Возбудитель
Микобактерий туберкулеза - кислото-, спирто- и щелочеустойчивые микроорганизмы. Неподвижны, спор и капсул не образуют, жгутиков не имеют. Типичная форма - стройные или слегка изогнутые палочки с закругленными краями. В электронном микроскопе микобактерий всех видов имеют вид палочки с закругленными краями. Однако встречаются нередко изогнутые и овальные формы. Размеры клеток могут значительно варьировать в зависимости от возраста культуры: длина от 1,5 до 4 мкм, ширина от 0,2 до 0,5 мкм. Установлена филогенетическая близость микобактерий туберкулеза с лучистыми грибами-актиномицетами: медленное развитие микобактерий на элективных питательных средах, способ размножения, полиморфность и способность при определенных условиях иногда образовывать нитевидные ветвистые формы с колбовидными вздутиями на концах. Это послужило причиной замены названия бациллы Коха на микобактерию туберкулеза (Мус. tuberculosis).
Микобактерий характеризуются высоким содержанием липидов (от 30,6 до 38,9 %), вследствие этого трудно окрашиваются анилиновыми красителями, но хорошо воспринимают краску после обработки карболовым фуксином при подогревании. При таком методе микобактерий туберкулеза хорошо удерживают красители и не обесцвечиваются при воздействии разведенных кислот, щелочей и спирта, чем отличаются от других микробов. На этом основан метод окраски микобактерии по Цилю-Нильсену.
Микобактерии с трудом окрашиваются положительно по Граму и приобретают сине-фиолетовый цвет.
Для быстрого обнаружения микобактерии в различных объектах существует люминесцентный метод, в основе которого лежит их способность окрашиваться люминесцентными красителями (родамин-аурамином) и давать золотисто-желтый цвет под воздействием ультрафиолетового излучения. Метод обладает высокой чувствительностью, дает цветное изображение возбудителя. Исследование ведется при среднем увеличении, что дает возможность просмотреть большее поле, чем при иммерсионной микроскопии под большим увеличением.
Благодаря электронной микроскопии у микобактерии выявлены трехслойная клеточная стенка, микрокапсула, цитоплазматическая мембрана и др. В состав цитоплазматической мембраны входят липопротеидные комплексы, различные ферментные системы, в частности, ответственные за окислительно-восстановительные процессы. Цитоплазма микобактерии представлена гранулами, вакуолями и полостями, число которых может возрастать после воздействия химических агентов.
В микрокультурах, развивающихся в жидких питательных средах, микобактерии человеческого и бычьего видов образуют косы, жгуты, завитки, скопления. Микрокультуры легко обнаруживают при обычной микроскопии мазков, окрашенных по методу Цилю-Нильсена. В препаратах, приготовленных из первичных посевов, при исследовании под фазовым контрастом обычно различают гомогенные зернистые элементы, среди которых встречаются сферические светопреломляющие структуры.
В культурах, выделенных от крупного рогатого скота, чаще находят шаровидные образования правильной формы, одинаковых размеров, а также отдельно лежащие нитевидные структуры.
Культивирование
Микобактерии туберкулеза размножаются в строго аэробных условиях на специальных элективных питательных средах, содержащие соединения углерода, азота, водорода и кислорода, а также магний, калий, серу и фосфор. Стимулирующее влияние на рост туберкулезных микобактерий оказывают соли железа и некоторые другие элементы. Необходимым условием для осуществления биохимических процессов у микобактерий является создание оптимальной температуры: 37-38°С для человеческого, 38-39°С для бычьего и 39-41°С для птичьего вида. Следует отметить, что микобактериям туберкулеза присущ медленный обмен веществ: рост культур проявляется через 15-30 суток и более, в начале в виде почти незаметных микроколоний, из которых затем формируются визуально наблюдаемые макроколонии. В 1887 г. Нокар и Ру обнаружили у микобактерий туберкулеза глицеринофильность. Глицерин оказался лучшим источником углерода: прибавление его в мясной бульон и агар вызывает обильный рост культур.
При выборе среды следует учитывать ее назначение: для пересева и сохранения субкультур лучше использовать простые глицеринсодержащие среды (МПГБ, глицериновый картофель). Для первичного выделения культур оправдали себя только плотные яичные среды Петраньяни, Гельберга и др. Для изучения биохимических свойств микобактерий и других целей целесообразно применять безбелковые синтетические среды Сотона, Моделя.
