Реверсія нанобактерій у вихідні форми. Персистуюча вірусна інфекція. Діагностика та лікування

Цілком або частково втратили клітинну стінку або попередників її біосинтезу, що ростуть у вигляді характерних дрібних колоній. Вперше відкриті 1935 р. Клінебергер (E. Klieneberger) у культурі Streptobacillus moniliformis, виділеної К. Левадіті зі співр. у 1932 р. із суглобової рідини хворого на епідемічну суглобову еритему. Streptobacillus moniliformis - грамнегативна, гемоглобінофільна паличка з чітко здутими на кінцях, добре росте на кров'яному (10-20%) агарі та згорнутій сироватці.

При вивченні експериментальної інфекції у щурів Клінебергер виділила кілька штамів, що містять, окрім типових бактеріальних форм, поліморфні мікроорганізми, дуже подібні за видом колоній та морфології з плевропневмонієподібними організмами – pleuropneumoniae like organism (P PL О). Ці мікроорганізми були названі на честь Ін-та ім. Лістера – L-формою.

Протягом багатьох років Клінебергер розглядала L-форми як представників PPLO-симбіонтів бактерій Streptobacillus moniliformis. Доказом симбіотичного існування двох різних мікроорганізмів була відсутність реверсії бактерій з L-форм протягом 13 років (350 пересівів).

Різноманітні експерименти Амер. дослідника Дайнеса (L. Dienes) та ін. довели хибність концепції Клінебергер. Було показано, що L-форми Streptobacillus moniliformis, Fusiformis necrophorus та інших бактерій здатні реверсувати у вихідний вид бактерій. Утворення L-форм бактерій описано під назвами "L-трансформація", "L-конверсія", "індукція L-форм".

В. Д. Тимакова і Г. Я. Каган були отримані L-форми багатьох видів бактерій, вивчені їх біол, властивості та роль у патології (ревмокардит, септичний ендокардит, менінгоенцефаліт, хрон, гонорея та ін.).

Перетворення на L-форму - властивість, ймовірно, властиве всім бактеріям. Препарати, що мають L-трансформуючу дію, або блокують певні ланки біосинтезу клітинних стінок, переважно пептидоглікану (муреїну), або їх руйнують. До препаратів, що індукують L-форми бактерій, відносять: 1) антибіотики відповідного спектра дії, наприклад, пеніцилін, циклосерин, лізостафін та ін; 2) муролітичні ферменти - лізоцим, ендоацетилгексозамінідазу фагоасоційованого лізину стрептокока групи С та ін; 3) деякі амінокислоти (гліцин та ін).

Індукція L-форм бактерій залежить від умов та середовищ культивування: необхідно створення фіз.-хім. оточення, що сприяє стабілізації осмотично крихкої мембрани бактерій та оберігає L-форми від загибелі.

Склад середовища та умови культивування варіюють залежно від виду бактерій, обов'язкові напівтверда та напіврідка концентрація агарового гелю, присутність нормальної кінської сироватки та підбір осмотичної концентрації солей, що сприяють збереженню цілісності цитоплазматичної мембрани L-форм бактерій.

Розрізняють нестабільні та стабільні L-форми бактерій. Нестабільні форми зберігають деякі елементи клітинної стінки або її попередників і при пасажах на середовищах без L-індукуючого агента реверсують у вихідний вид бактерій. Стабільні форми повністю втрачають компоненти клітинної стінки і не здатні її відновити, тому вони не реверсують у вихідний вид бактерій, навіть при багаторазовому пасеруванні на середовищах без індукуючого агента, а також на середовищах, що містять сукцинат натрію або желатину, що сприяють реверсії бактерій з L-форм .

L-форми бактерій ростуть у вигляді двох типів колоній - А. та В. Колонії типу А частіше притаманні стабільним L-формам бактерій, вони дуже дрібні (50-100 мкм), вростають у агар, добре ростуть групами, поодинокі колонії часто не дають зростання. Мінімальні елементи колоній типу А, що репродукуються, повністю позбавлені клітинної стінки, не мають фагосприйнятливих рецепторів. Колонії типу В частіше притаманні нестабільним L-формам бактерій, вони більші, розміром 0,5-2 мм, з ніжним мереживним краєм і центром, що вростає в середу. У колоніях переважають кулясті тіла різної оптичної щільності; субмікроскопічних елементів у них менше, ніж у колоніях типу А. Вони зберігають деякі елементи клітинної стінки, фагосприйнятливі рецептори і можуть аглютинуватися сироваткою вихідного виду.

