การกลับคืนสู่สภาพเดิมของนาโนแบคทีเรีย แบคทีเรียรูปตัวแอล ความหลากหลายของระบบควบคุมไบโอฟิล์ม

บทนำ

เป็นเวลาหลายศตวรรษที่นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาประชากรจุลินทรีย์และกลไกของการก่อตัวของพวกมัน และเมื่อปลายศตวรรษที่ผ่านมาพวกเขาได้พบกับรูปแบบพิเศษของการจัดระเบียบวัฒนธรรมแบคทีเรีย - ชุมชนของจุลินทรีย์ที่สามารถตั้งอาณานิคมวัตถุสิ่งแวดล้อมและมีอยู่ไม่เฉพาะใน รูปแบบของแพลงก์ตอนขนาดเล็ก แต่ยังจัดแผ่นชีวะโดยเฉพาะ ไบโอฟิล์มเป็นแบบเคลื่อนที่ได้ ชุมชนต่างชนิดกันที่เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา (Chebotar, 2012) ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้จากแบคทีเรียหนึ่งชนิดหรือหลายชนิด และประกอบด้วยทั้งเซลล์ที่ทำงานอย่างแข็งขันและเซลล์ที่อยู่เฉยๆ หรือไม่ได้เพาะปลูก การก่อตัวของชุมชนที่มีความเชี่ยวชาญสูงดังกล่าวเป็นหนึ่งในกลยุทธ์หลักสำหรับการอยู่รอดของวัฒนธรรมแบคทีเรีย ไม่เพียงแต่ในสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในร่างกายมนุษย์ด้วย โดยทั่วไป ไบโอฟิล์มเป็นกลุ่มของเซลล์จุลินทรีย์ที่ล้อมรอบด้วยชั้นเมือกหนาและโมเลกุลขนาดใหญ่

กลไกการเกิดไบโอฟิล์ม

จุลินทรีย์มักมีอยู่ในรูปของมวลอิสระหรืออาณานิคมเดี่ยว แต่ตัวแทนบางคนของอาณาจักรแบคทีเรียมักจะยึดติดกับพื้นผิวที่เฉพาะเจาะจงและก่อตัวเป็นไบโอฟิล์ม ซึ่งเป็นกลไกการก่อตัวที่ซับซ้อน ควบคุมอย่างเข้มงวด และรวมถึงสี่ขั้นตอนต่อเนื่องกัน

ขั้นตอนที่ 1: สิ่งที่แนบมาย้อนกลับ (หลัก) กับพื้นผิว ขั้นตอนแรกของการสร้างไบโอฟิล์มมีลักษณะการยึดเกาะแบบย้อนกลับได้ซึ่งสัมพันธ์กับการกระทำของแรงทางเคมีกายภาพที่ไม่เฉพาะเจาะจงระหว่างโมเลกุลและโครงสร้างบนพื้นผิวของจุลินทรีย์ (องค์ประกอบของผนังเซลล์ แฟลกเจลลา พิลิ) และสารตั้งต้นที่เป็นของแข็งเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ต่างๆ: van der Waals, ไม่ชอบน้ำ, อิออน, ไฟฟ้าสถิต;

ขั้นตอนที่ 2: สิ่งที่แนบมากับพื้นผิวกลับไม่ได้ หลังจากการดูดซับ เซลล์แบคทีเรียจะเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวของสารตั้งต้น จับอย่างแน่นหนาผ่านปัจจัยการยึดเกาะ เช่นเดียวกับความช่วยเหลือของสารยึดเกาะที่ไม่ใช่โพลีเมอร์ ซึ่งแยกองค์ประกอบโครงสร้างของพื้นผิวเนื้อเยื่อโฮสต์ - คอลลาเจน อีลาสติน ไกลโคโปรตีน , กรดไฮยาลูโรนิก. ในขั้นตอนเดียวกัน นอกเหนือไปจากการยึดติดอย่างแน่นหนากับซับสเตรตแล้ว ยังมี: การสูญเสียการเคลื่อนตัวของแบคทีเรีย ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ การแลกเปลี่ยนยีนระหว่างจุลินทรีย์ทั้งสองชนิดและ ประเภทต่างๆ.

ระยะที่ 3: การเจริญเติบโต - การเจริญเติบโต 1 . หลังจากยึดติดแน่นกับซับสเตรตและแลกเปลี่ยนยีนอย่างแน่นหนา แบคทีเรียที่ติดอยู่จะเริ่มสังเคราะห์เมทริกซ์เอ็กโซโพลีแซ็กคาไรด์ที่อยู่รายรอบที่เรียกว่าสารโพลีเมอร์นอกเซลล์ ( นอกเซลล์ พอลิเมอร์ สาร) ซึ่งเป็น "เมือก" ที่ป้องกันและคิดเป็น 85% ของไบโอฟิล์มที่โตเต็มที่ทั้งหมด (Chebotar, 2012; Frolova, 2015). เมทริกซ์นี้ส่งเสริมการก่อตัวของไบโอฟิล์มเริ่มต้นจากอาณานิคมของแบคทีเรียขนาดเล็ก ส่วนประกอบของ exopolysaccharide แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับจุลินทรีย์ที่เป็นส่วนหนึ่งของมัน

ระยะที่ 4: การเติบโต - การเจริญเติบโต 2 . ในขั้นตอนนี้จะมีการสร้างไบโอฟิล์มที่โตเต็มที่หลังจากนั้นก็ถึงเวลาสำหรับอาณานิคมทุติยภูมินั่นคือเซลล์ที่ยึดติดกับแบคทีเรียที่มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นแล้วบนพื้นผิว (Afinogenova, 2011).

ไบโอฟิล์มที่โตเต็มที่นั้นสามารถสูญเสียเศษชิ้นเดียว ซึ่งแพร่กระจายไปทั่วสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ ยึดติดกับพื้นผิวและสร้างแผ่นชีวะใหม่ นอกจากนี้ แบคทีเรียไม่แบ่งตัวในแผ่นชีวะที่โตเต็มที่ เนื่องจากถูกล้อมรอบด้วยเมทริกซ์หนาแน่นและคงไว้ซึ่งการมีชีวิตสูง

การสร้างไบโอฟิล์มค่อนข้างเร็ว การเกาะติดกันของแบคทีเรียจะเกิดขึ้นภายในไม่กี่นาที อาณานิคมที่เกาะติดกันอย่างแน่นหนาจะเกิดขึ้นใน 2-4 ชั่วโมง และการผลิตสารโพลีเมอร์นอกเซลล์จะเกิดขึ้นภายใน 6-12 ชั่วโมง หลังจากนั้นแบคทีเรียที่สร้างไบโอฟิล์มจะทนต่อไปเป็นส่วนใหญ่ ยาปฏิชีวนะ, ยาฆ่าเชื้อ , น้ำยาฆ่าเชื้อ. นอกจากนี้ ไบโอฟิล์มจะฟื้นตัวอย่างรวดเร็วหลังการกระแทกทางกล (Chebotar, 2012)

โครงสร้างพื้นฐานของไบโอฟิล์ม

โครงสร้างพื้นฐานของไบโอฟิล์มถูกสร้างขึ้นโดยใช้กล้องจุลทรรศน์เลเซอร์สแกนคอนโฟคอล เมทริกซ์นอกเซลล์ของเซลล์จุลินทรีย์มีโครงสร้างเฉพาะและประกอบด้วยโครงสร้างคล้ายเห็ดหรือเสาสามมิติ exopolysaccharide ที่ปล่อยออกมาในขั้นตอนของการสุกของฟิล์มชีวภาพจะแสดงด้วย heteropolysaccharide สองชั้นซึ่งเป็นสากลสำหรับจุลินทรีย์แต่ละประเภท ชั้นนอกประกอบด้วยโพลีแซ็กคาไรด์ในสภาวะไฮเดรท (เดกซ์แทรน, กรดไฮยาลูโรนิก, เซลลูโลส) และชั้นในนั้นเต็มไปด้วยถุงน้ำเมมเบรนที่สามารถทำหน้าที่เป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดโรค (ถุงดังกล่าวมีอัลคาไลน์ฟอสฟาเตส C, โปรตีเอส, ไลโซไซม์) สารถุงยังทำหน้าที่ของการสลายของความอ่อนแอ เซลล์แบคทีเรียเศษซึ่งเป็นปัจจัยการเจริญเติบโตและแหล่งโภชนาการสำหรับสมาชิกที่เหลือของไบโอฟิล์ม

ส่วนประกอบทั้งหมดของเมทริกซ์ถูกคั่นด้วยช่องทางซึ่งขนส่งสารอาหารและออกซิเจนรวมถึงการปล่อยผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการเผาผลาญของเซลล์แบคทีเรีย โครงสร้างพื้นผิว แรมโนลิปิด ซึ่งประกอบด้วยส่วนผสมของพอลิแซ็กคาไรด์ โปรตีน กรดนิวคลีอิก และสารอื่นๆ มีหน้าที่ในการสร้างและบำรุงรักษาช่องทางการขนส่งดังกล่าว

เมทริกซ์ไบโอฟิล์มยังประกอบด้วย DNA นอกเซลล์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการยึดเกาะ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ และกำหนดลักษณะเฉพาะของการดำรงอยู่ของชุมชนไบโอฟิล์ม (Tez, 2012)

สัณฐานวิทยาของเซลล์ที่ประกอบเป็นไบโอฟิล์ม

โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน พบว่า ระยะแรกการก่อตัวของไบโอฟิล์มสัณฐานวิทยาของจุลินทรีย์ไม่เปลี่ยนแปลง (Frolova, 2015). ในระยะต่อมา โครงสร้างแบคทีเรียจะได้รับความจำเพาะทางสัณฐานวิทยาที่เกี่ยวข้องกับสถานะที่แนบมาและการอยู่ร่วมกันร่วมกัน นอกจากนี้ เซลล์ในไบโอฟิล์มยังถูกแทนที่ด้วยโครงสร้างพื้นผิว ความถี่ของการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมระหว่างบุคคลในชุมชนเพิ่มขึ้น และโครงสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่ผิดรูป

คุณสมบัติและบทบาทในการปกป้องประชากรแบคทีเรีย

ไบโอฟิล์มเป็นหนึ่งในปัจจัยปกป้องที่สำคัญที่สุด ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานของแบคทีเรียต่อสถานการณ์ที่ตึงเครียด (การขาดออกซิเจนและสารอาหารระหว่างความอดอยาก) ต่อปัจจัยต่างๆ ระบบภูมิคุ้มกัน ร่างกายมนุษย์, เพื่อการกระทำของสภาวะภายนอก (ยาปฏิชีวนะ, ยาฆ่าเชื้อ, การทำหมัน). ความทนทานดังกล่าวมีส่วนทำให้เกิดการดื้อต่อปัจจัยที่อาจทำลายแบคทีเรียได้อย่างสมบูรณ์หากพวกมันอยู่ในสภาพปลอด

บทบาทการป้องกันของไบโอฟิล์มประกอบด้วยคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

1. คุณสมบัติของสิ่งกีดขวาง ไบโอฟิล์มป้องกันการแทรกซึมลึกเข้าไปในเมทริกซ์ของโมเลกุลขนาดใหญ่และเซลล์ที่ทำให้เกิดการอักเสบ และทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันการแพร่กระจายสำหรับสารต้านจุลชีพขนาดเล็ก
2. คุณสมบัติการป้องกันโดยรวม แบคทีเรีย (ทั้งชนิดเดียวกันและชนิดต่างกัน) สามารถแลกเปลี่ยนปัจจัยการป้องกัน (ผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมหรือยีน) กล่าวคือ ดำเนินการป้องกันร่วมกัน ดังนั้น แบคทีเรียของสปีชีส์หนึ่งที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะสามารถถ่ายทอดยีนที่รับผิดชอบต่อการดื้อต่อแบคทีเรียของสปีชีส์อื่นที่ไวต่อยาปฏิชีวนะนี้ จึงเป็นการเพิ่มความต้านทานต่อการกระทำของปัจจัย
3. คุณสมบัติการแลกเปลี่ยนที่รับรองการถ่ายโอนยีนและของเสียระหว่างจุลินทรีย์ที่เป็นส่วนหนึ่งของไบโอฟิล์มเดียวกัน (Chebotar, 2012; Tets, 2012);
4. คุณสมบัติของความไม่เคลื่อนไหว กล่าวคือ การก่อตัวของประชากรย่อยที่ไม่เคลื่อนไหว (ไม่ได้ใช้งาน, ไม่เผาผลาญ, อยู่เฉยๆ) เป็นคุณสมบัติหลักที่มีอยู่ในแผ่นชีวะเท่านั้น ยาปฏิชีวนะจะต้องออกฤทธิ์เมตาบอลิซึมเพื่อให้ยาปฏิชีวนะออกฤทธิ์ต่อจุลินทรีย์ได้ ดังนั้นแบคทีเรียที่ไม่ใช้งานในแผ่นชีวะจึงทนทานต่อผลกระทบดังกล่าวได้มากที่สุด (Tets, 2012; Frolova, 2015).

