Этиология и молекулярная биология и туберкулеза

лаборатории эпидемиологически и социальных инфекций НЦ ПЗСРЧ СО РАМН

комплекс микобактерий туберкулеза (МБК):
M. tuberculosis,
M. bovis,
M. bovis BCG,

M.africanum,
M. microti, M.canettii,
M. pinnipedii,
M.caprae
На М.t uberculosis приходится 98-99% всех случаев туберкулеза легких и 80-90% случаев туберкулеза всех видов

оценкам ВОЗ на 2011 год, во всем мире насчитывается 16-20

миллионов больных туберкулезом.
число новых случаев заболевания ежегодно превышает 8 миллионов
более 1.8 миллиона человек умирает от ТБ.
Большинство новых случаев и смертельных исходов заболевания приходятся на развивающиеся страны, где инфицирование часто происходит в детстве.
В странах с высоким бременем болезни годовой риск инфицирования туберкулезом детей оценивается в 0.5-2%.
Смерть детей обычно обусловлена туберкулезным менингитом или диссеминированной формой заболевания.

положения

2009 гг.
150 000 больных

групп населения;
экологическая обстановка;
перенаселенность;
эпидемия ВИЧ;
изменением патоморфоза туберкулезной инфекции

проявлений болезни
Распространение инфекции (инфицирование).
Начало инфекции, пролиферация и диссеминация в инфицированном

организме.
Развитие иммунной реакции организма.
Казеация (развитие казеозного некроза) и ускоренное размножение МБТ.
Вторичное распространение инфекции (способность инфицировать, заражать).

высыхают и становятся пылевыми
частицами.
Пылевые частицы, содержащие микобактерии, вдыхаются
человеком.
Частицы проникают через

бронхи и скапливаются в альвеолах.
Микобактерии поглощаются альвеолярными макрофагами
неиммунизированного организма.
Если альвеолярные макрофаги способны уничтожить МБТ,
инфекция не развивается.

макрофагах.
Размножающиеся МБТ убивают альвеолярные макрофаги,
макрофаги распадаются, высвобожденные хемокины и МБТ

взаимодействуют с новыми клетками.
Вновь сформированные макрофаги и моноциты захватывают и переваривают МБТ.
Киллерные клетки и Т-лимфоциты начинают накапливаться в поврежденных участках.
МБТ продолжают размножаться, убивая клетки макроорганизма, и распространяться локально (в участке своего первоначального внедрения).
МБТ транспортируются во внутригрудные лимфатические узлы, откуда распространяются в системные органы.

может происходить в двух вариантах.
Вариант 3.1. У большинства пациентов в

течение 3-го этапа появляется достаточная устойчивость, чтобы подавлять развитие туберкулеза на протяжении всей жизни.
3.1.1. Размножение МБТ останавливается, а их количество резко уменьшается.
3.1.2. Первичный фокус и его дочерние фокусы оставляют после себя минимальные остаточные проявления.
3.1.3. Туберкулиновый кожный тест становится положительным.

туберкулезного процесса. Оно чаще наблюдается среди ВИЧ-инфицированных, детей, а также

у лиц, предрасположенных к туберкулезу.
У некоторых пациентов возникает реактивация скрытой туберкулезной инфекции. Реактивация может происходить вне легких или в самом легком и закончиться тканевым повреждением, формированием полости распада и вторичным размножением МБТ.

передают туберкулезные антигены Т-лимфоцитам; Т-лимфоциты высвобождают цитокины.
Цитокины стимулируют продуцирование и

активацию макрофагов. В результате формируется защита от повреждения клеток и тканей.
Указанные реакции ограничивают быстрое размножение и/или уничтожают МБТ, заканчиваются формированием первичного легочного фокуса.
Если макроорганизм не способен создать эффективную защиту от МБТ, первичный очаг прогрессирует.

подвергается некротизированию (казеации) с последующим формированием полости.
В этот период МБТ,

находящиеся во внеклеточном пространстве, размножаются экспоненциально.

МБТ продолжают оставаться в организме;
результатом незаконченного процесса после перенесенного туберкулеза.

организма, обусловленной вирулентными МБТ или вакциной БЦЖ.

Туберкулин - водно-глицериновый экстракт

из бульонной культуры туберкулезных бактерий.

Туберкулин не обладает полными антигенными свойствами, т.е. не сенсибилизирует здоровый организм и не вызывает образования противотуберкулезного иммунитета. туберкулеопротеин. антиген А60.

Туберкулин вызывает ответную реакцию только у людей, предварительно сенсибилизированных МБТ или вакциной БЦЖ.

