Causas de la tuberculosis

La familia Mycobacteriaceae del orden Actinomycetales contiene el único género de Mycobacterium. En 1975, este género contaba con unas 30 especies, y para el año 2000 este número era cercano a 100. La mayoría de las especies de micobacterias se clasifican como microorganismos saprófitos ampliamente distribuidos en el medio ambiente.

El grupo de parásitos obligados es insignificante, sin embargo, su importancia práctica es grande y está determinada por especies que causan tuberculosis en humanos y animales. Existe la opinión de que los antepasados de las micobacterias patógenas humanas eran micobacterias del suelo antiguas.

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Taxonomía de micobacterias

Todas las micobacterias se dividen en patógenas para los humanos y condicionalmente patógenas.

En la microbiología clínica, se utilizan varios enfoques para clasificar las micobacterias:

• por velocidad y temperatura óptima de crecimiento, capacidad de formar pigmento;
• en complejos clínicamente significativos.

Las especies de micobacterias que causan tuberculosis se combinan en un complejo de M. Tuberculosis, que incluye M. Tuberculosis, M. Bovis. M. Bovis BCG, M. Africanum, M. Microti, M. Canettii. Recientemente, M. Pinnipedii, M. Sargae, relacionadas filogenéticamente con M. Microti y M. Bovis se le han asignado.

El resto de las micobacterias que causan diversas micobacteriosis se clasifican como micobacterias no tuberculosas. De este grupo se distinguen los siguientes complejos: M. Avium, que consiste en M. Avium, M. Intracellulare, M. Scrofulaceum; M.fortuitum incluyendo las subespecies M.fortuitum y M. Chelonae, y M. Terrae, incluyendo M. Terrae, M. Triviale y M. Nonchromogenicum. Los grupos más importantes son los agentes causantes de la lepra de M. Leprae, así como los agentes causantes de las lesiones ulcerosas Buruli M. Ulcerans.

Esta clasificación combina los tipos de micobacterias con el mismo significado clínico, cuando la diferenciación es más fina es insignificante. Los métodos biológicos, bioquímicos y moleculares se utilizan para identificar especies dentro de grupos y complejos.

La clasificación de las micobacterias no tuberculosas sobre la base de las diferencias culturales fue desarrollada por Runion en 1959. Según ella. Se aislaron 4 grupos de micobacterias.

Grupo I - micobacterias fotocromogénicas

Este grupo incluye micobacterias que no están pigmentadas cuando crecen en la oscuridad, pero adquieren una pigmentación amarilla brillante o amarillo-naranja después de la exposición a la luz. Cepas potencialmente patogénicas que pertenecen a este grupo. - M. Asiaticum, M. Kansasii, M. Marinum, M. Simiae. Entre las micobacterias de este grupo hay tanto de crecimiento rápido (M. Marinum) como de crecimiento lento (M. Asiaticum, M. Kansasii). La temperatura óptima de crecimiento se extiende de 25 ^a C para M. Simiae, 32-33 ^sobre C para M. Marinum 37 a ^{aproximadamente} C para M. Asiaticum.

La mayor importancia clínica en nuestro país es la forma de M. Kansasii, que se encuentra en los cuerpos de agua. La cepa de M. Kansasii (M. Luciflavum) causa enfermedad en humanos. Medio huevo crece como colonias lisas o rugosas 37 de temperatura óptima ^de las bacterias S. Morfológicamente longitud moderada. Hasta la fecha, se han descrito dos variantes de M. Kansasii: naranja y blanco. Con la introducción de conejillos de indias, M. Kansasii causa infiltrados y densificación de los ganglios linfáticos regionales.

Grupo II - micobacterias escotocromogénicas (de la palabra griega scotos - oscuridad)

A este grupo pertenecen las micobacterias, formando un pigmento en la oscuridad. La tasa de crecimiento es de 30 a 60 días. Este grupo incluye M. Aquae (M. Gordonae) y M. Scrofulaceum.

M. Scrofulaceum se refiere a especies potencialmente patógenas. En el medio de huevo, las bacterias de esta especie crecen en forma de colonias anaranjadas suaves o ásperas. Morfológicamente, las micobacterias tienen forma de vara, corta o larga. Crecen a una temperatura de 25-37 ^o C. Los niños se ven afectados por los ganglios linfáticos y los pulmones.

M. Aquae (M. Gordonae) se conoce como micobacterias scotochromogenic saprophytic. En el medio de huevo crecen como colonias de naranja a una temperatura de 25-37 ° C. Morfológicamente, la micobacteria tiene forma de bastón y es de longitud moderada (> 5 μm). Encontrado en los embalses.

Grupo III - micobacterias no fotocromogénicas

Este grupo incluye micobacterias que no forman un pigmento o tienen un color amarillo pálido, que no se ve potenciado por la luz. Crecen durante 2-3 o 5-6 semanas. Para ellos llevan. M. Avium, M. Intracellulare, M. Xenopi, M. Terrae, M. Gastri, M. Hattey, M. Bruiiense.

M. Avium (Mycobacterium tipo aviar) crecer en medio Lowenstein-Jensen como colonias pigmentadas o slabopigmentirovannyh a 37 ^a C 45 y ^de S. Morfológicamente - una varilla que tiene una longitud media. Pueden ser patógenos para los seres humanos y varios animales de laboratorio, así como para los animales domésticos (por ejemplo, cerdos). Encontrado en agua y tierra.

M. Xenopi está separado del sapo. Las culturas jóvenes crecen en forma de colonias no pigmentadas. Más tarde, aparece un pigmento amarillo. Morfológicamente, largos palos filiformes. Crecer a una temperatura de 40-45 ^o C. Condicionalmente patógena para los humanos.

M. Terrae fue aislado por primera vez del rábano. Crecen en el medio de Levenstein-Jensen y la forma de colonias sin pigmento. El crecimiento óptimo es de 37 ^o C. Morfológicamente se representan con varillas medianas, saprófitas.

