korkeaan myrkyllisyyteen ja virulenssiin.

Pinta-aktiiviset lipidit eli sulfolipidit ovat tärkeitä mykobakteerien solunsisäisessä sopeutumisessa. Yhdessä johtotekijän kanssa ne muodostavat sytotoksisia membranotrooppisia komplekseja.

Lipoarabinomannaani on heterogeeninen seos suurimolekyylisiä lipopolysakkarideja: arabinoosin ja mannoosin haaroittuneita polymeerejä sekä palmitiini- ja tuberkulosteariinihappojen diasyyliglyserolijohdannaisia.

Mykosidit C ovat peptidiglykolipidejä, jotka muodostavat mykobakteerien ulkokalvon, joka voidaan havaita elektronimikroskopiassa läpinäkyvänä vyöhykkeenä solujen reunalla. Mykosidit ovat lajikohtaisia yhdisteitä. Mykobakteerien antigeeniset ominaisuudet riippuvat niiden tyypistä.

Mykobakteerien lipidiyhdisteiden määrällinen ja laadullinen koostumus on dynaaminen ja riippuu solujen iästä, ravintoalustan koostumuksesta ja ympäristön fysikaalis-kemiallisista ominaisuuksista. Nuoret mykobakteerisolut alkavat muodostaa soluseinää syntetisoimalla lipopolysakkarideja, joilla on suhteellisen lyhyitä alifaattisia ketjuja. Tässä vaiheessa ne ovat melko haavoittuvia ja immuunijärjestelmän saatavilla. Soluseinän kasvaessa ja suurimolekyylisten lipidien muodostuessa mykobakteerit saavat vastustuskyvyn ja välinpitämättömyyden vuorovaikutuksessaan immuunijärjestelmän kanssa.

Hiilihydraattien aineenvaihdunta

Mykobakteerien suosituin hiilenlähde on glyseroli.

Tärkeimmät hiilihydraatit ovat arabinoosi, mannoosi ja maltoosi, jotka muodostavat yli puolet kaikista sakkarideista. Lisäksi trehaloosilla, glukoosilla, fruktoosilla, galaktoosilla, ramnoosilla ja joillakin muilla sakkarideilla on rooli solun elintärkeässä toiminnassa. Tässä tapauksessa synteesi tapahtuu hydrolaasi- ja aldolaasireittejä pitkin. Pyruvaattireittiä käytetään glykogeenin synteesiin. Arabinoosi ja mannoosi osallistuvat tärkeiden rakenneyhdisteiden muodostumiseen. Glukoosin hapettumisen pentoosifosfaattireittiä käytetään energian saamiseksi. Sitä tarjoavat malaatti-, isositraatti- ja sukkinaattidehydrogenaasientsyymit, jotka antavat hengityselimille joustavuutta.

Glyoksylaattireitti, jota mykobakteerit käyttävät liittääkseen trikarboksyylihappokiertoon vapaita rasvahappoja, jotka kertyvät mykobakteerien kasvun aikana, on ainutlaatuinen. Tämä kierto on herättänyt tutkijoiden huomion mahdollisena mekanismina mykobakteerien kemotaksille persistenssin aikana.

Typen ja aminohappojen aineenvaihdunta

Mykobakteerien nitraattien, nitriittien ja hydroksyyliamiinien käyttönopeutta voidaan käyttää lajien tunnistamiseen. Mykobakteerit suosivat asparagiinia typen lähteenä. Aminohappojen synteesi on energiariippuvainen prosessi, ja sen tarjoaa ryhmä entsyymejä, jotka mahdollistavat muiden aminohappoyhdisteiden, kuten glutamaatin, käytön.

Nitriitti- ja nitraattireduktaasiaktiivisuus

_{Mycobacterium tuberculosis voi muodostaa adenosiinitrifosfaattia (ATP) siirtämällä elektroneja NO3-:} iin päättyvien kantaja-aineiden ketjua pitkin O2 _:n sijaan. Nämä reaktiot pelkistävät NO3 _: n NH3:ksi _määrinä, jotka ovat välttämättömiä aminohappojen, puriini- ja pyrimidiiniemästen synteesille. Tämä saavutetaan nitraatti- ja nitriittireduktaasien peräkkäisen toiminnan kautta.

Katalaasi- ja peroksidaasiaktiivisuus

Katalaasi estää vetyperoksidin kertymisen, jota muodostuu pelkistyneiden flavoproteiinien aerobisen hapettumisen aikana. Entsyymiaktiivisuus riippuu väliaineen pH:sta ja lämpötilasta. 56 °C:n lämpötilassa katalaasi ei ole aktiivinen. Katalaasin termostabiilisuuteen perustuvia testejä on tehty sen selvittämiseksi, kuuluuko se mykobakteerien patogeeniseen kompleksiin.

Tiedetään, että 70 % isoniatsidille resistenteistä Mycobacterium tuberculosis -kannoista menettää katalaasia ja peroksidaasiaktiivisuuttaan.

Peroksidaasia ja katalaasiaktiivisuutta suorittaa sama entsyymikompleksi.