На месте внутрикожного введения туберкулина через 24-48 ч развивается специфическая аллергическая реакция замедленного типа в виде формирования инфильтрата -отек всех слоев кожи с мононуклеарной и гистиоцитарной реакцией.
Эта реакция характеризует степень аллергии — изменение чувствительности или реактивности организма на туберкулин, но не является мерой иммунитета.

инфильтрата или его размер 0-1мм.
слабоположительные — размер инфильтрата 5-9

мм;
средней интенсивности — 10-14 мм;
выраженные — 15-16 мм;
гиперергические — к таким реакциям у детей и подростков относят реакции с диаметром инфильтрата 17 мм и более, у взрослых —21 мм и более, а также везикулонекротические реакции независимо от размера инфильтрата с лимфангоитом или без него;
- усиливающиеся — реакцией на туберкулин считают увеличениеинфильтрата на 6 мм и более по сравнению с предыдущей реакцией.

- аэрогенный.
Источником распространения инфекции являются больные туберкулезом легких.
Аэрозольная

взвесь мокроты, может несколько часов сохраняться в воздухе.
Передача заболевания происходит при вдыхании человеком зараженного микобактериями туберкулеза воздуха.
Обычно заражение происходит в помещениях.
Каждый больной бактериовыделитель, не получающий лечения, может инфицировать от 10 до 15 человек в год.

тыс. раз меньше, чем при аэрогенном пути.
Возможно при употреблении

в пищу мясных и молочных продуктов, инфицированных М. bovis (плохо проваренного мяса, некипяченого или непастеризованного молока).
Контактный путь передачи туберкулеза через поврежденные кожные покровы.
Внутриутробный путь заражения встречается крайне редко и связан со специфическими поражениями плаценты и родовых путей женщин с диссеминированным туберкулезом или аспирацией новорожденным инфицированных околоплодных вод.

рогатого скота. Передача людям бычьего вида микобактерии в основном происходит

через инфицированное молоко; обычно поражаются другие органы, помимо легких (внелегочный ТБ).
Пастеризация молока обеспечивает тепловую инактивацию М.bovis (и Mtb) и прерывает, таким образом, алиментарный путь передачи. Передача туберкулеза, вызываемого дикой М.bovis, от человека человека маловероятна.
Вновь появился кожный туберкулез, главным образом, в качестве проявления системной инфекции, вызванной Mtb, M.bovis или БЦЖ уВИЧ-коинфицированных пациентов.

МБТ.
Минуя защитный слой слизи и реснитчатого эпителия бронхов и

оседают в альвеолах легких.
Инфекционный процесс начинается с размножения микобактерии в легких и приводит к формированию пневмонического очага.
По лимфатическим путям МБТ попадают в лимфатические узлы средостения.
Пневмонический участок в легких и региональный лимфаденит образуют первичный туберкулезный комплекс, откуда с кровотоком МТБ разносятся в органы и ткани.
У лиц с нормальным иммунным ответом размножение МБТ будет остановлено, однако часть из них может существовать латентно.
У лиц с ослабленным иммунитетом происходит размножение МБТ, и через несколько месяцев развивается первичный туберкулез.
Вторичный туберкулез может возникнуть через несколько лет после инфицирования МБТ в результате реактивации старого туберкулезного очага или реинфекции (повторного заражения лиц, уже перенесших первичную инфекцию).
туберкулез может поражать любые органы и ткани, но чаще всего (в 80-85% случаев) страдают легкие.

могут быть защитными или патогенными в зависимости от специфичности и

функции активированных Т-клеток.
Защита от болезни ассоциируется с ответом Т-клеток в виде Thl, включающего гамма-интерферон (IFN) продуцирующего CD4+ Т-клетки. Гамма-интерферон активирует макрофаги.
Mtb, стимулируя продуцирование цельной кровью IFN, является на сегодня показателем, который наиболее тесно ассоциируется с защитой.
Основной комплекс тканевой совместимости класса I, ограниченный CD8+ Т-клетками, выполняет важную роль в обеспечении защитного иммунного ответа.

Thl-Th2 Т-клеток.
Обычно мощная обусловленная Т-клетками гиперчувствительность замедленного типа приводит

к гибели инфицированных макрофагов и также вызывает обширный некроз тканей хозяина. Выделение противовоспалительных цитокинов в ответ на антигены Mtb может подавлять иммунный ответ и ограничивать вызываемое Th2 поражение тканей.