Grupo IV: micobacterias de crecimiento rápido

Las micobacterias que pertenecen a este grupo se caracterizan por un crecimiento rápido (hasta 7-10 días). Crecer en forma de pigmento o colonias sin pigmentos, a menudo en forma de R. El buen crecimiento permitido durante 2-5 días a 25 ^en C. Este grupo incluye micobacterias potencialmente patógena M. Fortuitum, y micobacterias saprofitas tales como M. Phlei, M. Smegmatis, y otros. M. Fortuitum da crecimiento visible en el medio de huevo en el 2º-4º día en forma de "roseta". Morfológicamente, las micobacterias están representadas por barras cortas. En el medio Lowenstein-Jensen, pueden absorber verdes de malaquita y ser de color verde. Generalizado en la naturaleza.

La clasificación de Runyon demostró ser muy conveniente para identificar las especies más comunes de micobacterias. Sin embargo, la identificación de nuevas especies y la aparición de un número creciente de formas intermedias de micobacterias causa dificultades en su registro en un cierto grupo de Runyon.

M. Tuberculosis es una formación evolutiva joven. Recientemente, ha habido una tendencia a dividir M. Tuberculosis en grupos o familias. Las más importantes son las cepas pertenecientes a la familia Beijing, que se caracterizan por el comportamiento clonal y la capacidad de causar microtubos de tuberculosis.

Morfología de micobacterias

Micobacteria: células delgadas con forma de barra con una propiedad característica de resistencia a los ácidos y al alcohol (en una de las etapas de crecimiento), aeróbica. La tinción de Gram es poco grampositiva. Las micobacterias son inmóviles, no forman una espora. Conidios o cápsulas están ausentes. Crezca en medios nutritivos densos lenta o muy lentamente: a una temperatura óptima, las colonias visibles aparecen después de 2-60 días. Colonias rosa, naranja o amarillo, especialmente con crecimiento en la luz. El pigmento no se difunde. La superficie de las colonias suele ser mate (tipo S) o rugosa (tipo R). A menudo las micobacterias crecen en forma de colonias mucosas o arrugas. En medios líquidos, las micobacterias crecen en la superficie. Una película seca y suave se espesa con el tiempo, se arruga y adquiere un tono amarillento. El caldo permanece transparente y es posible lograr un crecimiento difuso en presencia de detergentes. En microcolonias de M. Tuberculosis (es decir, en las primeras etapas), se forman estructuras que se asemejan a haces, un signo que está asociado con el factor de cordón umbilical.

Cuando se tiñe con fucsina fúngica, Mycobacterium tuberculosis se revela como varillas delgadas, ligeramente curvadas, de color rojo carmesí, que contienen una cantidad diferente de gránulos.

La longitud de las micobacterias es de aproximadamente 1-10 μm. Y el ancho es 0.2-0.7 μm. Algunas veces puedes encontrar opciones curvas o intrincadas. Los microorganismos ubicados individualmente, en parejas o en grupos, se destacan bien contra el fondo azul de los otros componentes de la preparación. A menudo, las células bacterianas se pueden organizar en forma de un número romano "V".

En la preparación, también es posible detectar formas alteradas resistentes al cocoide del agente causante, estructuras redondeadas esféricas o de tipo micelial. En este caso, la respuesta positiva debe ser confirmada por métodos adicionales.

Estructura de la pared celular de las micobacterias

La pared celular de las micobacterias es la más compleja en comparación con el resto de los procariotas.

Mientras que las bacterias gramnegativas tienen dos membranas, la pared celular de las micobacterias consta de varias capas, algunas de las cuales contienen azúcares y se caracterizan por una composición relativamente constante. Las capas externas tienen una composición química variable y están representadas principalmente por lípidos, la mayoría de los cuales son ácidos micólicos y sus derivados. Como regla general, estas capas no son visibles en el microscopio electrónico. El marco primario de la pared celular es peptidoglicanos reticulados: la capa densa electrónica. La capa de arabinogalactanos repite una capa de peptidoglicanos, formando un estroma polisacárido de la pared celular. Tiene puntos de conexión con la capa de peptidoglicano y estructuras para fijar ácidos micólicos y sus derivados.

Los ácidos micólicos están presentes en forma de sulfolípidos libres y de cord-factor, cuya presencia en la superficie celular se asocia con la formación característica de colonias M. Tuberculosis en forma de arneses. La singularidad y el papel clave de los ácidos micólicos en la organización estructural y la fisiología de las micobacterias los convierten en un objetivo excelente para la terapia etiotrópica.

Una capa de glicolípidos se llama "micosidos" y algunas veces se compara con una microcápsula. Mikozidy estructuralmente y funcionalmente similares a los lipopolisacáridos de la membrana externa de bacterias Gram-negativas, pero su falta de agresividad, sin embargo, que son tóxicos y (factor de cordón y sulfolípidos) causar la formación de granulomas.

Las capas de la membrana celular y de la pared celular están impregnadas de canales o poros, entre los que se pueden distinguir los poros pasivos de corta duración que proporcionan una difusión controlada de sustancias y canales con una vida útil más prolongada que proporciona un transporte de sustancias dependiente de la energía.

Otro componente de la pared celular de las micobacterias es el lipoarabinomanano. Está anclado a la membrana plasmática, penetra la pared celular y emerge en su superficie. A este respecto, es similar a los ácidos lipoteicoicos de bacterias gram-positivas o al antígeno-O de lipopolisacáridos de bacterias gram-negativas. Los fragmentos terminales de lipoarabinomanano, especialmente sus radicales manosa, suprimen inespecíficamente la activación de los linfocitos T y los leucocitos de sangre periférica. Esto conduce a una violación de la respuesta inmune a las micobacterias.

Variabilidad y formas de micobacterias

La persistencia de las bacterias tiene un significado patogénico particular. Los experimentos de laboratorio realizados in vitro e in vivo mostraron que las preparaciones bacterianas de isoniazida y pirazinamida matan las micobacterias solo durante la fase de reproducción. Si las micobacterias se encuentran en una fase de baja actividad metabólica (es decir, el crecimiento bacteriano está casi completamente suspendido y las bacterias pueden llamarse "inactivas"), las preparaciones bactericidas no actúan sobre ellas. Este estado se llama inactivo, y los microorganismos se llaman persistentes. Los persisters no son sensibles a la quimioterapia, es decir comportarse como microorganismos resistentes. De hecho, pueden permanecer sensibles a las drogas.

