ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВА­ТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Медицинский институт

Кафедра пропедевтики

Внутренних болезней

А.Л.Радовицкий

ЭТИОЛОГИЯ И БАКТЕРИОЛОГИЯ ТУБЕРКУЛЕЗА

Методические указания

для самостоятельной работы

студентов

ТУЛА 2008

1.Актуальность темы

Необходимость написания настоящего учебно-методического пособия связана с непреходящей актуальностью обсуждаемого вопроса, а также с недостаточным его освещением в учебной литературе, предназначенной для самостоятельной подготовки студентов.

Прошло более 120 лет со дня гениального открытия немецким учёным Робертом Кохом возбудителя туберкулеза, и, казалось бы, этот микроорганизм изучен до мельчайших подробностей на молекулярном уровне, однако ученые всего мира продолжают работать с ним и находить новые, неизвестные ранее механизмы его функционирования.

В данной работе были поставлены задачи: описать виды возбудителя туберкулеза и нетуберкулезных микобактерий, их структуру, морфологические, физиологические свойства, примеры видоизменчивости, основы микробиологической диагностики для возможно более полного представления об этом микроорганизме как о наиболее опасном, очень жестоком, высоко устойчивом во внешней среде, отважно сражающемся за свое существование патогене. Хотелось бы, чтобы при изучении этого пособия читатели поняли, насколько сложно лечение больных туберкулезом, которое во многом обусловлено этим умным, сложным и хитрым микроорганизмом (возбудителем туберкулезного заболевания).

I. История открытия возбудителя туберкулёза.

Предположение о заразном начале туберкулеза возникло в глубокой древности. Еще Аристотель подозревал, что в воздухе вокруг чахоточного больного существует некое «болезнетворное начало», которое приводит к заражению окружающих людей. В древней Персии больных туберкулезом изолировали и запрещали им общаться с окружающим населением. Контактную причину развития туберкулеза предполагали Гиппократ, Гален, Авиценна. Среди ученых мнение о туберкулезе, как о заразной болезни, особенно укрепилось в ХУ-ХУ1 веках.

В 1546 году Фракасторо, а затем Этмюллер указывали, что источником распространения инфекции является кашляющий больной, выделяющий мокроту, частицы которой заражают окружающую среду. С этим мнением соглашались многие ученые, в том числе Лаэннек, который хотя и относил туберкулез к наследственным заболеваниям, но не отрицал заразное начало его возникновения.

Истинную причину развития этой болезни исследователи пытались разгадать на протяжении веков. Так, французский мореплаватель Вильмен, еще будучи молодым корабельным врачом, отмечал частую заболеваемость туберкулезом членов команды при длительном плавании. Основываясь на своих клинических наблюдениях, он выполнил экспериментальные исследования с целью опредения этиологии заболевания. Будучи не только врачом, но и экспериментатором, он вводил кроликам кусочки туберкулезной ткани легкого, кровь больного, казеоз из каверны, после чего наблюдал за их состоянием. При вскрытии погибших животных он обнаружил множество бугорковых образований во всех органах, но, maBf >разом, в легких. Результаты своих клинических наблюдений и экспериментальных исследований Вильмен обобщил в докладе, сделанном на заседании Ученого совета Парижской академии 5 декабря 1865 года. Основным положением этого сообщения явилось следующее: «Туберкулез – специфическое заболевание, его причиной является инфекционный агент. Туберкулез должен быть причислен к числу тех же болезней, что сифилис и сап».

Сторонниками теории Вильмена были Клебс (К/ееЬз, 1873 г.), затем Баумгартен, который 18 марта 1882 г. на обществ патологов продемонстрировал микроорганизмы палочковидной формы, выделенные из органов кроликов, больных туберкулезом. А спустя несколько дней (24 марта 1882 г.) немецкий бактериолог Кох (рис. 1) в институте гигиены в Берлина сделал доклад «Этиология туберкулёза», где привел исчерпывающие доказательства инфекционного начала этой болезни. В обоснование сформулированных им трёх постулатов Р.Кох:

-выделил микроорганизм из патологического материала в чистом виде, прокрасив его в течение 24 часов растворами метиленового синего с добавлением везувина, после чего под световым микроскопом обнаружил палочковидные формы возбудителя розового цвета;

-вырастил культуру микроорганизмов на питательной среде, приготовленной на основе свёрнутой кровяной сыворотки.