Возбудители туберкулеза, особенно птичьего вида, ряд атипичных и сапрофитных микобактерий при росте в жидких питательных средах образуют как поверхностный, так и придонный рост с наличием бугристой, морщинистой пленки крошкообразной консистенции, имеющей желтовато-коричневый, кремовый или бурый цвет.
На плотных средах микобактерий образуют сливающиеся бугристые колонии, которые могут иметь гладкую блестящую или шероховатую поверхность, а также сплошной морщинистый налет белого, или белого с желтоватым оттенком, или же другого цвета.
Существуют методы ускоренного выращивания (микрокультивирование) микобактерий, предложенные рядом исследователей (Прайс, 1941; Е. А. Школьникова, 1948; Н. М. Колычев, 1970 и др.).
Метод Прайса. Мазок на стекле высушивают, затем выдерживают 5 мин в 5%-м стерильном водном растворе серной кислоты. Кислоту смывают стерильной дистиллированной водой. Мазок помещают в жидкую питательную среду, в которой рост микобактерий проявляется на стеклах через 2-6 суток в виде микрокультур, после их окраски по Циль-Нильсену при микроскопии.
Биохимические свойства
Микобактерии туберкулеза содержат различные ферменты. Ферменты эстераза и липаза расщепляют жиры; дегидраза - органические кислоты, в том числе аминокислоты; уреаза - мочевину, перигалоза - углеводы, каталаза - переоксид водорода; протеолитические ферменты (протеаза) - белок. Микобактерии ферментируют алкоголь, глицерин и многочисленные углеводы, лецитин, фосфатиды. У молодых культур микобактерий туберкулеза сильно выражены редуцирующие свойства, что, в частности, проявляется в их способности восстанавливать теллурит.
Токсинообразование. Микобактерии туберкулеза содержат эндотоксины - туберкулины (Р. Кох, 1890), которые проявляют токсическое действие только в больном организме. Жирные кислоты (масляная, пальмитиновая, туберкулостеариновая, олеиновая) способствуют распаду клеточных элементов, творожистому перерождению тканей, блокируют липазу и протеазы, вырабатываемые микобактериями. Вирулентные микобактерий содержат полисахаридные компоненты, корд-фактор, повышающий их вирулентность, кроме того, корд-фактор разрушает митохондрии клеток зараженного макроорганизма, нарушая процессы дыхания и фосфорилирования.
Антигенная структура
Микобактерии туберкулеза содержат полисахаридо-белково-липоидный комплекс, названный полным антигеном. При парентеральном введении у животных наблюдают образование антител, которые выявляют в серологических реакциях - РА, РП, РСК и др.
Туберкулины также относятся к антигенам. В отдельности ни одна из фракций микобактерий туберкулеза (туберкулопротеиды, туберкулолипиды, туберкулополисахариды) не вызывает иммунологических сдвигов в организме. Образование антител вызывает лишь полисахаридо-липоидный комплекс, т. е. полный антиген.
Среди атипичных микобактерий различают общие и групповые антигены. Для их идентификации используют серологические тесты, чаще метод диффузионной преципитации в агаре по Оухтерлони.
Устойчивость
Микобактерии туберкулеза отличаются устойчивостью к химическим и физическим воздействиям, особенно к высушиванию. В высушенной мокроте, кусочках пораженной ткани, пыли Микобактерии сохраняют жизнеспособность от 2 до 7 месяцев и более; в проточной воде - более года, в почве - до 3 лет. Низкие температуры не влияют на жизнеспособность микобактерий.
Микобактерии весьма чувствительны к воздействию прямых солнечных лучей, в жаркие дни в мокроте они погибают через 1,5-2 ч. Особенно губительно для них ультрафиолетовое излучение. Важное значение в санитарно-профилактическом отношении имеет высокая чувствительность микобактерий к нагреванию. Во влажной среде они погибают при 60°С в течение 1 ч, при 65°С - через 15 мин, при 70-80°С - через 5-10 мин. В свежем молоке возбудитель туберкулеза сохраняется 9-10 суток, а в скисшем молоке гибнет под воздействием молочной кислоты; в масле - недели, а в некоторых сырах - даже месяцы. Микобактерии туберкулеза по сравнению с другими неспорообразующими бактериями значительно более устойчивы к химическим дезинфицирующим веществам; 5% раствор фенола и 10%-раствор лизола разрушают возбудителя через 24 ч, 4% формалин - после 3 ч.