ความหลากหลายของระบบควบคุมไบโอฟิล์ม

เซลล์ในเมทริกซ์นอกเซลล์มี « องค์ประชุม" ( องค์ประชุม ความรู้สึก) - ความสามารถในการส่งข้อมูลและควบคุมพฤติกรรมเนื่องจากการหลั่งของโมเลกุลสัญญาณ กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือระบบการกำกับดูแลที่อยู่ภายในไบโอฟิล์ม เป็นที่ทราบกันดีว่าระบบสามระบบแตกต่างกันในลักษณะของตัวเหนี่ยวนำอัตโนมัติ:

1. ส่วนใหญ่ใช้โดยแบคทีเรียแกรมลบ และอะซิเลเตดโฮโมเซอรีนแลคโตนทำหน้าที่เป็นโมเลกุลสัญญาณ ซึ่งจับกับโปรตีนควบคุมที่ทำปฏิกิริยากับเอนไซม์ควบคุมสองตัว ได้แก่ ลูซิเฟอเรสและโฮโมเซอรีน-แลคโตน-ซินเทส การกระตุ้นโปรตีนควบคุมทำให้เกิดกลุ่มไบโอฟิล์มโดยจุลินทรีย์ (Tets, 2012; Turkutyukov, 2013)
2. เป็นลักษณะของแบคทีเรียแกรมบวกและการทำงานโดยใช้เปปไทด์, furans, lactones, furans, lactones เชิงเส้นและวัฏจักรและอนุพันธ์ของพวกมันที่หลั่งออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก บางชนิดมีปฏิสัมพันธ์กับไคเนสประสาทสัมผัสที่จับกับเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งส่งสัญญาณผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ขณะที่ส่วนอื่นๆ ถูกลำเลียงเข้าสู่เซลล์โดยใช้เพอร์มีเอส ซึ่งจะจับกับตัวรับภายในเซลล์ กลไกการส่งสัญญาณของระบบดังกล่าวคือน้ำตกฟอสโฟรีเลชั่น-ดีฟอสโฟรีเลชั่น โมเลกุลข้อมูลมีปฏิกิริยากับระบบสององค์ประกอบ ซึ่งรวมถึงโปรตีนสัญญาณไคเนสที่เกี่ยวข้องกับเมมเบรน ไคเนสจะตรวจจับเปปไทด์ของผู้ส่งสารและต่อด้วยฟอสโฟรีเลตและกระตุ้นโปรตีนควบคุมที่ผูกมัดกับ DNA และควบคุมการถอดรหัส เปปไทด์สัญญาณของระบบนี้ถูกเข้ารหัสในโครโมโซม ในขณะที่โปรตีนตัวรับจะถูกเข้ารหัสในพลาสมิด ดังนั้น ด้วยความช่วยเหลือจากการสื่อสารดังกล่าว พลาสมิดที่มียีนต้านทานยาปฏิชีวนะ ยีนสำหรับฮีโมไลซิน แบคทีเรีย และยีนที่ก่อให้เกิดความรุนแรง
3. มันเกิดขึ้นในจุลินทรีย์ทั้งหมดและโมเลกุลของสัญญาณจะแสดงด้วย butyrolactone, quinol, hydroxyketones, luciferase แบคทีเรียมีโปรตีนประสาทรับความรู้สึกที่จับกับตัวเหนี่ยวนำโดยอัตโนมัติ ก่อตัวเป็นคอมเพล็กซ์ที่ทำปฏิกิริยากับไคเนสที่จับกับเมมเบรน ไคเนสคือฟอสโฟรีเลต ฟอสเฟตจะถูกถ่ายโอนไปยังโปรตีนไซโตพลาสซึม จากนั้นไปยังโปรตีนควบคุมที่เกาะกับดีเอ็นเอ ต่อจากนั้นมีการกระตุ้นยีนที่เข้ารหัสอาร์เอ็นเอควบคุมซึ่งนำไปสู่การหยุดการแสดงออกของส่วนประกอบของโครงสร้างเซลล์ที่ใช้การสื่อสารระหว่างเซลล์ภายในเซลล์

ระบบการควบคุมที่ซับซ้อนดังกล่าว ซึ่งอิงจากการผลิตโมเลกุลของตัวเหนี่ยวนำสัญญาณ ดำเนินการในระดับอิทธิพลที่แตกต่างกัน ได้แก่ การถอดความ การแปล การแปลภายหลัง เนื่องจาก "การรับรู้องค์ประชุม" ในประชากรไบโอฟิล์ม การเลือกสองประเภทจึงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง - บวกและลบ กล่าวคือ เซลล์ที่มีคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์จะได้รับการเก็บรักษาไว้และแบคทีเรียที่มีฟีโนไทป์ "ไม่จำเป็น" จะถูกทำลาย (Tets, 2012)

การมีส่วนร่วมของระบบ TA (ระบบทอกซิน-แอนติทอกซิน) ในการสร้างไบโอฟิล์ม

เมื่อพูดถึงแผ่นชีวะเป็นที่น่าสังเกตว่าไม่ใช่จุลินทรีย์ทุกชนิดที่สามารถก่อตัวได้ กระบวนการสังเคราะห์เมทริกซ์ exopolysaccharide ถูกกำหนดโดยปัจจัยบางอย่าง จากผลการศึกษาล่าสุดของมหาวิทยาลัยสตราสบูร์ก หลุยส์ ปาสเตอร์ เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าการมีโปรตีนเฉพาะนั้นจำเป็นสำหรับการสร้างไบโอฟิล์ม เช่น การสร้างชุมชน Staphylococcus aureusจำเป็นต้องมี SasG-protein (ซับซ้อนด้วย Zn 2+) โปรตีน SasG เป็นโปรตีนที่จับกับ RNA ที่กระตุ้น:

1) การเจริญเติบโตของโครงสร้างพื้นผิวของแบคทีเรีย - flagella, pili;

2) การสังเคราะห์พอลิแซ็กคาไรด์นอกเซลล์

3) รับรองการก่อตัวของความอดทน

ชุดของยีนที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดตั้งแต่สองตัวขึ้นไปมีหน้าที่ในการหลั่งโปรตีน SasG ซึ่งเข้ารหัสทั้งโปรตีนและตัวบล็อกที่สอดคล้องกัน

ระบบนี้เรียกว่าโมดูล TA มีการแปลเป็นภาษาพลาสมิด นี่เป็นระบบที่ค่อนข้างซับซ้อนซึ่งไม่เพียงแต่ให้ความสามารถของแบคทีเรียในการสร้างแผ่นชีวะเท่านั้น แต่ยังช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสามารถในการมีชีวิตโดยรวม ตาม (Yamaguchi, 2011) หากเซลล์ลูกสาวขาดพลาสมิด สารต้านพิษ (ตัวบล็อก) ที่ไม่เสถียรที่สืบทอดมาจากไซโตพลาสซึมของเซลล์แม่จะถูกทำลาย และโปรตีนที่เป็นพิษที่เสถียรจะฆ่าเซลล์

นอกจากนี้ โมดูล TA ยังรับผิดชอบ:

1) การควบคุมยีน: สารพิษบางชนิดทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งการแสดงออกของยีนทั่วไป ในขณะที่บางชนิดมีความเฉพาะเจาะจงมากกว่า

2) การควบคุมการเจริญเติบโต: ตามที่ระบุไว้ สารพิษจากแบคทีเรียไม่ได้ฆ่าเซลล์เจ้าบ้าน แต่จำกัดการเจริญเติบโตของมัน

3) ความต้านทานของเซลล์: ในแบคทีเรียบางกลุ่มมีประชากรย่อยของเซลล์ที่ทนต่อการกระทำของยาปฏิชีวนะหลายประเภท ประชากรย่อยถูกควบคุมโดยระบบท็อกซิน-แอนติทอกซิน เซลล์บึกบึนที่เติบโตช้าเหล่านี้รับประกันประชากรจากการสูญพันธุ์อย่างสมบูรณ์

4) โปรแกรมการตายของเซลล์และการอยู่รอดของ "ญาติสนิท" - ระดับความต้านทานที่แตกต่างกันของเซลล์ประชากรต่อสภาวะเครียดทำให้โปรแกรมตายของเซลล์บางเซลล์ซึ่งป้องกันการสูญพันธุ์ของประชากรทั้งหมด (เซลล์ที่ตายแล้วกลายเป็นแหล่งที่มา ของโภชนาการสำหรับส่วนที่เหลือ)

5) ความต้านทานต่อแบคทีเรีย: เมื่อแบคทีเรียขัดขวางการถอดรหัสและการแปลโปรตีนในเซลล์ การกระตุ้นระบบสารพิษและต้านพิษจะจำกัดการจำลองแบบฟาจ

ลักษณะทางคลินิกของการศึกษาไบโอฟิล์ม

ปัจจุบันบทบาทของจุลินทรีย์ชีวภาพในการเกิดขึ้นและการพัฒนาจำนวนมาก โรคติดเชื้อ. สิ่งเหล่านี้คือการติดเชื้อของลิ้นหัวใจและอวัยวะเทียม, การติดเชื้อที่ผิวบาดแผล บาดแผลเป็นสารตั้งต้นในอุดมคติสำหรับการปนเปื้อนของจุลินทรีย์ด้วยการสร้างไบโอฟิล์มในภายหลัง ไบโอฟิล์มในแผลสร้างสภาพแวดล้อมด้วยปากน้ำซึ่งมีปริมาณออกซิเจนต่ำ ไบโอฟิล์มจะชะลอการอพยพและการแพร่กระจายของ keratinocytes ซึ่งจะช่วยยับยั้งกลไกภูมิคุ้มกันในการป้องกัน และจากภายนอกจะสร้างชั้นป้องกันที่ไม่อนุญาต สารต้านจุลชีพ การกระทำในท้องถิ่น(เชโบตาร์, 2012a).

ไบโอฟิล์มลักษณะเฉพาะ โรคติดเชื้อคือ โรคเหงือกอักเสบ (การอักเสบของเหงือก), เปื่อย (การอักเสบของเยื่อเมือกในช่องปาก), การก่อตัวของหินปูน โรคหูน้ำหนวก - ปัญหาหูคอจมูกที่พบบ่อยที่สุด - ยังมาพร้อมกับการก่อตัวของไบโอฟิล์มไม่เพียง แต่แบคทีเรีย แต่ยังรวมถึงเชื้อราด้วย

นอกจากการติดเชื้อที่บาดแผลแล้ว แผ่นชีวะยังมีบทบาทในโรคเรื้อรังของระบบทางเดินปัสสาวะ การติดเชื้อที่เกี่ยวข้องกับสายสวนและรากฟันเทียม (สายสวน เครื่องกระตุ้นหัวใจ ลิ้นหัวใจ อุปกรณ์เกี่ยวกับศัลยกรรมกระดูก) โรคหัวใจและหลอดเลือด (ไซนัสอักเสบ เยื่อบุหัวใจอักเสบ) กล่าวอีกนัยหนึ่ง แผ่นชีวะมีบทบาทสำคัญในการก่อโรค ช่วงกว้างโรคติดเชื้อทั้งผิวเผินและลึก โรคเหล่านี้รักษายาก ความถี่สูงการกลับเป็นซ้ำและบางส่วนอาจเป็นสาเหตุของการเสียชีวิตได้

หากคุณสงสัยว่ามีจุลินทรีย์ที่สร้างไบโอฟิล์ม ใน ร่างกายปัจจัยต่อไปนี้ถูกนำมาพิจารณา:

1) การแยกตัวของแผ่นชีวะในกระแสเลือดหรือทางเดินปัสสาวะสามารถนำไปสู่การก่อตัวของ emboli;

2) แผ่นชีวะของแบคทีเรียแกรมลบสามารถผลิตเอนโดท็อกซิน (ไลโปโพลีแซ็กคาไรด์) ซึ่งนำไปสู่การช็อกจากสารพิษและ DIC

3) แบคทีเรียในไบโอฟิล์มสามารถแลกเปลี่ยนพลาสมิดต้านทาน (การถ่ายโอนความต้านทานจากสายพันธุ์หนึ่งไปสู่สายพันธุ์);

4) แบคทีเรียในไบโอฟิล์มไม่ได้รับผลกระทบจากระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์

5) ไบโอฟิล์มสามารถลดความไวของแบคทีเรียต่อสารต้านจุลชีพได้

สามจุดสุดท้ายระบุว่าไบโอฟิล์มมีความทนทานต่อยาปฏิชีวนะสูง อย่างไรก็ตาม ในแง่นี้ ควรใช้คำว่า ความอดทน มากกว่า ตัวอย่างของการเกิดขึ้นของปรากฏการณ์ความอดทนคือโปรตีน SasG Staphylococcus ออเรียส. การสังเคราะห์ทางชีวภาพทำให้เกิดความล้มเหลวในวงจรหลังการจำลอง ซึ่งการทำงานของเอนไซม์ไจราสของแบคทีเรีย (อะนาลอกของโทพอไอโซเมอเรส-4 ในแบคทีเรีย) ถูกรบกวน สิ่งนี้นำไปสู่การปรากฏตัวของผู้คงอยู่

Persisters เป็นเซลล์ที่ไม่ซ้ำกันของชุมชนแบคทีเรียซึ่งมียีนชุดเดียวกันกับจุลินทรีย์ที่เหลือในชุมชนซึ่งมีความทนทานต่อปัจจัยภายนอกมากกว่าหลายเท่าซึ่งแตกต่างจากเซลล์รอบตัว (Ulyanov, 2014). Persisters แตกต่างจากแบคทีเรียทั่วไปในสรีรวิทยา: แม้ภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวย พวกมันสร้างเมทริกซ์ exopolysaccharide รอบตัวพวกเขา มักจะเติบโตช้ากว่าแบคทีเรียทั่วไปมากและดังที่ได้กล่าวไปแล้วพวกมันมีความทนทานต่อปัจจัยภายนอกสูง Persisters เป็นส่วนเล็ก ๆ ของชุมชนแบคทีเรีย แต่จำนวนของพวกมันเพิ่มขึ้นในระยะคงที่ของการเจริญเติบโต ที่น่าสนใจคือ เซลล์ลูกสาวมีความต้านทานต่อปัจจัยภายนอกเหมือนกันกับเซลล์พ่อแม่พันธุ์

ให้เราพิจารณากลไกการต่อต้านแบบคงอยู่ สมมติว่าปัจจัยภายนอกมีผลต่อกลุ่มแบคทีเรีย เช่น ยาปฏิชีวนะ ยาปฏิชีวนะยับยั้งการทำงานของไจเรส (topoisomerase-4) อันเป็นผลมาจากการแตกของ DNA แบบสองเส้นเกิดขึ้นในเซลล์แบคทีเรีย แต่เฉพาะในพื้นที่ที่มีการใช้งานไจเรสนั่นคือในบริเวณ "ส้อมจำลอง" ". หากเซลล์ได้รับการปกป้องโดยสารโพลีเมอร์นอกเซลล์ และจำนวนของไซต์ดังกล่าวไม่เกินสองหรือสี่แห่ง ระบบเซลล์จะปกป้องแบคทีเรียจากความตายด้วยการฟื้นฟูความเสียหาย ในเซลล์แบคทีเรียที่เติบโตอย่างรวดเร็วตามปกตินั้น มีการแตกออกหลายครั้งและ DNA จะเสื่อมคุณภาพเมื่อใช้ยาปฏิชีวนะ ในขณะที่ DNA ของผู้คงอยู่จะยังคงอยู่ ผลของยาปฏิชีวนะอาจแตกต่างกันไป แต่พวกมันทั้งหมดประสบปัญหาเดียวกัน: ยาปฏิชีวนะที่เติบโตช้าและได้รับการปกป้องอย่างดีนั้นเครียดน้อยลง และมีเวลาที่จะ "ลูกเหม็น" ก่อนที่ความเสียหายที่ไม่อาจแก้ไขกลับคืนมาจะเกิดขึ้นกับยาปฏิชีวนะ

ข้อมูลที่ให้ไม่ได้ทำให้ข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะของจุลินทรีย์ไบโอฟิล์มหมดไป ควรสังเกตว่าแม้จะมีเนื้อหาทางทฤษฎีที่มีขนาดใหญ่และความสำคัญของปัญหา แต่ก็ยังมีปัญหาที่ไม่ได้รับการแก้ไขที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมการสร้างฟิล์มชีวภาพของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคและทำให้เกิดโรคตามเงื่อนไขในองค์ประกอบของจุลินทรีย์ในโรงพยาบาลของโรงพยาบาลทางการแพทย์ในโปรไฟล์ต่างๆ ไม่มียาที่มีประสิทธิภาพในการต่อต้านแผ่นชีวะและจุลินทรีย์ในองค์ประกอบของเมทริกซ์นอกเซลล์เช่นเดียวกับวิธีการต่อสู้กับแผ่นชีวะที่โตเต็มที่ ปัญหานี้ต้องมีการพัฒนาเพิ่มเติม

บรรณานุกรม

1. Yamaguchi Y. , Inouye M. ระเบียบของการเติบโตและความตายใน Escherichia coli โดยระบบสารพิษ - สารต้านพิษ จุลชีววิทยาทบทวนธรรมชาติ 2011, 9(11):779-790.