Завершающим этапом исследования явился ею третий постулат - заражение подопытного животного (морской свинки) с воспроизведением модели туберкулезного заболевания. В 1905 г. по совокупности работ по туберкулезу и другим особо опасным инфекциям ученый был удостоен звания лауреата Нобелевской премии.

Однако Р.Кох полагал, что возбудитель туберкулеза может существовать только в палочковидной форме и отнес его к классу бацилл. Таким образом, возбудитель туберкулеза получил название «бацилла Коха». Но уже после открытия Р.Коха появились научные сообщения, доказывающие многообразие морфологических и культуральных свойств возбудителя туберкулеза. Российский ученый, микробиолог И.И.Мечников (1888 г.) обнаружил в мокроте больных туберкулезом помимо типичных «бацилл Коха» множество полиморфных, коротких, парнорасположенных образований, а также зернистых форм. Мнение И.И.Мечникова подтверждалось последующими исследованиями (Мух, Кальметт, Тарасевич Л.Л. и другие), в которых также было установлено многообразие морфологических свойств возбудителя, его изменчивость в природе и в организме, различная вирулентность для определенного вида животных и человека, а также многие другие свойства, которые позволили отнести данный микроорганизм к роду мико-бактерий, семейству лучистых грибов (Actunomycetacea).

С течением времени было установлено наличие туберкулезных микобактерий различных видов. Помимо возбудителя туберкулеза человеческого вида {m. humanus), открытого РКохом, Н.Ф.Гамалея и Мафуччи в1891 г. подробно изучили и отнесли к туберкулезным микобактериям птичий вид (m.avium), в 1896 г. Теобальд Смит описал бычий вид (m. bovis), а спустя 10 лет Узле обнаружил мышиный вид возбудителя туберкулеза (т. т u ri s). В настоящее время термином «туберкулезная микобактерия» объединены шесть видов, которые образуют группу т. Tuberculosis сотр/ех:

• mycobacterium tuberculosis встречается у 92% больных;

• mycobacterium bovis (5%);

• Mycobacterium africanium (3%);

• Mycobacterium microti

• Mycobacterium BCG bovis

• Mycobacterium Canettii.

Первые три из перечисленных видов микобактерий могут вызвать туберкулезу человека.

Контрольные вопросы:

1. Кто и когда открыл возбудитель туберкулеза?

2. Кто описал полиморфизм микобактерий туберкулеза?

3. Перечислить виды m. Tuberculosis сотр/ех?

4. Какие виды МВТ наиболее часто являются причиной развития заболевания у человека?

II. Морфология микобактерий туберкулеза

При всем многообразии микобактерий тусоЬас1епит 1иЬегси1о81з является основной причиной развития туберкулеза у людей во всем мире.

Mycobacterium africanum встречается в Западной Африке. Наиболее важным отличительным признаком этого вида является устойчивость к тиоацетазону.

Mycobacterium bovis в прежние годы являлась причиной массовых заболеваний крупного рогатого скота в Европе и Америке. Инфекция передавалась людям через молоко или пищевые продукты. Такие меры, как уничтожение больного животного и пастеризация молока, значительно сократили частоту заражения людей. Но в развивающихся странах (преимущественно в Азии и Африке) до настоящего времени имеются случаи заболевания туберкулезом крупного рогатого скота и верблюдов.

На территории стран содружества Mycobacterium bovis могут явиться причиной возникновения туберкулеза, преимущественно у сельских жителей, проживающих в государствах Средней Азии и на территории Закавказья, где еще встречаются животные, больные туберкулезом.

При исследовании в электронном микроскопе микобактерий всех видов имеют палочковидную форму с закругленными концами (рис. 2). Однако могут встречаться изогнутые и овальные формы. Длина па­лочковидной формы одной и той же культуры может значительно меняться, особенно в микроорганизмах разных возрастов.

В обычных условиях длина микобактерий колеблется от 0,8 до 5,5-10 мкм, ширина - от 0,2 до 0,6 мкм. Микобактерий бычьего вида более короткие и имеют больший диаметр по сравнению с микобактериями туберкулеза человеческого вида.

