Επαναφορά των νανοβακτηρίων στην αρχική τους μορφή. Βακτήρια μορφής L. Ποικιλομορφία συστημάτων ρύθμισης βιοφίλμ

Εισαγωγή

Για πολλούς αιώνες, οι επιστήμονες έχουν μελετήσει τους μικροβιακούς πληθυσμούς και τους μηχανισμούς σχηματισμού τους και μόνο στα τέλη του περασμένου αιώνα αντιμετώπισαν μια ειδική μορφή οργάνωσης βακτηριακών καλλιεργειών - μια κοινότητα μικροοργανισμών που μπορούν να αποικίσουν περιβαλλοντικά αντικείμενα και δεν υπάρχουν μόνο σε τη μορφή μικροπλαγκτού, αλλά και ειδικά οργανωμένα βιοφίλμ. Τα βιοφίλμ είναι κινητές, συνεχώς μεταβαλλόμενες ετερογενείς κοινότητες (Chebotar, 2012), οι οποίες μπορούν να σχηματιστούν από βακτήρια ενός ή περισσότερων ειδών και αποτελούνται τόσο από κύτταρα που λειτουργούν ενεργά όσο και από αδρανή ή ακαλλιέργητα. Ο σχηματισμός τέτοιων άκρως εξειδικευμένων κοινοτήτων είναι μια από τις κύριες στρατηγικές για την επιβίωση των βακτηριακών καλλιεργειών όχι μόνο στο περιβάλλον, αλλά και στον ανθρώπινο οργανισμό. Γενικά, τα βιοφίλμ είναι μια ομάδα μικροβιακών κυττάρων που περιβάλλονται από ένα παχύ, μακρομοριακό στρώμα βλέννας.

Μηχανισμός σχηματισμού βιοφίλμ

Οι μικροοργανισμοί υπάρχουν συνήθως ως ελεύθερα επιπλέουσες μάζες ή μεμονωμένες αποικίες, αλλά ορισμένοι εκπρόσωποι του βακτηριακού βασιλείου τείνουν να προσκολλώνται σε ένα συγκεκριμένο επιφανειακό υπόστρωμα και να σχηματίζουν ένα βιοφίλμ, ο μηχανισμός σχηματισμού του οποίου είναι πολύπλοκος, αυστηρά ρυθμισμένος και περιλαμβάνει τέσσερα διαδοχικά στάδια.

Στάδιο 1: αναστρέψιμη (πρωτογενής) προσκόλληση στην επιφάνεια. Το πρώτο στάδιο του σχηματισμού βιοφίλμ χαρακτηρίζεται από αναστρέψιμη προσκόλληση που σχετίζεται με τη δράση μη ειδικών φυσικοχημικών δυνάμεων μεταξύ μορίων και δομών στην επιφάνεια μικροοργανισμών (στοιχεία του κυτταρικού τοιχώματος, μαστίγια, μαστίγια) και ενός στερεού υποστρώματος λόγω διαφόρων αλληλεπιδράσεων: van der Waals, υδρόφοβη, ιοντική, ηλεκτροστατική;

Στάδιο 2: μη αναστρέψιμη προσκόλληση στην επιφάνεια. Μετά την προσρόφηση, το βακτηριακό κύτταρο κινείται κατά μήκος της επιφάνειας του υποστρώματος, δεσμεύεται σταθερά σε αυτό μέσω παραγόντων πρόσφυσης, καθώς και με τη βοήθεια μη πολυμερών προσκολλητινών, οι οποίες διακρίνουν τα δομικά στοιχεία των επιφανειών του ιστού ξενιστή - κολλαγόνο, ελαστίνη, γλυκοπρωτεΐνες , υαλουρονικό οξύ. Στο ίδιο στάδιο, εκτός από την ισχυρή προσκόλληση στο υπόστρωμα, υπάρχουν: απώλεια κινητικότητας από βακτήρια, μεσοκυτταρικές αλληλεπιδράσεις, ανταλλαγή γονιδίων μεταξύ μικροοργανισμών τόσο του ενός όσο και του ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ.

Στάδιο 3: ωρίμανση - ωρίμανση 1 . Αφού προσκολληθούν σταθερά στο υπόστρωμα και ανταλλάξουν γονίδια, τα προσκολλημένα βακτήρια αρχίζουν να συνθέτουν έναν εξωπολυσακχαρίτη που περιβάλλει τη μήτρα, γνωστό ως εξωκυτταρική πολυμερική ουσία ( εξωκυτταρική πολυμερής ουσία), η οποία είναι μια προστατευτική «βλέννα» και αποτελεί το 85% ολόκληρου του ώριμου βιοφίλμ (Chebotar, 2012· Frolova, 2015). Αυτή η μήτρα προάγει τον σχηματισμό του αρχικού βιοφίλμ από μικρές βακτηριακές αποικίες. Τα συστατικά του εξωπολυσακχαρίτη ποικίλλουν ανάλογα με το ποιοι μικροοργανισμοί αποτελούν μέρος του.

Στάδιο 4: ανάπτυξη - ωρίμανση 2 . Σε αυτό το στάδιο, σχηματίζεται ένα ώριμο βιοφίλμ, μετά το οποίο έρχεται η ώρα για δευτερογενείς αποικιστές, δηλαδή κύτταρα που προσκολλώνται σε βακτήρια που έχουν ήδη εντοπιστεί στην επιφάνεια (Afinogenova, 2011).

Τα ώριμα βιοφίλμ είναι ικανά να χάνουν μεμονωμένα θραύσματα, τα οποία, εξαπλώνοντας μέσω του μακροοργανισμού, προσκολλώνται σε υποστρώματα και σχηματίζουν νέα βιοφίλμ. Επιπλέον, τα βακτήρια δεν διαιρούνται σε ώριμα βιοφίλμ, καθώς περιβάλλονται από μια πυκνή μήτρα και διατηρούν υψηλή βιωσιμότητα.

Ο σχηματισμός βιοφίλμ είναι αρκετά γρήγορος. Η προσκόλληση των βακτηρίων μεταξύ τους γίνεται σε λίγα λεπτά, οι αποικίες σταθερά συνδεδεμένες σχηματίζονται σε 2-4 ώρες και η παραγωγή μιας εξωκυτταρικής πολυμερούς ουσίας γίνεται εντός 6-12 ωρών, μετά τις οποίες τα βακτήρια που σχηματίζουν το βιοφίλμ γίνονται σε μεγάλο βαθμό ανεκτικά στο αντιβιοτικά, απολυμαντικά, αντισηπτικά. Επιπλέον, τα βιοφίλμ ανακάμπτουν γρήγορα μετά από μηχανική κρούση (Chebotar, 2012).

Υπερδομή βιοφίλμ

Η υπερδομή του βιοφίλμ δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας ομοεστιακή μικροσκοπία λέιζερ σάρωσης. Η εξωκυτταρική μήτρα των μικροβιακών κυττάρων έχει μια συγκεκριμένη δομή και σχηματίζεται από τρισδιάστατες δομές που μοιάζουν με μανιτάρια ή σε σχήμα στήλης. Ο εξωπολυσακχαρίτης που απελευθερώνεται στο στάδιο της ωρίμανσης του βιοφίλμ αντιπροσωπεύεται από έναν ετεροπολυσακχαρίτη δύο στρωμάτων, ο οποίος είναι καθολικός για κάθε τύπο μικροοργανισμών. Η εξωτερική του στιβάδα περιέχει πολυσακχαρίτες σε ενυδατωμένη κατάσταση (δεξτράνη, υαλουρονικό οξύ, κυτταρίνη) και η εσωτερική στιβάδα είναι γεμάτη με κυστίδια μεμβράνης που μπορούν να λειτουργήσουν ως παράγοντες παθογένειας (τέτοια κυστίδια περιέχουν αλκαλική φωσφατάση C, πρωτεάσες, λυσοζύμη). Οι ουσίες των κυστιδίων εκτελούν επίσης τη λειτουργία της λύσης των εξασθενημένων βακτηριακά κύτταρα, θραύσματα του οποίου αποτελούν περαιτέρω αυξητικό παράγοντα και πηγή διατροφής για τα υπόλοιπα μέλη του βιοφίλμ.

Όλα τα συστατικά της μήτρας διαχωρίζονται με κανάλια μέσω των οποίων πραγματοποιείται η μεταφορά θρεπτικών ουσιών και οξυγόνου, καθώς και η απελευθέρωση τελικών προϊόντων του μεταβολισμού των βακτηριακών κυττάρων. Οι επιφανειακές δομές, τα ραμνολιπίδια, που αποτελούνται από ένα μείγμα πολυσακχαριτών, πρωτεϊνών, νουκλεϊκών οξέων και άλλων ουσιών, είναι υπεύθυνα για το σχηματισμό και τη συντήρηση τέτοιων καναλιών μεταφοράς.

Η μήτρα βιοφίλμ περιέχει επίσης εξωκυτταρικό DNA, το οποίο εμπλέκεται σε διαδικασίες προσκόλλησης, μεσοκυτταρικές αλληλεπιδράσεις και καθορίζει τις ιδιαιτερότητες της ύπαρξης κοινοτήτων βιοφίλμ (Tez, 2012).

Μορφολογία των κυττάρων που συνθέτουν το βιοφίλμ

Χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, διαπιστώθηκε ότι πρώιμα στάδιαο σχηματισμός ενός βιοφίλμ, η μορφολογία των μικροοργανισμών δεν αλλάζει (Frolova, 2015). Σε μεταγενέστερα, μεταγενέστερα στάδια, οι βακτηριακές δομές αποκτούν μορφολογική εξειδίκευση που σχετίζεται με την προσκολλημένη κατάσταση και τη συλλογική συνύπαρξη. Επιπλέον, τα κύτταρα στο βιοφίλμ αντικαθίστανται από επιφανειακές δομές, η συχνότητα ανταλλαγής γενετικού υλικού μεταξύ ατόμων στην κοινότητα αυξάνεται και η υπερδομική οργάνωση παραμορφώνεται.

Ιδιότητες και ρόλος στην προστασία των βακτηριακών πληθυσμών

Τα βιοφίλμ είναι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες προστασίας, αυξάνοντας σημαντικά την ανοχή των βακτηρίων σε στρεσογόνες καταστάσεις (έλλειψη οξυγόνου και θρεπτικών συστατικών κατά τη διάρκεια της πείνας), σε παράγοντες ανοσοποιητικό σύστημα ανθρώπινο σώμα, στη δράση εξωτερικών συνθηκών (αντιβιοτικά, απολυμαντικά, αποστείρωση). Μια τέτοια ανοχή συμβάλλει στην απόκτηση απόλυτης αντίστασης σε παράγοντες που θα μπορούσαν να καταστρέψουν τα βακτήρια εάν ήταν σε ελεύθερη κατάσταση.

Ο προστατευτικός ρόλος των βιοφίλμ συνίσταται στις ακόλουθες ιδιότητες:

1. Ιδιότητα φραγμού. Τα βιοφίλμ εμποδίζουν τη βαθιά διείσδυση στη μήτρα τους μεγάλων μορίων και κυττάρων που προκαλούν φλεγμονή και χρησιμεύουν ως διάχυτος φραγμός για μικρούς αντιμικροβιακούς παράγοντες.
2. Συνολικές προστατευτικές ιδιότητες. Τα βακτήρια (τόσο του ίδιου όσο και των διαφορετικών ειδών) είναι σε θέση να ανταλλάσσουν παράγοντες προστασίας (μεταβολικά προϊόντα ή γονίδια), δηλαδή να πραγματοποιούν αμοιβαία προστασία. Έτσι, βακτήρια ενός είδους που είναι ανθεκτικά στα αντιβιοτικά μπορούν να μεταφέρουν γονίδια υπεύθυνα για την αντοχή σε βακτήρια άλλου είδους που είναι ευαίσθητα σε αυτό το αντιβιοτικό, αυξάνοντας έτσι την αντοχή τους στη δράση του παράγοντα.
3. Μια ιδιότητα ανταλλαγής που διασφαλίζει τη μεταφορά γονιδίων και αποβλήτων μεταξύ μικροοργανισμών που αποτελούν μέρος του ίδιου βιοφίλμ (Chebotar, 2012; Tets, 2012).
4. Η ιδιότητα της αδράνειας, δηλαδή ο σχηματισμός ακίνητων (αδρανών, μη μεταβολιστικών, αδρανών) υποπληθυσμών, είναι μια βασική ιδιότητα που ενυπάρχει αποκλειστικά στα βιοφίλμ. Για να δράσει ένα αντιβιοτικό σε έναν μικροοργανισμό, πρέπει να είναι μεταβολικά ενεργό. Επομένως, τα ανενεργά βακτήρια στα βιοφίλμ είναι τα πιο ανθεκτικά σε τέτοιες επιπτώσεις (Tets, 2012· Frolova, 2015).