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

Vitamiinit ja koentsyymit

M. tuberculosis sisältää B-vitamiineja (riboflaviini, pyridoksiini, syanokobalamiini, tiamiini), C- ja K-vitamiineja, para-aminobentsoehappoa, pantoteeni- ja nikotiinihappoja, biotiinia ja foolihappoa.

Mykobakteerien aineenvaihdunta, ravitsemus ja hengitys

^{Normaaleissa, suotuisissa olosuhteissa mykobakteerit tuberkuloosi ovat tiukkoja aerobisia ja mesofiilejä eli ne kasvavat hapen läsnä ollessa ja 30–42 °} C:n lämpötilassa, parhaimmillaan 37 ^° C:ssa. Epäsuotuisissa ulkoisissa olosuhteissa ja/tai hapenpuutteessa mykobakteerit tuberkuloosit ilmenevät mikroaerofiileinä ja jopa anaerobina. Tällöin niiden aineenvaihdunta muuttuu merkittävästi.

_{Hapenkulutuksen ja oksidaasijärjestelmien kehityksen suhteen mykobakteerit ovat samanlaisia kuin aidot sienet. K9-vitamiini} toimii linkkinä NADH-dehydrogenaasin ja sytokromi b:n välillä Mycobacterium-suvun siirtojärjestelmässä. Tämä sytokromijärjestelmä muistuttaa mitokondriaalista. Se on herkkä dinitrofenolille, aivan kuten korkeammissa organismeissa.

Kuvattu hengitystyyppi ei ole ainoa ATP:n muodostumisen lähde. O2 terminaalin lisäksi mykobakteerit voivat käyttää hengitysketjuja, jotka siirtävät elektroneja ja päättyvät nitraatteihin (NO3- ₎^. Mykobakteerien hengityselimen reservinä on glyoksylaattikierto.

Anoksinen (endogeeninen) hengitys, joka tapahtuu alle 1 %:n happipitoisuuden omaavassa ilmakehässä, stimuloituu atsidiyhdisteillä, jotka vähentävät pyruvaatin tai trehaloosin hapettumista.

Mykobakteerien kasvu ja lisääntyminen

Mycobacterium tuberculosis lisääntyy erittäin hitaasti: kahdentumisjakso on 18–24 tuntia (normaalit bakteerit jakautuvat 15 minuutin välein). Siksi tyypillisten pesäkkeiden näkyvän kasvun saavuttamiseksi tarvitaan vähintään 4–6 viikkoa. Yhtenä syynä mykobakteerien hitaaseen lisääntymiseen pidetään niiden voimakasta hydrofobisuutta, joka vaikeuttaa ravinteiden diffuusiota. On todennäköisempää, että tämä on geneettisesti määräytynyttä ja liittyy mykobakteerien monimutkaisempaan rakenteeseen. Tiedetään esimerkiksi, että useimmilla bakteereilla on useita kopioita ribosomaalisen ribonukleiinihapon (rRNA) operonista. Hitaasti kasvavilla mykobakteereilla (M. tuberculosis, M. leprae) on yksi kopio operonia ja nopeasti kasvavilla (M. smegmatis) vain kaksi kopiota.

Nestemäisessä kasvualustassa viljeltynä mykobakteerit kasvavat pinnalla. Herkkä kuiva kalvo paksuuntuu ajan myötä, muuttuu epätasaiseksi ja ryppyiseksi ja saa kellertävän sävyn, usein verrattavissa norsunluun väriin. Lihaliemi pysyy läpinäkyvänä, ja diffuusi kasvu on mahdollista vain pesuaineiden, kuten Tween-80:n, läsnä ollessa. Mikrokolonioissa (eli varhaisvaiheissa) muodostuu kimppuja muistuttavia rakenteita - ominaisuus, joka liittyy M. tuberculosis -bakteerin napatekijään.

Mykobakteerien genetiikka

Mycobacterium-suku on geneettisesti hyvin monimuotoinen. Toisin kuin monet saprofyyttiset ja ei-tuberkuloottiset mykobakteerit, Mycobacterium tuberculosis ei sisällä kromosomin ulkopuolisia inkluusioita (esim. plasmideja). Mycobacterium tuberculosisin ominaisuuksien monimuotoisuus määräytyy kokonaan sen kromosomin perusteella.

M. tuberculosis -kompleksin genomi on erittäin konservatiivinen. Sen edustajien DNA-homologia on 85–100 %, kun taas muiden mykobakteerilajien DNA on homologinen M. tuberculosis -bakteerin kanssa vain 4–26 %.

Mycobacteria-suvun edustajilla on muihin prokaryootteihin verrattuna suuret genomit - 3,1-4,5x109 ^Da. Patogeenisten lajien genomit ovat kuitenkin pienempiä kuin muiden mykobakteerien (M. tuberculosis - 2,5x109 ^Da ). Klassisella ihmisen tuberkuloosin aiheuttajalla, M. tuberculosisilla, on enemmän geenejä kuin M. africanumilla ja M. bovisilla, jotka ovat menettäneet osan geneettisestä materiaalistaan evoluution aikana.