Диференціація колоній на типи А і В умовна, як і явище стабілізації L-форм. У культурах стабільних L-форм бактерій можуть міститися колонії типу В, а в культурах нестабільних L-форм- колонії типу А.

У складі колоній L-форм бактерій містяться: 1) сферичні тіла різної оптичної густини та розмірів; 2) елементарні тільця або гранули, що розташовуються групами, а також інтрацелюлярно у великих сферичних утвореннях або вакуолях; 3) погано контуровані, безформні тіла, що постійно ростуть; 4) звивисті форми; 5) великі тіла із включеннями у вигляді вакуолей. L-форми бактерій відрізняються поліморфізмом (рис. 1, 1-6) і водночас принципово однакові у різних видів бактерій/ що дозволяє диференціювати їх за морфол, ознакою.

Поряд із втратою клітинної стінки у L-форм бактерій втрачаються мезосоми, що призводить до безпосереднього прикріплення цитоплазматичної мембрани до нуклеоїду; відновлення мезосом у процесі реверсії немає.

Відсутність клітинної стінки обумовлює дезорганізацію поділу та множинність морфол, проявів при відтворенні L-форм бактерій. Розмножуються L-форми бактерій розподілом, брунькуванням або дезінтеграцією клітини на дрібні гранули.

Фізіол., Антигенні та патогенні особливості цих форм детерміновані структурою їх цитоплазматичної мембрани, і, можливо, цитоплазми.

L-форми бактерій утворюються не тільки in vitro, а й in vivo, вони можуть зберігатися в організмі та реверсувати у вихідну бактеріальну форму.

На малюнку 2 наведено результати одержання L-форм S. typhi in vivo під впливом пеніциліну. Бактерії та антибіотик вводили одночасно інтраперитонеально мишам. При введенні 100 ОД пеніциліну на 1 г ваги утворювалися нестабільні L-форми, що реверсують у вихідні бактеріальні форми через 24-48 год., які викликали загибель тварин. При введенні 2000 ОД пеніциліну на 1 г ваги протягом 24-48 год. утворювалися стабільні L-форми, що зазнавали фагоцитозу; загибелі тварин у найближчі 5 діб. не спостерігалося. Аналогічні дані отримані щодо індукції in vivo L-форм інших бактерій.

Розроблено оригінальну схему виділення L-форм з патол, матеріалу, яка дозволила виділити та ідентифікувати L-форми бактерій з цереброспінальної рідини хворих на гнійний менінгіт і ревмокардит.

На малюнку 3 представлені мікрофотографії L-форм, виділених з крові хворого на ревмокардит, та їх ревертантів, що утворилися в результаті реверсії в стрептококи, згодом ідентифіковані як Streptococcus hemolyticus групи А.

Антитіла до стабільних L-форм Streptococcus hemolyticus виявлені у 87,9% хворих на ревматизм, у 77% хворих на інфекційно-алергічний міокардит і всього лише у 11% здорових людей (В. Д. Тімаков, Г. Я. Каган, 1973). L-форми різних видів бактерій виявляються при хроні, бактеріурії, пієлонефритах, абактеріальних формах туберкульозу, ревмокардиті та ін.

Патогенність L-форм бактерій доведена експериментально, відомі хрон, артрити, викликані інтраартикулярним введенням L-форм Streptococcus hemolyticus, ангіна мавп, ускладнена інтерстиціальним міокардитом, індукована внутрішньовенним введенням L-форм Streptococcus hemoly а Proteus і Streptococcus faecalis, менінгоенцефаліт кроликів, пов'язаний з L-формами менінгококу, та листериоз овець та кроликів, викликаний введенням L-форм Listeria monocytogenes. Патол, процеси, обумовлені L-формами бактерій, відрізняються поступовим розвитком патол. явищ, пролонгованим перебігом та персистенцією збудника в L-формі, що підтримує перехід захворювання на хрон, форму. Персистенція L-форм бактерій встановлена ​​експериментально на L-формах Mycobacterium tuberculosis та Streptococcus hemolyticus.