В качестве дезинфицирующих растворов при туберкулезе наиболее эффективны: 3% щелочной раствор формальдегида при 3-часовой экспозиции; 2% (по формальдегиду) раствор метафора, растворы хлорной извести, нейтрального гипохлорита кальция и взвеси, содержащие не менее 5 % активного хлора при экспозиции 3 ч; 1% раствор глутарового альдегида, 8% эмульсия феносмолина из расчета 1 л/м2 и при экспозиции 3 ч и др.
Патогенность и патогенез
Патогенность. Бычий вид микобактерии вызывает болезнь у коров, овец, коз, свиней, лошадей, кошек, собак, оленей, маралов и др. Из лабораторных животных наиболее чувствительны кролики и морские свинки, у которых развивается генерализованный туберкулез.
Птичий вид микобактерии вызывает туберкулез у кур, индеек, цесарок, фазанов, павлинов, голубей, уток и др. В естественных условиях возможно заражение домашних животных (лошади, свиньи, козы, овцы, иногда крупный рогатый скот) и даже человека.
Из лабораторных животных наиболее подвержены кролики, морские свинки менее восприимчивы. Инкубационный период длится от нескольких недель до нескольких лет. Доказана персистенция L-форм, которые обладают способностью к реверсии в типичные микобактерии. Наличие L-форм рассматривают как причину рецидива туберкулеза в оздоровленных стадах (В. С. Федосеев, А. Н. Байгазанов, 1987).
Патогенез.Возбудитель туберкулеза, попав в организм аэрогенным, алиментарным и другими путями, проникает в межклеточные щели слизистой оболочки, где их поглощают подвижные полиморфноядерные лейкоциты (фагоциты) и с током лимфы или крови разносят по всему организму. Размножение микобактерии туберкулеза и взаимодействие с ними макрофагов происходит преимущественно в тканях с избирательной локализацией туберкулезного процесса (лимфатические узлы, легкие, печень и др.). В дальнейшем в местах жизнедеятельности возбудителя формируется защитный очаг - туберкул.
Туберкулезные изменения в тканях представляют собой воспалительную реакцию, включающую в себя процессы альтерации (некроз части тканевых элементов), экссудации (выход из сосудов плазмы с форменными элементами) и пролиферации (формирование соединительной капсулы). Основу туберкула составляют фагоциты. Туберкул вначале имеет сероватый цвет и округлую форму; величина его от булавочной головки до чечевичного зерна.
Затем узелок окружается соединительнотканной капсулой. Ткань внутри инкапсулированного узелка из-за отсутствия притока питательных веществ и под воздействием токсинов возбудителя отмирает и превращается в сухую крошковатую массу, напоминающую творог (казеоз).
Процесс формирования первичного туберкулезного очага получил название первичного комплекса. Исход первичного туберкулезного процесса может быть различным. При высокой естественной резистентности организма и минимальных дозах возбудителя может произойти заживление первичного туберкулезного комплекса с одновременным разрушением содержащихся в нем микобактерий. Но чаще всего инкапсулированные первичные очаги обызвествляются и вместе с находящимися внутри них туберкулезными микобактериями сохраняются в организме длительное время, даже в течение всей жизни.
В организме с пониженной резистентностью процесс инкапсуляции возбудителя в первичном очаге выражен слабо. Вследствие недостаточной регенерации соединительной ткани происходит расплавление стенок туберкулезного узелка, при этом микобактерий попадают в здоровую ткань, что приводит к образованию множества мелких узелков, которые могут сливаться между собой, образуя крупные туберкулезные фокусы.
Микобактерий из туберкулезных фокусов могут попасть в кровь, что приводит к генерализации процесса и развитию в разных органах туберкулезных очагов различной величины. При такой стадии болезни отмечается неблагоприятный исход туберкулезной инфекции - истощение и смерть.
Следует отметить, что в последние годы довольно часто наблюдается скрытое течение туберкулезной инфекции, при котором возбудитель длительное время пребывает в макроорганизме, но специфические туберкулезные изменения во внутренних органах и тканях отсутствуют.