Vuonna 1998 julkaistiin M. tuberculosis -bakteerin H37Rv-kannan kromosomin nukleotidisekvenssi. Sen pituus on 4 411 529 emäsparia. Tuberkuloosimykobakteerin kromosomi on rengasmainen. Se sisältää noin 4 000 proteiineja koodaavaa geeniä sekä 60 toiminnallista RNA-komponenttia koodaavaa komponenttia: ainutlaatuisen ribosomaalisen RNA-operonin, 10Sa RNA:n, joka osallistuu proteiinien hajottamiseen epätyypillisen matriisi-RNA:n avulla, 45 kuljetus-RNA:ta (tRNA), yli 90 lipoproteiinia.

Yli 20 % genomista on soluseinän rasvahappojen aineenvaihdunnan geenejä, mukaan lukien mykolihapot ja glysiinirikas happamat polypeptidit (PE- ja PPE-perheet), joita koodaavat PGRS- (polymorfinen GC-rikas toistuva sekvenssi) ja MPTR- (pääasiallinen polymorfinen tandemtoisto) genomin polymorfiset alueet (genomisen kromosomikartan viides ja neljäs rengas). Näiden genomialueiden vaihtelevuus varmistaa antigeenien erot ja kyvyn estää immuunivastetta. Mycobacterium tuberculosis -bakteerin genomi sisältää laajalti virulenssitekijöitä sääteleviä geenejä.

Mycobacterium tuberculosis syntetisoi kaikki aineenvaihdunnalle välttämättömät komponentit: välttämättömät aminohapot, vitamiinit, entsyymit ja kofaktorit. Verrattuna muihin bakteerityyppeihin M. tuberculosisilla on lisääntynyt lipogeneesientsyymien aktiivisuus. Kaksi geeniä koodaa hemoglobiinin kaltaisia proteiineja, jotka toimivat antioksidanttisuojaimina tai loukkuina ylimääräiselle soluhapelle. Nämä ominaisuudet helpottavat Mycobacterium tuberculosisin nopeaa sopeutumista äkillisiin ympäristöolosuhteiden muutoksiin.

M. tuberculosis -kompleksin genomin erottuva piirre on suuri määrä toistuvia DNA-sekvenssejä. Siten M. tuberculosis H37Rv:n kromosomi sisältää jopa 56 kopiota IS-elementtejä (insertiosekvenssejä), jotka tarjoavat Mycobacterium tuberculosis -bakteerin DNA-polymorfismin. Useimmat niistä, lukuun ottamatta IS6110-elementtiä, ovat muuttumattomia. Eri Mycobacterium tuberculosis -kantojen kromosomit sisältävät yleensä 5–20 kopiota IS6110-elementtiä, mutta on kantoja, joilla ei ole tätä elementtiä. IS-elementtien ohella genomi sisältää useita lyhyiden nukleotiditoistojen tyyppejä (PGRS ja MPTR) sekä suoria DR-toistoja (Direct Repeat), jotka sijaitsevat DR-alueella ja erotetaan toisistaan vaihtelevilla sekvensseillä - välikappaleilla (kuudes rengas kromosomikartalla). Näiden geneettisten elementtien kopioiden lukumäärän ja lokalisaation eroja kromosomissa käytetään Mycobacterium tuberculosis -kantojen erottamiseen molekyyliepidemiologiassa. Edistyneimmät mykobakteerien genotyypitysmenetelmät perustuvat IS6110-elementin sekä DR:n ja niiden välikappaleiden aiheuttaman genomisen polymorfismin havaitsemiseen. On tyypillistä, että M. tuberculosis -lajien eroavaisuudet johtuvat yleensä IS6110-elementin kopioiden rekombinaatioista, jotka reunustavat eri geenejä.

H37Rv-genomista löydettiin kaksi profaagia, phiRv1 ja phiRv2. Dral-polymorfisen kohdan tavoin ne liittyvät todennäköisesti patogeenisuustekijöihin, koska nämä genomin alueet eroavat M. tuberculosis H37Ra:n ja M. bom BCG:n avirulenttien kantojen vastaavista alueista. Genomista tunnistettiin alueita (mutT, ogt-geenit), jotka vastaavat mykobakteerien tuberkuloosin mutaatioasteen lisääntymisestä ja sopeutumisesta puristusolosuhteissa. Mykobakteerien tuberkuloosin lepotilan laukaisevien geenien löytäminen muutti käsitystä latentista tuberkuloosi-infektiosta.

Katalaasia, peroksidaasia ja DNA-gyraasin A-alayksikköä koodaavien geenien polymorfismin tutkimus. M. tuberculosis -kompleksissa tunnistettiin kolme genotyyppistä ryhmää. Vanhin (evoluution kannalta) on ryhmä I: M. africanum, M. bovis, M. tuberculosis ja M. microti. Ryhmät II ja III sisältävät erilaisia M. tuberculosis -kantoja, jotka ovat levinneet laajalle joillakin maantieteellisillä alueilla. Klonaalinen käyttäytyminen on ominaista ryhmille I ja II, ja ryhmän III kannat aiheuttavat erittäin harvoin massasairauksia. M. tuberculosis -bakteerin geneettiset perheet, jotka saivat nimet Haarlem, Afrikka, Filipino, ovat laajalle levinneitä eri puolilla maailmaa.

