Основная часть. 
Туберкулёз органов дыхания

Возбудитель туберкулеза и его свойства Типичным представителем рода микобактерий являются микобактерии тонких, слегка изогнутых, гомогенных или зернистых палочек длинной от 0,8 до 3−5 мкм и шириной от 0,3 до 0,5 мкм. Форма и зернистость микобактерий хорошо видны в окрашенных препаратах. Особенности клеточной структуры микобактерий туберкулёза удаётся обнаружить при помощи таких методов цитологического исследования, как электронография, люминесцентная, фазово-контрастная микроскопия и др.

Совершенствование способов фиксации, техники ультратонких срезов и увеличение разрешающей способности электронного микроскопа позволили установить ультраструктуру микобактерий и определить локализацию в ней отдельных органоидов. В бактериальной клетке дифференцируется клеточная мембрана, цитоплазма с отдельными органоидами и ядерная субстанция.

Химический состав микобактерий туберкулёза В состав клетки входят вода (85,9%), белки, углеводы, липиды и минеральные соли. Липиды составляют от 10 до 40% сухого вещества. Они растворимы в спирту, эфире и хлороформе. Белковый компонент — различные Туберкулопротеины — составляют 56% сухого вещества клетки. Туберкулопротеины разделяются по своим физико-химическим свойствам на 3 типа: с высокой молекулярной массой (32 000;44000) — хорошо растворимые, биологически активные; со средней молекулярной массой (16 000) — менее растворимые, менее биологически активные; с низкой молекулярной массой (9000) — нерастворимые, наиболее тесно связанные с нуклеиновой кислотой, образующие комплексы — нуклеопротеиды. В состав туберкуло-протеинов входят почти все известные аминокислоты.

В микобактериях туберкулёза содержится до 15,3% углеводов большей частью в виде полисахаридов, свободных и в соединениях с фосфатидами и белками.

Минеральные вещества микобактерий туберкулёза составляют около 6% массы клетки. Это кальций, фосфор, магний, калий, железо, цинк и марганец в основном в виде соединений.

Питательные среды Для нормального развития микобактерии требуются специальные питательные среды, содержащие углерод, азот, водород, кислород, фосфор, магний, калий, а также железо, хлор, натрий, серу. Кроме того, для полноценного развития микобактерий туберкулёза, как и других микроорганизмов, необходимо наличие факторов роста, которые в минимальных количествах улучшает рост бактерий на средах, содержащие основные питательные вещества. Факторы роста не входят в состав ферментных систем клетки, но используются для их построения. Известны факторы роста, родственные по своей природе витаминам группы В, ряд аминокислот, органических кислот и липидов. Все эти факторы содержаться в полноценных средах — яичных, кровяных, картофельных.

Первичные культуры микобактерий, выделенные из патологического материала, особенно чувствительны к отсутствию факторов роста. По-видимому, при вегетировании в тканях организма они теряют способность самостоятельно синтезировать такие вещества. Следовательно, для таких культур необходимы полноценные питательные средства.

Для культивирования и дифференциации микобактерий туберкулёза используется большое количество разнообразных по составу и консистенции питательных сред. По составу их можно разделить на три группы: среды, содержащие глицерин; белковые средства среды (сывороточные, яичные, желтковые); синтетические (безбелковые) среды. Более полноценными являются смешанные среды, которые применяют для выделения культур из патологического материала. По консистенции среды делят на твёрдые, полужидкие и жидкие.

При культивировании микобактерий на питательных средах большое значение имеет концентрация в среде водородных ионов (pH). Наилучший рост культур отмечается при pH 6,8−702. Микобактерии могут расти при более кислой реакции (pH 5.5) и при более щелочной (pH 8.0), однако менее интенсивно Ферментативная активность Микобактерии туберкулёза для синтеза белков клеточной мембраны, цитоплазмы и органоидов и для биоэнергетических процессов используют различные органические соединения, что указывает на их значительную и разнообразную ферментативную активность.

Как известно, внутриклеточное дыхание микобактерий осуществляется оксидоредуктазами. К этой большой группе окислительно-восстановительных ферментов относятся дегидрогеназы, оксидазы, а также каталаза и пероксидаза. Особый интерес представляют каталаза и пероксидаза, поскольку с ними интимно связанны такие биологические свойства микобактерий туберкулёза, как вирулентность и лекарственная устойчивость к препаратам группы гидразидов изоникотиновой кислоты. У всех аэробных микроорганизмов завершающим продуктом окислительно-восстановительных процессов является перекись водорода. Каталаза расщепляет перекись водорода на воду и кислород. Пероксидаза катализирует окисление перекисью водорода ряда фенолов и ароматических аминов.