Un poderoso estímulo para la transición de las células micobacterianas al estado latente son los agentes quimioterapéuticos, así como los factores del sistema inmune del huésped. Los persistentes pueden sobrevivir en las lesiones durante meses o incluso años. Durante la persistencia, las micobacterias pueden transformarse en formas L. En esta forma, las micobacterias exhiben una actividad metabólica extremadamente baja, dirigida principalmente a aumentar el grosor de la pared celular y la matriz extracelular, lo que impide la difusión simple de sustancias. Además, en las micobacterias hay una acumulación de material genético, lo que aumenta la probabilidad de reconstruir una célula que funcione normalmente en condiciones favorables. La detección de formas L por métodos microbiológicos estándar es difícil.

Si las micobacterias inactivas vuelven a adquirir actividad metabólica y comienzan a multiplicarse durante la quimioterapia, mueren rápidamente. Si se completa la quimioterapia, esas micobacterias "revividas" continúan multiplicándose y causando una recaída de la enfermedad. Esto explica la validez de los cursos largos de quimioterapia y la aplicación de una prevención breve breve. Como regla de estacional, cursos de quimioprofilaxis.

Fisiología de las micobacterias

En el ámbito de los procariotas, las micobacterias son indudablemente líderes en la síntesis de los compuestos orgánicos más complejos. Probablemente, poseen el metabolismo más flexible, proporcionando la variabilidad necesaria para la supervivencia tanto en el entorno externo como en el macroorganismo. Hasta la fecha, se han descrito más de 100 reacciones enzimáticas, que muestran el carácter ramificado y complejo del metabolismo de las micobacterias. Para la síntesis de los compuestos finales o para proporcionar las funciones fisiológicas necesarias en micobacterias puede llevarse a cabo vías paralelas dependiendo de la disponibilidad de sustrato, entorno químico, ciclos respiratorios de seguridad componentes necesarios (iones metálicos, la presión parcial de oxígeno, dióxido de carbono y otros.).

Propiedades bioquímicas de las micobacterias

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Metabolismo de lípidos

Los lípidos de la pared celular, que constituyen hasta el 60% del peso seco de la célula, determinan la naturaleza no estándar de las propiedades tintóreas, fisiológicas y ecológicas de las micobacterias.

Los lípidos específicos de las micobacterias descritos hasta ahora se dividen estructuralmente en 7 grupos principales:

1. derivados de ácidos grasos de carbohidratos (principalmente trehalosa - factor de cordón):
2. manósidos de fosfatidilmiosina:
3. derivados de ácidos grasos de péptidos;
4. glucósidos de N-acilpéptidos - micosidos C;
5. ésteres de ácidos grasos de fluorotiroles;
6. mycosides A, B. G;
7. Mycols de glicerina.

Los lípidos de los grupos 4-6 se encontraron solo en las micobacterias.

Entre los únicos, cabe destacar el ácido tuberculo-látemico y el ácido tuberculopalmítico, que son precursores de los ácidos micólicos.

Ácido Mikolovye: un grupo de ácidos grasos de alto peso molecular con una longitud de cadena de hasta 84 átomos de carbono, la estructura de la cadena principal está determinada por la posición sistemática del microorganismo y las condiciones de su crecimiento. Su baja reactividad proporciona una alta estabilidad química de la pared celular de micobacterias. Mikolata suprime la división enzimática de la pared celular y las reacciones de radicales libres.

El factor Cord se atribuye al primer grupo de lípidos. Se asocia con una alta toxicidad de micobacterias y virulencia.

Los lípidos de superficie activa, o sulfolípidos, juegan un papel importante en la adaptación intracelular de las micobacterias. Junto con el factor cord, forman complejos citotóxicos de membrana -otrópicos.

Lipoarabinomannan es una mezcla heterogénea de alta lipopolisacárido molecular: polímeros ramificados con derivados de arabinosa y manosa diatsilglitserinovymi tuberkulostearinovoy y palmítico.

Mycosides C son peptidoglycolipids. Formando la capa exterior de las micobacterias, que se puede observar mediante microscopía electrónica en forma de una zona transparente en la periferia de las células. Los micosidos son compuestos específicos de especie. Las propiedades antigénicas de las micobacterias dependen de su tipo.

La composición cuantitativa y cualitativa de los compuestos lipídicos de las micobacterias es dinámica y depende de la edad de las células, la composición de los medios nutrientes y las características físico-químicas del medio ambiente. Las células jóvenes de las micobacterias comienzan a formar una pared celular a partir de la síntesis de lipopolisacáridos con cadenas alifáticas relativamente cortas. En esta etapa, son bastante vulnerables y accesibles para el sistema inmune. Con el crecimiento de la pared celular y la formación de lípidos de alto peso molecular, las micobacterias adquieren estabilidad e indiferencia en la relación con el sistema inmune.

Metabolismo de carbohidratos

La fuente de carbono más preferida para las micobacterias es el glicerol.

Los carbohidratos más importantes son arabinosa. Manosa y maltosa: representan más de la mitad de todos los sacáridos. Además, en la vida de las células juegan el papel de trehalosa, glucosa, fructosa, galactosa, ramnosa y algunos otros sacáridos. Al mismo tiempo, la síntesis va a lo largo de las vías hidrolasa y aldolasa. La ruta del piruvato se usa para la síntesis de glucógeno. La arabinosis y la manosa están involucradas en la formación de compuestos estructurales importantes. Para obtener energía, se usa la vía de la oxidación de glucosa con pentosa fosfato. Es proporcionado por malato, isocitrato y succinato deshidrogenasas, lo que proporciona flexibilidad al sistema respiratorio.

La ruta del glioxilato es única, y las micobacterias se usan para involucrar a los ácidos grasos libres en el ciclo del ácido tricarboxílico, que se acumulan durante el crecimiento de la micobacteria. Este ciclo atrae la atención de los investigadores como un posible mecanismo para la quimiotaxis de las micobacterias durante la persistencia.

Metabolismo de nitrógeno y aminoácidos

La tasa de utilización de nitratos, nitritos e hidroxilaminas de micobacterias puede servir para identificar especies. Como fuente de nitrógeno, las micobacterias prefieren la asparagina. La síntesis de aminoácidos es un proceso volátil y la proporciona un grupo de enzimas que permiten el uso de otros compuestos de aminoácidos, por ejemplo, el glutamato.