Erityisellä paikalla on Pekingin heimo, joka tunnistettiin ensimmäisen kerran Pekingin esikaupunkialueilla vuosina 1956–1990 eläneiden potilaiden keuhkokudoksen histologisissa preparaateissa. Tähän mennessä tämän heimoon kuuluvia kantoja on löydetty Aasian maista, Etelä-Afrikasta, Karibialta ja Yhdysvalloista. Tämän genotyypin leviäminen eri alueilla määräytyy alkuperäisväestön ja maahanmuuttajien etnisten ominaisuuksien mukaan. Viime aikoina on saatu tietoa SI/Peking-genotyypin kantojen leviämisestä Venäjän Euroopan puoleisen osan luoteisosassa (Pietari) ja Siperian alueilla.

Mykobakteerien resistenssi

Evoluution aikana tuberkuloosimykobakteerit ovat kehittäneet erilaisia mekanismeja epäsuotuisten ympäristötekijöiden voittamiseksi tai inaktivoimiseksi. Ensinnäkin tämä on voimakas soluseinä. Toiseksi, nämä ovat laajat aineenvaihduntaominaisuudet. Ne kykenevät inaktivoimaan monia solumyrkkyjä ja aineita (erilaisia peroksideja, aldehydejä ja muita), jotka tuhoavat solukalvon. Kolmanneksi, tämä on morfologinen plastisuus, joka koostuu mykobakteerien transformaatiosta (lepotilassa olevien solujen L-muotojen muodostuminen). Stabiilisuuden suhteen ne ovat itiöitä muodostavien bakteerien jälkeen johtavassa asemassa prokaryoottien valtakunnassa.

Taudinaiheuttaja pysyy elinkelpoisena kuivassa tilassa jopa 3 vuotta. Kuumennettaessa tuberkuloosimykobakteerit kestävät huomattavasti yli 80 °C:n lämpötiloja. Nykyään uskotaan, että ysköksessä olevat tuberkuloosimykobakteerit pysyvät elinkelpoisina, kun sitä keitetään avoimesti 5 minuuttia.

Mycobacterium tuberculosis on vastustuskykyinen orgaanisille ja epäorgaanisille hapoille, emäksille, monille hapettimille sekä useille antiseptisille ja kuivattaville aineille, joilla on haitallinen vaikutus muihin patogeenisiin mikro-organismeihin. Mycobacterium on vastustuskykyinen alkoholien ja asetonin vaikutuksille.

On huomattava, että kvaternääriseen ammoniumiin perustuvilla tuotteilla ei ole tuberkuloosia estävää vaikutusta. Tietyissä olosuhteissa jopa 0,5 %:n kloori- ja happiradikaalien pitoisuudet eivät myöskään vaikuta haitallisesti tuberkuloosimykobakteereihin. Tämä tarkoittaa, että tällaisia tuotteita ei voida käyttää ysköksen ja muiden tartunnan saaneiden biologisten materiaalien sterilointiin.

Mycobacterium tuberculosis ei ole herkkä hajavalolle ja voi esiintyä ulkoisessa ympäristössä yli vuoden menettämättä elinkelpoisuuttaan. Lyhytaaltoisella ultraviolettisäteilyllä on yleinen bakterisidinen vaikutus kaikkiin mikro-organismeihin. Todellisissa olosuhteissa, kun Mycobacterium tuberculosis suspendoidaan pölyhiukkasten kanssa solujen agglomeraattien muodossa, niiden vastustuskyky ultraviolettisäteilylle kasvaa.

Tuberkuloosimykobakteerien korkea eloonjäämisaste myötävaikuttaa tämän infektion erittäin laajaan leviämiseen väestön keskuudessa ilmasto-olosuhteista riippumatta. Tämä ei kuitenkaan ole ainoa tekijä, joka edistää ongelman globalisoitumista – tuberkuloosimykobakteerit voivat säilyä ihmiskehossa pitkään ja aktivoitua uudelleen rajoittamattomina väliajoina.

Tuberkuloosimykobakteerin lokalisointi makrofagien sisällä tarjoaa riittävän substraatin stabiilisuuden ottaen huomioon mononukleaaristen fagosyyttien "pitkäikäisyyden" ja mykobakteerien replikaation keston sekä eristämisen humoraalisista immuniteettitekijöistä. Samalla taudinaiheuttaja valitsee biotoopin, joka on useimmille mikro-organismeille mahdotonta hyväksyä sen potentiaalisen vaaran vuoksi. Tämän symbioosin tarjoavat useat mykobakteerien adaptiiviset mekanismit.

Makrofagien vaurioitumis- ja loistumisprosessi näyttää tältä: mykobakteerien tunkeutuminen makrofagiin ilman sen aktivoitumista; fagolysosomien muodostumisen tukahduttaminen tai niiden muuttuminen bakteereille sopivaksi vyöhykkeeksi; läpimurto fagosomeista sytoplasmaan antimikrobisten tekijöiden inaktivoinnilla; solun elintärkeän toiminnan häiriintyminen; makrofagien herkkyyden heikkeneminen T-lymfosyyttien aktivointisignaaleille; makrofagien antigeeniä esittelevän toiminnan väheneminen ja siihen liittyvä sytotoksisten T-lymfosyyttien reaktioiden heikkeneminen, jotka on konfiguroitu tuhoamaan tartunnan saaneita soluja.