Ποικιλομορφία συστημάτων ρύθμισης βιοφίλμ

Τα κύτταρα στην εξωκυτταρική μήτρα έχουν « αίσθηση απαρτίας" ( απαρτία εξεύρεση της φόρας) - την ικανότητα να μεταδίδουν πληροφορίες και να ρυθμίζουν τη συμπεριφορά τους λόγω της έκκρισης μορίων σήματος. Με άλλα λόγια, είναι ένα ρυθμιστικό σύστημα που βρίσκεται μέσα στο βιοφίλμ. Είναι γνωστά τρία συστήματα που διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη φύση των αυτοεπαγωγέων:

1. Χρησιμοποιείται κυρίως από gram-αρνητικά βακτήρια και η ακυλιωμένη λακτόνη ομοσερίνης δρα ως μόρια σήματος, τα οποία συνδέονται με μια ρυθμιστική πρωτεΐνη που αλληλεπιδρά με δύο ρυθμιστικά ένζυμα - τη λουσιφεράση και την ομοσερίνη-λακτόνη-συνθάση. Η ενεργοποίηση των ρυθμιστικών πρωτεϊνών προκαλεί το σχηματισμό συστάδων βιοφίλμ από μικρόβια (Tets, 2012; Turkutyukov, 2013).
2. Είναι χαρακτηριστικό των θετικών κατά Gram βακτηρίων και λειτουργεί χρησιμοποιώντας γραμμικές και κυκλικές μορφές πεπτιδίων, φουρανίων, λακτόνων, των παραγώγων τους που εκκρίνονται στο εξωτερικό περιβάλλον. Μερικά από αυτά αλληλεπιδρούν με αισθητήριες κινάσες που δεσμεύουν τη μεμβράνη, οι οποίες μεταφέρουν ένα σήμα κατά μήκος της μεμβράνης, ενώ άλλες μεταφέρονται στο κύτταρο χρησιμοποιώντας περμεάσες, όπου συνδέονται με ενδοκυτταρικούς υποδοχείς. Ο μηχανισμός σηματοδότησης τέτοιων συστημάτων είναι ο καταρράκτης φωσφορυλίωσης-αποφωσφορυλίωσης. Τα πληροφοριακά μόρια αλληλεπιδρούν με συστήματα δύο συστατικών, τα οποία περιλαμβάνουν μια κινάση πρωτεΐνης σήματος που σχετίζεται με τη μεμβράνη. Η κινάση ανιχνεύει το πεπτίδιο αγγελιαφόρου και στη συνέχεια φωσφορυλιώνει και ενεργοποιεί μια ρυθμιστική πρωτεΐνη που συνδέεται με το DNA και ρυθμίζει τη μεταγραφή. Τα πεπτίδια σήματος αυτού του συστήματος κωδικοποιούνται στο χρωμόσωμα, ενώ οι πρωτεΐνες υποδοχέα κωδικοποιούνται σε πλασμίδια. Έτσι, με τη βοήθεια μιας τέτοιας επικοινωνίας, πλασμίδια που φέρουν γονίδια ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά, γονίδια για αιμολυσίνες, βακτηριοσίνες και γονίδια λοιμογόνου δράσης μετατοπίζονται.
3. Εμφανίζεται σε όλους τους μικροοργανισμούς και τα μόρια σήματος αντιπροσωπεύονται από βουτυρολακτόνη, κινόλη, υδροξυκετόνες, λουσιφεράση. Τα βακτήρια έχουν αισθητικές πρωτεΐνες υποδοχέα που δεσμεύουν αυτοεπαγωγείς, σχηματίζοντας ένα σύμπλεγμα που αλληλεπιδρά με την κινάση που συνδέεται με τη μεμβράνη. Η κινάση φωσφορυλιώνεται, το φωσφορικό άλας μεταφέρεται σε μια κυτταροπλασματική πρωτεΐνη και μετά σε μια ρυθμιστική πρωτεΐνη που συνδέεται με το DNA. Στη συνέχεια, λαμβάνει χώρα η ενεργοποίηση γονιδίων που κωδικοποιούν ρυθμιστικά RNA, γεγονός που οδηγεί στη διακοπή της έκφρασης των συστατικών των κυτταρικών δομών που υλοποιούν ενδοειδικές ενδοκυτταρικές επικοινωνίες.

Ένα τέτοιο πολύπλοκο σύστημα ρύθμισης, που βασίζεται στην παραγωγή μορίων επαγωγέα σήματος, πραγματοποιείται σε διαφορετικά επίπεδα επιρροής: μεταγραφικό, μεταφραστικό, μετα-μεταφραστικό. Λόγω της «αίσθησης απαρτίας» στον πληθυσμό του βιοφίλμ, συμβαίνουν συνεχώς δύο τύποι επιλογής - θετική και αρνητική, δηλαδή κύτταρα με ευεργετικές ιδιότητες διατηρούνται και βακτήρια με «περιττούς» φαινότυπους καταστρέφονται (Tets, 2012).

Συμμετοχή του συστήματος ΤΑ (σύστημα τοξίνης-αντιτοξίνης) στο σχηματισμό βιοφίλμ

Μιλώντας για βιοφίλμ, αξίζει να σημειωθεί ότι δεν είναι κάθε μικροοργανισμός ικανός να σχηματίσει. Η διαδικασία σύνθεσης μήτρας εξωπολυσακχαρίτη καθορίζεται από ορισμένους παράγοντες. Σύμφωνα με τα τελευταία αποτελέσματα μελέτης του Πανεπιστημίου του Στρασβούργου. Louis Pasteur, μπορεί να υποστηριχθεί ότι η παρουσία μιας εξειδικευμένης πρωτεΐνης είναι απαραίτητη για το σχηματισμό ενός βιοφίλμ. Για παράδειγμα, να σχηματίσουν μια κοινότητα Η ασθένεια του σταφυλοκοκουαπαιτείται η παρουσία SasG-πρωτεΐνης (σε σύμπλοκο με Zn 2+). Η πρωτεΐνη SasG είναι μια πρωτεΐνη που δεσμεύει το RNA που ενεργοποιεί:

1) η ανάπτυξη επιφανειακών δομών βακτηριδίων - μαστίγια, πιλί.

2) σύνθεση εξωκυτταρικών πολυσακχαριτών.

3) εξασφαλίζει τη διαμόρφωση ανοχής.

Ένα σύνολο δύο ή περισσότερων στενά συγγενών γονιδίων είναι υπεύθυνο για την έκκριση της πρωτεΐνης SasG, τα οποία μαζί κωδικοποιούν τόσο την πρωτεΐνη όσο και τον αντίστοιχο αναστολέα της.

Αυτό το σύστημα ονομάζεται TA-module. Εντοπίζεται στο πλασμίδιο. Αυτό είναι ένα αρκετά περίπλοκο σύστημα που παρέχει όχι μόνο την ικανότητα των βακτηρίων να σχηματίζουν βιοφίλμ, αλλά και εξασφαλίζει τη βιωσιμότητά του στο σύνολό του. Σύμφωνα με τον (Yamaguchi, 2011), εάν ένα θυγατρικό κύτταρο στερείται πλασμιδίου, τότε η ασταθής αντιτοξίνη (αναστολέας) που κληρονομείται από το κυτταρόπλασμα του μητρικού κυττάρου καταστρέφεται και η σταθερή τοξική πρωτεΐνη σκοτώνει το κύτταρο.

Επιπλέον, η ενότητα TA είναι υπεύθυνη για:

1) γονιδιακή ρύθμιση: ορισμένες τοξίνες δρουν ως γενικοί καταστολείς της γονιδιακής έκφρασης, ενώ άλλες είναι πιο ειδικές.

2) Έλεγχος ανάπτυξης: όπως σημειώθηκε, οι βακτηριοστατικές τοξίνες δεν σκοτώνουν το κύτταρο ξενιστή, αλλά περιορίζουν την ανάπτυξή του.

3) κυτταρική αντίσταση: σε ορισμένους πληθυσμούς βακτηρίων υπάρχει ένας υποπληθυσμός κυττάρων που είναι ανθεκτικός στη δράση πολλών κατηγοριών αντιβιοτικών. Ο υποπληθυσμός ελέγχεται από συστήματα τοξίνης-αντιτοξίνης. Αυτά τα αργά αναπτυσσόμενα ανθεκτικά κύτταρα ασφαλίζουν τον πληθυσμό από την πλήρη εξαφάνιση.

4) προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος και η επιβίωση των "στενών συγγενών" του - ένα διαφορετικό επίπεδο αντίστασης των πληθυσμιακών κυττάρων σε στρεσογόνες συνθήκες, που προκαλεί τον προγραμματισμένο θάνατο ορισμένων κυττάρων, ο οποίος εμποδίζει την εξαφάνιση ολόκληρου του πληθυσμού (το νεκρό κύτταρο γίνεται πηγή της διατροφής για τα υπόλοιπα).

5) Αντοχή στους βακτηριοφάγους: όταν ένας βακτηριοφάγος διαταράσσει τη μεταγραφή και τη μετάφραση των κυτταρικών πρωτεϊνών, η ενεργοποίηση των συστημάτων τοξίνης-αντιτοξίνης περιορίζει την αντιγραφή του φάγου.

Κλινική πτυχή της μελέτης βιοφίλμ

Επί του παρόντος, ο ρόλος των μικροβιακών βιοφίλμ στην εμφάνιση και ανάπτυξη πολλών μεταδοτικές ασθένειες. Πρόκειται για μολύνσεις των καρδιακών βαλβίδων και των αρθρικών προθέσεων, μολύνσεις των επιφανειών του τραύματος. Οι πληγές είναι ένα ιδανικό υπόστρωμα για μικροβιακή μόλυνση με επακόλουθο σχηματισμό βιοφίλμ. Τα βιοφίλμ στο τραύμα δημιουργούν ένα περιβάλλον με ένα συγκεκριμένο μικροκλίμα, το οποίο χαρακτηρίζεται από χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο. Τα βιοφίλμ καθυστερούν τη μετανάστευση και τον πολλαπλασιασμό των κερατινοκυττάρων, αναστέλλοντας έτσι τους προστατευτικούς ανοσοποιητικούς μηχανισμούς και εξωτερικά δημιουργούν ένα προστατευτικό στρώμα αδιαπέραστο από αντιμικροβιακά τοπική δράση(Chebotar, 2012a).

χαρακτηριστικό βιοφίλμ μολυσματικές παθολογίεςείναι η ουλίτιδα (φλεγμονή των ούλων), η στοματίτιδα (φλεγμονή του στοματικού βλεννογόνου), ο σχηματισμός πέτρας. Η ωτίτιδα - το πιο κοινό ωτορινολαρυγγολογικό πρόβλημα - συνοδεύεται επίσης από το σχηματισμό βιομεμβρανών, όχι μόνο βακτηριακών, αλλά και μυκητιακών.

Εκτός από τις λοιμώξεις του τραύματος, τα βιοφίλμ παίζουν ρόλο σε χρόνιες παθήσεις του ουροποιητικού συστήματος, σε λοιμώξεις που σχετίζονται με καθετήρα και εμφύτευμα (καθετήρες, βηματοδότες, καρδιακές βαλβίδες, ορθοπεδικές συσκευές), καρδιαγγειακές παθήσεις (ιγμορίτιδα, ενδοκαρδίτιδα). Με άλλα λόγια, τα βιοφίλμ παίζουν καθοριστικό ρόλο στην παθογένεση ένα μεγάλο εύροςτόσο επιφανειακές όσο και βαθιές μολυσματικές ασθένειες. Όλες αυτές οι ασθένειες είναι δύσκολο να αντιμετωπιστούν, έχουν υψηλή συχνότηταυποτροπή και μερικά από αυτά μπορεί να είναι η αιτία θανάτου.

Εάν υποψιάζεστε την παρουσία μικροοργανισμών που σχηματίζουν βιοφίλμ σε vivoλαμβάνονται υπόψη οι ακόλουθοι παράγοντες:

1) η αποκόλληση βιομεμβρανών στην κυκλοφορία του αίματος ή στο ουροποιητικό σύστημα μπορεί να οδηγήσει στον σχηματισμό εμβολών.

2) Τα βιοφίλμ αρνητικών κατά Gram βακτηρίων μπορούν να παράγουν ενδοτοξίνη (λιποπολυσακχαρίτη), η οποία οδηγεί σε τοξικό σοκ και DIC.

3) Τα βακτήρια στα βιοφίλμ μπορούν να ανταλλάξουν πλασμίδια ανθεκτικότητας (μεταφορά αντοχής από είδος σε είδος).

4) Τα βακτήρια στο βιοφίλμ δεν επηρεάζονται από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή.

5) Τα βιοφίλμ μπορούν να μειώσουν την ευαισθησία των βακτηρίων σε έναν αντιμικροβιακό παράγοντα.

Τα τελευταία τρία σημεία δείχνουν ότι τα βιοφίλμ είναι εξαιρετικά ανθεκτικά στα αντιβιοτικά. Ωστόσο, όσον αφορά αυτά, είναι πιο σωστό να χρησιμοποιείται ο όρος ανοχή. Ένα παράδειγμα της εμφάνισης του φαινομένου της ανοχής είναι η πρωτεΐνη SasG Σταφυλόκοκκος aureus. Η βιοσύνθεσή του προκαλεί αποτυχία στον κύκλο μετά την αναπαραγωγή, κατά τον οποίο διαταράσσεται η λειτουργία του βακτηριακού ενζύμου γυράση (ένα ανάλογο της τοποϊσομεράσης-4 στα βακτήρια). Αυτό οδηγεί στην εμφάνιση επίμονων.

Οι επίμονοι είναι μοναδικά κύτταρα βακτηριακών κοινοτήτων, τα οποία, έχοντας το ίδιο σύνολο γονιδίων με τους υπόλοιπους μικροοργανισμούς της κοινότητας, είναι πολλές φορές πιο ανθεκτικά σε εξωτερικούς παράγοντες, σε αντίθεση με τα κύτταρα γύρω τους (Ulyanov, 2014). Τα επίμονα διαφέρουν από τα συνηθισμένα βακτήρια στη φυσιολογία τους: ακόμη και υπό ευνοϊκές συνθήκες, σχηματίζουν μια εξωπολυσακχαριδική μήτρα γύρω τους, συχνά αναπτύσσονται πολύ πιο αργά από τα συνηθισμένα βακτήρια και, όπως ήδη αναφέρθηκε, είναι πολύ ανθεκτικά σε εξωτερικούς παράγοντες. Τα επίμονα αποτελούν ένα μικρό μέρος της βακτηριακής κοινότητας, αλλά ο αριθμός τους αυξάνεται στη στατική φάση της ανάπτυξης. Είναι ενδιαφέρον ότι τα θυγατρικά κύτταρα έχουν την ίδια αντίσταση σε εξωτερικούς παράγοντες με τα γονικά επίμονα κύτταρα.

Ας εξετάσουμε τον μηχανισμό της επίμονης αντίστασης. Ας υποθέσουμε ότι ένας εξωτερικός παράγοντας δρα σε μια βακτηριακή αποικία - για παράδειγμα, ένα αντιβιοτικό. Το αντιβιοτικό αναστέλλει τη δραστηριότητα της γυράσης (τοποϊσομεράση-4), ως αποτέλεσμα της οποίας συμβαίνουν θραύσματα DNA διπλής έλικας στο βακτηριακό κύτταρο, αλλά μόνο σε εκείνες τις περιοχές όπου η γυράση είναι ενεργή, δηλαδή στην περιοχή του «αντιγραφικού πιρουνιού ". Εάν τα κύτταρα προστατεύονται από μια εξωκυτταρική πολυμερή ουσία και ο αριθμός τέτοιων θέσεων δεν είναι μεγαλύτερος από δύο ή τέσσερις, τότε τα κυτταρικά συστήματα προστατεύουν το βακτήριο από το θάνατο αποκαθιστώντας τη βλάβη. Στα συνηθισμένα ταχέως αναπτυσσόμενα βακτηριακά κύτταρα, υπάρχουν πολλές τέτοιες θραύσεις και το DNA αποικοδομείται όταν χρησιμοποιούνται αντιβιοτικά, ενώ διατηρείται το DNA των επίμονων. Η επίδραση των αντιβιοτικών μπορεί να ποικίλλει, αλλά όλα αντιμετωπίζουν το ίδιο πρόβλημα: αργά αναπτυσσόμενοι, καλά προστατευμένοι επιμένοντες αγχώνονται λιγότερο και έχουν χρόνο να «ναφθαλήσουν» πριν τους προκληθεί μη αναστρέψιμη βλάβη.