2. Afinogenova A.G. , Dorovskaya E.N. ไบโอฟิล์มจุลินทรีย์ของบาดแผล: ทันสมัย ​​// บาดเจ็บและกระดูก. - 2554. - ครั้งที่ 3 – หน้า 119–125.

3. Balko A.B. , Balko O.I. , Avdeeva L.V. การก่อตัวของไบโอฟิล์มโดยสายพันธุ์ Pseudomonas aeruginosa // วารสารจุลชีววิทยา - 2556. - ครั้งที่ 2 – ป.50–56.

4. Maltsev S.V. , Mansurova G.Sh. ไบโอฟิล์มคืออะไร? // ยารักษาโรค. - 2554. - หมายเลข 53. – หน้า 7–10.

5. เทตส์ วี.วี. เทตส์. จีวี ไบโอฟิล์มจุลินทรีย์และปัญหาของการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะ // ปอดวิทยาเชิงปฏิบัติ. - 2556. - ครั้งที่ 4 – ป. 60–64.

6. Turkutyukov V.B. , Ibragimova T.D. , Fomin D.V. ลักษณะทางโมเลกุลของสัณฐานวิทยาของแผ่นชีวะที่เกิดจากแบคทีเรียแกรมลบที่ไม่ผ่านการหมัก // Pacific Medical Journal - 2556. - ครั้งที่ 4 – หน้า 44–47.

7. V. Yu. Ul'yanov, S. V. Operedintseva, I. G. Shvidenko, I. A. Norkin, G. V. Korshunov และ E. V. Gladkova, Russ จลนพลศาสตร์ชีวภาพของแผ่นชีวะของสายพันธุ์ทางคลินิกของ Staphylococcus aureus และ Pseudomonas aeruginosa ที่แยกได้จากผู้ป่วยที่มีภาวะแทรกซ้อนจากหลอดลมและปอดในโรคที่กระทบกระเทือนจิตใจ ไขสันหลัง// การวินิจฉัยทางห้องปฏิบัติการทางคลินิก. - 2557. - ครั้งที่ 8 – หน้า 43–47.

8. Frolova Ya.N. คุณสมบัติทางชีวภาพไบโอฟิล์มของสายพันธุ์ที่เป็นพิษของ Corinobacterium Diphtheriae gravis TOX + : dis. ... ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ: 06/12/2015 / Frolova Yana Nikolaevna - Rostov, 2558. - 118 น.

9. เชโบตาร์ IV กลไกของภูมิคุ้มกันต้านไบโอฟิล์ม // แถลงการณ์ของ Russian Academy of Medical Sciences - 2555. - ต.67. - หมายเลข 12. – หน้า 22–29.

10. Chebotar I.V. , Konchalova E.D. , Bugrova M.L. โครงสร้างตุ่มในระบบไบโอฟิล์ม Neutrophil-Staphylococcus aureus // ภูมิคุ้มกันติดเชื้อ – พ.ศ. 2555 - หมายเลข 61. – หน้า 35–39

มีการรวบรวมวัสดุทดลองที่แสดงให้เห็นถึงความสามารถของ NF ในการกลับมาเติบโตอีกครั้งภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวย เงื่อนไขการพลิกกลับรวมถึงการใช้ตัวกระตุ้นการพลิกกลับแบบต่างๆ (ทางกายภาพ เคมี ไบโอติก) แต่อาจประกอบด้วยเฉพาะในการกำจัดผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ เช่น ที่แสดงไว้สำหรับจุลินทรีย์ที่สัมผัสกับรังสีแกมมา

ในบรรดาปัจจัยทางกายภาพ สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการพลิกกลับคืออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจาก 0.5-6°C เป็น 20-22°C หรือสูงถึง 37°C ภาวะโลกร้อนในระยะสั้นสูงถึง 45°C การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของ CFU ในพิภพเล็กถูกมองว่าเป็นหลักฐานของการพลิกกลับมากกว่าการเติบโตของเซลล์ที่รอดตายเพียงไม่กี่เซลล์

ในบางกรณี การปรับอุณหภูมิให้เหมาะสมที่สุดไม่สามารถกระตุ้นการกลับตัวได้ V. parahaemolyticus กลับด้านเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นถึง 25°C ร่วมกับการใช้น้ำเกลือน้อยที่สุด V. harveyi และ V. fischeri NPs กลับมาเติบโตอีกครั้งเมื่อมีการเติมแหล่งไนโตรเจน คาร์บอน หรือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เป็นอินทรีย์หรืออนินทรีย์

ในบรรดาสารกระตุ้นทางเคมีของการพลิกกลับของ NF เป็นที่ทราบกันดีว่ากลุ่มของสารประกอบที่ทำลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (สารต้านอนุมูลอิสระ) สารประกอบดังกล่าว ได้แก่ โซเดียมไพรูเวต คาตาเลส วิตามินอี พวกมันถูกนำเข้าสู่พิภพเล็กโดยตรงเพื่อเป็นตัวป้องกันหรือเป็นส่วนหนึ่งของสารอาหารที่มีจุดประสงค์เพื่อการพลิกกลับ ทำให้สามารถรับการกลับรายการของ E. coli, V. parahaemolyticus ประสิทธิภาพของการพลิกกลับได้รับผลกระทบจากองค์ประกอบทางเคมีของตัวกลางและสถานะของการรวมตัว (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารอาหารที่เป็นของเหลว)

ในการย้อนกลับ NF ปัจจัยการเจริญเติบโตทางชีวภาพจะถูกเพิ่มเข้าไปในสารอาหาร: ซีรั่มของทารกในครรภ์, supernatant ของวัฒนธรรมการเจริญเติบโตหรือโปรตีน Rpf recombinant ที่แยกได้จากมัน มีรายงานผลของไซโตไคน์ต่อการพลิกกลับของ NF เชื้อ Salmonella สายพันธุ์รุนแรงที่ไม่ได้รับการปลูกฝังสามารถย้อนกลับได้ ในหลอดทดลอง และ ในร่างกาย เมื่อมีปัจจัยเนื้อร้ายเนื้องอก (TNF)

บางครั้งเท่านั้น วิธีที่มีประสิทธิภาพการพลิกกลับเป็นทางผ่านสิ่งมีชีวิตที่อ่อนแอ ตัวอย่างเช่น การปรับ NP ของเชื้อ Salmonella ที่ทำให้เกิดโรคเมื่อนำเข้าสู่ร่างกายของสัตว์ที่บอบบางมักจะให้ผลในเชิงบวกเสมอ การเรียกคืนแบบขนานของสารแขวนลอยเดียวกัน ในหลอดทดลอง ไม่ได้ให้ ผลลัพธ์ที่เป็นบวก.

ความจริงของการพลิกกลับ ไม่ใช่การงอกใหม่ของเซลล์ที่รอดตาย ยังคงเป็นประเด็นที่ถกเถียงกันมากที่สุด การเจริญเติบโตจากหัวเชื้อขนาดเล็กใช้เป็นหลักฐานการพลิกกลับ การเติบโตของวัฒนธรรมจากจำนวนเล็กน้อยในเซลล์พืชช้ากว่าในตัวแปรที่มี NF มาก

โครงสร้างเซลล์ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างแน่นอน เนื่องจากตัวเซลล์เองไม่ได้รับการเพาะเลี้ยง แต่เป็นที่รู้จักจากชิ้นส่วนดีเอ็นเอเท่านั้น เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องแยก "ที่ไม่สามารถปลูกฝัง" ออกเป็นวัฒนธรรมที่บริสุทธิ์ได้เช่นเดียวกัน อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ต้องใช้วิธีการที่ประหยัด รวดเร็ว และเข้าถึงได้สำหรับห้องปฏิบัติการทุกแห่ง การวิเคราะห์ทางพันธุกรรม. ตัวอย่างเช่น เมื่อพบ DNA ที่ "ไม่สามารถเพาะเลี้ยงได้" ในตัวอย่าง เราสามารถเริ่มเลือกสภาพแวดล้อมและเงื่อนไข แต่ละครั้งที่ตรวจสอบโดยวิธีทางพันธุกรรม: อาณานิคมที่โตแล้วนั้นเป็น "จุลินทรีย์ที่ไม่ผ่านการเพาะเลี้ยง" ที่ต้องการหรือไม่? ถ้าไม่เช่นนั้น สภาพแวดล้อมและสภาพจะเปลี่ยนแปลงไปอีกครั้ง จนกระทั่งในที่สุด สิ่งที่ "ไม่ได้รับการเพาะปลูก" ก็เริ่มได้รับการปลูกฝัง อีกวิธีที่เป็นไปได้ในการ "มองหน้าพวกมัน" คือพยายามปลูกฉลากเรืองแสงหรือสารกัมมันตภาพรังสีบน DNA ที่ "ไม่สามารถเพาะเลี้ยงได้" ที่แยกออกมา ปล่อยมันเข้าสู่ธรรมชาติและดูว่ามันจะผสมพันธุ์กับใครตามหลักการของการเติมเต็ม สำหรับการจัดระเบียบของ DNA โดยพื้นฐานแล้ว DNA ทั้งหมดไม่ได้ใช้สำหรับการวินิจฉัย แต่เฉพาะภูมิภาคที่เข้ารหัส ribosomal RNA 16S เท่านั้น และไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างแบคทีเรีย อาร์เคีย และแบคทีเรียที่ "ไม่ได้รับการเพาะปลูก" 16S RNA ถูกเลือกตามจำนวนที่ค่อนข้างทางชีวภาพ เหตุผลอันสมควร. แต่วิธีการนี้ก็ “หมดความยากจน” ด้วย: การวิเคราะห์ DNA ทั้งหมดมีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานาน มีการจัดลำดับจีโนมเต็มรูปแบบสำหรับโปรคาริโอตเพียงไม่กี่ตัว (จำไว้ว่าความพยายามและห้องปฏิบัติการทั่วโลกเกี่ยวข้องกับจีโนมมนุษย์มากเพียงใด และท้ายที่สุด แบคทีเรียมียีนน้อยกว่ายีนของเราเพียง 10 เท่า)

การศึกษาการพลิกกลับของโปรโตพลาสต์ของแบคทีเรียและเชื้อราเผยให้เห็นถึงความคล้ายคลึงกันของกระบวนการนี้ในตัวพวกมัน ตามอัตภาพ มันสามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน: 1) การสร้างใหม่ของผนังเซลล์ 2) การพลิกกลับ การปรากฏตัวของเซลล์ที่ย้อนกลับ 3) การฟื้นฟู cytokinesis ปกติและการปรากฏตัวของเซลล์ในรูปแบบดั้งเดิม

ในเวลาเดียวกัน จุลินทรีย์แต่ละกลุ่มมีลักษณะเฉพาะของกระบวนการพลิกกลับของโปรโตพลาสต์ที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างของเซลล์และผนังเซลล์ ธรรมชาติของเมตาบอลิซึมและไซโตไคเนซิส

การพลิกกลับของโปรโตพลาสต์ของแบคทีเรีย. หากในระหว่างการรักษาด้วยไลโซไซม์หรือเพนิซิลลินในอาหารเลี้ยงเชื้อไอโซโทนิก ผนังเซลล์ไม่ได้ถูกกำจัดออกจากเซลล์แบคทีเรียอย่างสมบูรณ์ จากนั้นเมื่อสารเหล่านี้ถูกแยกออกจากตัวกลาง ฟื้นตัวอย่างรวดเร็วเซลล์. หากผนังเซลล์ถูกขจัดออกจนหมด โปรโตพลาสต์ที่แท้จริงที่เกิดขึ้นจะไม่สามารถสร้างใหม่ได้ภายใต้สภาวะปกติ เงื่อนไขหนึ่งที่ทำให้รูปแบบดังกล่าวสามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมคือการมีฐานที่เป็นของแข็งหรือกึ่งแข็งในตัวกลางสำหรับการเพาะปลูก อาจเป็นเจลาติน (5-30%) วุ้น (0.7-2%) แผ่นกรองเมมเบรน ฆ่าเซลล์แบคทีเรียหรือผนังเซลล์ นอกจากนี้ควรใช้พื้นผิวที่เป็นของแข็ง

การพลิกกลับของโปรโตพลาสต์ของเชื้อราเส้นใย. การกลับคืนสู่รูปแบบเส้นใยในโปรโตพลาสต์ของเชื้อราเกิดขึ้นทั้งในของเหลวและบนพื้นผิวของตัวกลางที่เป็นของแข็งหรือในชั้นของวุ้นกึ่งของเหลว นักวิจัยหลายคนแสดงให้เห็นว่าการกลับตัวของโปรโตพลาสต์ของเชื้อราสามารถเกิดขึ้นได้สามวิธี ซึ่งแตกต่างกันในลักษณะของการก่อตัวของไมซีเลียมปฐมภูมิ ด้วยวิธีแรกโปรโตพลาสต์ในขั้นต้นสร้างห่วงโซ่ของเซลล์คล้ายยีสต์ (มากถึง 20 เซลล์) จากนั้นเทอร์มินัลซึ่งมีความเสถียรทางออสโมติกอยู่แล้วจะสร้างไฮฟาปฐมภูมิซึ่งก่อตัวเป็นไมซีเลียม วิธีที่สองการพลิกกลับเริ่มต้นด้วยการสร้างผนังเซลล์ใหม่โดยโปรโตพลาสต์ซึ่งเป็นผลมาจากการที่พวกมันทนต่อการกระแทกด้วยออสโมติก โปรโตพลาสต์จะก่อตัวเป็นท่อสืบพันธุ์ วิธีที่สามการกลับตัวของโปรโตพลาสต์ของเชื้อราเป็นเรื่องปกติ โปรโตพลาสต์ซึ่งคงรูปทรงกลมไว้สร้างเปลือกใหม่ในรูปแบบของหิ้ง จากนั้นเนื้อหาของโปรโตพลาสต์ของมารดาจะถูกถ่ายโอนไปที่นั่น หากห่วงโซ่ของเปลือกดังกล่าวปรากฏขึ้น ไซโตพลาสซึมจะเคลื่อนที่ไปตามสายโซ่นี้ โดยทิ้ง "เงา" ไว้เบื้องหลังผนังเซลล์ เซลล์สุดท้ายของสายโซ่สร้างไฮฟาปฐมภูมิ โปรโตพลาสต์ของเชื้อราสามารถเปลี่ยนกลับได้ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสามวิธี หรือสังเกตการพลิกกลับทั้งสามวิธีในสปีชีส์เดียว เป็นการยากที่จะบอกว่าสิ่งที่มีอิทธิพลต่อการเลือกวิธีการพลิกกลับ บางทีอาจเป็นลักษณะสปีชีส์ของสิ่งมีชีวิต ประเภทของไซโตไคเนซิส วิธีการได้มาและเงื่อนไขของการฟักตัวของโปรโตพลาสต์ หรือองค์ประกอบของตัวกลางในการสร้างใหม่