Soluseinän ominaisuuksilla on luonnollisesti tärkeä rooli tämän varmistamisessa, samoin kuin aineenvaihdunnallisilla ja toiminnallisilla ominaisuuksilla. Ensimmäisessä kosketuksessa mykobakteerien kanssa makroorganismin immuunijärjestelmä ei pysty aktivoimaan humoraalista immuniteettia, neutraloimaan ja poistamaan solua nopeasti elimistöstä, koska mykobakteeriseinän liikkuvat alifaattiset ketjut eivät mahdollista patogeenin pintarakenteiden arviointia eivätkä välitä tarvittavaa tietoa tarvittavien vasta-aineiden synteesiä varten.

Mykobakteerien korkea hydrofobisuus varmistaa epäspesifisen eli reseptoririippumattoman kontaktin makrofagien kanssa. Muodostamalla fagosomin mykobakteerisolun ympärille makrofagi asettaa sen sisäänsä. Reseptorit voivat tunnistaa pinnalla olevat mykosidi- ja lipoarabinomannaanikompleksit, mutta niiden kautta laukaistavat signaalit eivät aktivoi tai aktivoivat makrofageja heikosti. Tämän seurauksena fagosytoosiin ei liity vapaiden radikaalien happi- ja typpimuotojen vapautumista. Uskotaan, että tämä on tyypillisempää virulenteille M. tuberculosis -kannoille, jotka lipoarabinomannaanin rakenteellisten ominaisuuksien vuoksi käynnistävät "ei-aggressiivisen" fagosytoosin. Myös muut makrofagireseptorit, erityisesti CD14 ja komplementtikomponentin C3 (CR1-CR3) reseptorit, osallistuvat M. tuberculosis -bakteerin tunnistamiseen.

Tunkeuduttuaan makrofagin sisään mykobakteeri sisältää useita mekanismeja, jotka estävät fagolysosomin muodostumisen: ammoniumin tuotanto, joka alkalisoi fagosomin sisällä olevaa ympäristöä, sulfolipidien synteesi, mikä johtaa negatiivisen varauksen muodostumiseen fagosomin pinnalle, mikä estää fagosomin ja lysosomin fuusion.

Jos fagolysosomi muodostuu, mykobakteeri pystyy voimakkaan vahamaisen kuorensa ansiosta tukahduttamaan fagosyyttien bakterisidisten aineiden aiheuttamia vapaiden radikaalien reaktioita. Ammonium alkalisoi ympäristön estäen lysosomaalisten entsyymien aktiivisuuden, ja sulfolipidit neutraloivat membranotrooppisia kationisia proteiineja. Lisäksi tuberkuloosimykobakteerit tuottavat erittäin aktiivisia entsyymejä, joilla on katalaasia ja peroksidaasiaktiivisuutta, jotka kilpailevat makrofagien peroksidaasijärjestelmien kanssa ja samanaikaisesti inaktivoivat lysosomien hydroperoksideja. Kaikki tämä lisää mykobakteerien vastustuskykyä oksidatiiviselle stressille.

Mykobakteerien jatkosopeutuminen koostuu makrofagien rautapitoisten yhdisteiden käytöstä niiden entsyymijärjestelmissä ja makrofagien immunospesifisten toimintojen estämisestä. Makrofagit ovat yksi tärkeimmistä raudan varastoista, jonka ylimäärä kertyy ferritiinin muodossa. Alveolaaristen makrofagien rautapitoisuus on 100 kertaa suurempi kuin veren monosyyteissä, mikä varmasti edistää niiden kolonisaatiota tuberkuloosimykobakteereilla.

Mykobakteerit vaikuttavat makrofageihin myrkyllisesti endotoksiinien ja epäspesifisten tekijöiden avulla. Molemmat vaikuttavat ensisijaisesti makrofagien hengityselimiin - mitokondrioihin. Endotoksiineihin kuuluvat mykoliarabinolipidit, jotka estävät mitokondrioiden hengitystä. Epäspesifisiin toksiineihin kuuluvat mykobakteerisolun lipidiosan - ftieeni ja ftionihapot - synteesin tuotteet, jotka aiheuttavat oksidatiivisen fosforylaation irtoamisen. Näissä olosuhteissa lisääntyneisiin aineenvaihduntaprosesseihin ei liity asianmukaista ATP-synteesiä. Isäntäsolut alkavat kokea energianpuutetta, mikä johtaa niiden elintärkeän toiminnan estymiseen ja sitä kautta sytolyysiin ja apoptoosiin.

On mahdollista, että jotkin patogeenisuustekijät muodostuvat vain infektoituneiden solujen sisällä, kuten muiden solunsisäistä elämäntapaa suosivien bakteerien tapauksessa. Esimerkiksi makrofagien sisällä loiseva salmonella ilmentää lisäksi yli 30 geeniä. Vaikka tuberkuloosimykobakteerin genomi on kuvattu täydellisesti, 30 % kodoneista liittyy proteiineihin, joiden ominaisuudet ovat tuntemattomia.