Οι παρεχόμενες πληροφορίες δεν εξαντλούν τα δεδομένα για τα χαρακτηριστικά των μικροβιακών βιοφίλμ. Πρέπει να σημειωθεί ότι, παρά το μεγάλο θεωρητικό υλικό και τη σημασία του προβλήματος, παραμένουν άλυτα ζητήματα που σχετίζονται με τη δραστηριότητα σχηματισμού βιοφίλμ παθογόνων και υπό όρους παθογόνων μικροοργανισμών στη σύνθεση της νοσοκομειακής μικροχλωρίδας ιατρικών νοσοκομείων διαφόρων προφίλ. Δεν υπάρχουν φάρμακα που να είναι αποτελεσματικά κατά των βιοφίλμ και της μικροχλωρίδας στη σύνθεση των εξωκυτταρικών μητρών, καθώς και μέσα για την καταπολέμηση των ώριμων βιοφίλμ. Αυτό το πρόβλημα απαιτεί περαιτέρω ανάπτυξη.

Βιβλιογραφία

1. Yamaguchi Y., Inouye M. Ρύθμιση ανάπτυξης και θανάτου σε Escherichia coli από συστήματα τοξίνης-αντιτοξίνης. Nature Reviews Microbiology 2011, 9(11):779-790.

2. Afinogenova A.G., Dorovskaya E.N. Μικροβιακά βιοφίλμ τραυμάτων: τελευταίας τεχνολογίας // Τραυματολογία και Ορθοπεδική. - 2011. - Αρ. 3. – Σελ.119–125.

3. Balko A.B., Balko O.I., Avdeeva L.V. Σχηματισμός βιοφίλμ από στελέχη Pseudomonas aeruginosa // Microbiological journal. - 2013. - Αρ. 2. – Σελ.50–56.

4. Maltsev S.V., Mansurova G.Sh. Τι είναι το βιοφίλμ; // Πρακτική ιατρική. - 2011. - Αρ. 53. – Σελ.7–10.

5. Tets V.V., Tets. G.V. Μικροβιακά βιοφίλμ και προβλήματα αντιβιοτικής θεραπείας // Πρακτική Πνευμονολογία. - 2013. - Αρ. 4. – Σελ. 60–64.

6. Turkutyukov V.B., Ibragimova T.D., Fomin D.V. Μοριακά χαρακτηριστικά της μορφολογίας των βιοφίλμ που σχηματίζονται από στελέχη μη ζυμώσιμων gram-αρνητικών βακτηρίων // Pacific Medical Journal. - 2013. - Αρ. 4. – Σελ.44–47.

7. V. Yu. Ul'yanov, S. V. Operedintseva, I. G. Shvidenko, I. A. Norkin, G. V. Korshunov, and E. V. Gladkova, Russ. Βιολογική κινητική βιοφίλμ κλινικών στελεχών Staphylococcus aureus και Pseudomonas aeruginosa που απομονώθηκαν από ασθενείς με βρογχοπνευμονικές επιπλοκές σε τραυματική νόσο νωτιαίος μυελός// Κλινική εργαστηριακή διάγνωση. - 2014. - Νο. 8. – Σελ.43–47.

8. Φρόλοβα Για.Ν. Βιολογικές ιδιότητεςβιομεμβράνες τοξικογόνων στελεχών Corinobacterium Diphtheriae gravis TOX + : dis. ... Υποψήφιος Βιολογικών Επιστημών: 06/12/2015 / Frolova Yana Nikolaevna. - Ροστόφ, 2015. - 118 σελ.

9. Chebotar I.V. Μηχανισμός ανοσίας αντιβιοφίλμ // Δελτίο της Ρωσικής Ακαδημίας Ιατρικών Επιστημών. - 2012. - Τ.67. - Νο. 12. – Σελ.22–29.

10. Chebotar I.V., Konchalova E.D., Bugrova M.L. Φυσαλιδώδεις δομές στο σύστημα Βιοφίλμ Ουδετεροφίλου-Σταφυλόκοκκου // Λοιμώδης Ανοσολογία. – 2012α. - Νο. 61. – Σελ.35–39.

Έχει συσσωρευτεί πειραματικό υλικό που αποδεικνύει την ικανότητα του NF να συνεχίσει την ανάπτυξη υπό ευνοϊκές συνθήκες. Οι συνθήκες αναστροφής περιλαμβάνουν τη χρήση διαφόρων επαγωγέων αναστροφής (φυσικοί, χημικοί, βιοτικοί), αλλά μπορεί επίσης να συνίστανται μόνο στην κατάργηση των δυσμενών επιπτώσεων, όπως, για παράδειγμα, φαίνεται για μικροοργανισμούς που εκτίθενται σε ακτίνες γάμμα.

Μεταξύ των φυσικών παραγόντων, η πιο κοινή αιτία αναστροφής είναι η αύξηση της θερμοκρασίας από 0,5-6°C σε 20-22°C ή έως 37°C, η βραχυπρόθεσμη θέρμανση έως και 45°C. Η ταχεία αύξηση της CFU στους μικρόκοσμους θεωρείται ως ένδειξη αναστροφής και όχι εκ νέου ανάπτυξης των λίγων κυττάρων που επιβιώνουν.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, η βελτιστοποίηση θερμοκρασίας αποτυγχάνει να διεγείρει την αναστροφή. Το V. parahaemolyticus αντιστρέφεται όταν η θερμοκρασία αυξάνεται στους 25°C σε συνδυασμό με τη χρήση ελάχιστου αλατούχου μέσου. Τα NP V. harveyi και V. fischeri επαναλαμβάνουν την ανάπτυξη όταν προστίθενται οργανικές ή ανόργανες πηγές αποικοδομητών αζώτου, άνθρακα ή υπεροξειδίου του υδρογόνου.

Μεταξύ των χημικών επαγωγέων της αναστροφής του NF, είναι γνωστή μια ομάδα ενώσεων που καταστρέφουν το υπεροξείδιο του υδρογόνου (αντιοξειδωτικά). Τέτοιες ενώσεις περιλαμβάνουν πυροσταφυλικό νάτριο, καταλάση, βιταμίνη Ε. Εισάγονται απευθείας στους μικρόκοσμους ως προστατευτικά ή ως μέρος θρεπτικών μέσων που προορίζονται για αναστροφή. Αυτό κατέστησε δυνατή τη λήψη αναστροφής του E. coli, V. parahaemolyticus. Η αποτελεσματικότητα της αναστροφής επηρεάζεται από τη χημική σύνθεση του μέσου και την κατάσταση συσσώρευσής του (κατά προτίμηση υγρά θρεπτικά μέσα).

Για να αντιστραφεί η NF, βιοτικοί παράγοντες ανάπτυξης προστίθενται στα θρεπτικά μέσα: ορός εμβρύου, υπερκείμενο αναπτυσσόμενης καλλιέργειας ή ανασυνδυασμένη πρωτεΐνη Rpf που απομονώνεται από αυτό. Η επίδραση των κυτοκινών στην αναστροφή του NF έχει αναφερθεί. Τα ακαλλιέργητα λοιμώδη στελέχη Salmonella ήταν αναστρέψιμα in vitro και in vivo παρουσία παράγοντα νέκρωσης όγκου (TNF).

Μερικές φορές το μόνο αποτελεσματική μέθοδοςΟι αναστροφές είναι διέλευση από έναν ευαίσθητο οργανισμό. Έτσι, για παράδειγμα, η επανακαλλιέργεια NP παθογόνων στελεχών Salmonella όταν εισήχθη στο σώμα ευαίσθητων ζώων οδηγούσε πάντα σε θετικό αποτέλεσμα. Παράλληλη ανάκτηση των ίδιων αναρτήσεων in vitro δεν έδωσε θετικά αποτελέσματα.

Η αλήθεια της αναστροφής, και όχι η εκ νέου ανάπτυξη των επιζώντων κυττάρων, παραμένει το πιο αμφιλεγόμενο ζήτημα. Η ανάπτυξη από ένα μικρό εμβόλιο χρησιμοποιείται ως ένδειξη αναστροφής. Η ανάπτυξη μιας καλλιέργειας από μια μικρή ποσότητα σε βλαστικά κύτταρα είναι πολύ πιο αργή από ότι σε παραλλαγές με NF.

Κυτταρικές δομέςδεν έχουν σίγουρα μελετηθεί, αφού τα ίδια τα κύτταρα δεν έχουν καλλιεργηθεί, αλλά είναι γνωστά αποκλειστικά από θραύσματα DNA. Προφανώς, παρόλα αυτά, θα χρειαστεί να διαχωριστούν τα «μη καλλιεργήσιμα» σε καθαρούς πολιτισμούς. Ωστόσο, αυτό απαιτεί φθηνές, γρήγορες και προσιτές μεθόδους για κάθε εργαστήριο. γενετική ανάλυση. Στη συνέχεια, για παράδειγμα, έχοντας βρει «μη καλλιεργήσιμο» DNA σε ένα δείγμα, μπορεί κανείς να αρχίσει να επιλέγει περιβάλλοντα και συνθήκες, ελέγχοντας κάθε φορά με γενετικές μεθόδους: είναι η αναπτυσσόμενη αποικία ο επιθυμητός «μη καλλιεργημένος μικροοργανισμός» ή όχι; Αν όχι, αλλάξτε πάλι το περιβάλλον και τις συνθήκες μέχρι να αρχίσει τελικά να καλλιεργείται το «ακαλλιέργητο». Ένας άλλος πιθανός τρόπος να τους "κοιτάξετε κατάματα" είναι να προσπαθήσετε να φυτέψετε κάποια φθορίζουσα ή ραδιενεργή ετικέτα στο απομονωμένο "μη καλλιεργήσιμο" DNA, να το εκτοξεύσετε στη φύση και να δείτε με ποιον υβριδοποιείται σύμφωνα με την αρχή της συμπληρωματικότητας. Όσον αφορά την οργάνωση του DNA - βασικά, δεν χρησιμοποιείται όλο το DNA για διαγνωστικά, αλλά μόνο η περιοχή που κωδικοποιεί το 16S ριβοσωμικό RNA, και δεν υπάρχουν θεμελιώδεις διαφορές μεταξύ βακτηρίων, αρχαίων και "ακαλλιέργητων". Το 16S RNA επιλέγεται σύμφωνα με έναν αριθμό αρκετά βιολογικά δικαιολογημένους λόγους. Αλλά αυτή η προσέγγιση είναι επίσης «από τη φτώχεια»: είναι πολύ δαπανηρή και χρονοβόρα η ανάλυση ολόκληρου του DNA, η πλήρης αλληλουχία γονιδιώματος έχει πραγματοποιηθεί για πολύ λίγους προκαρυώτες (θυμηθείτε πόση προσπάθεια και εργαστήρια σε όλο τον κόσμο καταβλήθηκαν στο ανθρώπινο γονιδίωμα , και τελικά, τα βακτήρια έχουν μόνο 10 φορές λιγότερα γονίδια από τα δικά μας).

Η μελέτη της αναστροφής των πρωτοπλαστών βακτηρίων και μυκήτων αποκάλυψε την ομοιότητα της πορείας αυτής της διαδικασίας σε αυτούς. Συμβατικά, μπορεί να χωριστεί σε τρία στάδια: 1) αναγέννηση του κυτταρικού τοιχώματος, 2) αναστροφή, εμφάνιση αναστροφικών κυττάρων, 3) αποκατάσταση της φυσιολογικής κυτταροκίνησης και εμφάνιση κυττάρων της αρχικής μορφής.

Ταυτόχρονα, κάθε ομάδα μικροοργανισμών έχει τα δικά της χαρακτηριστικά της πορείας της αναστροφής πρωτοπλάστη που σχετίζονται με τη δομή των κυττάρων και τα κυτταρικά τοιχώματα, τη φύση του μεταβολισμού και την κυτταροκίνηση.

Αναστροφή βακτηριακών πρωτοπλαστών. Εάν, κατά τη διάρκεια της θεραπείας με λυσοζύμη ή πενικιλίνη σε ισοτονικό μέσο, ​​το κυτταρικό τοίχωμα δεν αφαιρεθεί πλήρως από το βακτηριακό κύτταρο, τότε όταν αυτοί οι παράγοντες αποκλείονται από το μέσο, γρήγορη ανάρρωσηκύτταρα. Εάν το κυτταρικό τοίχωμα αφαιρεθεί πλήρως, ο προκύπτων πραγματικός πρωτοπλάστης δεν είναι σε θέση να τον αναγεννήσει υπό κανονικές συνθήκες. Μία από τις συνθήκες που επιτρέπουν σε τέτοιες μορφές να επανέλθουν στην αρχική τους κατάσταση είναι η παρουσία μιας στερεής ή ημιστερεάς βάσης στο καλλιεργητικό μέσο. Μπορεί να είναι ζελατίνη (5-30%), άγαρ (0,7-2%), φίλτρα μεμβράνης, σκοτωμένα βακτηριακά κύτταρα ή κυτταρικά τοιχώματα. Επιπλέον, προτιμάται η χρήση στερεού υποστρώματος.

Πρωτοπλαστική αναστροφή νηματωδών μυκήτων. Η επαναφορά σε μυκηλιακές μορφές σε μυκητιακούς πρωτοπλάστες συμβαίνει τόσο σε υγρό όσο και στην επιφάνεια ενός στερεού μέσου ή σε ένα στρώμα ημι-υγρού άγαρ. Πολλοί ερευνητές έχουν δείξει ότι η αναστροφή μυκητιακών πρωτοπλαστών μπορεί να συμβεί με τρεις τρόπους, που διαφέρουν ως προς τη φύση του σχηματισμού του πρωτογενούς μυκηλίου. Με την πρώτη μέθοδοΟι πρωτοπλάστες σχηματίζουν αρχικά μια αλυσίδα κυττάρων που μοιάζουν με ζυμομύκητες (έως 20 κύτταρα). Τότε το τερματικό, ήδη ωσμωτικά σταθερό, παράγει την πρωτογενή υφά, η οποία σχηματίζει το μυκήλιο. Δεύτερος τρόποςη αναστροφή ξεκινά με την αναγέννηση του κυτταρικού τοιχώματος από τους πρωτοπλάστες, με αποτέλεσμα να γίνονται ανθεκτικοί στο οσμωτικό σοκ. Ο πρωτοπλάστης σχηματίζει στη συνέχεια τον βλαστικό σωλήνα. Τρίτος τρόποςη αναστροφή μυκητιακών πρωτοπλαστών είναι ασυνήθιστη. Ο πρωτοπλάστης, διατηρώντας το σφαιρικό του σχήμα, σχηματίζει ένα νέο κέλυφος με τη μορφή ραφιού και στη συνέχεια τα περιεχόμενα του μητρικού πρωτοπλάστη μεταφέρονται εκεί. Εάν εμφανιστεί μια αλυσίδα τέτοιων κελυφών, τότε το κυτταρόπλασμα κινείται κατά μήκος αυτής της αλυσίδας, αφήνοντας πίσω "σκιές" από τα κυτταρικά τοιχώματα. Το τελευταίο κελί της αλυσίδας σχηματίζει την κύρια υφά. Οι πρωτόπλαστοι μυκήτων μπορούν να επανέλθουν με έναν από τους τρεις τρόπους ή και οι τρεις τρόποι αναστροφής παρατηρούνται σε ένα είδος. Είναι δύσκολο να πούμε τι επηρεάζει την επιλογή της μεθόδου αναστροφής, ίσως τα χαρακτηριστικά του είδους του οργανισμού, τον τύπο της κυτοκίνησής του, τη μέθοδο λήψης και τις συνθήκες επώασης των πρωτοπλαστών ή τη σύνθεση του μέσου αναγέννησης.