При одноразовому внутрішньочеревному зараженні білих мишей стабільними L-формами Streptococcus hemolyticus та подальшому спостереженні протягом року антиген L-форм зберігається у всіх внутрішніх органах. На малюнку 4, 1 наведено приклад локалізації L-форм Streptococcus hemolyticus у селезінці через 3 тижні. після інфікування, малюнку 4, 2 - через 27 тиж. Тривала персистенція L-форм в організмі супроводжується наростанням шкідливого ефекту; розвитком інтерстиціального міокардиту та тяжкого гломерулонефриту.

Утворення L-форм бактерій in vivo, їх зв'язок з багатьма хронічно протікають процесами, можливість реверсії бактеріальних форм з відновленням їх вірулентності і виникнення рецидивів, що внаслідок цього не піддаються ефективної терапії поставили перед мед. мікробіологією проблему дослідження методів боротьби з варіантами мікроорганізмів, що втратили клітинну стінку (сферопласти, протопласти, L-форми). Пошуки ведуться з двох діаметрально протилежних позицій: 1) запобігання можливості індукції L-форм in vivo (шлях, що важко контролюється); 2) використання засобів, що індукують утворення L-форм, з подальшим застосуванням інших препаратів, недієвих щодо інтактних клітин, але проникають внутрішньоклітинно лише в L-форми бактерій і руйнують їх. Цей шлях найперспективніший. Є дані про ефективність комбінацій пеніциліну та канаміцину, які використовуються для терапії пієлонефритів. Пеніцилін індукує утворення L-форм бактерій, які руйнуються внутрішньоклітинним проникненням канаміцину, що не діє на інтактні бактерії.

Бібліогр.:Пєшков М. А. Цитологія бактерій, с. 151, М.-Л., 1955; Тімаков В.Д, і Каган Г. Я. L-форми бактерій та сімейство mycoplasmataceae у патології, М., 1973, бібліогр.; вони ж, L-форми бактерій, сімейство mycoplasmataceae і проблема мікробного персистування, Журн, мікро., епід, та імун., № 4, с. 3, 1977, бібліогр.; Di enes L. Morphology of Li of Klieneberger і його відносини до streptobacillus monoli-formis, J. Bact., v. 54, p. 231, 1947; D i e-nes L. a. Weinberger H. The L-forms of bacteria, Bact. Rev., v. 15, p. 245, 1951; Klieneberger E. Натуральний випадок pleuropneumonialike organisms, його apparent symbiosis with streptobacillus moniliformis і інші bacteria, J. Path. Bact., v. 40, p. 93, 1935; K li eneb erger-N obel E. Pleuropneumonia-like organisms (PPLO) mycoplasmataceae, L.- N. Y., 1962; Microbial protoplasts, spheroplasts and L-forms, ed. by L. B. Guze, Baltimore, 1968.

В. Д. Тімаков, Г. Я. Каган.

А. Г. Хоменка

Мікобактерії туберкульозуможуть потрапляти в організм різними шляхами: аерогенно, ентерально (через шлунково-кишковий тракт) через пошкоджену шкіру і слизові оболонки, через плаценту при розвитку плода. Однак основним шляхом зараження є аерогенний.

Певну захисну роль при аерогенному зараженніграє система мукоциліарного кліренсу, що дозволяє частково вивести частинки пилу, що потрапили в бронхи, краплі слизу, слини і мокротиння, що містять мікроорганізми. При ентеральному зараженні певне значення може мати всмоктувальна функція кишечника.

Локальні зміни у місці впровадження мікобактерійобумовлені насамперед реакцією полінуклеарних клітин, яка змінюється досконалішою формою захисної реакції за участю макрофагів, що здійснюють фагоцитоз і руйнування мікобактерій. Процес взаємодії легеневих макрофагів із різними мікроорганізмами, зокрема мікобактеріями туберкульозу, складний і остаточно не вивчений. Результат взаємодії макрофагів і мікобактерій визначається станом імунітету, рівнем ПЧЗТ, що розвивається в процесі туберкульозної інфекції, а також рядом інших факторів, у тому числі зумовлюють здатність макрофагів, що перетравлює.

Фагоцитозскладається з трьох фаз: фази зіткнення, коли макрофаги за допомогою рецепторів на клітинній мембрані фіксують мікобактерії; фази проникнення мікобактерій всередину макрофагу шляхом інвагінації стінки макрофагу та «огортання» мікробактерії; фази перетравлення, коли лізосоми макрофагів зливаються з фагосомами, що містять мікобактерії. Виділяються у фа гол ізосоми ферменти руйнують мікобактерії. У процесі фагоцитозу важлива роль належить також механізмів перекисного окиснення.