Mykobakteerien lääkeresistenssi

Kliinisestä näkökulmasta mikro-organismin lääkeherkkyys määrää, voidaanko tavanomaista kemoterapiaa kyseisellä lääkkeellä käyttää eristetyn kannan aiheuttaman taudin hoitoon. Resistenssi "ennustaa hoidon epäonnistumista testattavalla lääkkeellä". Toisin sanoen tavanomaisen kemoterapian käyttö, joka johtaa systeemiseen lääkepitoisuuteen, joka on yleensä tehokas normaaleissa olosuhteissa, ei estä "resistenttien mikro-organismien" lisääntymistä.

Mikrobiologiassa lääkeherkkyyden tai lääkeresistenssin määritelmä perustuu populaatiolähestymistapaan, joka viittaa mikrobisolujen poolin (heterogeenisen joukon) eriasteiseen resistenssiin. Lääkeresistenssiä arvioidaan kvantitatiivisten ominaisuuksien, kuten "minimaalisen estävän pitoisuuden" (MIC), avulla. Esimerkiksi MIC-90:ssä 90 % mikro-organismeista kuolee (bakteriostaattinen pitoisuus). Siten resistenssi tulisi ymmärtää sen asteena osassa mikrobipopulaatiota, mikä määrää hoidon epäonnistumisen useimmissa tapauksissa. Yleisesti hyväksytään, että 10 %:lla potilaan koko mikrobipopulaation resistenteistä kannoista voi olla patogeeninen vaikutus. Ftiisibakteriologiassa ensilinjan tuberkuloosilääkkeillä se on 1 % eli 20 pesäkettä muodostavaa yksikköä - CFU). Tällainen osa mikrobipopulaatiosta pystyy syrjäyttämään alkuperäisen osasta kuukaudessa ja muodostamaan leesion. Toislinjan tuberkuloosilääkkeillä resistenssin kriteerinä on 10 %:n kasvu mikrobipopulaatiossa.

Lääkeresistenssin kehittyminen mikro-organismeissa liittyy antibiootin läsnä ollessa tapahtuvaan selektioon ja siihen, että mikrobipopulaatiosta selviytyy ensisijaisesti osa, jolla on suojamekanismeja antibakteerista ainetta vastaan. Jokainen populaatio sisältää pienen määrän mutanttisoluja (yleensä 106-109 ⁾, jotka ovat ^{resistenttejä} tietylle lääkkeelle. Kemoterapian aikana herkät mikrobisolut kuolevat ja resistentit solut lisääntyvät. Tämän seurauksena herkät solut korvautuvat resistenteillä soluilla.

Mykobakteereilla on aluksi korkea luonnollinen resistenssi monille laajakirjoisille bakteerilääkkeille, mutta eri lajeilla on erilaiset spektrit ja herkkyysasteet.

Todellinen luonnollinen resistenssi ymmärretään mikro-organismien pysyvänä lajikohtaisena ominaisuutena, joka liittyy antibiootin vaikutuksen kohteen puuttumiseen tai kohteen saavuttamattomuuteen soluseinän alun perin alhaisen läpäisevyyden, aineen entsymaattisen inaktivaation tai muiden mekanismien vuoksi.

Hankittu resistenssi on yksittäisten kantojen kyky pysyä elinkelpoisina antibioottipitoisuuksilla, jotka estävät mikrobipopulaation pääosan kasvua. Resistenssin hankkiminen on kaikissa tapauksissa geneettisesti määräytyvää: uuden geneettisen tiedon ilmaantumisena tai omien geenien ilmentymistasojen muutoksena.

Tällä hetkellä on löydetty useita Mycobacterium tuberculosis -bakteerin resistenssin molekyylimekanismeja:

• antibioottien inaktivointi (entsyymien inaktivointi), esimerkiksi β-laktamaasien avulla;
• vaikutuskohteen modifikaatio (proteiinin spatiaalisen konfiguraation muutos genomin vastaavan alueen mutaation vuoksi):
• kohteen ylituotanto, mikä johtaa tekijä-kohde-suhteen muutokseen ja osan bakteerien elämää ylläpitävistä proteiineista vapautumiseen;
• lääkkeen aktiivinen poistuminen mikrobisolusta (effluksi) stressin puolustusmekanismien aktivoitumisen vuoksi:
• mikrobisolun ulkoisten rakenteiden läpäisevyysparametrien muutokset, jotka estävät antibiootin kyvyn tunkeutua soluun;
• "metabolisen shuntin" (ohituksen aineenvaihduntareitti) sisällyttäminen.

Mikrobisolujen aineenvaihduntaan kohdistuvan suoran vaikutuksen lisäksi monet antibakteeriset lääkkeet (bentsyylipenisilliini, streptomysiini, rifampisiini) ja muut epäsuotuisat tekijät (immuunijärjestelmän biosidit) johtavat mykobakteerien muuttuneiden muotojen (protoplastit, L-muodot) esiintymiseen ja siirtävät solut lepotilaan: solujen aineenvaihdunnan intensiteetti vähenee ja bakteerista tulee epäherkkä antibiootin vaikutukselle.