Οι πρωτοπλάστες που αναπτύσσονται και αναστρέφονται είναι ένα καλό μοντέλο για τη μελέτη της βιοσύνθεσης του κυτταρικού τοιχώματος και της σχέσης μεταξύ της κυτταρικής ανάπτυξης και της πυρηνικής διαίρεσης.

4.2. Καλλιέργεια φυτικών κυττάρων

Η ιδέα της δυνατότητας καλλιέργειας κυττάρων έξω από το σώμα προβλήθηκε στα τέλη του 19ου αιώνα. Περίοδος από το 1892 έως το 1902 μπορεί να θεωρηθεί η προϊστορία της ανάπτυξης της μεθόδου καλλιέργειας φυτικών κυττάρων και ιστών. Εκείνη την εποχή, οι Γερμανοί επιστήμονες H. Fechting, K. Rechinger, G. Gaberlandt έκαναν προσπάθειες να αναπτύξουν κομμάτια ιστών που απομονώθηκαν από φυτά, ομάδες κυττάρων και τρίχες. Χωρίς να επιτύχουν πειραματική επιτυχία, αυτοί οι πρώτοι ερευνητές, ωστόσο, εξέφρασαν μια σειρά από ιδέες που εφαρμόστηκαν αργότερα.

Στα επόμενα 20 χρόνια, ελήφθησαν τα πρώτα αποτελέσματα για την καλλιέργεια ζωικών ιστών σε θρεπτικά μέσα συμπληρωμένα με ορούς. Όμως στον φυτικό κόσμο, δεν έχει επιτευχθεί σημαντική πρόοδος, παρά τις προσπάθειες δημιουργίας βέλτιστων θρεπτικών μέσων που μπορούν να εξασφαλίσουν τη μακροπρόθεσμη ύπαρξη και αναπαραγωγή φυτικών κυττάρων in vitro.

Το 1922, οι W. Robbins και Kotte έδειξαν ανεξάρτητα τη δυνατότητα καλλιέργειας μεριστεμικών κυττάρων του άκρου της ρίζας της ντομάτας και του καλαμποκιού σε συνθετικά θρεπτικά μέσα. Αυτά τα πειράματα σηματοδότησε την αρχή της εφαρμογής της μεθόδου της καλλιέργειας απομονωμένων φυτικών κυττάρων και οργάνων.

Στη δεκαετία του 30-60, χάρη στην εργασία μεγάλου αριθμού επιστημόνων (F. White, R. Gautre και άλλοι), ο αριθμός των φυτικών ειδών των οποίων τα κύτταρα και οι ιστοί αναπτύχθηκαν in vitro έφτασε σε σημαντικό αριθμό (πάνω από 150). . Περιγράφηκαν οι συνθέσεις των θρεπτικών μέσων, προσδιορίστηκαν οι ανάγκες των καλλιεργειών για βιταμίνες και διεγερτικά ανάπτυξης, αναπτύχθηκαν μέθοδοι για τη λήψη και την ανάπτυξη μεγάλων μαζών κυτταρικών εναιωρημάτων, καθώς και για την καλλιέργεια ενός μεμονωμένου κυττάρου που απομονώθηκε από ένα εναιώρημα. Ο F. Steward, δουλεύοντας με μια καλλιέργεια απομονωμένου φλοιώματος καρότου, έλαβε από αυτό ολόκληρα φυτά το 1958. Σημαντική συμβολή στην ανάπτυξη της καλλιέργειας φυτικών κυττάρων και ιστών είχαν οι μελέτες της R. G. Butenko και των συνεργατών της, οι οποίοι χρησιμοποίησαν αυτές τις μεθόδους για να μελετήσουν τη φυσιολογία των φυτικών κυττάρων και τη μορφογένεση των φυτών.

Τα επόμενα χρόνια, προτάθηκαν μέθοδοι για τη λήψη απομονωμένων πρωτοπλαστών από φυτικούς ιστούς, βρέθηκαν συνθήκες καλλιέργειας υπό τις οποίες μπορούν να σχηματίσουν ένα νέο κυτταρικό τοίχωμα, να διαιρεθούν και να δημιουργήσουν κυτταρικές σειρές. Χρησιμοποιώντας απομονωμένους πρωτοπλάστες, έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι για τον υβριδισμό σωματικών κυττάρων με σύντηξη πρωτοπλάστες με PEG (πολυαιθυλενογλυκόλη) και εισαγωγή ιικού RNA, κυτταρικών οργανιδίων και βακτηριακών κυττάρων σε αυτά. Με τη μέθοδο της καλλιέργειας μεριστώματος προέκυψαν φυτά χωρίς ιούς οικονομικά σημαντικά με υψηλό ρυθμό αναπαραγωγής.

Επί του παρόντος, συνεχίζεται ενεργά η ανάπτυξη μεθόδων για την καλλιέργεια σε βάθος κυττάρων, μεθόδων ηλεκτροσύντηξης απομονωμένων πρωτοπλαστών κ.λπ.

Η χρήση μεθόδων λήψης σωματοκλωνικών παραλλαγών, πειραματικών απλοειδών, διαλογής βιοχημικών μεταλλαγμάτων οδήγησε στην εμφάνιση πιο παραγωγικών και προσαρμοσμένων στις συνθήκες καλλιέργειας κυτταρικών στελεχών που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία νέων μορφών και ποικιλιών γεωργικών, φαρμακευτικών, καλλωπιστικών και άλλων φυτών.

Οι αιτιολογικοί παράγοντες της φυματίωσης είναι τα ανθεκτικά στα οξέα μυκοβακτήρια που ανακαλύφθηκαν από τον R. Koch το 1882. Είναι γνωστοί διάφοροι τύποι Mycobacterium tuberculosis: Mycobacterium tuberculosis (ανθρώπινο είδος), Mycobacterium africanum (ενδιάμεσο είδος) και Mycobacterium bovis, τα οποία ανήκουν σε είδη το γένος Mycobacterium, οικογένεια Mycobacteriacae, τάξη Actinomycetalis. Οι αιτιολογικοί παράγοντες της φυματίωσης στον άνθρωπο πιο συχνά (στο 92% των περιπτώσεων) είναι το μυκοβακτηρίδιο της φυματίωσης του ανθρώπινου είδους, τα μυκοβακτήρια των βοοειδών και τα ενδιάμεσα είδη προκαλούν την ανάπτυξη φυματίωσης στον άνθρωπο, αντίστοιχα, στο 5 και 3% των περιπτώσεων. Στη σύγχρονη μικροβιολογική ταξινόμηση, τα μυκοβακτήρια των πτηνών (M. avium) ταξινομούνται ως μη φυματιώδη μυκοβακτήρια του συμπλέγματος avium-ενδοκυτταρικού συμπλέγματος, τα οποία μπορεί να είναι αιτιολογικοί παράγοντες μυκοβακτηρίωσης σε ανθρώπους και ζώα.

Mycobacterium tuberculosis - λεπτά, ίσια ή ελαφρώς καμπύλα μπαστούνια μήκους 1-10 (συνήθως 1-4) microns, πλάτους 0,2-0,6 microns, ομοιογενή ή κοκκώδη με ελαφρώς στρογγυλεμένα άκρα (Εικόνα 1.1), Είναι ακίνητα, δεν σχηματίζουν ενδοσπόρια, κονίδια και κάψουλες. Η μορφολογία και το μέγεθος των βακτηριακών κυττάρων κυμαίνονται σημαντικά, κάτι που εξαρτάται από την ηλικία των κυττάρων και ιδιαίτερα από τις συνθήκες ύπαρξης και τη σύνθεση του θρεπτικού μέσου. Χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, εντοπίστηκαν τα κύρια δομικά στοιχεία του Mycobacterium tuberculosis: κυτταρικό τοίχωμα, κυτταροπλασματική μεμβράνη και το παράγωγό του - μεσόσωμα, κυτταρόπλασμα, πυρηνική ουσία - νουκλεοτίδιο.

Το κυτταρικό τοίχωμα περιορίζει το κύτταρο από έξω, παρέχοντας μηχανική και οσμωτική προστασία. Ηλεκτρονικά μικροσκοπικά, τρία στρώματα πάχους 10 nm απομονώνονται στο κυτταρικό τοίχωμα. Το κυτταρικό τοίχωμα περιέχει αντιγόνα ειδικά για το είδος. Τα εμβόλια που παρασκευάζονται από τα κυτταρικά τοιχώματα του mycobacterium tuberculosis έχουν διαφορετική λοιμογόνο δράση και ανοσογονικότητα. Η πιο έντονη ανοσία προκαλείται από τα εμβόλια από τα κυτταρικά τοιχώματα των μυκοβακτηρίων υψηλής μολυσματικότητας. Τα κυτταρικά τοιχώματα προκαλούν την ανάπτυξη καθυστερημένου τύπου υπερευαισθησίας (PDHT) και σχηματισμού αντισωμάτων στο σώμα υγιών ζώων. Ωστόσο, οι ισχυρές ευαισθητοποιητικές ιδιότητές τους και η παρουσία ενός τοξικού παράγοντα λώρου (μολυσματικού παράγοντα) σε αυτά περιπλέκουν σημαντικά την υπερανοσοποίηση αυτού του κλάσματος του mycobacterium tubercle.

Εικ. 11 Mycobacterium tuberculosis Αρνητικό σκιαγραφικό x 35 000

cules [Averbakh Μ. Μ. et al., 1976; Romanova R. Yu., 1981]. Ο στόχος είναι να απομονωθούν συστατικά με υψηλή προστατευτική δράση από κλάσματα κυτταρικού τοιχώματος.

Σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, η σύνθεση της κυτταροπλασματικής μεμβράνης που βρίσκεται κάτω από το κυτταρικό τοίχωμα περιλαμβάνει σύμπλοκα λιποπρωτεϊνών. Διάφορα ενζυμικά συστήματα συνδέονται με αυτό, ιδίως συστήματα οξειδοαναγωγής. Στην κυτταροπλασματική μεμβράνη, οι διεργασίες που είναι υπεύθυνες για

ειδικότητα των αντιδράσεων των μυκοβακτηριακών κυττάρων στο περιβάλλον.

Η κυτταροπλασματική μεμβράνη του Mycobacterium tuberculosis, με εισβολή στο κυτταρόπλασμα, σχηματίζει ένα σύστημα ενδοκυτταροπλασματικής μεμβράνης ή μεσόσωμα. Τα μεσοσωμάτια είναι πολυλειτουργικά. Συνδέονται με τον εντοπισμό πολλών ενζυμικών συστημάτων, συμμετέχουν στη σύνθεση του υλικού του κυτταρικού τοιχώματος και λειτουργούν ως ενδιάμεσοι μεταξύ του πυρήνα και του κυτταροπλάσματος. Αδύναμη ανάπτυξη ή απουσία μεσοσωμάτων σημειώθηκε σε μη λοιμογόνους στελέχη του Mycobacterium tuberculosis και στις L-μορφές τους [Kats LN, Volk AV, 1974]. Το κυτταρόπλασμα του Mycobacterium tuberculosis αποτελείται από κόκκους και κενοτόπια διαφόρων μεγεθών. Το κύριο μέρος των μικρών κοκκωδών εγκλεισμάτων αντιπροσωπεύεται από ριβοσώματα, στα οποία συντίθεται μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη.

Η πυρηνική ουσία του Mycobacterium tuberculosis καθορίζει τις ειδικές ιδιότητες του κυττάρου, οι σημαντικότερες από τις οποίες είναι η πρωτεϊνοσύνθεση και η μετάδοση κληρονομικών χαρακτηριστικών στους απογόνους. Έχει διαπιστωθεί ότι ο κύριος τρόπος αναπαραγωγής αυτών των βακτηρίων είναι η διαίρεση των μητρικών κυττάρων σε δύο θυγατρικά κύτταρα.

Έχει διαπιστωθεί ότι φορέας της γενετικής πληροφορίας των βακτηρίων δεν είναι μόνο τα χρωμοσώματα, αλλά και τα μη χρωμοσωμικά στοιχεία - πλασμίδια. Η κύρια διαφορά μεταξύ των χρωμοσωμάτων και των πλασμιδίων είναι το μέγεθός τους. Το χρωμόσωμα είναι πολλές φορές μεγαλύτερο από το πλασμίδιο και, κατά συνέπεια, φέρει ένας μεγάλος αριθμός απόγενετικές πληροφορίες. Πιθανή αλληλεπίδραση πλασμιδίων με το χρωμόσωμα. Τα πλασμίδια, λόγω του μικρού τους μεγέθους, είναι κατάλληλα για μεταφορά από κύτταρο σε κύτταρο. Οι μελέτες των πλασμιδίων δεν έχουν μόνο θεωρητικές, αλλά και πρακτική αξία. Υπάρχει η άποψη ότι τα γονίδια για την αντίσταση του Mycobacterium tuberculosis στα φάρμακα χημειοθεραπείας εντοπίζονται τόσο στο χρωμόσωμα όσο και στο πλασμίδιο.

Έχουν περιγραφεί πολυάριθμες μορφολογικές παραλλαγές μυκοβακτηρίων: γιγάντιες μορφές με πυκνούς κλάδους που μοιάζουν με φιάλη, νηματώδεις, μυκηλιοειδείς και ραβδοειδείς, διφθεροειδείς και ακτινομυκωτικές μορφές. Το Mycobacterium tuberculosis μπορεί να είναι μακρύτερο ή πιο κοντό, παχύτερο ή λεπτότερο από το συνηθισμένο, ομοιογενές ή κοκκώδες. Μερικές φορές είναι αλυσίδες ή μεμονωμένες συστάδες κοκκοειδών κόκκων.