Дыхание Для нормального развития микобактерии туберкулёза нуждаются в кислороде, поэтому их относят к аэробам. Большинство исследователей считали возбудителя туберкулёза абсолютным аэробом. Работы Л. М. Моделя (1952) и др. показали возможность роста микобактерий туберкулеза при недостатке или отсутствии кислорода. Это обстоятельство позволяет рассматривать микобактерии туберкулёза как факультативные аэробы. Однако вопрос о факультативной аэробности возбудителя остаётся до сих пор не решённым. Исследователи при конструировании новых питательных сред придерживается принципа максимальной аэрации растущей популяции.

Размножение Рост культуры микобактерий туберкулёза в обычных условиях в тканях организма и на питательных средах происходит в основном путём простого деления клетки. При электронно-микроскопическом исследовании установлено, что деление начинается с двустороннего вдавления цитоплазматической мембраны в цитоплазму. При соединении этих перегородок образуются дочерние особи. Известен и более сложный цикл деления микробной особи — почкование. На определённом этапе крупное гранулярное образование на полюсе клетки, окружённое небольшой частью цитоплазмы, спускается к периферии клетки, образуя выпуклость на поверхности клеточной мембраны. В дальнейшем бугорок увеличивается и отпочковывается от материнской клетки в виде образования кокковидной формы.

Одним из возможных, но ещё не доказанных способов размножения микобактерий считается спорообразование. При этом в цитоплазме клетки, по мнению некоторых авторов, происходит увеличение нескольких шаровидных структур, имеющих вид зерен, и медленное исчезновение цитоплазмы. Зерна освобождаются из клетки и могут в дальнейшем прорастать в новые особи. Такой способ размножения роднит микобактерий с актиномицентами. Размножение микобактерий туберкулёза происходит медленно. Цикл простого деления материнской клетки на две дочерние занимает от 20 до 24 ч. микроскопический видимый рост микроколоний на жидких средах можно обнаружить на 5−7 день, видимый рост колоний на поверхности твёрдой среды — на 12−20 день.

Одним из характерных свойств возбудителя туберкулёза является его способность изменяться под воздействием внешних факторов. Помимо уже описанных морфологических, тинкториальных и физиологических особенностей, у микобактерий туберкулёза отмечаются более глубокие изменения, касающие5ся биологических свойств при сохранении ими в некоторых случаях морфологической общности. Последние являются следствием длительного процесса адаптации и селекции в специфических условиях, которые привели к стойкому изменению метаболизма клеток микроорганизма. В части эти изменения закреплены генетически в таксономически обособленных видах микобактерий: человеческих, бычьих, птичьих, нетуберкулёзных (атипичных).

Виды микобактерий и их дифференциация Основным признаком, по которому микобактерии были отнесены к тому или другому виду, является различная патогенность их для разных видов животных и для человека. Среди патогенных микобактерий различают четыре вида: M. tuberculosis — возбудитель туберкулёза человека, M. Avium — возбудитель туберкулёза птиц, M. Bovis — возбудитель туберкулёза рогатого скота, M. microti (OVS, или Oxford vole strain) — возбудитель туберкулёза полевых мышей. Последние вид некоторые исследователи (Нахимсон Л.И., 1946; Каграманов А. И, 1955, и др.) рассматривают как вариант бычьего, адаптировавшийся в организме полевой мыши.

Между отдельными видами микобактерий наблюдается переходные формы.

Микобактерии различных видов имеют ряд морфологических, культурных, биохимических и биологических особенностей, которые позволяют дифференцировать их друг от друга. Существует мнение, что микобактерии бычьего вида имеют морфологические отличия от человеческих — меньшую длину тела микроба, меньшую его фрагментацию.

Предположен ряд питательных сред, на которых дифференциация микобактерий проводится в зависимости от изменения окраски среды, характера роста. Однако морфологические и культурные различия не позволяют с полной достоверностью дифференцировать эти виды. Более чёткая их дифференциация возможна с помощью биологических методов, основанных на неодинаковой чувствительности лабораторных животных к человеческим и бычьим микобактериям туберкулёза.

Важным тестом для идентификации микобактерий человеческого и бычьего видов является ниациновый тест (проба Конно), основанный на свойстве человеческих микобактерий продуцировать значительно больше ниацина, чем микобактерия бычьего вида.