Actividad de nitrito y nitrato reductasa

Mycobacterium tuberculosis puede formar el trifosfato de adenosina (ATP) en la transferencia de electrones de transferencia de cadena que termina NO ₃ -, pero no O ₂ En esta reacción se produce la reconstitución NO ₃ a NH ₃ en cantidades que se requieren para la síntesis de aminoácidos, purina y bases de pirimidina. Esto se hace mediante la acción secuencial de nitrato y nitrito reductasas.

Actividad de catalasa y peroxidasa

La catalasa evita la acumulación de peróxido de hidrógeno, que se forma durante la oxidación aeróbica de las flavoproteínas reconstituidas. La actividad de la enzima depende del pH del medio y la temperatura. A una temperatura de 56 ° C, la catalasa no está activa. Existen pruebas para pertenecer al complejo patógeno de micobacterias, basado en la estabilidad térmica de la catalasa.

Se sabe que el 70% de las cepas de Mycobacterium tuberculosis, resistentes a la isoniazida, pierden su actividad catalasa y peroxidasa.

La actividad de peroxidasa y catalasa es llevada a cabo por el mismo complejo enzimático.

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Vitaminas y coenzimas

La estructura de M. Tuberculosis incluyen las vitaminas B (riboflavina, piridoxina. Cianocobalamina, tiamina), vitamina C y ácido K. P-aminobenzoico y ácido nicotínico pantoténico, biotina y ácido fólico.

Metabolismo, nutrición y respiración de micobacterias

En las condiciones habituales y favorables, Mycobacterium tuberculosis - aerobios y mesófilos estrictos, es decir que crecen en presencia de oxígeno y en el intervalo de temperatura de 30-42 ^{en la} C, preferiblemente a 37 ^para S. En condiciones ambientales desfavorables, y (o) de oxígeno deficiencia de Mycobacterium tuberculosis se manifiestan como microaerófilos e incluso anaerobios. Al mismo tiempo, su metabolismo experimenta cambios significativos.

Sobre el consumo de oxígeno y el desarrollo de sistemas de oxidasa, las micobacterias son similares a los hongos verdaderos. Como un enlace entre la NADH deshidrogenasa y el citocromo b en el sistema de transferencia del género Mycobacterium se encuentra la vitamina K ₉. Este sistema de citocromos se asemeja a un sistema mitocondrial. Es sensible al dinitrofenol, así como a los organismos superiores.

El tipo de respiración descrito no es la única fuente de formación de ATP. Además del O2 _- terminal. Las micobacterias pueden usar cadenas respiratorias que transportan electrones y terminan en nitratos (NO ₃ ^- ). La reserva del sistema respiratorio de micobacterias es el ciclo de glioxilato.

La respiración anóxica (endógena), que se manifiesta en una atmósfera con una concentración de oxígeno inferior al 1%, estimula compuestos de azida que reducen la oxidación de piruvato o trehalosa.

Crecimiento y reproducción de micobacterias

Mycobacterium tuberculosis se reproduce muy lentamente: el período de duplicación es de 18-24 horas (las bacterias comunes se dividen cada 15 minutos). Por lo tanto, para obtener un crecimiento visible de las colonias típicas, tarda al menos 4-6 semanas. Una de las razones de la lenta reproducción de las micobacterias es su pronunciada hidrofobicidad, que dificulta la difusión de los nutrientes. Es más probable que esto esté genéticamente determinado y esté asociado a un dispositivo más complejo de micobacterias. Se sabe, por ejemplo, que la mayoría de las bacterias tienen múltiples copias del operón del ácido ribonucleico ribonucleico (ARNr). Las micobacterias de crecimiento lento (M. Tuberculosis, M. Leprae) tienen una copia del operón y las de crecimiento rápido (M. Smegmatis) solo tienen dos copias.

Cuando se cultiva en medios líquidos, las micobacterias crecen en la superficie. La película seca y suave finalmente se espesa, se arruga y adquiere un tono amarillento, a menudo comparado con el color del marfil. El caldo permanece transparente, y es posible lograr un crecimiento difuso solo en presencia de detergentes, por ejemplo, Tween-80. En las microcolonias (es decir, en las etapas iniciales), se forman estructuras que se asemejan a haces, un signo que está asociado con el factor del cordón umbilical de M. Tuberculosis.

Genética de micobacterias

El género de las micobacterias es muy diverso desde el punto de vista genético. A diferencia de muchas micobacterias saprófitas y no tuberculosas, Mycobacterium tuberculosis no contiene inclusiones extracromosómicas (por ejemplo, plásmidos). La variedad completa de propiedades de Mycobacterium tuberculosis está determinada por su cromosoma.

El genoma del complejo M. Tuberculosis es extremadamente conservador. Sus representantes tienen homología de ADN en 85-100%. Mientras que el ADN de otras especies micobacterianas es homólogo a M. Tuberculosis por solo 4-26%.

Los representantes del género Mycobacterium tienen grandes genomas en comparación con otros procariotas: 3.1-4.5x10 ⁹ Da. Sin embargo, los genomas de especies patógenas son menores que en otras micobacterias (en M. Tuberculosis - 2.5x10 ⁹ Da). El agente causal clásico de la tuberculosis humana, M. Tuberculosis, tiene más genes que M. Africanum y M. Bovis, que han perdido parte del material genético durante la evolución.

En 1998, se publicó la secuencia de nucleótidos del cromosoma de la cepa H37Rv M. Tuberculosis. Su longitud es 4 411529 pares de bases. Cromosoma Mycobacterium tuberculosis es una estructura de anillo. Contiene aproximadamente 4000 genes que codifican proteínas, así como 60. Componentes funcionales de codificación de ARN: operón de ARN ribosómico único, ARN 10Sa. Involucrado en la degradación de proteínas con ARN de matriz atípica. 45 transport RNA (tRNA), más de 90 lipoproteínas.