методу Циля — Нельсена. Маштаб увеличения: 1,000

диссеминированного ТБ среди детей.
Она не предотвращает первичного инфицирования и,

что более важно, не предотвращает реактивацию латентной легочной инфекции, являющейся основным источником бациллярного распространения среди населения

не образуют спор и капсул
размножаются медленным клеточным делением

находиться в латентном состоянии.
медленная скорость роста возбудителей.
высокая плотность

(концентрация) клеток М.tuberculosis в пораженном органе – до 10 млрд на легкое;
способность клеток к переходу в фазу отсутствия роста с реактивацией через несколько лет.
природная устойчивость ко многим антибиотикам.
лекарственная устойчивость связана не с R-плазмидами (в отличие от большинства прокариот), а с IS-элементами.
отсутствие экзотоксинов.
признаки инфицирования проявляются в виде реакции на туберкулин.
значимое предпочтение в использовании аминокислот ala, gly, pro, arg и trp, и сравнительно меньшую частоту использования аминокислот, таких, как asp, lys, phe и tуr

микобактерии - корд-фактор),
Поверхностно-активные липиды (сульфолипиды) образуют вместе с

липополисахаридами цитотоксические мембранотропные комплексы.
Специфичные воска (микозиды) защищают микобактерию от воздействий внешней среды, вызывают образование гранулем и обладают антигенными свойствами.
Липоарабиноманнан неспецифически подавляет активность Т-лимфоцитов и других лейкоцитов

Геном M. tuberculosis меньше, чем у других микобактерий, содержит 4

411 529 пар нуклеотидов, 65,6% которого составляют гуанин и цитозин.
Имеет гены, многократно дублирующие ключевые ферментные системы (ацил-СоА-синтаза и ацил-СоА-дегидрогеназа – участники липидного обмена, в производстве которых участвуют 36 различных генов)

4267
Более 51% генов возникли в результате дупликации и перемещения доменов.

Из 4000 генов, кодирующих белки, 60 кодируют функциональные компоненты РНК:
уникальный рибосомальный РНК оперон,
10S РНК, участвующий в деградации белков с нетипичной матричной РНК,
РНК компонент фермента РНК-азы Рибозим, который принимает участие в метаболизме тРНК ,
45 транспортных РНК,
около 100 липопротеинов.

инициаторных кодонов GTG в 35%,
Оперон (целостно транскрибируемая группа функционально

родственных генов) рибособальной РНК (rrn) представлен в единичном экземпляре и располагается необычно «далеко» от предполагаемого начала репликации oriC (участок, где начинается репликация)
значительная часть кодирующей ёмкости генома (около 9%) направлена на производство ферментов липогенеза и липолиза.

активного кислорода, который продуцируют фагоциты;
ген mce, кодирующий макрофаг-колониобразующий фактор

и sigma-фактор sig A (aka rpoV), мутация которого может привести к ослаблению жизнеспособности бактерий, ее клеточной стенки.
фосфолипаза С, липаза и эстераза — ферменты, атакующие клеточные и вакуолярные мембраны тканей человека.

и его сопоставление с фенотипическим разнообразием вида позволяет:
выявлять гены,

ответственные за формирование вирулентности микроорганизма;
проводить группировку штаммов по характерных генотипических чертам М. tuberculosis
относить неизвестные изоляты к уже известной группе.
выявлять филогенетические отношения между ними и изучать эволюционную историю данного вида на основе знания геномных структур штаммов и их принадлежности к определённой группе

принадлежащих к семействам IS3, IS5, IS21, IS30, IS110, IS256, IS13,

IS1535.
Транспозон IS6110, относящийся к семейству IS3 , имеет длину 1361 н.п. является стабильным элементом.
Содержит один сайт рестрикции PvuII,
В составе хромосомы различных штаммов микобактерий туберкулёза, как правило, присутствует от 5 до 20 копий IS6110
Различия в количестве копий и локализации используют для дифференциации штаммов МБТ.

геномах - 5-6 копий на геном.
IS 1081 обладает меньшей,

чем 1S6110, степенью полиморфизма.

PGRS-последовательности
GC-богатые полиморфные последовательности - PGRS, входят в состав ряда генов, принадлежащих вариабельному генному семейству РЕ

разделенных уникальными последовательностями (спейсерами) длиной от 34 до 41 н.п.

Главный тандем повторений (MPTRs) это полимофная10-bp повторяющаяся последовательность, разделенная 5-bp-последовательностью.

ETR). Количество повторов в каждом локусе варьирует в зависимости от

штамма.

MIRU
В геноме М. tuberculosis обнаружен 41 рассеянный (по геному) повторяющийся элемент (mycobacterial interspersed repetitive units, MIRU)локус, но только 12 являются полиморфными в популяции и применимы в качестве маркеров