การเจริญเติบโตและการย้อนกลับของโปรโตพลาสต์เป็นแบบอย่างที่ดีสำหรับการศึกษาการสังเคราะห์ทางชีวภาพของผนังเซลล์และความสัมพันธ์ระหว่างการเจริญเติบโตของเซลล์และการแบ่งตัวของนิวเคลียส

4.2. การเพาะเลี้ยงเซลล์พืช

แนวคิดเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการเพาะเลี้ยงเซลล์ภายนอกร่างกายถูกหยิบยกขึ้นมาเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 ระหว่างปี พ.ศ. 2435 ถึง พ.ศ. 2445 ถือได้ว่าเป็นยุคก่อนประวัติศาสตร์ของการพัฒนาวิธีการเพาะเลี้ยงเซลล์พืชและเนื้อเยื่อ ในเวลานั้น นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน H. Fechting, K. Rechinger, G. Gaberlandt ได้พยายามปลูกเนื้อเยื่อที่แยกได้จากพืช กลุ่มเซลล์ และเส้นขน อย่างไรก็ตาม นักวิจัยกลุ่มแรกเหล่านี้ไม่ประสบความสำเร็จในการทดลอง ได้แสดงแนวคิดจำนวนหนึ่งที่นำมาใช้ในภายหลัง

ในอีก 20 ปีข้างหน้า ได้ผลลัพธ์แรกจากการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อสัตว์โดยใช้สารอาหารที่เสริมด้วยซีรั่ม แต่ในโลกของพืช ไม่มีความคืบหน้าอย่างมีนัยสำคัญ แม้จะพยายามสร้างสารอาหารที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งรับประกันการคงอยู่ในระยะยาวและการสืบพันธุ์ของเซลล์พืชในหลอดทดลอง

ในปี ค.ศ. 1922 W. Robbins และ Kotte ได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการเพาะเลี้ยงเซลล์เนื้อเยื่อที่ปลายรากของมะเขือเทศและข้าวโพดด้วยสารอาหารสังเคราะห์ การทดลองเหล่านี้เป็นจุดเริ่มต้นของการประยุกต์ใช้วิธีการเพาะเลี้ยงเซลล์พืชและอวัยวะที่แยกได้

ในช่วงทศวรรษที่ 30-60 ต้องขอบคุณผลงานของนักวิทยาศาสตร์จำนวนมาก (F. White, R. Gautre และอื่น ๆ ) จำนวนพันธุ์พืชที่เซลล์และเนื้อเยื่อเติบโตในหลอดทดลองมีจำนวนที่มีนัยสำคัญ (มากกว่า 150) . มีการอธิบายองค์ประกอบของสารอาหาร ความต้องการของวัฒนธรรมสำหรับวิตามินและสารกระตุ้นการเจริญเติบโต วิธีการได้รับการพัฒนาเพื่อให้ได้มาและเติบโตจำนวนมากของสารแขวนลอยเซลล์ เช่นเดียวกับการเพาะปลูกเซลล์เดียวที่แยกได้จากสารแขวนลอย เอฟ. สจ๊วต ทำงานกับวัฒนธรรมของต้นแครอทที่แยกออกมาต่างหาก ได้พืชทั้งต้นจากมันในปี 2501 การมีส่วนร่วมอย่างมีนัยสำคัญในการพัฒนาเซลล์พืชและการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเกิดจากการศึกษาของ R. G. Butenko และผู้ทำงานร่วมกันของเธอ ซึ่งใช้วิธีการเหล่านี้เพื่อศึกษาสรีรวิทยาของเซลล์พืชและสัณฐานวิทยาของพืช

ในปีถัดมา ได้มีการเสนอวิธีการเพื่อให้ได้โปรโตพลาสต์ที่แยกได้จากเนื้อเยื่อพืช พบสภาวะการเพาะปลูกภายใต้ซึ่งพวกมันสามารถสร้างผนังเซลล์ใหม่ แบ่งตัว และก่อให้เกิดเส้นเซลล์ การใช้โปรโตพลาสต์แบบแยกเดี่ยว ได้มีการพัฒนาวิธีการสำหรับการไฮบริไดเซชันของเซลล์โซมาติกโดยการหลอมรวมโปรโตพลาสต์กับ PEG (โพลีเอทิลีนไกลคอล) และแนะนำ RNA ของไวรัส ออร์แกเนลล์ของเซลล์ และเซลล์แบคทีเรียเข้าไป โดยใช้วิธีเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ ได้พืชที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจที่ปราศจากไวรัสซึ่งมีอัตราการสืบพันธุ์สูง

ในปัจจุบัน การพัฒนาวิธีการเพาะเลี้ยงเซลล์ลึก วิธีการอิเล็กโตรฟิวชั่นของโปรโตพลาสต์ที่แยกได้ ฯลฯ กำลังดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง

การใช้วิธีการเพื่อให้ได้สายพันธุ์โซมาโคลนอล แฮปลอยด์เชิงทดลอง การตรวจคัดกรองการกลายพันธุ์ทางชีวเคมีทำให้เกิดผลผลิตมากขึ้นและปรับให้เข้ากับสภาวะของการเพาะปลูกของสายพันธุ์ของเซลล์ที่ใช้ในการสร้างรูปแบบและพันธุ์พืชทางการเกษตร ยา ไม้ประดับและพืชอื่นๆ

สาเหตุของวัณโรคคือเชื้อมัยโคแบคทีเรียที่ทนต่อกรดที่ค้นพบโดย R. Koch ในปี พ.ศ. 2425 รู้จัก Mycobacterium tuberculosis หลายประเภท ได้แก่ Mycobacterium tuberculosis (มนุษย์), Mycobacterium africanum (สายพันธุ์กลาง) และ Mycobacterium bovis (bovine species) ซึ่งเป็นของ สกุล Mycobacterium วงศ์ Mycobacteriacae ลำดับ Actinomycetalis สาเหตุเชิงสาเหตุของวัณโรคในมนุษย์ส่วนใหญ่ (ใน 92% ของกรณี) คือ mycobacterium tuberculosis ของสายพันธุ์มนุษย์ mycobacteria ของวัวและสายพันธุ์กลางทำให้เกิดการพัฒนาของวัณโรคในมนุษย์ตามลำดับใน 5 และ 3% ของกรณี ในการจำแนกทางจุลชีววิทยาสมัยใหม่ เชื้อมัยโคแบคทีเรียในนก (M. avium) ถูกจัดประเภทเป็นมัยโคแบคทีเรียที่ไม่เป็นวัณโรคของคอมเพล็กซ์ avium-intracellular ซึ่งสามารถเป็นสาเหตุของเชื้อมัยโคแบคทีเรียในมนุษย์และสัตว์ได้

เชื้อมัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิส - แท่งบาง ตรงหรือโค้งเล็กน้อย 1-10 (ปกติ 1-4) ไมครอน ยาว 0.2-0.6 ไมครอน กว้าง 0.2-0.6 ไมครอน มีลักษณะเป็นเนื้อเดียวกันหรือเป็นเม็ดมีปลายมนเล็กน้อย (รูปที่ 1.1) ไม่เคลื่อนไหว ไม่เกิดเอนโดสปอร์ , โคนิเดีย และแคปซูล สัณฐานวิทยาและขนาดของเซลล์แบคทีเรียมีความผันผวนอย่างมีนัยสำคัญซึ่งขึ้นอยู่กับอายุของเซลล์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสภาพการดำรงอยู่และองค์ประกอบของสารอาหาร การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนระบุองค์ประกอบโครงสร้างหลักของ Mycobacterium tuberculosis: ผนังเซลล์, เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมและอนุพันธ์ของมัน - มีโซโซม, ไซโตพลาสซึม, สารนิวเคลียร์ - นิวคลีโอไทด์

ผนังเซลล์จำกัดเซลล์จากภายนอก โดยให้การป้องกันทางกลไกและออสโมติก Electron-microscopically สามชั้นหนา 10 นาโนเมตรถูกแยกออกในผนังเซลล์ ผนังเซลล์มีแอนติเจนจำเพาะต่อสปีชีส์ วัคซีนที่เตรียมจากผนังเซลล์ของมัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิส มีความรุนแรงและภูมิคุ้มกันต่างกัน ภูมิคุ้มกันที่เด่นชัดที่สุดเกิดจากวัคซีนจากผนังเซลล์ของมัยโคแบคทีเรียที่มีความรุนแรงสูง ผนังเซลล์ทำให้เกิดการพัฒนาของภาวะภูมิไวเกินชนิดล่าช้า (PDHT) และการสร้างแอนติบอดีในร่างกายของสัตว์ที่มีสุขภาพดี อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติการแพ้อย่างรุนแรงของพวกมันและการปรากฏตัวของปัจจัยสายที่เป็นพิษ (ปัจจัยความรุนแรง) ในตัวพวกมันทำให้การสร้างภูมิต้านทานมากเกินไปของ mycobacterium tubercle ในส่วนนี้มีความซับซ้อนอย่างมาก

รูปที่ 11 เชื้อมัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิส คอนทราสต์เชิงลบ x 35 000

cules [Averbakh M. M. et al., 1976; Romanova R. Yu., 1981. ภารกิจคือการแยกส่วนประกอบที่มีฤทธิ์ป้องกันสูงจากเศษส่วนของผนังเซลล์

ตามแนวคิดสมัยใหม่ องค์ประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมที่อยู่ใต้ผนังเซลล์ประกอบด้วยไลโปโปรตีนเชิงซ้อน ระบบเอนไซม์ต่างๆ มีส่วนเกี่ยวข้องกับมัน โดยเฉพาะระบบรีดอกซ์ ในเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม กระบวนการที่รับผิดชอบ

ความจำเพาะของปฏิกิริยาของเซลล์มัยโคแบคทีเรียต่อสิ่งแวดล้อม

เยื่อหุ้มเซลล์ของไซโตพลาสซึมของเชื้อมัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิส โดยการบุกรุกเข้าไปในไซโตพลาสซึม ทำให้เกิดระบบเมมเบรนในเซลล์หรือเมโซโซม เมโซโซมเป็นโพลีฟังก์ชัน พวกเขาเกี่ยวข้องกับการแปลของระบบเอนไซม์จำนวนมาก พวกเขามีส่วนร่วมในการสังเคราะห์วัสดุผนังเซลล์ และทำหน้าที่เป็นตัวกลางระหว่างนิวเคลียสและไซโตพลาสซึม การพัฒนาที่อ่อนแอหรือไม่มีเมโซโซมพบได้ในสายพันธุ์ Mycobacterium tuberculosis และรูปแบบ L ของพวกมัน [Kats LN, Volk AV, 1974] ไซโตพลาสซึมของ Mycobacterium tuberculosis ประกอบด้วยแกรนูลและแวคิวโอลขนาดต่างๆ ส่วนหลักของการรวมเม็ดเล็ก ๆ จะแสดงโดยไรโบโซมซึ่งสังเคราะห์โปรตีนเฉพาะ

สารนิวเคลียร์ของเชื้อมัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิสเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติเฉพาะของเซลล์ ซึ่งที่สำคัญที่สุดคือการสังเคราะห์โปรตีนและการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมไปยังลูกหลาน เป็นที่ยอมรับแล้วว่าวิธีหลักในการสืบพันธุ์ของแบคทีเรียเหล่านี้คือการแบ่งเซลล์แม่ออกเป็นสองเซลล์ลูกสาว

เป็นที่ยอมรับว่าผู้ให้บริการข้อมูลทางพันธุกรรมของแบคทีเรียไม่เพียง แต่เป็นโครโมโซมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงองค์ประกอบที่ไม่ใช่โครโมโซม - พลาสมิดด้วย ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโครโมโซมและพลาสมิดคือขนาด โครโมโซมมีขนาดใหญ่กว่าพลาสมิดหลายเท่า ดังนั้นจึงมี จำนวนมากของข้อมูลทางพันธุกรรม ปฏิกิริยาที่เป็นไปได้ของพลาสมิดกับโครโมโซม เนื่องจากพลาสมิดมีขนาดเล็ก จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการถ่ายโอนเซลล์สู่เซลล์ การศึกษาพลาสมิดไม่เพียงแต่มีทฤษฎีเท่านั้นแต่ยังมี คุณค่าทางปฏิบัติ. มีความเห็นว่ายีนสำหรับการดื้อยา Mycobacterium tuberculosis ต่อยาเคมีบำบัดมีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นทั้งในโครโมโซมและบนพลาสมิด

มีการอธิบายลักษณะทางสัณฐานวิทยาของมัยโคแบคทีเรียจำนวนมาก: รูปแบบยักษ์ที่มีกิ่งก้านหนาเหมือนขวด, เส้นใย, คล้ายไมซีเลียมและรูปสโมสร, รูปแบบคอตีบและแอคติโนมัยโคติก มัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิส อาจยาวหรือสั้น หนาหรือบางกว่าปกติ เป็นเนื้อเดียวกันหรือเป็นเม็ด บางครั้งพวกมันเป็นลูกโซ่หรือกลุ่มเมล็ด coccoid