По мнению Я. А. Благодарного (1972), достоверные данные о принадлежности микобактерий к тому или иному виду можно получить только при помощи комплексного исследования. Микобактерии человеческого и бычьего видов могут вызвать заболевание туберкулёза не только у человека, но и крупного рогатого скота, овец, коз, свиней, верблюдов, реже у лошадей, собак и кошек.

Среди известных в настоящее время антропозоонозов самым распространённым является туберкулёз. Заболевают им практически все позвоночные животные. Известно 54 вида млекопитающих, у которых установлен туберкулёз. В последнее время в литературе всё чаще появляются сообщения о заболеваниях (микобактериозах), вызванные атипичными (нетуберкулезными) микобактериями, представители которых выделены в отдельную категорию, весьма неоднородную как по происхождению, так и по свойствам. Объединяющим фактором является кислотоустойчивость. В связи с этим вопрос о происхождении и характере атипичных микобактерий остаётся нерешённым.

По мнению многих авторов, атипичные микобактерии, во всяком случае, некоторые из них, имеют связь с туберкулёзной инфекцией.

Изучение патогинической роли атипичных микобактерий в клинике легочных и внелегочных заболеваний показало, что наиболее частые этиологическим фактором микобактериозов является микобактерии III группы, реже I группы и еще реже II и IV групп.

Основной видовой признак микобактерий туберкулеза — патогенность, т. е. способность жить и размножаться в тканях живого организма и вызывать специфические ответные реакции, приводящие к определенной нозологической форме патологии — туберкулезу. Как уже было сказано выше, микобактерии туберкулеза патогенны для многих видов животных и человека. Наиболее восприимчивыми к заражению считаются морские свинки, которые применяют в качестве модели для биологической пробы при диагностике туберкулеза. Однако в настоящее время имеется большое количество штаммов микобактерий туберкулеза, различающихся по степени своей патогенности, т. е. по вирулентности. Следовательно, вирулентность является индивидуальным признаком отдельного штамма микроба и характеризуется интенсивностью размножения микроорганизма в тканях.

Высоковирулентные микобактерии туберкулеза у чувствительных к ним животных быстро размножаются в организме, не разрушаются фагоцитами, вызывают прогрессирующее образование туберкулезных очагов, приводящее в дальнейшем к неизбежной гибели животных. Слабовирулентные микобактерии также могут размножаться в организме, но они захватываются фагоцитами и разрушаются ими. Образующиеся специфические очаги подвергаются обратному развитию, животное не погибает. Вирулентность не является постоянным свойством. Она может изменяться у отдельных штаммов. Так, свежевыделенные из патологического материала микобактерии туберкулеза, как правило, более вирулентны, чем лабораторные штаммы, длительно содержащиеся на искусственных питательных средах. Для оценки вирулентности были предложены биологический метод (классический) и биохимические тесты. Последние установлены на установленном факте взаимосвязи корд-фактора микобактерий и их вирулентности, то есть цитохимических реакциях.

Лекарственная устойчивость микобактерий туберкулеза Возникновение устойчивых к антибактериальным препаратам вариантов — закономерное явление, основной биологический закон, выражение приспособления видов к окружающей среде. В литературе сформировались две теории сущности лекарственной устойчивости микобактерий туберкулеза. Теория адаптации предполагает изменение свойств микроорганизма, адекватные изменению окружающей среды. Соответственно развитие лекарственной устойчивости микобактерий расценивается как проявление одной из форм изменчивости бактериальной клетки под влиянием химиопрепаратов.

Лекарственная устойчивость микобактерий туберкулеза возникает ко всем химиотерапевтическим средствам и антибиотикам. Сложность многообразия химической структуры существующих противотуберкулезных препаратов ни в коем случае не дают основания думать об одинаковом механизме их биологического действия. Изучение биологических особенностей, ферментативной активности, химического состава лекарственно — устойчивых вариантов в сравнении с чувствительными, генетически однородными микобактериями позволило выделить несколько основных механизмов, обусловливающих резистентность бактериальной клетки к данному антибактериальному агенту:

Появление нового пути обменных процессов, обходящего блокированное обменное звено;

Увеличение продукции метаболита — антагониста данного ингибитора;

Увеличение продукции фермента, который блокируется данным препаратом;

Снижение необходимости в продуктах ингибирующей метаболитной системы;

Увеличение расщепления ингибитора;

Образование измененного фермента, который слабее ингибируется данным препаратом;

Уменьшение проницаемости бактериальной клетки в отношении данного вещества Все эти процессы могут происходить за пределами бактериальной клетки, на уровне клеточной мембраны и внутри бактериальной клетки.