Το φαινόμενο της μεταβλητότητας στο Mycobacterium tuberculosis ανακαλύφθηκε λίγο μετά την ανακάλυψή τους. Ήδη το 1888, ο I. I. Mechnikov ανέφερε ότι σε καλλιέργειες, εκτός από τα τυπικά ραβδιά Koch, υπάρχουν πολυμορφικές μορφές αυτών των μικροοργανισμών με τη μορφή βραχέων δεσμών συνδεδεμένων σε ζεύγη και γιγάντων σχηματισμών με κλάδους σε σχήμα φιάλης. Η πρώτη αναφορά για την πιθανότητα ύπαρξης διηθήσιμων μορφών στο Mycobacterium tuberculosis αναφέρεται στο 1910 (A. Fontes). Κατά τη διάρκεια της χημειοθεραπείας της πειραματικής καταστροφικής φυματίωσης, καθώς και μετά τον τερματισμό της, βρέθηκαν σε ομογενοποιημένα προϊόντα από το τοίχωμα της κοιλότητας, περασμένα από βακτηριακά φίλτρα μεγέθους πόρων 0,2 μm.

πολύ μικρό, με απλοποιημένη δομή της μορφής του αιτιολογικού παράγοντα της φυματίωσης, που ονομάζεται υπερμικρή (Εικ. 1.2). Στη συνέχεια αποδείχθηκε ότι αυτές οι μορφές, μέσω πολλαπλών βιολογικών διόδων, είναι σε θέση να αντιστραφούν στην κλασική μορφή ράβδου [KhomenkoA. G. et al., 1982, 1989]. Ένας από τους τύπους μεταβλητότητας πολλών βακτηρίων είναι ο σχηματισμός L-μορφών. Η ικανότητα σχηματισμού μορφών L έχει επίσης αποδειχθεί στο Mycobacterium tuberculosis [Dorozhkova IR, 1974; Shmelev N. A., Zemskova Z. C, 1974]. Παράλληλα, διαπιστώθηκε ότι η μετατροπή των μυκοβακτηρίων σε L-μορφές ενισχύεται υπό την επίδραση αντιφυματικών φαρμάκων. Στα πτύελα των «αβακυλικών» ασθενών με καταστροφικές μορφές φυματίωσης, μπορεί να υπάρχουν L-μορφές μυκοβακτηρίων που μπορούν να παραμείνουν στο σώμα για μεγάλο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια, υπό κατάλληλες συνθήκες, να αντιστραφούν σε μια παραλλαγή σε σχήμα ράβδου [KhomenkoA. G. et al., 1980]. Επομένως, η κατάρρευση των σπηλαίων τέτοιων ασθενών δεν σημαίνει ακόμη στείρωσή τους έναντι του Mycobacterium tuberculosis.

Μαζί με τη μορφολογική μεταβλητότητα, το Mycobacterium tuberculosis χαρακτηρίζεται από μεγάλη μεταβλητότητα σε άλλα γνωρίσματα, ειδικότερα, την αντοχή σε οξύ. Το τελευταίο εκδηλώνεται με την ικανότητα να διατηρεί το χρώμα ακόμη και με έντονη λεύκανση με όξινη αλκοόλη και είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα όλων των τύπων μυκοβακτηρίων λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε μυκολικό οξύ και λιπίδια. Μερική ή πλήρης απώλεια της αντίστασης στα οξέα οδηγεί στο σχηματισμό ενός μικτού, αποτελούμενου από ανθεκτικά στα οξέα και μη ανθεκτικά στα οξέα άτομα ή ενός πλήρως μη ανθεκτικού στα οξέα άτομα.

Το Mycobacterium tuberculosis είναι ιδιαίτερα ανθεκτικό στους περιβαλλοντικούς παράγοντες. Υπό φυσικές συνθήκες, απουσία ηλιακού φωτός, η βιωσιμότητά τους μπορεί να παραμείνει για αρκετούς μήνες· σε διάχυτο φως, τα παθογόνα πεθαίνουν μετά από 1-IV2 μήνες. Το Mycobacterium tuberculosis επιμένει στη σκόνη του δρόμου για έως και 10 ημέρες, στις σελίδες των βιβλίων - έως 3 μήνες, στο νερό - έως και 5 μήνες. Ταυτόχρονα, η καλλιέργεια μικροοργανισμών που ακτινοβολούνται με ηλιακό φως πεθαίνει εντός IV2 ωρών και κάτω από η επίδραση των υπεριωδών ακτίνων - μετά από 2-3 λεπτά. Όταν βράζουν υγρά πτύελα, τα μυκοβακτήρια πεθαίνουν μετά από 5 λεπτά και τα αποξηραμένα πτύελα - μετά από 25 λεπτά. Οι ενώσεις που απελευθερώνουν ελεύθερο ενεργό χλώριο (3-5% διαλύματα χλωραμίνης, 10-20% διαλύματα λευκαντικού κ.λπ.) προκαλούν το θάνατο του Mycobacterium tuberculosis μέσα σε 3-5 ώρες.

Το Mycobacterium tuberculosis θεωρούνται αερόβια, αν και υπάρχουν ενδείξεις ότι ορισμένα από τα είδη τους μπορούν να θεωρηθούν ως προαιρετικά αναερόβια. Αυτά τα μυκοβακτήρια αναπαράγονται πολύ αργά (μία κυτταρική διαίρεση συμβαίνει σε 14-18 ώρες). Μικροσκοπικά ορατή ανάπτυξη μικροαποικιών που καλλιεργούνται σε υγρά μέσα σε θερμοκρασία 37°C ανιχνεύεται την 5-7η ημέρα, ορατή ανάπτυξη αποικιών σε στερεά μέσα που καλλιεργούνται στην ίδια θερμοκρασία - την 14-20η ημέρα.

Για την κανονική ανάπτυξη του Mycobacterium tuberculosis απαιτούνται ειδικά θρεπτικά μέσα που περιέχουν άνθρακα, άζωτο, οξυγόνο, υδρογόνο, φώσφορο, μαγνήσιο, κάλιο, νάτριο, σίδηρο, χλώριο και θείο. Αυτοί οι μικροοργανισμοί χρειάζονται επίσης ορισμένους αυξητικούς παράγοντες, οι οποίοι περιλαμβάνουν ενώσεις που σχετίζονται με βιταμίνες Β, βιοτίνη, νικοτίνη, ριβοφλαβίνη κ.λπ. Όλοι αυτοί οι παράγοντες αποτελούν μέρος των ειδικών θρεπτικών μέσων που χρησιμοποιούνται για την καλλιέργεια του Mycobacterium tuberculosis, από τα οποία απομονώνονται μέσα που περιέχουν γλυκερίνη. , πρωτεΐνη (αυγό, ορός γάλακτος, πατάτα) και χωρίς πρωτεΐνες (συνθετικά) μέσα, τα οποία περιλαμβάνουν μεταλλικά άλατα. Ανάλογα με τη συνοχή, διακρίνονται πυκνά, ημι-υγρά και υγρά μέσα. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα πυκνά μέσα αυγών Levenshtein-Jensen, Ogawa, Petragnani και Gelber, διάφορα μέσα άγαρ Middbrook, συνθετικά και ημι-συνθετικά μέσα Soton, Dubos, Proskauer-Geck, Shula, Shkolnikova κ.λπ.

Σε υγρά θρεπτικά μέσα, τα μικροβακτήρια της φυματίωσης αναπτύσσονται με τη μορφή μιας ξηρής ζαρωμένης μεμβράνης χρώματος κρέμας (μορφή P) που ανεβαίνει στα τοιχώματα του αγγείου, ενώ το μέσο παραμένει διαφανές. Κατά την ενδοκυτταρική ανάπτυξη των μυκοβακτηρίων, καθώς και κατά την καλλιέργειά τους σε υγρά μέσα, διακρίνεται καλά ο χαρακτηριστικός παράγοντας κορδονιού (τρεαλόζη-6,6-διμυκολική). Βρίσκεται στην κυτταρική επιφάνεια πολλών μυκοβακτηρίων και, σύμφωνα με ορισμένους ερευνητές, σχετίζεται με τη μολυσματικότητά τους, συμβάλλοντας στη σύγκλιση των μικροβιακών κυττάρων και στην ανάπτυξή τους με τη μορφή φιδιών πλεξούδων.

Σε πυκνά μέσα, το Mycobacterium tuberculosis αναπτύσσεται ως ελαφριά κρέμα, ζαρωμένη ή ξηρή φολιδωτή επικάλυψη, σχηματίζει αποικίες με οδοντωτές άκρες, ανασηκωμένες στο κέντρο, καθώς μεγαλώνουν, αποκτούν μια κονδυλώδη εμφάνιση που μοιάζει με κουνουπίδι.

Υπό την επίδραση αντιβακτηριακών ουσιών, το Mycobacterium tuberculosis μπορεί να αποκτήσει ανθεκτικότητα στα φάρμακα. Οι καλλιέργειες τέτοιων μυκοβακτηρίων δεν είναι πάντα τυπικές, μπορεί να είναι υγρές, μαλακές (παραλλαγή S), μερικές φορές περιέχουν ξεχωριστές λείες ή χρωματισμένες αποικίες.

1.2. ΠΑΘΟΓΕΝΕΣΗ

Το Mycobacterium tuberculosis μπορεί να εισέλθει στο σώμα με διάφορους τρόπους: αερογενές, εντερικό (μέσω γαστρεντερικός σωλήνας), μέσω του κατεστραμμένου δέρματος και των βλεννογόνων, μέσω του πλακούντα κατά την ανάπτυξη του εμβρύου. Ωστόσο, η κύρια οδός μόλυνσης είναι η αερογενής.

Ένας ορισμένος προστατευτικός ρόλος στην αερογενή μόλυνση παίζει το σύστημα βλεννογλώδους κάθαρσης, το οποίο σας επιτρέπει να αφαιρέσετε εν μέρει τα σωματίδια σκόνης που έχουν εισέλθει στους βρόγχους, σταγόνες βλέννας, σάλιο και μικροοργανισμούς που περιέχουν πτύελα. Με την εντερική λοίμωξη, η λειτουργία απορρόφησης του εντέρου μπορεί να έχει κάποια σημασία.

Οι τοπικές αλλαγές στη θέση εισαγωγής των μυκοβακτηρίων οφείλονται κυρίως στην αντίδραση των πολυπυρηνικών κυττάρων, η οποία αντικαθίσταται από μια πιο τέλεια μορφή προστατευτικής αντίδρασης που περιλαμβάνει μακροφάγα που πραγματοποιούν φαγοκυττάρωση και καταστροφή μυκοβακτηρίων. Η διαδικασία αλληλεπίδρασης των πνευμονικών μακροφάγων με διάφορους μικροοργανισμούς, συμπεριλαμβανομένου του Mycobacterium tuberculosis, είναι πολύπλοκη και δεν είναι πλήρως κατανοητή. Το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μακροφάγων και μυκοβακτηρίων καθορίζεται από την κατάσταση της ανοσίας, το επίπεδο της PCCT που αναπτύσσεται στη διαδικασία της μόλυνσης από φυματίωση, καθώς και από έναν αριθμό άλλων παραγόντων, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που καθορίζουν την πεπτική ικανότητα των μακροφάγων.

Η φαγοκυττάρωση αποτελείται από τρεις φάσεις: τη φάση της επαφής, όταν τα μακροφάγα στερεώνουν τα μυκοβακτήρια με τη βοήθεια υποδοχέων στην κυτταρική μεμβράνη. φάσεις διείσδυσης μυκοβακτηρίων στο μακροφάγο με διήθηση του τοιχώματος του μακροφάγου και "περιβάλλον" του μυκοβακτηρίου. φάσεις της πέψης, όταν τα λυσοσώματα των μακροφάγων συγχωνεύονται με φαγοσώματα που περιέχουν μυκοβακτήρια. Τα ένζυμα που απελευθερώνονται στα φαγολυσοσώματα καταστρέφουν τα μυκοβακτήρια. Στη διαδικασία της φαγοκυττάρωσης σημαντικό ρόλο έχουν και οι μηχανισμοί της υπεροξείδωσης.

Το Mycobacterium tuberculosis, όπως και ορισμένοι άλλοι μικροοργανισμοί, που εισέρχονται σε μακροφάγα, μπορεί να επιμείνει και ακόμη και να συνεχίσει να πολλαπλασιάζεται. Σε περιπτώσεις όπου η διαδικασία πέψης των μυκοβακτηρίων μπλοκάρεται, τα μακροφάγα καταστρέφονται και τα μυκοβακτήρια απελευθερώνονται από τα κύτταρα που τα έχουν απορροφήσει.

Μακροφάγοι που φαγοκυτταροποιούν τα μυκοβακτήρια και πραγματοποιούν την πέψη τους εκκρίνουν στον εξωκυτταρικό χώρο θραύσματα κατεστραμμένων μυκοβακτηρίων, πρωτεολυτικών ενζύμων, μεσολαβητών (συμπεριλαμβανομένης της ιντερλευκίνης-1), που ενεργοποιούν τα Τ-λεμφοκύτταρα, ιδιαίτερα τα Τ-βοηθητικά. Οι ενεργοποιημένοι Τ-βοηθοί εκκρίνουν μεσολαβητές - λεμφοκίνες (συμπεριλαμβανομένης της ιντερλευκίνης-2), υπό την επίδραση των οποίων νέα μακροφάγα μεταναστεύουν στη θέση εντοπισμού του μυκοβακτηρίου. Ταυτόχρονα, η σύνθεση του παράγοντα αναστολής της μετανάστευσης καταστέλλεται, η ενζυματική δραστηριότητα των μακροφάγων αυξάνεται υπό την επίδραση του παράγοντα ενεργοποίησης των μακροφάγων. Τα ενεργοποιημένα λεμφοκύτταρα εκκρίνουν επίσης έναν παράγοντα που αντιδρά στο δέρμα, ο οποίος προκαλεί φλεγμονώδη απόκριση και αύξηση της αγγειακής διαπερατότητας. Αυτός ο παράγοντας σχετίζεται με την καταστολή της PCCT και μια θετική αντίδραση φυματίνης [Medunitsyn N. V. et al., 1980]. Εκτός από τα Τ-βοηθητικά, η κατάσταση της ανοσίας επηρεάζεται σημαντικά από τους καταστολείς Τ και τα κατασταλτικά μονοκύτταρα, τα οποία καταστέλλουν την ανοσολογική απόκριση.