Мікобактерії туберкульозу, як і інші мікроорганізми, потрапляючи в макрофаги, можуть зберігатися і навіть продовжувати розмноження. У тих випадках, коли процес перетравлення мікобактерій блокується, відбуваються руйнування макрофагів і вихід мікобактерій з клітин, що їх поглинули.
Макрофаги, що фагоцитували мікобактерії та здійснюють їх перетравлення, виділяють у позаклітинний простір фрагменти зруйнованих мікобактерій, протеолітичні ферменти, медіатори (у тому числі інтерлейкін-1), які активують Т-лімфоцити, зокрема Т-хелпери.

Активовані Т-хелпери виділяють медіатори – лімфокіни (у тому числі інтерлейкін-2), під впливом яких відбувається міграція нових макрофагів до місця локалізації мікобактерій. Одночасно пригнічується синтез фактору пригнічення міграції, зростає ферментативна активність макрофагів під впливом фактора активації макрофагів. Активовані лімфоцити виділяють також шкірно-реактивний фактор, що обумовлює запальну реакцію, підвищення судинної проникності. З цим фактором пов'язують пригнічення ПЛЗТ та позитивної туберкулінової реакції [Медуніцин Н. В. та ін., 1980]. Крім Т-хелперів, на стан імунітету значно впливають Т-супресори та супресорні моноцити, які пригнічують імунну відповідь.

Крім Т-лімфоцитів та макрофагів, важлива роль у патогенезі туберкульозного процесу належить речовинам, що звільняються при руйнуванні мікобактерій. Ці речовини (фракції) докладно вивчені. Доведено, що корд-фактор (фактор вірулентності мікобактерій туберкульозу, що зумовлює їх зростання на щільному живильному середовищі у вигляді «кіс»), провокує гострий запальний процес, а сульфатиди підвищують токсичність корд-фактора і, головне, пригнічують утворення фаголізом на макрофа внутрішньоклітинно розташовані мікобактерії від руйнування.

При інтенсивному розмноженні мікобактерійв організмі людини внаслідок малоефективного фагоцитозу виділяється велика кількість токсичних речовин, індукується різко виражена ПЧЗТ, що сприяє появі ексудативного компонента запалення з розвитком казеозного некрозу та його розмноження. У цей період збільшується кількість Т-супресорів, знижується кількість Т-хелперів, що призводить до пригнічення ПЛЗТ. Це зумовлює прогрес туберкульозного процесу.

При порівняно невеликій бактеріальній популяціїв умовах ПЧЗТ та ефективного фагоцитозу відзначається утворення туберкульозних гранульом. Така гранульома розвивається в результаті реакцій ПЧЗТ [Авербах М. М. та ін, 1974]. Скупчення мононуклеєрів навколо нейтрофілів, що містять антиген, та їх подальша трансформація відбуваються під регулюючим впливом лімфокінів, що виробляються Т-лімфоцитами (зокрема Т-хелперами) і є медіаторами гранулематозної реакції. Оскільки величина бактеріальної популяції, а також характер перебігу імунологічних ракцій на різних етапах туберкульозної інфекції змінюються, морфологічні реакції у хворих на туберкульоз характеризуються великою різноманітністю.

Залежно від місця застосування мікобактерій туберкульозузапальне вогнище, або первинний афект, може утворитися в легенях, ротовій порожнині, мигдаликах, кишечнику та ін У відповідь на утворення первинного афекту розвивається специфічний процес у регіонарних лімфатичних вузлах і формується первинний туберкульозний комплекс. Встановлено, що первинний туберкульоз, що розвивається внаслідок першого контакту макроорганізму зі збудником, може виявлятися у вигляді первинного туберкульозного комплексу, як це вважалося раніше. В результаті первинного зараження можливий розвиток туберкульозу внутрішньогрудних лімфатичних вузлів, плевриту, туберкульоми, осередкового процесу.

Первинний туберкульоз у результаті «свіжого» зараження розвивається лише в 7-10% інфікованих осіб, інші переносять первинну туберкульозну інфекцію без клінічних проявів. Зараження, що настало, проявляється лише в зміні туберкулінових реакцій.