Más de 20% del genoma está ocupada genes pared celular metabolismo de ácidos grasos, incluyendo ácidos micólicos ricas en glicina polipéptido ácido (familia de PE y PPE) codificada porciones polimórficas del genoma PGRS (polimórfica secuencia repetitiva rica en GC) y MPTR (Major tándem polimórfica repetición) , respectivamente (el quinto y cuarto anillos del mapa del cromosoma genómico). La variabilidad de estas partes del genoma proporciona diferencias en los antígenos y la capacidad de inhibir la respuesta inmune. Los genes que controlan los factores de virulencia están ampliamente representados en el genoma de Mycobacterium tuberculosis.

Mycobacterium tuberculosis sintetiza todos los componentes necesarios para el metabolismo: aminoácidos esenciales, vitaminas, enzimas y cofactores. En comparación con otras especies bacterianas, la actividad de las enzimas de lipogénesis en M. Tuberculosis se ha incrementado. Dos genes codifican proteínas similares a la hemoglobina, que desempeñan el papel de protectores antioxidantes o trampas de exceso de oxígeno celular. Estas características contribuyen a la adaptación rápida de micobacterias tuberculosis a los cambios abruptos en las condiciones ambientales.

La peculiaridad del genoma del complejo M. Tuberculosis es un gran número de secuencias repetitivas de ADN. Entonces en M. Tuberculosis H37Rv cromosoma contar hasta 56 copias de IS-elementos (secuencias de inserción - secuencias incrustados) que proporcionan polimorfismo de ADN de Mycobacterium tuberculosis. La mayoría de ellos. A excepción del elemento IS6110. No han cambiado La composición de los cromosomas diferentes cepas de Mycobacterium tuberculosis, generalmente está presente de 5 a 20 copias de IS6110, las cepas sin embargo encontradas no tener este elemento. Junto con el IS-elementos gen contiene varios tipos de repeticiones de nucleótidos cortas (PGRS y MPTR), así como repeticiones directas DR (repetición directa), situados en el DR-campo y secuencias variables separadas - espaciadores (el sexto anillo en el mapa cromosómico). Las diferencias en el número de copias y la localización en un cromosoma de los elementos genéticos utilizados para diferenciar cepas de Mycobacterium tuberculosis en la epidemiología molecular. Los esquemas de genotipado más avanzadas basadas en la identificación de micobacterias polimorfismo genómico causados elemento IS6110, así como DR y los espaciadores. Es característico que la divergencia de las especies M. Tuberculosis se produce, por lo general debido a la recombinación entre las copias del elemento IS6110. Que flanquean diferentes genes.

En el genoma H37Rv, se encuentran dos profagos: phiRv1 y phiRv2. Como el sitio Dral polimórfico que son. Probablemente asociados con factores de patogenicidad, ya que estas porciones del genoma son diferentes de sitios análogos cepas no virulentas de M. Tuberculosis H37Ra y M. Bom BCG, partes definidas del genoma (Mutt, OGT-genes), responsable del aumento de la frecuencia de mutación y adaptación de Mycobacterium tuberculosis en pressovyh condiciones La detección de genes desencadenantes de la dermatología de la tuberculosis micobacteriana cambió la idea de la infección tuberculosa latente.

Estudio del polimorfismo de los genes que codifican la catalasa, la peroxidasa y la subunidad A de la ADN-girasa. En el complejo M. Tuberculosis, se aislaron tres grupos genotípicos. El grupo I más antiguo (desde el punto de vista de la evolución): M. Africanum, M. Bovis. M. Tuberculosis y M. Microti. Los grupos II y III incluyen varias cepas de M. Tuberculosis que se han diseminado en algunas regiones geográficas. El comportamiento clonal es característico de los grupos I y II, y las cepas del grupo III extremadamente rara vez causan enfermedades masivas. En varias regiones del mundo, las familias genéticas de M. Tuberculosis, que han recibido los nombres de Haarlem, son comunes. África, filipina.

Un lugar especial pertenece a la familia Beijing, identificada por primera vez en preparaciones histológicas de tejido pulmonar en 1956-1990. De los enfermos de los suburbios de Beijing. Por hoy, las cepas de esta familia se encuentran en los estados de Asia. Sudáfrica, el Caribe, los Estados Unidos. La distribución de este genotipo en diferentes territorios está determinada por las características étnicas de la población indígena y los migrantes. Recientemente se han obtenido datos sobre la distribución de las cepas del genotipo SI / Beijing en la parte noroccidental de Rusia (San Petersburgo) y en las regiones de Siberia.

Estabilidad de micobacterias

Durante la evolución de Mycobacterium tuberculosis, se desarrollaron varios mecanismos para superar o inactivar factores ambientales adversos. En primer lugar. Esta es una poderosa pared celular. En segundo lugar, hay amplias oportunidades metabólicas. Son capaces de inactivar muchas toxinas y sustancias celulares (diversos peróxidos, aldehídos y otros) que destruyen la membrana celular. En tercer lugar, es la plasticidad morfológica, que consiste en la transformación de micobacterias (formación de formas L por células latentes). Por su estabilidad, después de las bacterias formadoras de esporas, ocupan un lugar destacado en el reino de los procariotas.

El agente causante conserva su viabilidad en estado seco durante hasta 3 años. Cuando Mycobacterium tuberculosis se calienta, puede soportar temperaturas muy superiores a 80 ° C. Hasta la fecha, se cree que Mycobacterium tuberculosis, que se encuentra en el esputo, sigue siendo viable cuando se hierve este último en 5 minutos.

Resistente a los ácidos orgánicos e inorgánicos, álcalis, muchos agentes oxidantes, y también a una gama de sustancias antisépticas y deshidratantes que tienen un efecto perjudicial sobre otros microorganismos patógenos Mycobacterium tuberculosis. Las micobacterias son resistentes a los alcoholes y la acetona.

Se observa que los agentes basados en amonio cuaternario no exhiben actividad antituberculosa. Bajo ciertas condiciones, las concentraciones de radicales de cloro y oxígeno de hasta 0,5% tampoco tienen un efecto nocivo sobre la micobacteria tuberculosis. Esto implica la imposibilidad de utilizar dicho medio para la esterilización de esputo y otros materiales biológicos infectados.