Установлены характерные особенности вариантов микобактерий туберкулеза, устойчивых к различным противотуберкулезным препаратам. Варианты устойчивые к стрептомицину по своему морфологическому виду, строению колоний почти не отличаются от чувствительных к нему. Иногда появляется пигментация колоний. Микобактерии полностью сохраняют вирулентность и антигенную структуру. Однако они изменяют ферментативную активность и обладают пониженной способностью синтезировать инозит.

Довольно скудные данные имеются в литературе о штаммах микобактерий, устойчивых к другим противотуберкулезным средствам: ПАСК, виомицину, канамицину, капреомицину, рифампицину, этамбутолу, тиоамидам и циклосерину. Известно, что вирулентность канамициноили карпеомициноустойчивых вариантов полностью сохраняется, а виомициноустойчивых микобактерий — может снижаться в зависимости от штамма. Данные о вирулентности микобактерий туберкулеза, устойчивых к ПАСК, противоречивы.

Кроме устойчивости микобактерий к противотуберкулезному препарату, возможно проявление зависимости от него. Зависимость выражается в необходимости этого препарата для роста и развития культуры. Чаше этот феномен наблюдается в отношении стрептомицина. Установленная зависимость строго специфична и довольно стойка. Механизм ее возникновения точно не выяснен.

Предполагают стимулирующий эффект стрептомицина или использование антибиотика клеткой микроорганизма в качестве метаболита.

Устойчивость микобактерий туберкулеза к внешним воздействиям Микобактерии туберкулеза обладают значительной устойчивостью к различным физическим и химическим агентам, холоду, теплу, влаге и свету. В естественных условиях при отсутствии солнечного света они могут сохранять свою жизненную способность в течение нескольких месяцев. Высохшие микобактерии остаются патогенными для морской свинки в течение одного — полутора года. В уличной пыли микобактерия сохраняется в течение 10 дней. На страницах книг они могут оставаться живыми в течение 3 месяцев, при рассеянном свете погибают через 1 — 1.5 месяца. В воде микобактерии сохраняются очень долго (в течение 150 дней). Микобактерии туберкулеза выдерживают процессы гниения и могут несколько месяцев сохранятся в погребенных трупах.

Исследования устойчивости микобактерий, находящихся в культурах и различных выделениях больных туберкулезом, к различным физическим и химическим тесно связала с практическими задачами дезинфекции патологического материала, жилищ и предметов. Культура микобактерий, облученная солнечным светом погибает в течение полутора часов. Ультрафиолетовые лучи убивают микобактерии через 2 — 3 минуты. Во влажной мокроте микобактерии погибают при кипячении в течение 5 минут, в высушенной мокроте — только через 45 минут.

Микобактерии туберкулеза довольно устойчивы к действию ионизирующей реакции. Так, облучение рентгеновскими лучами в течение 36 часов культуры H37RV слабо действует на ее жизнеспособность. Однако ультразвуковые волны разрушают клетки микобактерий. Микобактерии туберкулеза теряют способность размножаться под действием электромагнитных волн с частотой колебаний 2000 кГц. Обычные дезинфекционные агенты слабоэффективны в отношении микобактерий туберкулеза. Надежной дезинфекции мокроты больных туберкулезом можно добиться при применении препаратов, выделяющих свободный активный хлор (3 — 5% растворы хлорамина в течение 5 часов, 1 — 2% растворы хлорамина, активированные сульфатом аммония, в течение 3 часов, 10 20% хлорная известь в течение 2.5 часов и др.).

Патогенез туберкулёза Патогенез туберкулеза как инфекционное заболевание изучается более 100 лет со времени открытия Р. Кохом в 1882 г. специфического возбудителя болезни — микобактерий туберкулеза.