Ще В. І. Пузік (1946), А. І. Каграманов (1954) та ін. встановили, що формуванню первинного комплексу нерідко передує період «латентного мікробізму», при якому мікобактерії туберкульозу, потрапляючи в організм, певний час перебувають у ньому, не викликаючи запальної реакції. При цьому мікобактерії найчастіше виявляються в лімфатичних вузлах, особливо внутрішньогрудних. У цих випадках локальні зміни в легенях або інших органах у вигляді вогнищ первинного туберкульозу виникають у пізній період первинної інфекції і не в місці проникнення мікобактерій в організмі, а в ділянках, найбільш сприятливих для розвитку туберкульозного запалення.

Відсутність клініко-морфологічних проявів первинної туберкульозної інфекції може бути пояснена високим рівнем природної резистентності до туберкульозу, а також може бути наслідком набутого в результаті вакцинації БЦЖ імунітету.

За наявності локальних проявів первинний туберкульоз може протікати з розвитком поширеного процесу за ускладненим типом або, що нині спостерігається значно частіше, по неускладненому типу з обмеженою запальною реакцією.

Як правило, первинний туберкульоз гоїться з невеликими залишковими змінами, що, мабуть, пов'язано з високою природною резистентністю та проведенням масової вакцинації та ревакцинації БЦЖ.
Мікобактерії, що зберігаються в залишкових осередках, або їх змінені форми повинні розглядатися як туберкульозний антиген, наявність якого необхідна для підтримки сенсибілізованими лімфоцитами специфічного імунітету. Певна, щоправда, ще маловивчена роль підтримці протитуберкульозного імунітету належить В-клітинному імунітету і генетичним механізмам.

Отримано докази ролі спадковості протягом туберкульозного процесу. Генетичні фактори впливають на відповідь імунної системи при розмноженні мікобактерій туберкульозу в організмі людини і, зокрема, визначають взаємодію між макрофагами, Т- та В-лімфоцитами, продукцію лімфокінів, монокінів та інших цитокінів Т- і В-лімфоцитами та макрофагами, комплексний імунний від якого залежить чутливість або стійкість до розвитку туберкульозу. Виявлено зчеплення HLA-генотипів із захворюванням на туберкульоз у сім'ях, у яких хворі на туберкульоз батьки та діти.

Накопичення деяких специфічних типів HLA у групах хворих з несприятливим перебігом хвороби свідчить про асоціацію певних генів HLA-комплексу (переважно локусів В та DR зі схильністю до туберкульозу) [Хоменко А. Г., 1985].

Період первинного інфікування може завершитися лікуванням з мінімальними (малими) або досить вираженими залишковими змінами. У таких людей розвивається набутий імунітет. Збереження залишкових вогнищах персистирующих мікобактерій як підтримує набутий імунітет, а й водночас створює ризик ендогенної реактивації туберкульозного процесу внаслідок реверсії змінених форм збудника туберкульозу в бактеріальну форму і розмноження мікобактеріальної популяції.

Реверсія персистуючих форм мікобактерій у розмноження відбувається в умовах ендогенної реактивації туберкульозних вогнищ та інших залишкових змін. Механізм ендогенної реактивації, а також розвиток туберкульозного процесу вивчено недостатньо.

В основі реактиваціїлежать прогресуюче розмноження бактеріальної популяції та збільшення кількості мікобактерій [Хоменко А. Г., 1986]. Однак дотепер залишається невідомим, що саме та які умови сприяють реверсії збудника туберкульозу, який перебував у персистуючому стані. Встановлено, що реактивація туберкульозу та розвиток різних його клінічних форм частіше спостерігаються у осіб із залишковими змінами за наявності факторів, які знижують імунітет.

Можливий і інший шлях розвитку вторинного туберкульозу- екзогенний, пов'язаний із новим (повторним) зараженням мікробактеріями туберкульозу (суперінфекція). Але й при екзогенному шляху розвитку вторинного туберкульозу недостатньо проникнення мікобактерій у вже інфікований організм навіть за потужної повторної суперінфекції. Необхідна сукупність низки умов та факторів ризику, що знижують імунітет. Вторинний туберкульоз характеризується великою різноманітністю клінічних форм.