Εκτός από τα Τ-λεμφοκύτταρα και τα μακροφάγα, σημαντικό ρόλο στην παθογένεση της φυματιώδους διαδικασίας έχουν οι ουσίες που απελευθερώνονται κατά την καταστροφή των μυκοβακτηρίων. Αυτές οι ουσίες (κλάσματα) έχουν μελετηθεί λεπτομερώς. Έχει αποδειχθεί ότι ο παράγοντας του λώρου (ο παράγοντας λοιμογόνου δράσης του Mycobacterium tuberculosis, ο οποίος καθορίζει την ανάπτυξή τους σε ένα πυκνό θρεπτικό μέσο με τη μορφή "πλεξούδες"), προκαλεί οξεία φλεγμονώδη διαδικασία και τα σουλφατίδια αυξάνουν την τοξικότητα του παράγοντα του λώρου και , το πιο σημαντικό, καταστέλλουν το σχηματισμό φαγολυσοσωμάτων στα μακροφάγα, γεγονός που εμποδίζει την καταστροφή των ενδοκυτταρικά εντοπισμένων μυκοβακτηρίων.

Με την εντατική αναπαραγωγή μυκοβακτηρίων στο ανθρώπινο σώμα, λόγω αναποτελεσματικής φαγοκυττάρωσης, απελευθερώνεται μεγάλος αριθμός τοξικών ουσιών, προκαλείται έντονη PCCT, η οποία συμβάλλει στην εμφάνιση ενός εξιδρωματικού συστατικού φλεγμονής με την ανάπτυξη κασώδους νέκρωσης και την αναπαραγωγή της . Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ο αριθμός των T-κατασταλτών αυξάνεται, ο αριθμός των T-βοηθών μειώνεται, γεγονός που οδηγεί σε αναστολή της PCCT. Αυτό προκαλεί την εξέλιξη της φυματιώδους διαδικασίας.

Με σχετικά μικρό βακτηριακό πληθυσμό υπό συνθήκες PCCT και αποτελεσματικής φαγοκυττάρωσης, σημειώνεται ο σχηματισμός φυματιωδών κοκκιωμάτων. Ένα τέτοιο κοκκίωμα αναπτύσσεται ως αποτέλεσμα αντιδράσεων PCST [Averbakh Μ. Μ. et al., 1974]. Η συσσώρευση μονοπύρηνων γύρω από τα ουδετερόφιλα που περιέχουν αντιγόνο και ο επακόλουθος μετασχηματισμός τους συμβαίνει υπό τη ρυθμιστική επίδραση των λεμφοκινών που παράγονται από τα Τ-λεμφοκύτταρα (ιδιαίτερα, τα Τ-βοηθητικά) και τα οποία είναι μεσολαβητές της κοκκιωματώδους αντίδρασης. Δεδομένου ότι το μέγεθος του βακτηριακού πληθυσμού, καθώς και η φύση της πορείας των ανοσολογικών αντιδράσεων σε διαφορετικά στάδια μόλυνσης από φυματίωση, η αλλαγή, οι μορφολογικές αντιδράσεις σε ασθενείς με φυματίωση χαρακτηρίζονται από μεγάλη ποικιλομορφία.

Ανάλογα με το σημείο εισαγωγής του Mycobacterium tuberculosis, μπορεί να σχηματιστεί μια φλεγμονώδης εστία ή πρωτογενής προσβολή στους πνεύμονες, τη στοματική κοιλότητα, τις αμυγδαλές, τα έντερα κ.λπ. λεμφαδένεςκαι σχηματίζεται το πρωτοπαθές σύμπλεγμα φυματίωσης. Έχει διαπιστωθεί ότι η πρωτοπαθής φυματίωση, η οποία αναπτύσσεται ως αποτέλεσμα της πρώτης επαφής ενός μακροοργανισμού με ένα παθογόνο, μπορεί να εκδηλωθεί όχι μόνο με τη μορφή ενός πρωτοπαθούς συμπλέγματος φυματίωσης, όπως πιστευόταν προηγουμένως. Ως αποτέλεσμα της πρωτογενούς μόλυνσης, μπορεί να αναπτυχθεί φυματίωση των ενδοθωρακικών λεμφαδένων, πλευρίτιδα, φυματίωση και μια εστιακή διαδικασία.

Η πρωτοπαθής φυματίωση ως αποτέλεσμα «φρέσκιας» λοίμωξης αναπτύσσεται μόνο στο 7-10% των μολυσμένων ατόμων, ενώ τα υπόλοιπα φέρουν πρωτοπαθή φυματίωση χωρίς κλινικές ΕΚΔΗΛΩΣΕΙΣ. Η έναρξη της μόλυνσης εκδηλώνεται μόνο σε μια αλλαγή στις αντιδράσεις της φυματίνης.

Ακόμη και οι V. I. Puzik (1946), A. I. Kagramanov (1954) και άλλοι διαπίστωσαν ότι ο σχηματισμός του πρωτογενούς συμπλέγματος συχνά προηγείται από μια περίοδο "λανθάνοντος μικροβισμού", κατά την οποία το Mycobacterium tuberculosis, εισερχόμενο στο σώμα, βρίσκεται σε αυτό για κάποιο χρονικό διάστημα χωρίς προκαλώντας φλεγμονώδη αντίδραση. Ταυτόχρονα, τα μυκοβακτήρια εντοπίζονται συχνότερα στους λεμφαδένες, ιδιαίτερα στους ενδοθωρακικούς. Σε αυτές τις περιπτώσεις, τοπικές αλλαγές στους πνεύμονες ή άλλα όργανα με τη μορφή εστιών πρωτοπαθούς φυματίωσης συμβαίνουν στην όψιμη περίοδο της πρωτοπαθούς μόλυνσης και όχι στη θέση διείσδυσης των μυκοβακτηρίων στο σώμα, αλλά σε περιοχές που είναι πιο ευνοϊκές για την ανάπτυξη φλεγμονή της φυματίωσης.

Η απουσία κλινικών και μορφολογικών εκδηλώσεων της πρωτοπαθούς φυματίωσης μπορεί να εξηγηθεί από το υψηλό επίπεδο φυσικής αντίστασης στη φυματίωση και μπορεί επίσης να είναι συνέπεια της επίκτητης φυματίωσης. Εμβολιασμός BCGασυλία, ανοσία.

Με την παρουσία τοπικών εκδηλώσεων, η πρωτοπαθής φυματίωση μπορεί να προχωρήσει με την ανάπτυξη μιας εκτεταμένης διαδικασίας περίπλοκου τύπου ή, που σήμερα παρατηρείται πολύ πιο συχνά, ενός μη επιπλεγμένου τύπου με περιορισμένη φλεγμονώδη αντίδραση.

Κατά κανόνα, η πρωτοπαθής φυματίωση θεραπεύεται με μικρές υπολειμματικές αλλαγές, οι οποίες, προφανώς, συνδέονται με υψηλή φυσική αντοχή και μαζικό εμβολιασμό και επανεμβολιασμό BCG.

Τα μυκοβακτήρια που παραμένουν στις υπολειμματικές εστίες ή οι αλλοιωμένες μορφές τους θα πρέπει να θεωρούνται ως αντιγόνο φυματίωσης, η παρουσία του οποίου είναι απαραίτητη για τη διατήρηση ειδικής ανοσίας από ευαισθητοποιημένα λεμφοκύτταρα. Ορισμένος, ωστόσο, ακόμη ελάχιστα μελετημένος ρόλος στη διατήρηση της αντιφυματικής ανοσίας ανήκει στην ανοσία των Β-κυττάρων και στους γενετικούς μηχανισμούς.

Έχουν ληφθεί στοιχεία για το ρόλο της κληρονομικότητας κατά τη διαδικασία της φυματίωσης. Γενετικοί παράγοντες επηρεάζουν την απόκριση του ανοσοποιητικού συστήματος κατά την αναπαραγωγή του Mycobacterium tuberculosis στο ανθρώπινο σώμα και, ειδικότερα, καθορίζουν την αλληλεπίδραση μεταξύ μακροφάγων, Τ- και Β-λεμφοκυττάρων, την παραγωγή λεμφοκινών, μονοκινών και άλλων κυτοκινών από Τ- και Β-λεμφοκύτταρα και μακροφάγα, μια σύνθετη ανοσοαπόκριση, η οποία καθορίζει την ευαισθησία ή την αντίσταση στην ανάπτυξη της φυματίωσης. Αποκαλύφθηκε η σύνδεση των γονότυπων HLA με τη νόσο της φυματίωσης σε οικογένειες στις οποίες γονείς και παιδιά πάσχουν από φυματίωση.

Η συσσώρευση ορισμένων συγκεκριμένων τύπων HLA σε ομάδες ασθενών με δυσμενή πορεία της νόσου υποδηλώνει τη συσχέτιση ορισμένων γονιδίων του συμπλέγματος HLA (κυρίως θέσεις B και DR με προδιάθεση για φυματίωση) [Khomenko A. G., 1985].

Η περίοδος της πρωτοπαθούς μόλυνσης μπορεί να τελειώσει με ίαση με ελάχιστες (μικρές) ή αρκετά έντονες υπολειπόμενες αλλαγές. Αυτά τα άτομα αναπτύσσουν επίκτητη ανοσία. Η διατήρηση των επίμονων μυκοβακτηρίων σε υπολειμματικές εστίες όχι μόνο διατηρεί την επίκτητη ανοσία, αλλά δημιουργεί επίσης κίνδυνο ενδογενούς επανενεργοποίησης της φυματιώδους διαδικασίας λόγω της επαναφοράς των αλλοιωμένων μορφών του αιτιολογικού παράγοντα της φυματίωσης σε βακτηριακή μορφή και της αναπαραγωγής του μυκοβακτηριακού πληθυσμού.

Η επαναφορά των επίμονων μορφών μυκοβακτηρίων σε πολλαπλασιαζόμενες μορφές συμβαίνει υπό συνθήκες ενδογενούς επανενεργοποίησης φυματιωδών εστιών και άλλων υπολειμματικών αλλαγών. Ο μηχανισμός της ενδογενούς επανενεργοποίησης, καθώς και η ανάπτυξη της φυματιώδους διαδικασίας, δεν έχουν μελετηθεί αρκετά.

Η επανενεργοποίηση βασίζεται στην προοδευτική αναπαραγωγή του βακτηριακού πληθυσμού και στην αύξηση του αριθμού των μυκοβακτηρίων [Khomenko A. G., 1986]. Ωστόσο, μέχρι σήμερα παραμένει άγνωστο τι ακριβώς και ποιες συνθήκες συμβάλλουν στην αναστροφή του αιτιολογικού παράγοντα της φυματίωσης, ο οποίος βρισκόταν σε επίμονη κατάσταση. Έχει διαπιστωθεί ότι η επανενεργοποίηση της φυματίωσης και η ανάπτυξη των διαφόρων της κλινικές μορφέςπαρατηρείται συχνότερα σε άτομα με υπολειπόμενες αλλαγές παρουσία παραγόντων που μειώνουν την ανοσία.

Ένας άλλος τρόπος ανάπτυξης δευτερογενούς φυματίωσης είναι επίσης δυνατός - εξωγενής, που σχετίζεται με μια νέα (επαναλαμβανόμενη) μόλυνση με Mycobacterium tuberculosis (υπερλοίμωξη). Αλλά ακόμη και με μια εξωγενή πορεία ανάπτυξης της δευτερογενούς φυματίωσης, η διείσδυση των μυκοβακτηρίων σε έναν ήδη μολυσμένο οργανισμό δεν είναι αρκετή, ακόμη και με μαζική επαναλαμβανόμενη υπερμόλυνση. Είναι απαραίτητος ένας συνδυασμός μιας σειράς καταστάσεων και παραγόντων κινδύνου που μειώνουν την ανοσία. Η δευτεροπαθής φυματίωση χαρακτηρίζεται από μεγάλη ποικιλία κλινικών μορφών. Οι κύριες ποικιλίες παθομορφολογικών αλλαγών στους πνεύμονες και σε άλλα όργανα χαρακτηρίζονται από: α) εστίες με κυρίως παραγωγική αντίδραση ιστού, ευνοϊκή, χρόνια πορεία και τάση επούλωσης. β) διηθητικές-πνευμονικές αλλαγές με μια κυρίως εξιδρωματική αντίδραση ιστού και τάση ανάπτυξης κασώδους νέκρωσης ή απορρόφησης της προκύπτουσας φλεγμονώδους αντίδρασης. γ) φυματιώδης κοιλότητα - το αποτέλεσμα της αποσύνθεσης των σχηματισμένων κασωδών μαζών και της απόρριψής τους μέσω των βρόγχων αποστράγγισης με το σχηματισμό κοιλότητας αποσύνθεσης.

Διάφοροι συνδυασμοί των κύριων παθομορφολογικών αλλαγών στη φυματίωση δημιουργούν τις προϋποθέσεις για μια εξαιρετικά μεγάλη ποικιλία φυματιωδών αλλαγών, ιδιαίτερα στη χρόνια πορεία της νόσου με εναλλασσόμενες περιόδους έξαρσης και ύφεσης της διαδικασίας. Σε αυτό πρέπει να προστεθεί ότι από τις σχηματισμένες ζώνες της βλάβης, τα μυκοβακτήρια μπορούν να εξαπλωθούν με τη ροή της λέμφου ή του αίματος σε μη προσβεβλημένες περιοχές και διάφορα όργανα. Η έκβαση της νόσου εξαρτάται από την πορεία της - προοδευτική ή οπισθοδρομική, την αποτελεσματικότητα της θεραπείας και την αναστρεψιμότητα των αλλαγών που έχουν διαμορφωθεί κατά την πορεία της νόσου. Έχει αποδειχθεί ότι σε συνθήκες πείνας και ακόμη και με υποσιτισμό, ειδικά όταν δεν υπάρχει επαρκής ποσότητα πρωτεϊνών και βιταμινών στη διατροφή, εμφανίζεται συχνά επανενεργοποίηση της φυματίωσης. Οι παράγοντες επανενεργοποίησης περιλαμβάνουν διάφορες ασθένειες: σακχαρώδης διαβήτης, λεμφοκοκκιωμάτωση, πυριτίαση, πεπτικό έλκοςστομάχι και δωδεκαδάκτυλο, κατάσταση μετά από εκτομή του στομάχου και του δωδεκαδακτύλου, χρόνιες φλεγμονώδεις παθήσεις των πνευμόνων, ψυχική ασθένειαεμφανίζεται με καταθλιπτικό σύνδρομο, αλκοολισμό, στρεσογόνες καταστάσεις, AIDS, μακροχρόνια χρήση γλυκοκορτικοειδών, κυτταροστατικών και ανοσοκατασταλτικών. Η πορεία και τα αποτελέσματα της φυματίωσης θα πρέπει να εξετάζονται μόνο στο πλαίσιο της συνεχιζόμενης ειδικής χημειοθεραπείας, η οποία εφαρμόζεται σε όλους τους ασθενείς με ενεργό φυματίωση. Κατά τη διάρκεια της χημειοθεραπείας, παρατηρείται μείωση του πληθυσμού των μυκοβακτηρίων λόγω της καταστροφικής επίδρασης των φαρμάκων χημειοθεραπείας στα παθογόνα της φυματίωσης. Ως αποτέλεσμα, ο αριθμός των μυκοβακτηρίων μειώνεται απότομα, δημιουργούνται πιο ευνοϊκές συνθήκες για επανορθωτικές διεργασίες και φυσιολογική γένεση. Ταυτόχρονα, όταν χρησιμοποιούνται οι πιο αποτελεσματικοί συνδυασμοί σύγχρονων φαρμάκων χημειοθεραπείας, σημειώνεται μια διαφορετική πορεία της φυματιώδους διαδικασίας: παλινδρόμηση με επακόλουθη επούλωση, σταθεροποίηση της διαδικασίας χωρίς κλινική θεραπεία με διατήρηση κοιλότητας, φυματίωση ή άλλες αλλαγές. προσωρινή καθίζηση φλεγμονώδης διαδικασίαμε την επακόλουθη εμφάνιση μιας έξαρσης, την ανάπτυξη μιας χρόνιας διαδικασίας ή την εξέλιξη της νόσου.