Kaikki mekanismit muodostavat eriasteista resistenssiä, mikä tarjoaa resistenssin eri pitoisuuksille kemoterapia-aineille, joten resistenssin syntyminen bakteereissa ei aina liity antibiootin kliinisen tehon heikkenemiseen. Hoidon tehokkuuden ja ennusteen arvioimiseksi on tärkeää tietää resistenssin aste.

Tällä hetkellä jokaiselle ensilinjan tuberkuloosilääkkeelle ja useimmille varalääkkeille on tunnistettu ainakin yksi geeni. Spesifiset mutaatiot, jotka johtavat resistenttien mykobakteerivarianttien kehittymiseen. Mykobakteerien lääkeresistenssin laajalle levinneisyydelle korkea mutaatioaste in vivo on tärkeä, suurempi kuin in vitro.

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

Mykobakteerien lääkeresistenssin tyypit

Primaarisen ja hankitun lääkeresistenssin välillä tehdään ero. Primaarisen resistenssin omaaviin mikro-organismeihin kuuluvat kannat, jotka on eristetty potilailta, jotka eivät ole saaneet spesifistä hoitoa tai jotka ovat saaneet lääkkeitä kuukauden tai vähemmän. Jos tuberkuloosilääkkeiden käytön tosiasiaa ei voida selvittää, käytetään termiä "alkuperäinen resistenssi".

Primaarisella lääkeresistenssillä on suuri kliininen ja epidemiologinen merkitys, joten sen oikean arvioinnin varmistamiseksi on välttämätöntä olla antamatta kemoterapiaa äskettäin diagnosoidulle tuberkuloosipotilaalle ennen diagnostisen materiaalin mikrobiologista tutkimusta. Primaarisen lääkeresistenssin esiintyvyys lasketaan äskettäin diagnosoitujen primaarisen resistenssin omaavien potilaiden lukumäärän suhteena kaikkiin äskettäin diagnosoituihin potilaisiin, joille on vuoden aikana testattu lääkeherkkyys. Jos potilaalta eristetään resistentti kanta kuukauden tai pidemmän tuberkuloosilääkityksen aikana, resistenssiä pidetään hankittuna. Primaarisen lääkeresistenssin esiintyvyys kuvaa tuberkuloosipatogeenipopulaation epidemiologista tilaa.

Hankittu lääkeresistenssi uusilla diagnosoiduilla potilailla on seurausta epäonnistuneesta hoidosta (lääkkeiden väärä valinta, hoito-ohjelman noudattamatta jättäminen, lääkeannosten pienentäminen, lääkkeiden epätasainen toimitus ja heikko laatu). Nämä tekijät johtavat lääkkeiden systeemisen pitoisuuden laskuun veressä ja niiden tehon laskuun samalla, kun ne "laukaisevat" mykobakteerisolujen puolustusmekanismeja.

Epidemiologisista syistä lasketaan aiemmin hoidettujen tapausten esiintymistiheys. Tätä varten otetaan huomioon potilaat, jotka on rekisteröity uusintahoitoon epäonnistuneen kemoterapiakuurin tai relapsien jälkeen. Lasketaan resistenttien Mycobacterium tuberculosis -viljelmien lukumäärän suhde kaikkien lääkeresistenssin suhteen testattujen kantojen lukumäärään vuoden aikana tämän ryhmän potilailla heidän rekisteröintihetkellään.

Mycobacterium tuberculosis -bakteerin lääkeresistenssin rakenteessa erotetaan seuraavat:

Monoresistenssi - resistenssi jollekin tuberkuloosilääkkeelle, herkkyys muille lääkkeille säilyy. Monimutkaisessa hoidossa monoresistenssi havaitaan melko harvoin ja yleensä streptomysiinille (10–15 %:lla tapauksista äskettäin diagnosoitujen potilaiden keskuudessa).

Polyresistenssi on resistenssiä kahdelle tai useammalle lääkkeelle.

Monilääkeresistenssi on resistenssiä isoniatsidille ja rifampisiinille samanaikaisesti (riippumatta siitä, onko resistenssiä muille lääkkeille). Siihen liittyy yleensä resistenssi streptomysiinille jne. Tällä hetkellä tuberkuloosipatogeenien monilääkeresistenssi on tullut epidemiologisesti vaaralliseksi ilmiöksi. Laskelmat osoittavat, että monilääkeresistenssin omaavien taudinaiheuttajien havaitseminen yli 6,6 %:lla tapauksista (äskettäin diagnosoitujen potilaiden keskuudessa) edellyttää kansallisen tuberkuloosin vastaisen ohjelman strategian muutosta. Lääkeresistenssin seurantatietojen mukaan monilääkeresistenssin esiintyvyys äskettäin diagnosoiduilla potilailla vaihtelee 4–15 %:n välillä, relapseissa 45–55 %:n välillä ja epäonnistuneiden hoitojen tapauksissa jopa 80 %:n välillä.

Superresistenssi on monilääkeresistenssiä yhdistettynä resistenssiin fluorokinoloneille ja yhdelle injektoitaville lääkkeille (kanamysiini, amikasiini, kapreomysiini). Superresistenttien kantojen aiheuttama tuberkuloosi on suora uhka potilaiden hengelle, koska muilla toisen linjan tuberkuloosilääkkeillä ei ole voimakasta antibakteerista vaikutusta. Vuodesta 2006 lähtien jotkut maat ovat järjestäneet superresistenttien mykobakteerikantojen leviämisen seurantaa. Ulkomailla tätä MDR-varianttia kutsutaan yleensä XDR:ksi.