Наиболее частый путь заражения туберкулезом — аэрогенный, но возможен и алиментарный и весьма редко — контактный через поврежденную кожу или слизистые оболочки. После проникновения микобактерий в организм человека, не зараженного ранее туберкулезом, в качестве первой защитной реакции развивается фагоцитоз. Эффективность этой защитной реакции зависит от многих факторов — возраста, пола, различных индивидуальных факторов риска, наследственной резистентности, или, наоборот, предрасположенности к туберкулезу. Определенную роль при аэрогенном заражении имеет система мукоцилиарного клиренса, позволяющая частично вывести попавшие в бронхи частицы пыли, капельки слизи, слюны, мокроты, содержащие микроорганизмы. При энтеральном заражении может иметь значение всасывающая функция кишечника. Главную же роль и основное влияние на течение туберкулезной инфекции имеет состояние иммунитета, как врожденного, так и приобретенного. Локальные изменения в месте внедрения микобактерий, прежде всего, связаны с реакцией полинуклеарных клеток, которая сменяется более совершенной формой защитной реакции с участием макрофагов, осуществляющих фагоцитоз и разрушение микобактерий.

Процесс взаимодействия макрофагов с различными микроорганизмами, в том числе микобактериями туберкулеза, является очень сложным и до конца не изученным.

Процесс фагоцитоза и лизиса микобактерий регулируется Т-лимфоцитами и выделяющимися ими медиаторами (лимфокинами). Количество Т-лимфоцитов, а также их функциональная активность в настоящее время хорошо изучены у больных туберкулезом, в том числе на субпопуляционном уровне.

Кроме того, в инфекционном процессе активное участие принадлежит веществам, освобождающимся при разрушении микобактерий. Эти вещества (фракции) были подробно изучены F. Seibert (1949), M. Goren (1982). Наиболее активное влияние на макроорганизм оказывают протеины и нуклеопротеиды, полисахариды и особенно липиды. При интенсивном размножении микобактерий в организме человека вследствие малоэффективного фагоцитоза выделяется большое количество токсических веществ, индицируется резко выраженная ПЧЗТ, которая способствует появлению экссудативного компонента воспаления с развитием казеозного некроза и его разжижения. В процессе разжижения казеозных масс микобактерии получают возможность для бурного внеклеточного размножения. В этот период из-за очень большой бактериальной популяции происходит процесс увеличения супрессорных клеток (Тс), что приводит к угнетению ПЧЗТ, иммунологической активности Т-хелперов, лимфопении и анергии, обусловливающей прогрессирование туберкулезного процесса.

Клинико-морфологические проявления в результате первичного заражения микобактериями туберкулеза принято называть первичным туберкулезом.

В настоящее время хорошо известно, что первичный туберкулез может проявляться не только в виде первичного туберкулезного комплекса, как это было принято считать ранее, но и туберкулеза внутригрудных лимфатических узлов, плеврита, различных изменений в легких — туберкулемы, очагов и др.

Первичный туберкулез в результате свежего заражения развивается лишь у 7 — 10% заразившихся, остальные переносят первичную туберкулезную инфекцию без клинических признаков; наступившее заражение проявляется виражом туберкулиновых реакций.

Сохранение в остальных очагах персистирующих микобактерий поддерживает приобретенный иммунитет, но одновременно таит в себе риск эндогенной реактивации туберкулезного процесса вследствие реверсии измененных форм возбудителя туберкулеза в бактериальную форму и размножение бактериальной популяции Механизмы эндогенной реактивации, а также развитие туберкулезного процесса на современном уровне изучены еще не достаточно.

В основе реактивации лежит быстро прогрессирующее размножение бактериальной популяции и увеличение количества микобактерий.

К факторам, способствующим реактивации, относятся также различные заболевания: сахарный диабет, лимфогранулематоз, силикоз, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, состояние после резекции желудка, хронические заболевания легких, психические заболевания, протекающие с депрессивным синдромом, алкоголизм, стрессовые ситуации, синдром приобретенного иммунодефицита и др.

В последние годы получены достаточно достоверные материалы о важной роли наследственности в течение туберкулезной инфекции. Изучение системы HLA человека выявило наличие предрасположенных и резистентных к туберкулезу генотипов. Генетические факторы влияют на ответ иммунной системы при размножении микобактерий туберкулеза в организме человека.

Возможен и другой путь развития вторичного туберкулеза — экзогенный, связанный с новым повторным заражением микобактериями туберкулеза (суперинфекция). Но при экзогенном пути развития вторичного туберкулеза недостаточно проникновения микобактерий в уже инфицированный организм, даже при массивной повторной суперинфекции. Необходима совокупность ряда условий и факторов риска, снижающих иммунитет.

Исход болезни зависит от ее течения — прогрессирующего или регрессирующего, эффективности лечения и обратимости явлений, сформировавшихся в процессе болезни.