По мере старения культуры длина палочки становится более короткой, появляются кокковидные формы. Это объясняется тем, что синтез цитоплазмы происходит в них медленнее, чем деление самой клетки. В старых культурах, когда размножение отдельных клеток, в основном, прекращается, могут появляться ветвистые, очень мелкие или же, наоборот, гигантские формы. Таким образом, возбудителю туберкулеза свойственен возрастной полиморфизм.

_:ф_:;:г

^{1 г} _ё

^:

ъ

Рис. 2. Микобактерий туберкулеза. Эпектронограмма х 90.000

Микобактерия туберкулеза, в основном, спор не образует и жгутиков не имеет.

В структуре бактериальной клетки дифференцируются микрокапсула, клеточная стенка, цитоплазма, цитоплазматическая мембрана и ядерная субстанция.

Микрокапсула - слизистое образование толщиной менее 2 мкм, прочно связанное с клеточной стенкой бактерии. Состоит она, в основном, из полисахаридов и антигенными свойствами не обладает. Микрокапсула оберегает микобактерию от действия факторов внешней среды.

Клеточная стенка ограничивает микробную клетку, обеспечивает стабильность размеров и формы микобактерий, ее механическую, осмотическую ^Л химическую защиту. В состав клеточной стенки входят липиды, с фосфатидной фракцией которых связывают вирулентность микобактерий (корд-фактор). Стенка обладает свойствами кис-лото-, спирто- и щелочеустойчивости. Это свойство впервые было описано в 1882 г. Эрлихом и в 1883 г. Нельсеном . На свойстве кислото- и спиртоустойчивости был разработан специаль­ный метод окраски мазков, приготовленных из патологического материала с использованием раствора фуксина Циля в карболовой кислоте. Этот метод широко используется в клинических и бактериологических лабораториях. В клеточной стенке содержатся отдельные видоспецифические антигены.

Цитоплазма микобактерий, жидкую.часть которой образуют растворимые белки, рибонуклеиновые кислоты, содержит отдельные органоиды: гранулы, микрогранулы, ядра, вакуоли. В цитоплазме нет высокоорганизованных органелл (митохондрий, аппарата Гольджи, лизосом). Специфические гранулы (зерна) различаются по размеру, резко контрастируют с остальной цитоплазмой, хорошо видны при электронной микроскопии. Обычно они находятся в концевых отделах микроба. Их число колеблется в зависимости от возраста культуры к условий роста; в молодых популяциях их количество преобладает и они располагаются подлиннику бактерии, имея вид «бус». В старых культурах гранулы исчезают или же их становится мало, и они сосредотачиваются на полюсах микробной клетки. Диаметр гранул может быть различным: от более крупных до мелких микрогранул. В состав гранул входит ДНК, связанная с фосфатидами и воском, что объясняет их участие в метаболических процессах микобактерий.

Вакуоли преимущественно присутствуют в микобактериях туберкулеза человеческого вида, в то время как в возбудителях бычьего вида они обнаруживаются редко. В вакуолях протекают обменные процессы вследствие наличия окислительно-восстановительных ферментов. Во время роста микроба вакуоли могут превращаться в гранулы.

Цитоплазма, имея в своем составе корд-фактор, липопротеиды, воска, является высокогидрофобной, обеспечивает вирулентность возбудителя и служит мощным физическим барьером для многих факторов внешнего воздействия, в том числе и для гидрофильных терапевтических агентов и антибиотиков, таких как стрептомицин, канамицин и др.

Цитоплазматическая мембрана с входящими в ее состав липопротеидными комплексами формирует цитоплазматическую мембранную систему - мезосому. В цитоплазматической мембране локализованы многие ферментные системы микобактерий.

Ядерная субстация содержит хромосомы и более мелкие вне-хромосомные элементы - плазмиды с набором генов, которые обеспечивают передачу наследственных признаков микроба.

Контрольные вопросы:

1 . Указать основные свойства возбудителя туберкулеза.

2. Охарактеризовать строение бактериальной клетки.

3. На каком свойстве возбудителя туберкулеза основана его окраска?