ปรากฏการณ์ความแปรปรวนใน Mycobacterium tuberculosis ถูกค้นพบไม่นานหลังจากการค้นพบ ในปี พ.ศ. 2431 I. I. Mechnikov รายงานว่าในวัฒนธรรมนอกเหนือจากไม้ Koch ทั่วไปแล้วยังมีจุลินทรีย์ในรูปแบบ polymorphic เหล่านี้ในรูปแบบของการเชื่อมโยงสั้น ๆ ที่เชื่อมต่อเป็นคู่และรูปแบบยักษ์ที่มีกิ่งก้านรูปขวด รายงานฉบับแรกเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของรูปแบบที่สามารถกรองได้ใน Mycobacterium tuberculosis หมายถึงปี 1910 (A. Fontes) ระหว่างการทำเคมีบำบัดของวัณโรคที่ทำลายล้างทดลองและหลังจากการสิ้นสุดของมัน ในโฮโมจีเนตจากผนังโพรง ผ่านตัวกรองแบคทีเรียที่มีขนาดรูพรุน 0.2 ไมโครเมตร พบว่า

มีขนาดเล็กมากโดยมีโครงสร้างที่เรียบง่ายของรูปแบบที่เป็นสาเหตุของวัณโรคเรียกว่า ultrasmall (รูปที่ 1.2) จากนั้น ก็แสดงให้เห็นว่ารูปแบบเหล่านี้ ผ่านทางเดินทางชีววิทยาหลายทาง สามารถย้อนกลับเป็นรูปแบบรูปแท่งแบบคลาสสิก [KhomenkoA. G. et al., 1982, 1989]. ความแปรปรวนชนิดหนึ่งของแบคทีเรียหลายชนิดคือการก่อตัวของ L-form ความสามารถในการสร้างรูปแบบ L ได้รับการพิสูจน์ใน Mycobacterium tuberculosis [Dorozhkova IR, 1974; Shmelev N. A. , Zemskova Z. ค, 1974. ในขณะเดียวกัน ก็พบว่าการเปลี่ยนแปลงของมัยโคแบคทีเรียให้อยู่ในรูป L นั้นได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นภายใต้อิทธิพลของยาต้านวัณโรค ในเสมหะของผู้ป่วยที่มีรูปแบบการทำลายล้างของวัณโรค อาจมีเชื้อมัยโคแบคทีเรียรูปตัว L ที่สามารถอยู่ในร่างกายเป็นเวลานาน จากนั้นภายใต้สภาวะที่เหมาะสม จะกลับเป็นตัวแปรรูปแท่ง [KhomenkoA. G. et al., 1980]. ดังนั้นการลุกลามของถ้ำของผู้ป่วยดังกล่าวจึงไม่ได้หมายถึงการทำหมันเพื่อต่อต้านเชื้อมัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิส

นอกจากความแปรปรวนทางสัณฐานวิทยาแล้ว มัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิสยังมีลักษณะความแปรปรวนที่กว้างในลักษณะอื่นๆ โดยเฉพาะความคงทนต่อกรด อย่างหลังแสดงได้ด้วยความสามารถในการคงสีไว้แม้จะผ่านการฟอกสีอย่างเข้มข้นด้วยแอลกอฮอล์ที่เป็นกรด และเป็นลักษณะเฉพาะของมัยโคแบคทีเรียทุกประเภท เนื่องจากมีกรดและลิพิดในปริมาณสูง การสูญเสียความต้านทานกรดบางส่วนหรือทั้งหมดนำไปสู่การก่อตัวของสารผสมที่ประกอบด้วยบุคคลที่ทนต่อกรดและไม่ทนต่อกรด หรือประชากรที่ไม่ทนต่อกรดโดยสมบูรณ์

Mycobacterium tuberculosis มีความทนทานต่อปัจจัยแวดล้อมสูง ภายใต้สภาพธรรมชาติ หากไม่มีแสงแดด ความอยู่รอดของพวกมันสามารถคงอยู่ได้นานหลายเดือน ในแสงพร่า เชื้อโรคจะตายหลังจาก 1-IV2 เดือน เชื้อมัยโคแบคทีเรียมทูเบอร์คูโลซิสยังคงอยู่ในฝุ่นตามท้องถนนนานถึง 10 วัน บนหน้าหนังสือ - นานถึง 3 เดือน ในน้ำ - นานถึง 5 เดือน ในเวลาเดียวกัน วัฒนธรรมของจุลินทรีย์ที่ฉายรังสีด้วยแสงแดดจะตายภายใน IV2 ชั่วโมงและต่ำกว่า อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลต - หลังจาก 2-3 นาที . เมื่อต้มเสมหะเปียก มัยโคแบคทีเรียจะตายหลังจาก 5 นาที และเสมหะแห้ง - หลังจาก 25 นาที สารประกอบที่ปล่อยคลอรีนอิสระ (สารละลายคลอรามีน 3-5%, สารฟอกขาว 10-20% เป็นต้น) ทำให้เชื้อมัยโคแบคทีเรียมวัณโรคตายภายใน 3-5 ชั่วโมง

Mycobacterium tuberculosis ถือเป็น aerobes แม้ว่าจะมีหลักฐานว่าบางชนิดของพวกมันถือได้ว่าเป็น anaerobes เชิงคณะ มัยโคแบคทีเรียเหล่านี้สืบพันธุ์ได้ช้ามาก (การแบ่งเซลล์หนึ่งครั้งเกิดขึ้นใน 14-18 ชั่วโมง) การเจริญเติบโตที่มองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ของไมโครโคโลนีที่ปลูกบนสื่อของเหลวที่อุณหภูมิ 37°C ตรวจพบในวันที่ 5-7 การเจริญเติบโตที่มองเห็นได้ของโคโลนีบนอาหารแข็งที่อุณหภูมิเดียวกัน - ในวันที่ 14-20

สำหรับการพัฒนาตามปกติของ Mycobacterium tuberculosis จำเป็นต้องมีสารอาหารพิเศษที่มีคาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน ไฮโดรเจน ฟอสฟอรัส แมกนีเซียม โพแทสเซียม โซเดียม เหล็ก คลอรีน และกำมะถัน จุลินทรีย์เหล่านี้ยังต้องการปัจจัยการเจริญเติบโตบางอย่าง ซึ่งรวมถึงสารประกอบที่เกี่ยวข้องกับวิตามินบี ไบโอติน นิโคติน ไรโบฟลาวิน เป็นต้น ปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของสารอาหารพิเศษที่ใช้สำหรับการเพาะปลูกเชื้อมัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิส โดยแยกสื่อที่มีกลีเซอรอลออกจากพวกมัน , โปรตีน (ไข่, เวย์, มันฝรั่ง) และสื่อที่ปราศจากโปรตีน (สังเคราะห์) ซึ่งรวมถึงเกลือแร่ ตามความสอดคล้องสื่อความหนาแน่นกึ่งของเหลวและของเหลวมีความโดดเด่น สื่อไข่หนาแน่นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายของ Levenshtein-Jensen, Ogawa, Petragnani และ Gelber, สื่อ Middbrook agar ต่างๆ, สื่อสังเคราะห์และกึ่งสังเคราะห์ของ Soton, Dubos, Proskauer-Geck, Shula, Shkolnikova เป็นต้น

สำหรับสารอาหารที่เป็นของเหลว ไมโครแบคทีเรียวัณโรคจะเติบโตในรูปแบบของฟิล์มสีครีมย่น (P-form) แบบแห้งที่ลอยขึ้นไปที่ผนังของหลอดเลือด ในขณะที่สื่อยังคงโปร่งใส ในระหว่างการพัฒนาภายในเซลล์ของมัยโคแบคทีเรีย เช่นเดียวกับเมื่อเพาะเลี้ยงพวกมันบนอาหารเหลว ปัจจัยเฉพาะของสายสะดือ (trehalose-6,6-dimycolate) มีความโดดเด่นเป็นอย่างดี มันถูกพบบนผิวเซลล์ของมัยโคแบคทีเรียจำนวนมาก และตามที่นักวิจัยบางคนพบว่ามีความเกี่ยวข้องกับความรุนแรงของพวกมัน ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดการบรรจบกันของเซลล์จุลินทรีย์และการเจริญเติบโตของพวกมันในรูปแบบของการถักเปียกลับกลอก

สำหรับสื่อที่มีความหนาแน่นสูง Mycobacterium tuberculosis จะเติบโตเป็นครีมเนื้อบางเบา เคลือบเป็นขุยหรือแห้งเป็นขุย ก่อตัวเป็นอาณานิคมที่มีขอบหยัก ยกขึ้นตรงกลาง เมื่อเติบโต พวกมันจะมีลักษณะกระปมกระเปาคล้ายกะหล่ำดอก

ภายใต้อิทธิพลของสารต้านแบคทีเรีย Mycobacterium tuberculosis สามารถดื้อยาได้ การเพาะเลี้ยงเชื้อมัยโคแบคทีเรียนั้นไม่ธรรมดาเสมอไป อาจมีความชื้น อ่อนนุ่ม (ตัวแปร S) บางครั้งก็มีโคโลนีที่เรียบหรือมีสีแยกจากกัน

1.2. การเกิดโรค

Mycobacterium tuberculosis สามารถเข้าสู่ร่างกายได้หลายวิธี: aerogenic, enteral (ผ่าน ระบบทางเดินอาหาร) ผ่านผิวหนังที่เสียหายและเยื่อเมือก ผ่านรกระหว่างการพัฒนาของทารกในครรภ์ อย่างไรก็ตาม เส้นทางหลักของการติดเชื้อคือแอโรเจน

บทบาทการป้องกันบางอย่างในการติดเชื้อ aerogenic นั้นเล่นโดยระบบกำจัดเมือกซึ่งช่วยให้คุณกำจัดอนุภาคฝุ่นที่เข้าสู่หลอดลมบางส่วนหยดน้ำเมือกน้ำลายและเสมหะที่มีจุลินทรีย์ การติดเชื้อในลำไส้อาจมีความสำคัญบางประการ

การเปลี่ยนแปลงในท้องถิ่นที่บริเวณที่มีการแนะนำของมัยโคแบคทีเรียนั้นส่วนใหญ่เกิดจากปฏิกิริยาของเซลล์โพลีนิวเคลียส ซึ่งถูกแทนที่ด้วยรูปแบบที่สมบูรณ์กว่าของปฏิกิริยาการป้องกันที่เกี่ยวข้องกับมาโครฟาจที่ดำเนินการฟาโกไซโตซิสและการทำลายของมัยโคแบคทีเรีย กระบวนการปฏิสัมพันธ์ของมาโครฟาจในปอดกับจุลินทรีย์ต่างๆ รวมถึงเชื้อมัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิส มีความซับซ้อนและไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ ผลของการทำงานร่วมกันของแมคโครฟาจและมัยโคแบคทีเรียนั้นพิจารณาจากสถานะของภูมิคุ้มกัน ระดับของ PCCT ที่พัฒนาขึ้นในกระบวนการของการติดเชื้อวัณโรค ตลอดจนปัจจัยอื่นๆ อีกหลายประการ รวมถึงปัจจัยที่กำหนดความสามารถในการย่อยอาหารของแมคโครฟาจ

Phagocytosis ประกอบด้วยสามขั้นตอน: ระยะของการติดต่อเมื่อมาโครฟาจแก้ไขมัยโคแบคทีเรียด้วยความช่วยเหลือของตัวรับบนเยื่อหุ้มเซลล์ ระยะของการแทรกซึมของมัยโคแบคทีเรียเข้าสู่มาโครฟาจโดยการบุกรุกของผนังมาโครฟาจและ "การห่อหุ้ม" ของมัยโคแบคทีเรียม ระยะของการย่อยอาหารเมื่อมาโครฟาจไลโซโซมหลอมรวมกับฟาโกโซมที่มีมัยโคแบคทีเรีย เอ็นไซม์ที่ปล่อยออกมาในฟาโกลิโซโซมจะทำลายมัยโคแบคทีเรีย ในกระบวนการของ phagocytosis บทบาทที่สำคัญยังเป็นของกลไกการเกิดเปอร์ออกซิเดชัน

เชื้อมัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิส เช่นเดียวกับจุลินทรีย์อื่นๆ การเข้าสู่แมคโครฟาจสามารถคงอยู่และยังคงเพิ่มจำนวนขึ้นเรื่อยๆ ในกรณีที่กระบวนการย่อยอาหารของมัยโคแบคทีเรียถูกขัดขวาง มาโครฟาจจะถูกทำลายและมัยโคแบคทีเรียจะถูกปลดปล่อยออกจากเซลล์ที่ดูดซึมพวกมัน

มาโครฟาจที่ทำลายเซลล์มัยโคแบคทีเรียและดำเนินการย่อยของพวกมันจะหลั่งเข้าไปในชิ้นส่วนอวกาศนอกเซลล์ของมัยโคแบคทีเรียที่ถูกทำลาย เอ็นไซม์สลายโปรตีน ตัวกลางไกล่เกลี่ย (รวมถึงอินเตอร์ลิวคิน-1) ซึ่งกระตุ้น T-lymphocytes โดยเฉพาะ T-helpers T-helpers ที่เปิดใช้งานจะหลั่งสารไกล่เกลี่ย - lymphokines (รวมถึง interleukin-2) ภายใต้อิทธิพลที่ macrophages ใหม่อพยพไปยังไซต์ของการแปล mycobacterium ในเวลาเดียวกัน การสังเคราะห์ปัจจัยยับยั้งการย้ายถิ่นถูกระงับ กิจกรรมของเอนไซม์ของมาโครฟาจจะเพิ่มขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยกระตุ้นมาโครฟาจ ลิมโฟซัยต์ที่เปิดใช้งานยังหลั่งปัจจัยปฏิกิริยาทางผิวหนังซึ่งทำให้เกิดการตอบสนองต่อการอักเสบและการซึมผ่านของหลอดเลือดเพิ่มขึ้น ปัจจัยนี้เกี่ยวข้องกับการปราบปรามของ PCCT และปฏิกิริยา tuberculin ที่เป็นบวก [Medunitsyn N. V. et al., 1980] นอกจาก T-helpers แล้ว สถานะของภูมิคุ้มกันยังได้รับผลกระทบจาก T-suppressors และ suppressor monocytes อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งไปกดการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน

นอกจาก T-lymphocytes และ macrophages แล้ว บทบาทสำคัญในการเกิดโรคของกระบวนการ tuberculous ยังเป็นของสารที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำลายของ mycobacteria สารเหล่านี้ (เศษส่วน) ได้รับการศึกษาอย่างละเอียด ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าปัจจัยจากสายสะดือ (ปัจจัยความรุนแรงของเชื้อมัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิส ซึ่งกำหนดการเจริญเติบโตของพวกมันบนอาหารที่มีสารอาหารหนาแน่นในรูปแบบของ "ถักเปีย") กระตุ้นกระบวนการอักเสบเฉียบพลัน และซัลไฟด์เพิ่มความเป็นพิษของปัจจัยจากสายสะดือและ สิ่งสำคัญที่สุดคือยับยั้งการก่อตัวของ phagolysosomes ในแมคโครฟาจซึ่งป้องกันไม่ให้มัยโคแบคทีเรียที่อยู่ในเซลล์ถูกทำลาย