Основні різновиди патоморфологічних зміну легенях та інших органах характеризуються:

• вогнищами з переважно продуктивною тканинною реакцією, сприятливим, хронічним перебігом та тенденцією до загоєння;
• інфільтративно-пневмонічними змінами з переважно ексудативною тканинною реакцією і тенденцією до розвитку казеозного некрозу або розсмоктування запальної реакції, що виникла;
• туберкульозної каверної - результатом розкладання казеозних мас, що утворилися, і їх відторгнення через дренажні бронхи з утворенням порожнини розпаду.

Різні поєднання основних патоморфологічних змін туберкульозу створюють передумови для надзвичайно великої різноманітності туберкульозних змін, особливо при хронічному перебігу хвороби зі зміною періодів загострення та затихання процесу. До цього потрібно додати, що з зон ураження мікобактерії, що сформувалися, можуть поширюватися зі струмом лімфи або крові в непоражені ділянки та різні органи. Результат хвороби залежить від її перебігу - прогресуючого або регресуючого, ефективності лікування та оборотності змін, що сформувалися у процесі хвороби.

Доведено, що в умовах голодування і навіть за недостатнього харчування, особливо коли в раціоні недостатня кількість білків і вітамінів, нерідко виникає реактивація туберкульозу. До факторів, що сприяють реактивації, відносяться і різні захворювання: цукровий діабет, лімфогранулематоз, силікоз, виразкова хвороба шлунка та дванадцятипалої кишки, стан після резекції шлунка та дванадцятипалої кишки, хронічні запальні захворювання легень, психічні захворювання, що протікають з депресивним синдромом, алкоголізм, глюкокортикоїдів, цитостатиків та імунодепресантів.

Перебіг та результати туберкульозуслід розглядати тільки в умовах специфічної хіміотерапії, що проводиться, яка застосовується всім хворим активним туберкульозом. У процесі хіміотерапії відзначається зменшення популяції мікобактерій внаслідок руйнівного впливу хіміопрепаратів на збудників туберкульозу. Внаслідок цього різко знижується кількість мікобактерій, створюються більш сприятливі умови для репаративних процесів та саногенезу.

Разом з тим при застосуванні найефективніших комбінацій сучасних хіміопрепаратів відзначається різний перебіг туберкульозного процесу: регресія з подальшим загоєнням, стабілізація процесу без клінічного лікування зі збереженням каверни, туберкульоми або інших змін, тимчасове затихання запального процесу з подальшим виникненням загострення, .

Таким чином, зменшення популяції мікобактерій під впливом специфічних хіміопрепаратів далеко не завжди призводить до лікування. Припинення туберкульозного процесу та подальше лікування залежать не тільки від зменшення популяції мікобактерій, але і від здатності репаративних процесів організму забезпечити регресію туберкульозного процесу та його припинення. Туберкульозне запалення
Патоморфологічні зміни в органах та тканинах при туберкульозі різноманітні та залежать від форми, стадії, локалізації та поширеності патологічного процесу.

Спільними більшість форм туберкульозує специфічні зміни у поєднанні з неспецифічними чи параспецифічними реакціями. До специфічних змін відноситься туберкульозне запалення, протягом якого супроводжується формуванням туберкульозного горбка, або гранульоми, і більшого вогнища. Неспецифічними змінами є різні реакції, що зумовлюють звані маски туберкульозу.

Морфологія туберкульозного запаленнязалежить від реактивності організму та вірулентності збудника. У туберкульозному осередку можуть переважати явища ексудації, некрозу або проліферації, і осередок відповідно до цього може бути переважно ексудативним, невротичним або продуктивним. У розвитку туберкульозного запалення велика роль належить імунологічних процесів.

У ділянці запалення спочатку розвивається реакція, яка має ознак, типових для туберкульозу. У ній різною мірою виражені явища альтерації та ексудації. На перше місце виступають порушення у мікроциркуляторному руслі. Вони торкаються тонкої структури стінки альвеоли, і механізми їх розвитку можна простежити на ультраструктурному рівні [Єрохін В. В., 1987]. На ранніх стадіях запалення зміни субмікроскопічної організації складових елементів стінки альвеоли пов'язані з підвищенням капілярної проникності, розвитком внутрішньоклітинного інтерстиціального і внутрішньоальвеолярного набряку з вимиванням набряклої рідиною альвеолярного сурфактанту.