Mycobacterium tuberculosis es insensible a la luz solar difusa y puede existir por más de un año en el ambiente externo sin pérdida de viabilidad. Un estudio ultravioleta de onda corta tiene un efecto bactericida universal sobre todos los microorganismos. Sin embargo, en condiciones reales, cuando mycobacterium tuberculosis se suspende en forma de aglomerados celulares con partículas de polvo, aumenta su resistencia a la radiación ultravioleta.

La alta tasa de supervivencia de Mycobacterium tuberculosis contribuye a la propagación extremadamente amplia de esta infección entre la población, independientemente de las condiciones climáticas. Sin embargo, esto no solo contribuye a la globalización del problema: Mycobacterium tuberculosis puede persistir durante mucho tiempo en el cuerpo humano y puede reactivarse a intervalos ilimitados.

La localización de Mycobacterium tuberculosis dentro de los macrófagos garantizar una estabilidad suficiente del sustrato, teniendo en cuenta los "longevidad" fagocitos mononucleares y replicación duración de micobacterias, así como el aislamiento de los efectores de la inmunidad humoral. Al mismo tiempo, el patógeno selecciona un biotopo, que debido a un peligro potencial es inaceptable para la mayoría de los microorganismos. Esta simbiosis es proporcionada por una serie de mecanismos adaptativos de micobacterias.

El proceso de daño y parasitismo de los macrófagos se ve así: penetración de micobacterias en un macrófago sin su activación; supresión de la formación o transformación de fagolisosomas en una zona que sea cómoda para las bacterias; avance de los fagosomas en el citoplasma con inactivación de los factores antimicrobianos; interferencia en la vida de la célula; debilitar la sensibilidad de los macrófagos a las señales de activación de los linfocitos T; una disminución en la función de presentación de antígenos de los macrófagos y el debilitamiento asociado de las reacciones de los linfocitos T citotóxicos, sintonizados con la destrucción de las células infectadas.

Sin dudas, en la provisión de este importante rol juegan las características de la pared celular. Así como capacidades metabólicas y funcionales. Cuando fue contactado primero con el sistema inmune Mycobacterium microorganismo no es capaz de conectar la inmunidad humoral rápidamente neutralizar y eliminar la célula del cuerpo, ya que la cadena alifática móvil de la pared de micobacterias no permiten evaluar las estructuras de superficie del patógeno y transmitir la información pertinente necesaria para la síntesis de un conjunto de anticuerpos.

La alta hidrofobicidad de micobacterias proporciona inespecífica, es decir independiente de receptores, contactos con macrófagos. Formando alrededor del fagosoma de la célula Mycobacterium, el macrófago lo coloca dentro de sí mismo. Los receptores micosídicos y lipoarabinomananos superficiales pueden ser reconocidos por receptores, sin embargo, las señales que se desencadenan a través de ellos no activan o activan débilmente a los macrófagos. Como consecuencia, la fagocitosis no va acompañada de la liberación de formas de radicales libres de oxígeno y nitrógeno. Se cree que esto es más típico para las cepas virulentas de M. Tuberculosis, que, debido a las características estructurales del lipoarabinomanano, inician una fagocitosis "no agresiva". En el reconocimiento de M. Tuberculosis, también participan otros receptores de macrófagos, en particular CD 14 y receptores del componente del complemento C3 (CR1-CR3).

Una vez dentro del macrófago, mycobacterium comprende una serie de mecanismos que impiden la formación de fagolisosoma: la producción de amoníaco, que se basificó medio ambiente dentro del fagosoma, sulfolípidos síntesis, lo que lleva a la formación de una carga negativa en la superficie del fagosoma. Que evita la fusión del fagosoma y el lisosoma.

Si, sin embargo, se forma el fagolisosoma, debido a la potente shell cera mycobacterium extinga capaz reacciones de radicales libres causados sustancias bactericidas fagocitos. Amonio basificó medio ambiente, el bloqueo de la actividad de enzimas lisosómicas y sulfolípidos membranotrópica neutralizó proteínas catiónicas. Además, Mycobacterium tuberculosis producir enzimas altamente activas con actividad de peroxidasa y catalasa, que compiten con los macrófagos sistemas de peroxidasa y simultáneamente inactivar hidroperóxidos lisosomas Todo esto aumenta la resistencia de micobacterias a estrés oxidante.

La adaptación adicional de las micobacterias consiste en utilizar macrófagos que contienen hierro para sus sistemas enzimáticos y bloquear las funciones inmunoespecíficas de los macrófagos. Los macrófagos son uno de los principales reservorios de hierro, cuyo exceso se acumula en forma de ferritina. El contenido de hierro en los macrófagos alveolares es 100 veces mayor que en los monocitos sanguíneos, lo que sin duda contribuye a su colonización por micobacterias tuberculosis.

El efecto tóxico sobre los macrófagos de micobacterias se lleva a cabo mediante endotoxinas y factores inespecíficos. Ambos y otros afectan principalmente al sistema respiratorio de los macrófagos - mitocondrias. Las endotoxinas incluyen arabinolípidos micólicos, que inhiben la respiración de las mitocondrias. A las toxinas no específicas se incluyen los productos de la síntesis de la parte lipídica de la célula micobacteriana, ácidos fítico y fítico, que provocan la disociación de la fosforilación oxidativa. La intensificación de los procesos metabólicos en estas condiciones no se acompaña de la síntesis adecuada de ATP. Las células huésped comienzan a experimentar hambre de energía, lo que conduce a la inhibición de su actividad vital, y en el futuro a la citólisis y la apoptosis.

Es posible que algunos factores de patogenicidad se formen solo dentro de las células infectadas, como ocurre en otras bacterias que prefieren un estilo de vida intracelular. Por ejemplo, la salmonella, parasitando dentro de los macrófagos, expresa adicionalmente más de 30 genes. A pesar de la descripción completa del genoma de Mycobacterium tuberculosis. 30% de los codones están relacionados con proteínas con propiedades desconocidas.

Resistencia a los medicamentos de las micobacterias

Desde el punto de vista clínico, la sensibilidad a los medicamentos del microorganismo determina la posibilidad de usar quimioterapia estándar con el fármaco indicado para tratar la enfermedad causada por la cepa aislada. La estabilidad "predice el fracaso del tratamiento con un fármaco quimioterapéutico probado". En otras palabras, el uso de quimioterapia estándar que da como resultado el logro de una concentración sistémica de fármaco, usualmente efectiva en condiciones normales, no suprime la reproducción de "microorganismos resistentes".