Έτσι, η μείωση του πληθυσμού των μυκοβακτηρίων υπό την επίδραση συγκεκριμένων φαρμάκων χημειοθεραπείας δεν οδηγεί πάντα σε ίαση. Ο τερματισμός της φυματιώδους διαδικασίας και η επακόλουθη θεραπεία εξαρτώνται όχι μόνο από τη μείωση του πληθυσμού των μυκοβακτηριδίων, αλλά και από την ικανότητα των επανορθωτικών διεργασιών του σώματος να διασφαλίζουν την υποχώρηση της φυματιώδους διαδικασίας και τον τερματισμό της.

1.3. ΠΑΘΟΛΟΓΙΚΗ ΑΝΑΤΟΜΙΑ

1.3.1. φυματιώδης φλεγμονή

Οι παθολογικές αλλαγές σε όργανα και ιστούς στη φυματίωση είναι ποικίλες και εξαρτώνται από τη μορφή, το στάδιο, τον εντοπισμό και τον επιπολασμό της παθολογικής διαδικασίας.

Κοινές στις περισσότερες μορφές φυματίωσης είναι συγκεκριμένες αλλαγές σε συνδυασμό με μη ειδικές ή παραειδικές αντιδράσεις. Οι συγκεκριμένες αλλαγές περιλαμβάνουν τη φυματιώδη φλεγμονή, η πορεία της οποίας συνοδεύεται από το σχηματισμό φυματιώδους φυματίωσης ή κοκκιώματος και μεγαλύτερης εστίας. Οι μη ειδικές αλλαγές είναι διάφορες αντιδράσεις που προκαλούν τις λεγόμενες μάσκες της φυματίωσης.

Η μορφολογία της φυματιώδους φλεγμονής εξαρτάται από την αντιδραστικότητα του οργανισμού και τη λοιμογόνο δράση του παθογόνου. Η φυματιώδης εστία μπορεί να κυριαρχείται από εξίδρωση, νέκρωση ή πολλαπλασιασμό και η εστία, σύμφωνα με αυτό, μπορεί να είναι κυρίως εξιδρωματική, νεκρωτική ή παραγωγική. Οι ανοσολογικές διεργασίες παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της φυματιώδους φλεγμονής. Στο σημείο της φλεγμονής, αναπτύσσεται πρώτα μια αντίδραση, η οποία δεν έχει τυπικά σημεία της φυματίωσης. Σε αυτό εκφράζονται σε διάφορους βαθμούς τα φαινόμενα αλλοίωσης και εξίδρωσης. Στην πρώτη θέση είναι οι παραβιάσεις στο κρεβάτι της μικροκυκλοφορίας. Επηρεάζουν τη λεπτή δομή του κυψελιδικού τοιχώματος και οι μηχανισμοί ανάπτυξής τους μπορούν να εντοπιστούν σε υπερδομικό επίπεδο [Erokhin VV, 1987]. Στα πρώιμα στάδια της φλεγμονής, οι αλλαγές στην υπομικροσκοπική οργάνωση των συστατικών στοιχείων του κυψελιδικού τοιχώματος σχετίζονται με αύξηση της διαπερατότητας των τριχοειδών, την ανάπτυξη ενδοκυττάριου διάμεσου και ενδοκυψελιδικού οιδήματος με έκπλυση κυψελιδικού επιφανειοδραστικού από οιδηματώδες υγρό.

Περαιτέρω δυστροφικές αλλαγέςαύξηση του κυψελιδικού ιστού, ωστόσο, μαζί τους, προκύπτουν αντισταθμιστικές-αποκαταστατικές διεργασίες, που στοχεύουν στην ανάπτυξη ενδοκυτταρικής οργάνωσης, αυξάνοντας τη λειτουργική δραστηριότητα των υπολοίπων κυττάρων του μεσοκυψελιδικού διαφράγματος. Στην επόμενη φάση της φλεγμονής - πολλαπλασιαστικές - εμφανίζονται στοιχεία ειδικά για τη φυματίωση (επιθηλοειδή και γιγαντιαία κύτταρα pirogov-Langhans), στο κέντρο της εστίας της φυματίωσης σχηματίζονται περιοχές ενός είδους ομοιογενούς κασετώδους (πηγμένης) νέκρωσης (Εικ. 1.3). Με βάση τα δεδομένα της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας και της αυτοραδιογραφίας για τη δυναμική του κυτταρικού μετασχηματισμού, καθιερώθηκε μια γενετική σχέση κοκκιωματωδών κυττάρων κατά μήκος της γραμμής μονοκυττάρων - γιγαντιαίων κυττάρων [Serov VV, Shekhter AB, 1981; Erokhin V.V., 1978, 1987; Danneberg Α. Μ., 1982; SpectorW. G., 1982]. Τα μακροφάγα συνθέτουν ενεργά και συσσωρεύουν λυσοσωμικά ένζυμα, εκτελούν μια φαγοκυτταρική λειτουργία. Το απορροφούμενο υλικό, μεταξύ των οποίων είναι και το Mycobacterium tuberculosis, εντοπίζεται και χωνεύεται σε φαγοσώματα και φαγολυσοσώματα. επιθηλιοειδή κύτταρα

σχηματίζονται από μονοπύρηνα κύτταρα και μακροφάγα που συσσωρεύονται στο επίκεντρο της φυματιώδους φλεγμονής στις πρώτες φάσεις της φλεγμονώδους αντίδρασης. Έχουν μεγάλο ωοειδές πυρήνα, συνήθως με 1-2 πυρήνες.Το κυτταρόπλασμα αυτών των κυττάρων περιέχει μιτοχόνδρια, κόκκους, τη συσκευή Golgi, ένα καλά ανεπτυγμένο σύστημα σωληναρίων και δεξαμενών του κοκκώδους και μη κοκκώδους κυτταροπλασματικού δικτύου και ένα μικρό φαγοσώματα. Ο αριθμός των μιτοχονδρίων, των στοιχείων του δικτύου και των λυσοσωμικών εγκλεισμάτων ποικίλλει ευρέως και καθορίζεται από τη λειτουργική κατάσταση του κυττάρου.

Τα γιγάντια κύτταρα Pirogov-Langhans μπορούν να σχηματιστούν από επιθηλιοειδή κύτταρα ή μακροφάγα κατά τον πολλαπλασιασμό τους, καθώς και ως αποτέλεσμα της σύντηξης των επιθηλιακών κυττάρων. Το κυτταρόπλασμα των γιγαντιαίων κυττάρων περιέχει μεγάλο αριθμό πυρήνων, που συνήθως βρίσκονται με τη μορφή δακτυλίου ή πετάλου κατά μήκος της κυτταρικής περιφέρειας, πολλά μιτοχόνδρια, λυσοσώματα, στοιχεία ενός κοκκώδους κυτταροπλασματικού δικτύου και ένα καλά ανεπτυγμένο σύμπλεγμα Golgi. Τα γιγαντιαία κύτταρα είναι ικανά για φαγοκυττάρωση, στο κυτταρόπλασμά τους εντοπίζονται διάφορα υπολειμματικά εγκλείσματα, Χαρακτηρίζονται από υψηλή δραστηριότητα υδρολυτικών και αναπνευστικών ενζύμων.

Εκτός από τα επιθηλοειδή και τα γιγαντιαία κύτταρα, ο φυματώδης κοκκιώδης ιστός περιέχει συνήθως σημαντικό αριθμό λεμφοειδών και πλασματοκυττάρων, καθώς και ουδετερόφιλα λευκοκύτταρα. Στα περιφερειακά μέρη του στρώματος κοκκοποίησης, ανιχνεύονται ινοβλάστες. Γύρω από την εστία της φλεγμονής, υπάρχει συχνά μια περιεστιακή ζώνη μιας μη ειδικής φλεγμονώδους αντίδρασης. Με την πρόοδο της διαδικασίας, παρατηρείται αύξηση της νέκρωσης του καζώδους, αυξημένη διήθηση του κοκκιώδους ιστού από μονοπύρηνα και λεμφοειδή κύτταρα, καθώς και ουδετερόφιλα, και επέκταση της ζώνης περιεστιακής φλεγμονής. Μια συγκεκριμένη διαδικασία εξαπλώνεται μέσω επαφής και λεμφικής οδού.

Με την επούλωση της φυματιώδους εστίας, οι μάζες της κασώδους νέκρωσης γίνονται πιο πυκνές, στην τελευταία σημειώνεται η εναπόθεση μικρών κόκκων αλάτων ασβεστίου. Στον κοκκιώδη ιστό, ο αριθμός των ινοβλαστών και των ινιδίων κολλαγόνου αυξάνεται, ενώνονται σε ίνες κολλαγόνου, οι οποίες σχηματίζουν μια κάψουλα συνδετικού ιστού γύρω από τη φυματιώδη εστία. Στη συνέχεια, ο συγκεκριμένος κοκκιώδης ιστός αντικαθίσταται όλο και περισσότερο από ινώδη ιστό. Ο αριθμός των κυτταρικών στοιχείων μεταξύ των ινών κολλαγόνου μειώνεται, μερικές φορές οι ίνες κολλαγόνου υφίστανται υαλίνωση. Σε παρόμοιες και μεταφυματικές εστίες, βρέθηκαν αλλοιωμένες μορφές του Mycobacterium tuberculosis, ιδιαίτερα η μορφή L, γεγονός που καθιστά δυνατή την καλύτερη κατανόηση του ρόλου των παλαιών εστιών φυματίωσης στην παθογένεση των δευτερογενών μορφών φυματίωσης [Puzik V. I., Zemskova 3. C, Dorozhkova I. R., 1981, 1984]. Στο επίκεντρο της επανενεργοποίησης της φυματίωσης και του σχηματισμού διάφορες μορφέςΗ δευτερογενής πνευμονική φυματίωση είναι η αναστροφή και η αναπαραγωγή του βακτηριακού πληθυσμού στο πλαίσιο της ανάπτυξης ανεπάρκειας ειδικής και μη ειδικής προστασίας του μικροοργανισμού.

Έχασε εντελώς ή εν μέρει το κυτταρικό τοίχωμα ή τους πρόδρομους της βιοσύνθεσής του, αναπτύσσοντας με τη μορφή χαρακτηριστικών μικρών αποικιών. Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1935 από τον E. Klieneberger σε καλλιέργεια Streptobacillus moniliformis που απομονώθηκε από τους K. Levaditi et al. το 1932 από το αρθρικό υγρό ασθενούς με επιδημικό αρθρικό ερύθημα. Ο Streptobacillus moniliformis είναι ένας gram-αρνητικός, αιμοσφαιρινόφιλος βάκιλλος με διογκώσεις στα άκρα που μοιάζουν με σφαιρίδια, που αναπτύσσεται καλά στο άγαρ αίματος (10-20%) και στον θρομβωμένο ορό.

Όταν μελέτησε μια πειραματική λοίμωξη σε αρουραίους, ο Klineberger απομόνωσε αρκετά στελέχη που περιέχουν, εκτός από τα τυπικά βακτηριακές μορφές, πολυμορφικοί μικροοργανισμοί, πολύ παρόμοιοι σε εμφάνιση αποικιών και μορφολογία με οργανισμούς που μοιάζουν με πλευροπνευμονίες - οργανισμούς που μοιάζουν με πλευροπνευμονίες (P PL O). Αυτοί οι μικροοργανισμοί ονομάστηκαν προς τιμήν του Ying. Lister - σε σχήμα L.

Για πολλά χρόνια, ο Klineberger θεωρούσε τις μορφές L ως αντιπροσώπους των συμβιόντων PPLO του βακτηρίου Streptobacillus moniliformis. Η απόδειξη της συμβιωτικής ύπαρξης δύο διαφορετικών μικροοργανισμών ήταν η απουσία αναστροφής των βακτηρίων από τις μορφές L για 13 χρόνια (350 περάσματα).

Διάφορα πειράματα Amer. ο ερευνητής Daines (L. Dienes) και άλλοι απέδειξαν την πλάνη της έννοιας του Klineberger. Έχει αποδειχθεί ότι οι L-μορφές του Streptobacillus moniliformis, του Fusiformis necrophorus και άλλων βακτηρίων μπορούν να επανέλθουν στο αρχικό βακτηριακό είδος. Ο σχηματισμός L-μορφών βακτηρίων περιγράφεται με τις ονομασίες "L-transformation", "L-conversion", "induction of L-forms".

Ο VD Timakov και ο G. Ya. Kagan έλαβαν L-μορφές πολλών τύπων βακτηρίων, μελέτησαν τη βιολογία, τις ιδιότητες και τον ρόλο τους στην παθολογία (ρευματική καρδιοπάθεια, σηπτική ενδοκαρδίτιδα, μηνιγγοεγκεφαλίτιδα, χρόνιος, γονόρροια κ.λπ.).