Ristiresistenssi tarkoittaa sitä, että resistenssi yhdelle lääkkeelle johtaa resistenssiin muille lääkkeille. M. tuberculosis -bakteerissa resistenssiin liittyvät mutaatiot eivät yleensä ole yhteydessä toisiinsa. Ristiresistenssin kehittyminen johtuu joidenkin tuberkuloosilääkkeiden kemiallisen rakenteen samankaltaisuudesta. Ristiresistenssiä havaitaan erityisen usein yhden lääkeryhmän sisällä, kuten aminoglykosideissa. Ristiresistenssin ennustamiseksi tarvitaan mykobakteeriviljelmien geneettisiä tutkimuksia yhdessä resistenssiä koskevien mikrobiologisten tutkimusten kanssa.

Ei-tuberkuloottiset mykobakteerit

Ei-tuberkuloottiset mykobakteerit tarttuvat ihmisestä toiseen erittäin harvoin. Joidenkin lajien eristämisen tiheys potilaiden näytteistä on verrattavissa näiden lajien eristämisen tiheyteen ympäristön esineistä. Tartuntalähteitä voivat olla tuotantoeläimet ja linnut sekä jalostamattomat tuotteet. Mykobakteereja löytyy teurastuksen jälkeisestä näytteestä ja nautojen maidosta.

Bakteriologisten laboratorioiden mukaan ei-tuberkuloottisten mykobakteerien esiintyvyys vuosina 2004–2005 oli 0,5–6,2 % kaikista mykobakteereista äskettäin diagnosoiduilla potilailla. Esiintymistiheys voi todennäköisesti olla jonkin verran suurempi, koska diagnostisen materiaalin käsittelymenetelmä ei ole optimaalinen ei-tuberkuloottisille mykobakteereille. Saprofyyttisiä mykobakteereja voi esiintyä diagnostisessa materiaalissa, jos keräyssääntöjä ei noudateta tai materiaalin ominaisuuksien vuoksi (esimerkiksi M. smegmatis voidaan eristää miespotilaiden virtsasta).

Tässä suhteessa on tärkeää varmistaa toistuvasti potilaan näytteestä havaittu mykobakteerityyppi.

Mykobakteerit vaikuttavat ihoon, pehmytkudoksiin ja voivat myös aiheuttaa keuhkojen mykobakterioosia, joka on erityisen yleinen immuunipuutostiloissa. Keuhkojen lokalisoituessa sitä havaitaan useammin iäkkäillä miehillä, joilla on ollut kroonisia keuhkosairauksia, mukaan lukien sieni-infektiot.

Kaikista mykobakteereista M. avium-intracellularea -kompleksi on yleisin keuhkojen mykobakterioosin aiheuttaja ihmisillä. Se aiheuttaa keuhkojen, ääreisimusolmukkeiden ja hajaantuneiden prosessien sairauksia. Euroopan alueen pohjoisosassa noin 60 % keuhkojen mykobakteereista esiintyy. Fibrokavernoottiset ja infiltratiiviset prosessit ovat vallitsevia, ja ne etenevät kroonisesti korkean tuberkuloosilääkkeiden resistenssin vuoksi.

M. kansasii aiheuttaa kroonista, tuberkuloosia muistuttavaa keuhkosairautta. Kemoterapia on tehokkaampaa, koska M. kansasiin herkkyys bakteerilääkkeille on suurempi. M. xenopi ja M. malmoense aiheuttavat pääasiassa kroonisia keuhkosairauksia. Ne voivat saastuttaa kuuman ja kylmän veden syöttöjärjestelmiä. M. malmoensin elinympäristöä ei ole täysin selvitetty. M. xenopilla on melko hyvä herkkyys tuberkuloosihoidolle. M. malmoensella on melko korkea herkkyys antibiooteille in vitro, mutta konservatiivinen hoito on usein tehotonta ja jopa kuolemaan johtavaa. M. fortuitum ja M. chelonae tunnetaan luu- ja pehmytkudossairauksien aiheuttajina, jotka johtuvat haavan suorasta kontaminaatiosta trauman, leikkauksen tai lävistävän vamman aikana. Ne aiheuttavat jopa 10 % keuhkojen mykobakteeritaudeista. Se esiintyy kroonisena, tuhoavana molemminpuolisena leesiona, joka on usein kuolemaan johtava. Tuberkuloosilääkkeet ja laajakirjoiset antibiootit eivät ole tehokkaita tai niillä on vain vähän tehoa näitä mykobakteereja vastaan.

Eteläisillä alueilla ihon ja pehmytkudosten mykobakteerit, joita aiheuttavat M. leprae ja M. ulceranse, ovat yleisiä. Ei-tuberkuloottisten mykobakteerien tunnistaminen suoritetaan maan johtavien tuberkuloosin vastaisten laitosten laboratorioissa. Tämä edellyttää laboratorioiden korkeaa pätevyyttä ja hyviä laitteita.