ด้วยการสืบพันธุ์แบบเข้มข้นของมัยโคแบคทีเรียในร่างกายมนุษย์เนื่องจากการฟาโกไซโตซิสที่ไม่ได้ผลจึงมีการปล่อยสารพิษจำนวนมากทำให้เกิด PCCT เด่นชัดซึ่งก่อให้เกิดการปรากฏตัวของส่วนประกอบ exudative ของการอักเสบด้วยการพัฒนาของเนื้อร้าย caseous และการสืบพันธุ์ . ในช่วงเวลานี้จำนวน T-suppressors เพิ่มขึ้นจำนวน T-helpers ลดลงซึ่งนำไปสู่การยับยั้ง PCCT สิ่งนี้ทำให้เกิดความก้าวหน้าของกระบวนการวัณโรค

ด้วยจำนวนแบคทีเรียที่ค่อนข้างเล็กภายใต้เงื่อนไขของ PCCT และ phagocytosis ที่มีประสิทธิภาพ การก่อตัวของ granulomas ที่เป็นวัณโรคจึงถูกบันทึกไว้ แกรนูโลมาดังกล่าวพัฒนาขึ้นจากปฏิกิริยา PCST [Averbakh M. M. et al., 1974] การสะสมของนิวเคลียสเดี่ยวรอบๆ นิวโทรฟิลที่มีแอนติเจนและการเปลี่ยนแปลงที่ตามมาของพวกมันเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของกฎข้อบังคับของลิมโฟไคน์ที่ผลิตโดย T-lymphocytes (โดยเฉพาะ T-helpers) และซึ่งเป็นตัวกลางของปฏิกิริยาแกรนูโลมาตัส เนื่องจากขนาดของประชากรแบคทีเรียตลอดจนลักษณะของปฏิกิริยาทางภูมิคุ้มกันในระยะต่าง ๆ ของการติดเชื้อวัณโรค การเปลี่ยนแปลง ปฏิกิริยาทางสัณฐานวิทยาในผู้ป่วยวัณโรคจึงมีความหลากหลายมาก

ขึ้นอยู่กับบริเวณที่มีการแนะนำของ Mycobacterium tuberculosis การอักเสบหรือผลกระทบหลักสามารถเกิดขึ้นได้ในปอด ช่องปาก ต่อมทอนซิล ลำไส้ ฯลฯ ในการตอบสนองต่อการก่อตัวของผลกระทบหลัก กระบวนการเฉพาะจะพัฒนาในระดับภูมิภาค ต่อมน้ำเหลืองและเกิดความซับซ้อนของวัณโรคปฐมภูมิขึ้น เป็นที่ยอมรับแล้วว่าวัณโรคปฐมภูมิซึ่งพัฒนาขึ้นจากการสัมผัสครั้งแรกของจุลินทรีย์ที่มีเชื้อโรคสามารถแสดงออกได้ไม่เพียง แต่ในรูปแบบของวัณโรคปฐมภูมิที่ซับซ้อนตามที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ อันเป็นผลมาจากการติดเชื้อเบื้องต้น วัณโรคของต่อมน้ำเหลืองในช่องอก เยื่อหุ้มปอดอักเสบ วัณโรค และกระบวนการโฟกัสอาจเกิดขึ้น

วัณโรคปฐมภูมิอันเป็นผลมาจากการติดเชื้อ "สด" พัฒนาได้เพียง 7-10% ของผู้ติดเชื้อ ส่วนที่เหลือมีการติดเชื้อวัณโรคปฐมภูมิโดยไม่มี อาการทางคลินิก. การติดเชื้อจะปรากฏเฉพาะในการเปลี่ยนแปลงของปฏิกิริยาของ tuberculin

แม้แต่ V. I. Puzik (1946), A. I. Kagramanov (1954) และคนอื่น ๆ ก็ยอมรับว่าการก่อตัวของคอมเพล็กซ์หลักมักจะนำหน้าด้วยช่วงเวลาของ "จุลชีพแฝง" ซึ่ง Mycobacterium tuberculosis เข้าสู่ร่างกายในบางครั้ง ทำให้เกิดปฏิกิริยาการอักเสบ ในเวลาเดียวกัน มัยโคแบคทีเรียมักพบในต่อมน้ำเหลืองโดยเฉพาะในช่องอก ในกรณีเหล่านี้การเปลี่ยนแปลงในท้องถิ่นในปอดหรืออวัยวะอื่น ๆ ในรูปแบบของจุดโฟกัสของวัณโรคปฐมภูมิเกิดขึ้นในช่วงปลายของการติดเชื้อครั้งแรกและไม่ได้อยู่ที่บริเวณที่มีการแพร่กระจายของเชื้อมัยโคแบคทีเรียในร่างกาย แต่ในพื้นที่ที่ดีที่สุดสำหรับการพัฒนาของ การอักเสบของวัณโรค

การไม่มีอาการทางคลินิกและลักษณะทางสัณฐานวิทยาของการติดเชื้อวัณโรคปฐมภูมิสามารถอธิบายได้ด้วยการต้านทานตามธรรมชาติในระดับสูงต่อวัณโรค และยังอาจเป็นผลมาจากการได้มา การฉีดวัคซีนบีซีจีภูมิคุ้มกัน

ในการปรากฏตัวของอาการเฉพาะที่ วัณโรคปฐมภูมิสามารถดำเนินการกับการพัฒนาของกระบวนการที่แพร่หลายของชนิดที่ซับซ้อนหรือซึ่งปัจจุบันพบบ่อยกว่ามาก เป็นชนิดที่ไม่ซับซ้อนและมีปฏิกิริยาการอักเสบจำกัด

ตามกฎแล้ว วัณโรคปฐมภูมิจะรักษาได้โดยมีการเปลี่ยนแปลงสิ่งตกค้างเล็กน้อย ซึ่งเห็นได้ชัดว่ามีความเกี่ยวข้องกับการดื้อยาตามธรรมชาติในระดับสูง และการฉีดวัคซีนจำนวนมากและการฉีดวัคซีนบีซีจีใหม่

Mycobacteria ที่เหลืออยู่ในจุดโฟกัสที่เหลือหรือรูปแบบที่เปลี่ยนแปลงไปควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นแอนติเจนของวัณโรคซึ่งมีความจำเป็นสำหรับการรักษาภูมิคุ้มกันจำเพาะโดยเซลล์เม็ดเลือดขาวที่ไวต่อการกระตุ้น อย่างไรก็ตาม บทบาทที่ได้รับการศึกษาเพียงเล็กน้อยในการรักษาภูมิคุ้มกันต้านวัณโรคนั้นเป็นของภูมิคุ้มกันบีเซลล์และกลไกทางพันธุกรรม

ได้รับหลักฐานบทบาทของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมระหว่างกระบวนการวัณโรค ปัจจัยทางพันธุกรรมมีอิทธิพลต่อการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันในระหว่างการสืบพันธุ์ของเชื้อมัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิสในร่างกายมนุษย์ และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง กำหนดปฏิสัมพันธ์ระหว่างแมคโครฟาจ, ที- และบี-ลิมโฟไซต์ การผลิตลิมโฟไคน์ โมโนไคน์ และไซโตไคน์อื่นๆ โดย T- และ B-lymphocytes และ macrophages ซึ่งเป็นการตอบสนองของภูมิคุ้มกันที่ซับซ้อน ซึ่งกำหนดความไวหรือความต้านทานต่อการพัฒนาของวัณโรค พบความเชื่อมโยงของยีน HLA กับโรควัณโรคในครอบครัวที่พ่อแม่และลูกป่วยด้วยวัณโรค

การสะสมของ HLA บางประเภทในกลุ่มผู้ป่วยที่มีอาการไม่เอื้ออำนวยบ่งชี้ถึงความสัมพันธ์ของยีนบางตัวของ HLA complex (ส่วนใหญ่เป็น loci B และ DR ที่มีความโน้มเอียงที่จะเป็นวัณโรค) [Khomenko A. G. , 1985]

ระยะของการติดเชื้อระยะแรกอาจสิ้นสุดด้วยการรักษาโดยมีการเปลี่ยนแปลงสิ่งตกค้างเพียงเล็กน้อย (เล็กน้อย) หรือค่อนข้างชัดเจน คนเหล่านี้พัฒนาภูมิคุ้มกันที่ได้มา การเก็บรักษามัยโคแบคทีเรียที่คงอยู่อย่างต่อเนื่องในจุดโฟกัสที่เหลือไม่เพียงรักษาภูมิคุ้มกันที่ได้รับเท่านั้น แต่ยังสร้างความเสี่ยงของการกระตุ้นกระบวนการวัณโรคภายในร่างกายอีกครั้งเนื่องจากการพลิกกลับของรูปแบบที่เปลี่ยนแปลงของตัวแทนที่เป็นสาเหตุของวัณโรคให้อยู่ในรูปแบบแบคทีเรียและการสืบพันธุ์ของประชากรมัยโคแบคทีเรีย

การย้อนกลับของรูปแบบการคงอยู่ของมัยโคแบคทีเรียเป็นรูปแบบการคูณเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขของการกระตุ้นจุดโฟกัสของวัณโรคภายในร่างกายและการเปลี่ยนแปลงที่เหลืออื่นๆ ยังไม่มีการศึกษากลไกของการกระตุ้นภายในร่างกาย เช่นเดียวกับการพัฒนากระบวนการที่เป็นวัณโรค

การเปิดใช้งานใหม่ขึ้นอยู่กับการสืบพันธุ์แบบก้าวหน้าของประชากรแบคทีเรียและการเพิ่มจำนวนของมัยโคแบคทีเรีย [Khomenko A. G. , 1986] อย่างไรก็ตามจนถึงปัจจุบันยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าอะไรและสภาวะใดที่นำไปสู่การพลิกกลับของเชื้อวัณโรคซึ่งอยู่ในสภาพที่คงอยู่ ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าการกระตุ้นให้เกิดวัณโรคและการพัฒนาต่างๆ ของวัณโรค รูปแบบทางคลินิกมักพบในบุคคลที่มีการเปลี่ยนแปลงที่เหลืออยู่เมื่อมีปัจจัยที่ลดภูมิคุ้มกัน

อีกวิธีในการพัฒนาวัณโรคทุติยภูมิก็เป็นไปได้เช่นกัน - ภายนอกซึ่งเกี่ยวข้องกับการติดเชื้อใหม่ (ซ้ำ) กับ Mycobacterium tuberculosis (superinfection) แต่ถึงแม้จะมีเส้นทางการพัฒนาของวัณโรคทุติยภูมิภายนอก การแทรกซึมของมัยโคแบคทีเรียเข้าสู่สิ่งมีชีวิตที่ติดเชื้อแล้วก็ยังไม่เพียงพอ แม้ว่าจะมีการติดเชื้อซ้ำซ้อนจำนวนมาก จำเป็นต้องมีการรวมกันของเงื่อนไขและปัจจัยเสี่ยงที่ลดภูมิคุ้มกัน วัณโรคทุติยภูมิมีลักษณะทางคลินิกที่หลากหลาย การเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยาหลักในปอดและอวัยวะอื่น ๆ มีลักษณะดังนี้: a) จุดโฟกัสที่มีปฏิกิริยาเนื้อเยื่อที่มีประสิทธิผลเด่น หลักสูตรเรื้อรังที่ดีและมีแนวโน้มที่จะหาย; b) การเปลี่ยนแปลงแบบแทรกซึมและปอดบวมด้วยปฏิกิริยาเนื้อเยื่อที่หลั่งออกมาอย่างเด่นชัดและแนวโน้มที่จะพัฒนาเนื้อร้ายแบบ caseous หรือการสลายของปฏิกิริยาการอักเสบที่เป็นผล; c) โพรงวัณโรค - ผลของการสลายตัวของมวล caseous ที่เกิดขึ้นและการปฏิเสธผ่านหลอดลมระบายน้ำด้วยการก่อตัวของโพรงผุ

การผสมผสานที่หลากหลายของการเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยาหลักในวัณโรคทำให้เกิดเงื่อนไขเบื้องต้นสำหรับการเปลี่ยนแปลงวัณโรคที่หลากหลายมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโรคเรื้อรังที่มีช่วงเวลาของการกำเริบและการให้อภัยของกระบวนการสลับกัน ในการนี้ต้องเสริมด้วยว่าจากบริเวณที่เกิดแผล มัยโคแบคทีเรียสามารถแพร่กระจายไปตามกระแสน้ำเหลืองหรือเลือดไปยังบริเวณที่ไม่ได้รับผลกระทบและอวัยวะต่างๆ ผลลัพธ์ของโรคขึ้นอยู่กับหลักสูตร - แบบก้าวหน้าหรือแบบถดถอย ประสิทธิผลของการรักษาและการย้อนกลับของการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิดโรค ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าในสภาวะของความอดอยากและแม้ในภาวะทุพโภชนาการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีโปรตีนและวิตามินไม่เพียงพอในอาหาร การกระตุ้นของวัณโรคมักเกิดขึ้น ปัจจัยการเปิดใช้งานใหม่ ได้แก่ โรคต่างๆ: เบาหวาน, ลิมโฟแกรนูโลมาโตซิส, ซิลิโคซิส, แผลในกระเพาะอาหารกระเพาะอาหารและลำไส้เล็กส่วนต้น, สภาพหลังการผ่าตัดกระเพาะอาหารและลำไส้เล็กส่วนต้น, โรคอักเสบเรื้อรังของปอด, ป่วยทางจิตเกิดขึ้นกับกลุ่มอาการซึมเศร้า โรคพิษสุราเรื้อรัง สถานการณ์ตึงเครียด โรคเอดส์ การใช้กลูโคคอร์ติคอยด์เป็นเวลานาน ยาลดการสร้างเซลล์และยากดภูมิคุ้มกัน หลักสูตรและผลลัพธ์ของวัณโรคควรได้รับการพิจารณาในบริบทของเคมีบำบัดเฉพาะอย่างต่อเนื่องซึ่งใช้กับผู้ป่วยทุกรายที่เป็นวัณโรคที่ใช้งานอยู่ ในระหว่างการรักษาด้วยเคมีบำบัด จำนวนของมัยโคแบคทีเรียจะลดลงเนื่องจากผลกระทบที่ทำลายล้างของยาเคมีบำบัดต่อเชื้อก่อโรควัณโรค เป็นผลให้จำนวนของมัยโคแบคทีเรียลดลงอย่างรวดเร็วเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยมากขึ้นถูกสร้างขึ้นสำหรับกระบวนการซ่อมแซมและ sanogenesis ในเวลาเดียวกันเมื่อใช้ยาเคมีบำบัดที่ทันสมัยร่วมกันจะมีการบันทึกกระบวนการวัณโรคที่แตกต่างกัน: การถดถอยด้วยการรักษาที่ตามมาการรักษาเสถียรภาพของกระบวนการโดยไม่ต้องรักษาทางคลินิกด้วยการเก็บรักษาโพรง tuberculoma หรือการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ การทรุดตัวชั่วคราว กระบวนการอักเสบด้วยการเกิดขึ้นของอาการกำเริบในภายหลังการพัฒนาของกระบวนการเรื้อรังหรือความก้าวหน้าของโรค