Ο μετασχηματισμός στη μορφή L είναι μια ιδιότητα, κατά πάσα πιθανότητα, εγγενής σε όλα τα βακτήρια. Τα φάρμακα που έχουν δράση μετασχηματισμού L είτε μπλοκάρουν ορισμένους δεσμούς στη βιοσύνθεση των κυτταρικών τοιχωμάτων, κυρίως της πεπτιδογλυκάνης (μουρεΐνη), είτε τα καταστρέφουν. Τα φάρμακα που προκαλούν L-μορφές βακτηρίων περιλαμβάνουν: 1) αντιβιοτικά του κατάλληλου φάσματος δράσης, για παράδειγμα, πενικιλλίνη, κυκλοσερίνη, λυσοσταφίνη κ.λπ. 2) μουρολυτικά ένζυμα - λυσοζύμη, ενδοακετυλοεξοσαμινιδάση λυσίνης που σχετίζεται με φάγο του στρεπτόκοκκου της ομάδας C, κ.λπ. 3) ορισμένα αμινοξέα (γλυκίνη κ.λπ.).

Η επαγωγή των μορφών L βακτηρίων εξαρτάται από τις συνθήκες και τα μέσα καλλιέργειας: είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί μια φυσική. περιβάλλον που συμβάλλει στη σταθεροποίηση της οσμωτικά εύθραυστης βακτηριακής μεμβράνης και προστατεύει τις μορφές L από το θάνατο.

Η σύνθεση του μέσου και οι συνθήκες καλλιέργειας ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο των βακτηρίων· η ημιστερεή και ημι-υγρή συγκέντρωση γέλης άγαρ, η παρουσία κανονικού ορού αλόγου και η επιλογή της οσμωτικής συγκέντρωσης των αλάτων απαιτούνται για τη διατήρηση της ακεραιότητας του την κυτταροπλασματική μεμβράνη των βακτηρίων μορφής L.

Υπάρχουν ασταθείς και σταθερές L-μορφές βακτηρίων. Οι ασταθείς μορφές διατηρούν ορισμένα στοιχεία του κυτταρικού τοιχώματος ή των προδρόμου του και κατά τη διάρκεια διελεύσεων σε μέσα χωρίς παράγοντα επαγωγής L, επανέρχονται στο αρχικό βακτηριακό είδος. Οι σταθερές μορφές χάνουν εντελώς τα συστατικά του κυτταρικού τοιχώματος και δεν είναι σε θέση να το αποκαταστήσουν, επομένως δεν επανέρχονται στον αρχικό τύπο βακτηρίων, ακόμη και με επαναλαμβανόμενη διέλευση σε μέσα χωρίς επαγωγικό παράγοντα, καθώς και σε μέσα που περιέχουν ηλεκτρικό νάτριο ή ζελατίνη, η οποία προάγει την αναστροφή των βακτηρίων από τις μορφές L.

Οι μορφές L βακτηρίων αναπτύσσονται με τη μορφή δύο τύπων αποικιών - Α. και Β. Οι αποικίες τύπου Α είναι πιο συχνά εγγενείς σε σταθερές μορφές L βακτηρίων, είναι πολύ μικρές (50-100 μικρά), αναπτύσσονται σε άγαρ , αναπτύσσονται καλά σε ομάδες, οι μεμονωμένες αποικίες συχνά δεν δίνουν ανάπτυξη. Τα ελάχιστα αναπαραγόμενα στοιχεία των αποικιών τύπου Α, που στερούνται εντελώς κυτταρικού τοιχώματος, δεν έχουν υποδοχείς φάγου. Οι αποικίες του τύπου Β είναι πιο συχνά εγγενείς σε ασταθείς μορφές L βακτηρίων· είναι μεγαλύτερες, μεγέθους 0,5-2 mm, με ένα λεπτό δαντελωτό άκρο και ένα κέντρο που αναπτύσσεται στο μέσο. Στις αποικίες κυριαρχούν σφαιρικά σώματα διαφορετικής οπτικής πυκνότητας. Υπάρχουν λιγότερα υπομικροσκοπικά στοιχεία σε αυτά από ό,τι στις αποικίες τύπου Α. Διατηρούν ορισμένα στοιχεία του κυτταρικού τοιχώματος, υποδοχείς δεκτικούς φάγου και μπορούν να συγκολληθούν από τον ορό του αρχικού είδους.

Η διαφοροποίηση των αποικιών σε τύπους Α και Β είναι υπό όρους, όπως και το φαινόμενο της σταθεροποίησης των L-μορφών. Σε καλλιέργειες σταθερών μορφών L βακτηρίων, μπορούν να περιέχονται αποικίες τύπου Β και σε καλλιέργειες ασταθών μορφών L, αποικίες τύπου Α.

Αποικίες βακτηρίων μορφών L περιέχουν: 1) σφαιρικά σώματα διαφορετικής οπτικής πυκνότητας και μεγεθών. 2) στοιχειώδη σώματα ή κόκκοι που βρίσκονται σε ομάδες, καθώς και ενδοκυτταρικά σε μεγαλύτερους σφαιρικούς σχηματισμούς ή κενοτόπια. 3) σώματα με κακό περίγραμμα, άμορφα, συνεχώς αναπτυσσόμενα. 4) στριφτές φόρμες. 5) μεγάλα σώματα με εγκλείσματα σε μορφή κενοτοπίων. Οι L-μορφές βακτηρίων διαφέρουν ως προς τον πολυμορφισμό (Εικ. 1, 1-6) και ταυτόχρονα είναι θεμελιωδώς ίδιες σε διαφορετικούς τύπους βακτηρίων / γεγονός που δεν τους επιτρέπει να διαφοροποιηθούν από τη μορφόλη, ένα σημάδι.

Μαζί με την απώλεια του κυτταρικού τοιχώματος στις L-μορφές των βακτηρίων, χάνονται μεσοσώματα, γεγονός που οδηγεί σε άμεση σύνδεση της κυτταροπλασματικής μεμβράνης στο νουκλεοειδές. δεν παρατηρείται αποκατάσταση των μεσοσωμάτων στη διαδικασία της αναστροφής.

Η έλλειψη κυτταρικού τοιχώματος προκαλεί αποδιοργάνωση της διαίρεσης και πλήθος μορφόλης, εκδηλώσεις κατά την αναπαραγωγή των L-μορφών βακτηρίων. Οι μορφές L των βακτηρίων αναπαράγονται με διαίρεση, εκβλάστηση ή αποσύνθεση του κυττάρου σε μικρούς κόκκους.

Τα φυσιολ., τα αντιγονικά και παθογόνα χαρακτηριστικά αυτών των μορφών καθορίζονται από τη δομή της κυτταροπλασματικής τους μεμβράνης και πιθανώς από το κυτταρόπλασμα.

Οι L-μορφές βακτηρίων σχηματίζονται όχι μόνο in vitro, αλλά και in vivo· μπορούν να επιμείνουν στο σώμα και να αντιστραφούν στην αρχική βακτηριακή μορφή.

Το Σχήμα 2 δείχνει τα αποτελέσματα της λήψης L-μορφών του S. typhi in vivo υπό την επίδραση πενικιλίνης. Τα βακτήρια και το αντιβιοτικό χορηγήθηκαν ταυτόχρονα ενδοπεριτοναϊκά σε ποντίκια. Με την εισαγωγή 100 μονάδων πενικιλίνης ανά 1 g βάρους, σχηματίστηκαν ασταθείς μορφές L, οι οποίες αντιστρέφονταν στις αρχικές βακτηριακές μορφές μετά από 24-48 ώρες, οι οποίες προκάλεσαν το θάνατο των ζώων. Με την εισαγωγή 2000 μονάδων πενικιλίνης ανά 1 g βάρους για 24-48 ώρες. Σχηματίστηκαν σταθερές L-μορφές, που υποβλήθηκαν σε φαγοκυττάρωση. θάνατο των ζώων τις επόμενες 5 ημέρες. δεν τηρήθηκε. Παρόμοια δεδομένα ελήφθησαν κατά τη μελέτη της in vivo επαγωγής των L-μορφών άλλων βακτηρίων.

Το αρχικό σχήμα κατανομής των μορφών L από την πατόλη, αναπτύσσεται υλικό, οι άκρες επιτρέπεται να εκχωρούν και να αναγνωρίζουν τις μορφές L βακτηρίων από το εγκεφαλονωτιαίο υγρό ασθενών με πυώδη μηνιγγίτιδα και ρευματική καρδιοπάθεια.

Το Σχήμα 3 δείχνει μικρογραφίες των μορφών L που απομονώθηκαν από το αίμα ενός ασθενούς με ρευματική καρδιοπάθεια και των αναστροφέων τους που σχηματίστηκαν ως αποτέλεσμα της αναστροφής σε στρεπτόκοκκους, που στη συνέχεια αναγνωρίστηκαν ως Streptococcus hemolyticus ομάδας Α.

Αντισώματα έναντι σταθερών L-μορφών του Streptococcus hemolyticus βρέθηκαν στο 87,9% των ασθενών με ρευματισμούς, στο 77% των ασθενών με λοιμώδη-αλλεργική μυοκαρδίτιδα και μόνο στο 11% υγιείς ανθρώπους(V. D. Timakov, G. Ya. Kagan, 1973). Μορφές L διαφορετικών τύπων βακτηρίων βρίσκονται σε χρόνιο, βακτηριουρία, πυελονεφρίτιδα, βακτηριακές μορφές φυματίωσης, ρευματικές καρδιοπάθειες κ.λπ.

Η παθογένεια των βακτηρίων L-μορφών έχει αποδειχθεί πειραματικά, είναι γνωστό το hron, αρθρίτιδα που προκαλείται από ενδοαρθρική χορήγηση L-μορφών Streptococcus hemolyticus, αμυγδαλίτιδα πιθήκων, που επιπλέκεται από διάμεση μυοκαρδίτιδα, που προκαλείται από ενδοφλέβια χορήγηση L-μορφών Streptococcus hemolyticus, πυελονεφρίτιδα αρουραίων και κουνελιών, που προκαλείται από L-μορφές βακτηρίων του γένους Proteus και Streptococcus faecalis, μηνιγγοεγκεφαλίτιδα κουνελιού που σχετίζεται με L-μορφές μηνιγγιτιδόκοκκου και λιστερίωση προβάτων και κουνελιών που προκαλείται από την εισαγωγή της μονοκυτταρογονίδια. Patol, οι διεργασίες που προκαλούνται από τις L-μορφές βακτηρίων διαφέρουν στη σταδιακή ανάπτυξη patol. τα φαινόμενα, το παρατεταμένο ρεύμα και η επιμονή του ενεργοποιητή στη μορφή L που υποστηρίζει τη μετάβαση μιας ασθένειας σε χρόνο, μια μορφή. Η ανθεκτικότητα των μορφών L βακτηρίων διαπιστώθηκε πειραματικά σε L-μορφές του Mycobacterium tuberculosis και του Streptococcus hemolyticus.

Με μία μόνο ενδοπεριτοναϊκή μόλυνση λευκών ποντικών με σταθερές μορφές L του Streptococcus hemolyticus και επακόλουθη παρατήρηση για ένα χρόνο, το αντιγόνο L-μορφής διατηρείται σε όλα τα εσωτερικά όργανα. Το Σχήμα 4, 1 δείχνει ένα παράδειγμα του εντοπισμού των L-μορφών του Streptococcus hemolyticus στον σπλήνα μετά από 3 εβδομάδες. μετά τη μόλυνση, στο σχήμα 4, 2 - μετά από 27 εβδομάδες. Η μακροχρόνια παραμονή των μορφών L στο σώμα συνοδεύεται από αύξηση της επιβλαβούς επίδρασης. ανάπτυξη διάμεσης μυοκαρδίτιδας και σοβαρής σπειραματονεφρίτιδας.

Ο σχηματισμός L-μορφών βακτηρίων in vivo, η σύνδεσή τους με πολλές χρόνιες διεργασίες, η πιθανότητα αναστροφής των βακτηριακών μορφών με την αποκατάσταση της μολυσματικότητάς τους και η εμφάνιση υποτροπών που δεν επιδέχονται αποτελεσματικής θεραπείας ως αποτέλεσμα, βάζουν το μέλι. . μικροβιολογία, το πρόβλημα εύρεσης τρόπων αντιμετώπισης παραλλαγών μικροοργανισμών που έχουν χάσει το κυτταρικό τους τοίχωμα (σφαιροπλάστες, πρωτοπλάστες, L-μορφές). Οι έρευνες διεξάγονται από δύο διαμετρικά αντίθετες θέσεις: 1) αποτρέποντας την πιθανότητα επαγωγής μορφών L in vivo (μια διαδρομή που είναι δύσκολο να ελεγχθεί). 2) η χρήση φαρμάκων που προκαλούν το σχηματισμό L-μορφών, ακολουθούμενη από τη χρήση άλλων φαρμάκων που είναι αναποτελεσματικά έναντι άθικτων κυττάρων, αλλά διεισδύουν ενδοκυτταρικά μόνο στις μορφές L των βακτηρίων και τα καταστρέφουν. Αυτό το μονοπάτι είναι το πιο πολλά υποσχόμενο. Υπάρχουν ενδείξεις για την αποτελεσματικότητα των συνδυασμών πενικιλίνης και καναμυκίνης που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία της πυελονεφρίτιδας. Η πενικιλλίνη προκαλεί το σχηματισμό μορφών L βακτηρίων, τα οποία καταστρέφονται από την ενδοκυτταρική διείσδυση της καναμυκίνης, η οποία δεν έχει καμία επίδραση στα άθικτα βακτήρια.

Βιβλιογραφία: Peshkov M. A. Κυτταρολογία βακτηρίων, σελ. 151, M.-L., 1955; Timakov V.D, and Kagan G. Ya. L-forms of bacteria and the mycoplasmataceae family in pathology, M., 1973, bibliogr.; αυτοί, L-μορφές βακτηρίων, η οικογένεια mycoplasmataceae και το πρόβλημα της μικροβιακής επιμονής, Zhurn, mikr., epid, and immuno., αρ. 4, σελ. 3, 1977, βιβλιογρ.; Dienes L. The morphology of the Li of Klieneberger and its related to streptobacillus monoliformis, J. Bact., v. 54, σελ. 231, 1947; Dinenes L. a. Weinberger Η. Οι L-μορφές βακτηρίων, Bact. Rev., v. 15, σελ. 245, 1951; Klieneberger E. Η φυσική εμφάνιση πλευροπνευμονικών οργανισμών, η φαινομενική συμβίωση του με τον streptobacillus moniliformis και τα άλλα βακτήρια, J. Path. Bact., v. 40, σελ. 93, 1935; K li eneb erger-N obel Ε. Pleuropneumonia-like organisms (PPLO) mycoplasmataceae, L.-N. Y., 1962; Microbial protoplasts, spheroplasts and L-forms, ed. από L. B. Guze, Βαλτιμόρη, 1968.

V. D. Timakov, G. Ya. Kagan.