En microbiología, un enfoque poblacional se basa en la definición de susceptibilidad a los medicamentos o resistencia a los mismos, lo que implica un grado diferente de estabilidad del grupo (una población heterogénea) de células microbianas. La resistencia a los medicamentos se evalúa en características cuantitativas, como "concentración inhibitoria mínima" (CIM). Por ejemplo, con MIK-90, el 90% de los microorganismos mueren (concentración bacteriostática). Por lo tanto, la resistencia debe entenderse como su grado en una parte de la población microbiana, lo que predetermina el fracaso del tratamiento en la mayoría de los casos. En general, se acepta que el 10% de las cepas resistentes entre toda la población microbiana del paciente puede tener un efecto patogénico. En tisiobacteriología para fármacos antituberculosos de primera línea, es del 1%. O 20 unidades formadoras de colonias - CFU). Esta parte de la población microbiana en un mes puede desplazar el original y formar un foco de lesión. Para los medicamentos antituberculosos de la segunda serie, el criterio de estabilidad es un aumento del 10% en la población microbiana.

El desarrollo de la resistencia a los medicamentos de los microorganismos está asociado con la selección (selección) en presencia de un antibiótico y con la supervivencia predominante de una porción de una población microbiana que tiene mecanismos de protección contra un agente antibacteriano. En cada población hay una cantidad insignificante de células mutantes (usualmente 10 ⁶ -10 ⁹ ) resistentes a tal o cual droga. Durante la quimioterapia, las células microbianas sensibles mueren y las resistentes se multiplican. Como resultado, las células sensoriales son reemplazadas por células estables.

Las micobacterias tienen inicialmente una alta resistencia natural a muchos fármacos antibacterianos de amplio espectro de acción, pero diferentes especies tienen diferente espectro y grado de esta sensibilidad.

Bajo verdadera constante estabilidad natural comprender microorganismos de características específicas asociadas con la ausencia de la acción antibiótica de destino o debido a la inaccesibilidad del objetivo principal de la permeabilidad de la pared celular baja, sustancia inactivación enzimática u otros mecanismos.

La resistencia adquirida es propiedad de cepas individuales para permanecer viables en aquellas concentraciones de antibióticos que inhiben el crecimiento de la parte principal de la población microbiana. La adquisición de resistencia en todos los casos se produce genéticamente: la aparición de nueva información genética o un cambio en el nivel de expresión de sus propios genes.

En la actualidad, se han descubierto varios mecanismos moleculares de resistencia de micobacterias de tuberculosis:

• inactivación de antibióticos (inactivación de la fermentación), por ejemplo, β-lactamazam;
• modificación del objetivo de acción (cambio en la configuración espacial de la proteína debido a la mutación de la región correspondiente del genoma):
• hiperproducción del objetivo, que conduce a un cambio en la relación del agente diana a la liberación de una porción de las proteínas de soporte vital de la bacteria;
• eliminación activa del fármaco de la célula microbiana (eflujo) debido a la inclusión de mecanismos de protección contra el estrés:
• cambiar los parámetros de permeabilidad de las estructuras celulares microbianas externas que bloquean la capacidad del antibiótico para penetrar en el interior de la célula;
• Inclusión de la "derivación metabólica" (ruta de intercambio de derivación).

Además de los efectos sobre el metabolismo de las células microbianas dirigir, muchos antibióticos (bencilpenicilina. Estreptomicina, rifampicina) y otros factores adversos (biocidas sistema inmune) conducen a la aparición de formas modificadas de micobacterias (protoplastos, formas L). Así como transferir células a un estado inactivo: la intensidad del intercambio celular disminuye y la bacteria se vuelve inmune a la acción del antibiótico.

Todos los mecanismos forman un grado diferente de resistencia, proporcionando resistencia a diferentes concentraciones de fármacos de quimioterapia, por lo que la aparición de resistencia en las bacterias no siempre se acompaña de una disminución en la eficacia clínica del antibiótico. Para evaluar la efectividad y el pronóstico del tratamiento, es importante conocer el grado de resistencia.

En la actualidad, se determina al menos un gen para cada fármaco antituberculoso de la primera serie y para la mayoría de las preparaciones de reserva. Mutaciones específicas que conducen al desarrollo de variantes resistentes de micobacterias. En la amplia difusión de la resistencia a los medicamentos en las micobacterias, la alta incidencia de mutaciones in vivo es más importante que in vitro.

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Tipos de resistencia a los medicamentos de las micobacterias

Distinga entre resistencia a medicamentos primaria y adquirida. Los microorganismos con resistencia primaria incluyen cepas aisladas de pacientes que no recibieron terapia específica o que recibieron drogas durante un mes o menos. Si es imposible aclarar el hecho de usar medicamentos antituberculosos, se usa el término "resistencia inicial".

Resistencia a los medicamentos primaria es de gran importancia clínica y epidemiológica, por lo tanto, para su evaluación correcta no debería llevar a cabo nuevos casos de TB quimioterapia para estudios microbiológicos de material de diagnóstico. La frecuencia de la resistencia a los medicamentos primaria se calcula como la relación entre el número de pacientes con TB recién diagnosticados con resistencia primaria a una serie de todos los pacientes recién diagnosticados que recibieron la susceptibilidad al fármaco de estudio para una meta Si cepa resistente aislado de un paciente en el fondo de la terapia anti-TB, llevado a cabo durante un mes o más, la estabilidad Considerado como adquirido. La frecuencia de la resistencia primaria a los medicamentos caracteriza el estado epidemiológico de la población de patógenos de TB.

La resistencia farmacológica adquirida entre pacientes recién diagnosticados es el resultado de un tratamiento sin éxito (selección incorrecta de medicamentos, falta de adhesión al régimen, dosis más bajas de medicamentos, suministros inestables y mala calidad de los medicamentos). Estos factores conducen a una disminución en la concentración sistémica de fármacos en la sangre y a su eficacia, mientras simultáneamente "desencadenan" células protectoras en células micobacterianas.