ดังนั้นการลดจำนวนประชากรของมัยโคแบคทีเรียภายใต้อิทธิพลของยาเคมีบำบัดบางชนิดจึงไม่ได้นำไปสู่การรักษาเสมอไป การยุติกระบวนการวัณโรคและการรักษาที่ตามมานั้นไม่เพียงแต่ขึ้นกับการลดลงของจำนวนมัยโคแบคทีเรียมเท่านั้น แต่ยังขึ้นกับความสามารถของกระบวนการซ่อมแซมร่างกายเพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการถดถอยของกระบวนการวัณโรคและการสิ้นสุดของมันด้วย

1.3. กายวิภาคศาสตร์ทางพยาธิวิทยา

1.3.1. การอักเสบของวัณโรค

การเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยาในอวัยวะและเนื้อเยื่อของวัณโรคนั้นมีความหลากหลายและขึ้นอยู่กับรูปแบบ ระยะ การแปลเป็นภาษาท้องถิ่น และความชุกของกระบวนการทางพยาธิวิทยา

วัณโรครูปแบบทั่วไปที่พบได้บ่อยคือการเปลี่ยนแปลงที่เฉพาะเจาะจงร่วมกับปฏิกิริยาที่ไม่เฉพาะเจาะจงหรืออาการผิดปกติ การเปลี่ยนแปลงที่เฉพาะเจาะจง ได้แก่ การอักเสบของวัณโรค ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของตุ่มตุ่มหรือแกรนูโลมา และจุดโฟกัสที่ใหญ่ขึ้น การเปลี่ยนแปลงที่ไม่เฉพาะเจาะจงคือปฏิกิริยาต่างๆ ที่ทำให้เกิดหน้ากากที่เรียกว่าวัณโรค

สัณฐานวิทยาของการอักเสบของวัณโรคขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของสิ่งมีชีวิตและความรุนแรงของเชื้อโรค การโฟกัสที่เป็นวัณโรคอาจถูกครอบงำโดย exudation, necrosis หรือ proliferation และการโฟกัสตามนี้อาจเป็น exudative, necrotic หรือ productive อย่างเด่นชัด กระบวนการทางภูมิคุ้มกันมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาการอักเสบของวัณโรค ในบริเวณที่เกิดการอักเสบจะเกิดปฏิกิริยาขึ้นก่อนซึ่งไม่มีอาการแสดงของวัณโรค ในนั้นปรากฏการณ์ของการเปลี่ยนแปลงและการหลั่งจะแสดงออกมาในระดับที่แตกต่างกัน ในตอนแรกมีการละเมิดในเตียงจุลภาค พวกเขาส่งผลกระทบต่อโครงสร้างที่ดีของผนังถุงและกลไกของการพัฒนาสามารถตรวจสอบได้ที่ระดับโครงสร้างพื้นฐาน [Erokhin VV, 1987] ในระยะแรกของการอักเสบการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบ submicroscopic ขององค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบของผนังถุงมีความเกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของการซึมผ่านของเส้นเลือดฝอยการพัฒนาของ intracellular interstitial และ intraalveolar edema ด้วยการชะล้าง surfactant alveolar โดยของเหลว edematous

ไกลออกไป การเปลี่ยนแปลง dystrophicการเพิ่มขึ้นของเนื้อเยื่อถุงอย่างไรก็ตามกระบวนการชดเชย - ฟื้นฟูเกิดขึ้นโดยมุ่งเป้าไปที่การพัฒนาองค์กรภายในเซลล์เพิ่มกิจกรรมการทำงานของเซลล์ที่เหลือของกะบัง interalveolar ในระยะต่อไปของการอักเสบ - การงอก - องค์ประกอบเฉพาะสำหรับวัณโรคปรากฏขึ้น (pirogov-Langhans epithelioid และเซลล์ยักษ์) พื้นที่ของเนื้อร้ายที่เป็นเนื้อเดียวกัน (curdled) เกิดขึ้นที่ศูนย์กลางของโฟกัสวัณโรค (รูปที่ 1.3) จากข้อมูลของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและการถ่ายภาพรังสีอัตโนมัติเกี่ยวกับพลวัตของการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ ความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมของเซลล์แกรนูโลมาตามแนวของโมโนไซต์ - เซลล์ยักษ์ได้ถูกสร้างขึ้น [Serov VV, Shekhter AB, 1981; Erokhin V.V. , 1978, 1987; Danneberg A. M. , 1982; สเปคเตอร์W. ช., 1982. มาโครฟาจสังเคราะห์และสะสมเอนไซม์ไลโซโซมอย่างแข็งขันทำหน้าที่ฟาโกไซติก วัสดุที่ดูดซึม ได้แก่ เชื้อมัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิส ตั้งอยู่และย่อยในฟาโกโซมและฟาโกลิโซโซม เซลล์เยื่อบุผิว

เกิดจากเซลล์โมโนนิวเคลียร์และมาโครฟาจที่สะสมอยู่ในจุดโฟกัสของการอักเสบที่เป็นวัณโรคในระยะแรกของปฏิกิริยาการอักเสบ พวกมันมีนิวเคลียสรูปวงรีขนาดใหญ่ มักจะมี 1-2 นิวเคลียส ไซโตพลาสซึมของเซลล์เหล่านี้ประกอบด้วยไมโทคอนเดรีย, แกรนูล, อุปกรณ์ Golgi, ระบบท่อและถังเก็บน้ำที่พัฒนามาอย่างดีของเรติเคิลไซโตพลาสซึมแบบเม็ดและที่ไม่ใช่เม็ด, และขนาดเล็กเดียว ฟาโกโซม จำนวนของไมโทคอนเดรีย ธาตุเรติคูลัม และการรวมไลโซโซมจะแตกต่างกันอย่างมาก และถูกกำหนดโดยสถานะการทำงานของเซลล์

เซลล์ยักษ์ Pirogov-Langhans สามารถเกิดขึ้นได้จากเซลล์ epithelioid หรือมาโครฟาจในระหว่างการงอกของพวกมันรวมถึงผลจากการหลอมรวมของเซลล์ epithelioid ไซโตพลาสซึมของเซลล์ยักษ์ประกอบด้วยนิวเคลียสจำนวนมาก มักจะอยู่ในรูปแบบของวงแหวนหรือเกือกม้าตามขอบเซลล์ ไมโทคอนเดรียจำนวนมาก ไลโซโซม องค์ประกอบของเรติเคิลไซโตพลาสซึมแบบเม็ด และกอลจิคอมเพล็กซ์ที่พัฒนามาอย่างดี เซลล์ยักษ์มีความสามารถในการฟาโกไซโทซิส (phagocytosis) พบสิ่งเจือปนตกค้างต่าง ๆ ในไซโตพลาสซึม มีลักษณะเด่นด้วยเอนไซม์ไฮโดรไลติกและระบบทางเดินหายใจสูง

นอกจากเซลล์ epithelioid และเซลล์ยักษ์แล้ว เนื้อเยื่อแกรนูลของ tuberculous granulation มักประกอบด้วยเซลล์ลิมฟอยด์และพลาสมาจำนวนมาก รวมทั้งลิวโคไซต์ที่เป็นนิวโทรฟิล ในส่วนต่อพ่วงของชั้นแกรนูล ตรวจพบไฟโบรบลาสต์ บริเวณจุดโฟกัสของการอักเสบมักมีบริเวณรอบข้างของปฏิกิริยาการอักเสบที่ไม่เฉพาะเจาะจง ด้วยความก้าวหน้าของกระบวนการการเพิ่มขึ้นของเนื้อร้าย caseous การแทรกซึมของเนื้อเยื่อแกรนูลเพิ่มขึ้นโดยเซลล์โมโนนิวเคลียร์และเซลล์น้ำเหลืองรวมถึงนิวโทรฟิลและการขยายตัวของโซนของการอักเสบ perifocal กระบวนการเฉพาะแพร่กระจายโดยการสัมผัสและเส้นทางน้ำเหลือง

ด้วยการรักษาจุดโฟกัสที่เป็นวัณโรค มวลของเนื้อร้าย caseous จะหนาแน่นขึ้นในระยะหลังจะสังเกตเห็นการสะสมของเกลือแคลเซียมเม็ดเล็ก ในเนื้อเยื่อแกรนูล จำนวนไฟโบรบลาสต์และเส้นใยคอลลาเจนเพิ่มขึ้น รวมเป็นเส้นใยคอลลาเจน ซึ่งก่อตัวเป็นแคปซูลเนื้อเยื่อเกี่ยวพันรอบๆ จุดโฟกัสที่เป็นวัณโรค ต่อจากนั้น เนื้อเยื่อแกรนูลจำเพาะจะถูกแทนที่ด้วยเนื้อเยื่อเส้นใยมากขึ้น จำนวนองค์ประกอบเซลล์ระหว่างเส้นใยคอลลาเจนลดลง บางครั้งเส้นใยคอลลาเจนจะเกิดภาวะไฮยาลิน ในจุดโฟกัสที่คล้ายกันและจุดโฟกัสภายหลังวัณโรค พบรูปแบบที่เปลี่ยนแปลงของ Mycobacterium tuberculosis โดยเฉพาะรูปแบบ L ซึ่งทำให้เข้าใจบทบาทของจุดโฟกัสของวัณโรคแบบเก่าได้ดีขึ้นในการเกิดโรคของรูปแบบทุติยภูมิของวัณโรค [Puzik V. I., Zemskova 3. C, Dorozhkova I. R. , 1981 , 1984. ที่หัวใจของการเปิดใช้งานของวัณโรคและการก่อตัวใหม่ แบบต่างๆวัณโรคปอดทุติยภูมิเป็นการพลิกกลับและการสืบพันธุ์ของประชากรแบคทีเรียกับพื้นหลังของการพัฒนาความไม่เพียงพอของการป้องกันจุลินทรีย์ที่เฉพาะเจาะจงและไม่เฉพาะเจาะจง

ผนังเซลล์หรือสารตั้งต้นของการสังเคราะห์ทางชีวภาพสูญเสียไปทั้งหมดหรือบางส่วน โดยเติบโตในรูปของอาณานิคมขนาดเล็กที่มีลักษณะเฉพาะ ค้นพบครั้งแรกในปี 1935 โดย E. Klieneberger ในวัฒนธรรมของ Streptobacillus moniliformis ที่แยกได้โดย K. Levaditi et al ในปี พ.ศ. 2475 จากของเหลวร่วมของผู้ป่วยที่มีอาการผื่นแดงตามข้อระบาด Streptobacillus moniliformis เป็นแบคทีเรียแกรมลบที่เป็น hemoglobinophilic bacillus ที่มีอาการบวมคล้ายลูกปัดที่ปลาย เจริญเติบโตได้ดีในเลือด (10-20%) วุ้นและเซรั่มที่แข็งตัว

เมื่อศึกษาการติดเชื้อในหนูทดลอง Klineberger ได้แยกหลายสายพันธุ์ที่บรรจุอยู่นอกเหนือจากเชื้อทั่วไป รูปแบบแบคทีเรีย, polymorphic microorganisms มีลักษณะคล้ายโคโลนีและสัณฐานวิทยาที่คล้าย pleuropneumoniae มาก - pleuropneumoniae เหมือนสิ่งมีชีวิต (P PL O) จุลินทรีย์เหล่านี้ตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่หญิง Lister - รูปตัว L

หลายปีที่ผ่านมา Klineberger ถือว่า L-forms เป็นตัวแทนของสัญลักษณ์ PPLO ของแบคทีเรีย Streptobacillus moniliformis หลักฐานการดำรงอยู่แบบพึ่งพาอาศัยกันของจุลินทรีย์สองชนิดที่แตกต่างกันคือการไม่มีแบคทีเรียกลับคืนจากรูปแบบ L เป็นเวลา 13 ปี (350 ข้อความ)

การทดลองต่างๆ อาเมอร์ นักวิจัย Daines (L. Dienes) และคนอื่นๆ ได้พิสูจน์ความเข้าใจผิดของแนวคิด Klineberger มีการแสดงให้เห็นว่ารูปแบบ L ของ Streptobacillus moniliformis, Fusiformis necrophorus และแบคทีเรียอื่นๆ สามารถเปลี่ยนกลับเป็นแบคทีเรียสายพันธุ์ดั้งเดิมได้ การก่อตัวของแบคทีเรียรูปแบบ L อธิบายไว้ภายใต้ชื่อ "การเปลี่ยนแปลง L", "การแปลง L", "การเหนี่ยวนำของรูปแบบ L"

VD Timakov และ G. Ya. Kagan ได้รับแบคทีเรีย L-forms หลายประเภท ศึกษา biol คุณสมบัติและบทบาทในพยาธิวิทยา (โรคหัวใจรูมาติก เยื่อบุหัวใจอักเสบจากการติดเชื้อ

การเปลี่ยนแปลงไปเป็นรูปแบบ L เป็นคุณสมบัติที่เป็นไปได้ซึ่งมีอยู่ในแบคทีเรียทั้งหมด ยาที่มีผลในการเปลี่ยนรูปแอลอาจขัดขวางการเชื่อมโยงบางอย่างในการสังเคราะห์ผนังเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเปปติโดไกลแคน (มูริน) หรือทำลายพวกมัน ยาที่ก่อให้เกิดแบคทีเรียรูปตัว L ได้แก่ 1) ยาปฏิชีวนะตามสเปกตรัมของการกระทำที่เหมาะสม เช่น เพนิซิลลิน ไซโคลเซอรีน ไลโซสตาฟิน เป็นต้น 2) เอนไซม์ murolytic - lysozyme, endoacetylhexosaminidase ของ phage-associated lysine ของกลุ่ม C streptococcus ฯลฯ ; 3) กรดอะมิโนบางชนิด (ไกลซีน ฯลฯ)

การเหนี่ยวนำของแบคทีเรียรูปแบบ L ขึ้นอยู่กับสภาวะและสื่อเพาะเลี้ยง: จำเป็นต้องสร้างทางกายภาพ สภาพแวดล้อมที่ก่อให้เกิดการรักษาเสถียรภาพของเมมเบรนแบคทีเรียที่เปราะบาง osmotically และปกป้อง L-forms จากความตาย

องค์ประกอบของอาหารเลี้ยงเชื้อและสภาวะการเพาะปลูกจะแตกต่างกันไปตามชนิดของแบคทีเรีย เจลวุ้นเข้มข้นกึ่งแข็งและกึ่งของเหลว ต้องมีซีรั่มม้าปกติและการเลือกความเข้มข้นออสโมติกของเกลือเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของ เยื่อหุ้มไซโตพลาสซึมของแบคทีเรียรูปตัวแอล

มีแบคทีเรียรูปแบบ L ที่ไม่เสถียรและเสถียร รูปแบบที่ไม่เสถียรยังคงรักษาองค์ประกอบบางอย่างของผนังเซลล์หรือสารตั้งต้น และในระหว่างทางเดินบนสื่อโดยไม่มีสารกระตุ้น L พวกมันจะเปลี่ยนกลับเป็นสายพันธุ์แบคทีเรียดั้งเดิม รูปแบบที่เสถียรสูญเสียส่วนประกอบของผนังเซลล์ทั้งหมดและไม่สามารถฟื้นฟูได้ ดังนั้นจึงไม่เปลี่ยนกลับเป็นแบคทีเรียชนิดเดิม แม้จะผ่านสื่อซ้ำๆ โดยไม่มีสารกระตุ้น เช่นเดียวกับสื่อที่มีโซเดียมซัคซิเนตหรือ เจลาตินซึ่งส่งเสริมการกลับตัวของแบคทีเรียจากรูปแบบ L

แบคทีเรียรูปแบบ L เติบโตในรูปแบบของอาณานิคมสองประเภท - A. และ B. อาณานิคมประเภท A มักมีอยู่ในแบคทีเรีย L-form ที่เสถียร พวกมันมีขนาดเล็กมาก (50-100 ไมครอน) เติบโตเป็นวุ้น เจริญเติบโตได้ดีในกลุ่มอาณานิคมเดี่ยวมักไม่ให้การเจริญเติบโต องค์ประกอบการสืบพันธุ์ขั้นต่ำของโคโลนีชนิด A ซึ่งไม่มีผนังเซลล์โดยสมบูรณ์ ไม่มีตัวรับฟาจ-receptive อาณานิคมของประเภท B มักมีอยู่ในแบคทีเรียรูปแบบ L ที่ไม่เสถียร มีขนาดใหญ่กว่า 0.5-2 มม. มีขอบลูกไม้ละเอียดอ่อนและจุดศูนย์กลางเติบโตในตัวกลาง อาณานิคมถูกครอบงำด้วยวัตถุทรงกลมที่มีความหนาแน่นทางแสงต่างกัน มีองค์ประกอบ submicroscopic น้อยกว่าในอาณานิคมประเภท A พวกเขายังคงองค์ประกอบบางอย่างของผนังเซลล์, ตัวรับ phage-receptive และสามารถเกาะติดกันโดยซีรัมของสายพันธุ์ดั้งเดิม

การแยกความแตกต่างของโคโลนีออกเป็นประเภท A และ B นั้นมีเงื่อนไข เช่นเดียวกับปรากฏการณ์การคงตัวของรูป L ในการเพาะเลี้ยงแบคทีเรียรูปแบบ L ที่เสถียร สามารถเก็บโคโลนีประเภท B ได้ และในวัฒนธรรมของรูปแบบ L ที่ไม่เสถียร โคโลนีประเภท A

โคโลนีของแบคทีเรียรูป L ประกอบด้วย: 1) วัตถุทรงกลมที่มีความหนาแน่นและขนาดแสงต่างกัน 2) วัตถุพื้นฐานหรือแกรนูลที่ตั้งอยู่ในกลุ่มเช่นเดียวกับภายในเซลล์ในรูปแบบทรงกลมหรือแวคิวโอลที่ใหญ่กว่า 3) ร่างกายที่มีรูปร่างไม่ดีไม่มีรูปร่างและเติบโตขึ้นเรื่อย ๆ 4) รูปแบบบิด; 5) วัตถุขนาดใหญ่ที่มีการเจือปนในรูปของแวคิวโอล แบคทีเรียรูปแบบ L แตกต่างกันในรูปแบบความหลากหลาย (รูปที่ 1, 1-6) และในเวลาเดียวกันโดยพื้นฐานแล้วในแบคทีเรียประเภทต่าง ๆ ก็เหมือนกันโดยพื้นฐาน / ซึ่งไม่อนุญาตให้สร้างความแตกต่างด้วย morphol ซึ่งเป็นสัญญาณ

นอกเหนือจากการสูญเสียผนังเซลล์ในรูปแบบ L ของแบคทีเรียแล้ว mesosomes จะหายไปซึ่งนำไปสู่การยึดติดโดยตรงของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมกับนิวคลีออยด์ ไม่พบการฟื้นฟู mesosomes ในกระบวนการพลิกกลับ

การขาดผนังเซลล์ทำให้เกิดความระส่ำระสายของการแบ่งตัวและมอร์โฟลจำนวนมาก อาการแสดงของการสืบพันธุ์ของแบคทีเรียรูปแบบ L แบคทีเรียรูปตัว L สืบพันธุ์โดยการแบ่ง การแตกหน่อ หรือการสลายตัวของเซลล์ให้เป็นเม็ดเล็กๆ

Physiol. ลักษณะแอนติเจนและก่อโรคของรูปแบบเหล่านี้ถูกกำหนดโดยโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมของพวกมัน และอาจเป็นไซโตพลาสซึม

แบคทีเรียรูปตัว L ไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะในหลอดทดลองเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นในร่างกายด้วย พวกมันสามารถคงอยู่ในร่างกายและกลับคืนสู่รูปแบบแบคทีเรียดั้งเดิมได้

รูปที่ 2 แสดงผลการได้รับ L-form ของ S. typhi in vivo ภายใต้อิทธิพลของ penicillin ให้แบคทีเรียและยาปฏิชีวนะในหนูทดลองพร้อมๆ กัน ด้วยการนำเพนิซิลลิน 100 ยูนิตต่อน้ำหนัก 1 กรัม ทำให้เกิด L-form ที่ไม่เสถียร ซึ่งย้อนกลับไปยังรูปแบบแบคทีเรียดั้งเดิมหลังจาก 24-48 ชั่วโมง ซึ่งทำให้สัตว์ตายได้ ด้วยการเปิดตัวเพนิซิลลิน 2,000 หน่วยต่อน้ำหนัก 1 กรัมเป็นเวลา 24-48 ชั่วโมง รูปแบบ L ที่เสถียรถูกสร้างขึ้นภายใต้ฟาโกไซโตซิส การตายของสัตว์ในอีก 5 วันข้างหน้า ไม่ได้สังเกต ได้ข้อมูลที่คล้ายกันนี้เมื่อศึกษาการเหนี่ยวนำในร่างกายของรูปแบบ L ของแบคทีเรียชนิดอื่น

รูปแบบเดิมของการจัดสรร L-forms จาก patol วัสดุได้รับการพัฒนาขอบอนุญาตให้จัดสรรและระบุ L-form ของแบคทีเรียจากน้ำไขสันหลังของผู้ป่วยที่มีเยื่อหุ้มสมองอักเสบเป็นหนองและโรคหัวใจรูมาติก

รูปที่ 3 แสดงไมโครกราฟของรูปแบบ L ที่แยกได้จากเลือดของผู้ป่วยโรคหัวใจรูมาติกและสารย้อนกลับของพวกมันเกิดขึ้นจากการกลับเป็นสเตรปโทคอกคัส ซึ่งต่อมาถูกระบุว่าเป็นกลุ่ม A Streptococcus hemolyticus

แอนติบอดีต่อรูปแบบ L ที่เสถียรของ Streptococcus hemolyticus พบได้ใน 87.9% ของผู้ป่วยโรคไขข้อ ใน 77% ของผู้ป่วยโรคกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือดติดเชื้อ และมีเพียง 11% เท่านั้น คนรักสุขภาพ(V. D. Timakov, G. Ya. Kagan, 1973). แบคทีเรียรูปตัว L ประเภทต่างๆ พบใน hron, bacteriuria, pyelonephritis, รูปแบบแบคทีเรียของวัณโรค, โรคหัวใจรูมาติก ฯลฯ

การก่อโรคของแบคทีเรียรูปแบบ L ได้รับการพิสูจน์แล้วจากการทดลอง เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า hron โรคข้ออักเสบที่เกิดจากการบริหาร L-forms ของ Streptococcus hemolyticus ภายในข้อ ต่อมทอนซิลอักเสบของลิง ซับซ้อนโดยกล้ามเนื้อหัวใจตายคั่นระหว่างหน้า ซึ่งเกิดจากการให้ยา L-forms ทางหลอดเลือดดำของ Streptococcus hemolyticus, pyelonephritis ของหนูและกระต่าย, เกิดจากแบคทีเรีย L-forms ของสกุล Proteus และ Streptococcus faecalis, เยื่อหุ้มสมองอักเสบจากกระต่ายที่เกี่ยวข้องกับ L-forms ของ meningococcus และ listeriosis ของแกะและกระต่ายที่เกิดจากการแนะนำของ L-forms ของ Listeria โมโนไซโตจีเนส Patol กระบวนการที่เกิดจากแบคทีเรียรูปตัว L แตกต่างกันไปในหน่วยลาดตระเวนการพัฒนาทีละน้อย ปรากฏการณ์ กระแสที่ยืดเยื้อ และความคงอยู่ของตัวกระตุ้นในรูปแบบ L ที่สนับสนุนการเปลี่ยนแปลงของโรคใน hron รูปแบบ การคงอยู่ของแบคทีเรียรูปแบบ L เกิดขึ้นจากการทดลองในรูปแบบ L ของ Mycobacterium tuberculosis และ Streptococcus hemolyticus

ด้วยการติดเชื้อในช่องท้องเพียงครั้งเดียวของหนูขาวที่มี Streptococcus hemolyticus รูป L ที่เสถียรและการสังเกตที่ตามมาเป็นเวลาหนึ่งปี แอนติเจนรูปแบบ L จะถูกเก็บรักษาไว้ในอวัยวะภายในทั้งหมด รูปที่ 4, 1 แสดงตัวอย่างการแปลตำแหน่งของ L-form ของ Streptococcus hemolyticus ในม้ามหลัง 3 สัปดาห์ หลังการติดเชื้อในรูปที่ 4, 2 - หลังจาก 27 สัปดาห์ การคงอยู่ในระยะยาวของ L-forms ในร่างกายนั้นมาพร้อมกับผลเสียหายที่เพิ่มขึ้น การพัฒนาของ myocarditis คั่นระหว่างหน้าและ glomerulonephritis รุนแรง

การก่อตัวของแบคทีเรียในรูปแบบ L ในร่างกาย, การเชื่อมต่อกับกระบวนการเรื้อรังหลายอย่าง, ความเป็นไปได้ของการกลับรายการของรูปแบบแบคทีเรียด้วยการฟื้นฟูความรุนแรงของพวกเขาและการเกิดขึ้นของอาการกำเริบที่ไม่คล้อยตามการรักษาที่มีประสิทธิภาพเป็นผลให้ใส่น้ำผึ้ง . จุลชีววิทยา ปัญหาในการหาวิธีจัดการกับความหลากหลายของจุลินทรีย์ที่สูญเสียผนังเซลล์ (spheroplasts, protoplasts, L-forms) การค้นหากำลังดำเนินการจากตำแหน่งสองตำแหน่งตรงข้ามกัน: 1) การป้องกันความเป็นไปได้ของการเหนี่ยวนำของรูปตัว L ในร่างกาย (เส้นทางที่ควบคุมได้ยาก); 2) การใช้ยาที่ก่อให้เกิดการก่อตัวของ L-form ตามด้วยการใช้ยาอื่น ๆ ที่ไม่ได้ผลกับเซลล์ที่ไม่บุบสลาย แต่เจาะเข้าไปในเซลล์เฉพาะในรูปแบบ L ของแบคทีเรียและทำลายพวกมัน เส้นทางนี้มีแนวโน้มมากที่สุด มีหลักฐานของประสิทธิผลของการใช้ยาเพนิซิลลินร่วมกับกานามัยซินร่วมกันในการรักษาภาวะไตอักเสบจากกระเพาะปัสสาวะอักเสบ เพนิซิลลินกระตุ้นการก่อตัวของแบคทีเรีย L-form ซึ่งถูกทำลายโดยการแทรกซึมของกานามัยซินภายในเซลล์ซึ่งไม่มีผลต่อแบคทีเรียที่ไม่บุบสลาย

บรรณานุกรม: Peshkov M. A. เซลล์วิทยาของแบคทีเรีย, p. 151, M.-L. , 1955; Timakov V.D และ Kagan G. Ya. L-forms ของแบคทีเรียและตระกูล mycoplasmataceae ในพยาธิวิทยา, M. , 1973, bibliogr.; พวกมัน, แบคทีเรียรูป L, วงศ์ mycoplasmataceae และปัญหาการคงอยู่ของจุลินทรีย์, Zhurn, mikr., epid และ immuno., no. 4, p. 3 พ.ศ. 2520 บรรณานุกรม; Dienes L. สัณฐานวิทยาของ Li แห่ง Klieneberger และความสัมพันธ์กับ Streptobacillus monoliformis, J. Bact., v. 54, น. 231, 2490; ดีนเนส แอล.เอ. Weinberger H. แบคทีเรียรูปตัว L, Bact. รายได้, ว. 15, น. 245, 2494; Klieneberger E. การเกิดขึ้นตามธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตคล้ายเยื่อหุ้มปอดอักเสบ, การอยู่ร่วมกันที่เห็นได้ชัดกับ Streptobacillus moniliformis และแบคทีเรียอื่นๆ, J. Path. แบค., ว. 40, น. 93, 1935; K li eneb erger-N obel E. สิ่งมีชีวิตคล้ายปอดบวม (PPLO) mycoplasmataceae, L.-N. Y. , 1962; โปรโตพลาสต์ของจุลินทรีย์ สเฟียโรพลาสต์ และรูป L, ed. โดย L.B. Guze, Baltimore, 1968.

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