Para fines epidemiológicos, se calcula la frecuencia de los casos tratados previamente. Para este propósito, se tienen en cuenta los pacientes reclutados para tratamiento repetido después de un curso fallido de quimioterapia o recaídas. La relación del número de cultivos resistentes de Mycobacterium tuberculosis se calcula con el número de todas las cepas examinadas para determinar la presencia de resistencia a los medicamentos durante el año entre los pacientes de este grupo en el momento de su registro.

En la estructura de la resistencia a los medicamentos, se distingue a Mycobacteria tuberculosis:

Monoresistencia: resistencia a uno de los fármacos antituberculosos, se conserva la sensibilidad a otros medicamentos. Cuando se usa terapia compleja, rara vez se detecta la monorresistencia y. Como regla, a la estreptomicina (en 10-15% de los casos entre pacientes recién diagnosticados).

Resistencia a múltiples fármacos: resistencia a dos o más drogas.

Resistencia a múltiples fármacos: resistencia a la isoniazida y la rifampicina simultáneamente (independientemente de la disponibilidad de resistencia a otras drogas). Se acompaña, como regla, de la resistencia a la estreptomicina, etc. En la actualidad, la MDR de los patógenos de la tuberculosis se ha convertido en un fenómeno epidemiológicamente peligroso. Los cálculos muestran que la detección de patógenos con MDR en más del 6.6% de los casos (entre pacientes recién diagnosticados) requiere un cambio en la estrategia del Programa Nacional de Tuberculosis. De acuerdo con el monitoreo de la resistencia a los medicamentos, la frecuencia de MDR entre los pacientes recién diagnosticados es de 4 a 15%, entre las recaídas - 45-55%, y entre los casos de tratamiento no exitoso - hasta 80%.

Superestabilidad: resistencia múltiple a los medicamentos combinada con resistencia a las fluoroquinolonas y uno de los medicamentos inyectables (kanamicina, amikacina, capreomicina). La tuberculosis, causada por cepas con superestabilidad, representa una amenaza directa para la vida de los pacientes, ya que las otras drogas antituberculosas de la segunda fila no tienen un efecto antibacteriano pronunciado. Desde 2006, en algunos países, se ha controlado la distribución de cepas de micobacterias con superstabilidad. En el exterior, es costumbre designar esta versión de MDR como XDR.

Resistencia cruzada: cuando la aparición de resistencia a un solo fármaco conlleva resistencia a otros medicamentos. En M. Tuberculosis, como regla, las mutaciones asociadas con la resistencia no están interrelacionadas. El desarrollo de resistencia cruzada se debe a la similitud de la estructura química de algunos medicamentos antituberculosos. Particularmente a menudo se detecta resistencia cruzada dentro de un grupo de fármacos, por ejemplo aminoglucósidos. Para la predicción de resistencia cruzada, se necesitan estudios del cultivo de micobacterias a nivel genético en combinación con un estudio microbiológico de resistencia.

Micobacterias no tuberculosas

Las micobacterias no tuberculosas se transmiten de persona a persona muy raramente. La frecuencia de asignación de algunas de sus especies del material de los pacientes es comparable con la frecuencia de estas especies con respecto a los objetos del entorno externo. Las fuentes de infección pueden ser animales de granja y aves, alimentos no procesados. Las micobacterias se encuentran en material post-mortem y en leche de ganado.

Según los laboratorios bacteriológicos, la prevalencia de micobacterias no tuberculosas en 2004-2005 fue 0.5-6.2% entre todas las micobacterias en pacientes recién diagnosticados. Probablemente, la frecuencia puede ser algo mayor, ya que el método utilizado para procesar el material de diagnóstico no es óptimo para las micobacterias no tuberculosas. Las micobacterias saprófitas pueden estar presentes en el material de diagnóstico si no se siguen las reglas de recolección o debido a la especificidad del material (por ejemplo, M. Smegmatis puede excretarse de la orina de pacientes varones).

En este sentido, es importante confirmar repetidamente las especies detectadas de micobacterias del material del paciente.

Las micobacterias afectan la piel, los tejidos blandos y también pueden causar micobacteriosis de los pulmones, que es especialmente común en condiciones de inmunodeficiencia. Con la localización pulmonar se detecta con mayor frecuencia en hombres de edad avanzada, cuya historia incluye enfermedades pulmonares crónicas, incluidas aquellas con lesiones fúngicas.

De todas las micobacterias, el complejo M. Avium-intracellularae es el agente causal más común de la micobacteriosis pulmonar en el hombre. Causa enfermedades de los pulmones, ganglios linfáticos periféricos y procesos diseminados. En el norte de la región europea, alrededor del 60% de la micobacteriosis de los pulmones. Los procesos fibrocavernosos e infiltrativos predominan tomando un curso crónico debido a la alta resistencia a los medicamentos antituberculosos.

M. Kansasii son los agentes causantes de la enfermedad pulmonar crónica, que se asemeja a la tuberculosis. La quimioterapia es más efectiva, debido a la mayor sensibilidad de M. Kansasii a los fármacos antibacterianos. M. Xenopi y M. Malmoense causa, principalmente, enfermedades pulmonares crónicas. Pueden contaminar el sistema de agua caliente y fría. El hábitat de M. Malmoens no está completamente establecido. M. Xenopi muestra una sensibilidad bastante buena a la terapia antituberculosis. M. Malmoense muestra una sensibilidad suficientemente alta a los antibióticos in vitro, pero el tratamiento conservador a menudo es ineficaz hasta la muerte. M. Fortuitum y M. Chelonae son reconocidos como agentes causantes de enfermedades de huesos y tejidos blandos debido a la infección directa de la herida con trauma, intervención quirúrgica y lesión penetrante. Causan hasta un 10% de micobacteriosis de los pulmones. Fluye como una derrota bilateral, destructiva y crónica, a menudo letal. Los medicamentos antituberculosos y los antibióticos de amplio espectro no son activos o no son muy activos contra este tipo de micobacterias.

En las regiones del sur, micobacteriosis de la piel y los tejidos blandos causada por M. Leprae, M. Ulceranse. La detección de micobacterias no tuberculosas se lleva a cabo en los laboratorios de las principales instituciones contra la tuberculosis del país. Esto requiere una alta calificación y un buen equipo de laboratorios.