Надалі дистрофічні зміни в альвеолярній тканині наростають, проте поряд з ними виникають і компенсаторно-відновні процеси, спрямовані на розвиток внутрішньоклітинної організації, підвищення функціональної активності клітин міжальвеолярної перегородки, що зберігаються. У наступній фазі запалення – проліферативної – з'являються специфічні для туберкульозу елементи (епітеліоїдні та гігантські клітини Пирогова-Лангханса), формуються ділянки своєрідного гомогенного казеозного (творожистого) некрозу у центрі туберкульозного вогнища.

На підставі даних електронної мікроскопії та авторадіографії про динаміку клітинної трансформації встановлено генетичний зв'язок клітин гранульоми по лінії моноцит - гігантська клітина [Серов Ст Ст, Шехтер А. Б., 1981; Єрохін Ст Ст, 1978, 1987; Danneberg А. М., 1982; SpectorW-G., 1982]. Макрофаги активно синтезують та накопичують лізосомні ферменти, виконують фагоцитарну функцію. Поглинений матеріал, серед якого знаходяться і мікобактерії туберкульозу, знаходиться та перетравлюється у фагосомах та фаголізосомах.

Епітеліоїдні клітини утворюються з мононуклеарів і макрофагів, що накопичуються в осередку туберкульозного запалення в перші фази запальної реакції. Вони мають велике ядро ​​овальної форми, зазвичай з 1-2 ядерцями. Цитоплазма цих клітин містить мітохондрії, гранули, апарат Гольджі, добре розвинену систему канальців та цистерни зернистої та незернистої цитоплазматичної мережі, поодинокі фагосоми невеликих розмірів. Число мітохондрій, елементів ретикулуму, лізосомних включень широко варіює і визначається функціональним станом клітини.

Гігантські клітини Пирогова-Лангханса можуть утворюватися з епітеліоїдних клітин або макрофагів при їх проліферації, а також внаслідок злиття епітеліоїдних клітин. Цитоплазма гігантських клітин містить велику кількість ядер, які зазвичай розташовуються у вигляді кільця або підкови по периферії клітин, безліч мітохондрій, лізосом, елементів зернистої цитоплазматичної мережі, добре розвинений комплекс Гольджі. Гігантські клітини здатні до фагоцитозу, у їх цитоплазмі виявляються різні залишкові включення. Вони характеризуються високою активністю гідролітичних та дихальних ферментів.

Крім епітеліоїдних і гігантських клітин, туберкульозна грануляційна тканина зазвичай містить значну кількість лімфоїдних та плазматичних клітин, а також нейтрофільний лейкоцитів. У периферичних відділах грануляційного шару виявляються фібробласти. Навколо вогнища запалення нерідко є перифокальна зона неспецифічної запальної реакції. При прогресуванні процесу спостерігаються збільшення казеозного некрозу, посилення інфільтрації грануляційної тканини мононуклеарами та лімфоїдними клітинами, а також нейтрофілами, розширення зони перифокального запалення. Специфічний процес поширюється контактним та лімфатичним шляхом.

При загоєнні туберкульозного вогнища маси казеозного некрозу ущільнюються, останні відзначається відкладення дрібних зерен солей кальцію. У грануляційній тканині збільшується кількість фібробластів і фібрил колагену, що об'єднуються в колагенові волокна, які навколо туберкульозного вогнища формують сполучнотканинну капсулу. Надалі специфічна грануляційна тканина все більше заміщається фіброзною тканиною. Число клітинних елементів між колагеновими волокнами зменшується, іноді колагенові волокна піддаються гіалінозу.

У подібних осередках та посттуберкульозних осередках виявлено змінені форми мікобактерій туберкульозу, зокрема L-форми, що дозволяє краще зрозуміти роль старих туберкульозних вогнищ у патогенезі вторинних форм туберкульозу [Пузик В. І., Земскова 3. С., Дорожкова І. Р. 1981, 1984]. В основі реактивації туберкульозу та формування різних форм вторинного туберкульозу легень лежать реверсія та розмноження бактеріальної популяції на тлі розвитку недостатності специфічного та неспецифічного захисту мікроорганізму.

Неспецифічні або параспецифічні реакції можуть формуватися в різних органах і тканинах: нервовій і серцево-судинній системі, кровотворних органах, суглобах, серозних оболонках та ін. вузлах – проліферацією ретикулярних та ендотеліальних клітин, у легенях – утворенням лімфоїдних вузликів. А. І. Струков (1959) вважає, що ці реакції мають токсико-алергічну природу.

В. І. Пузік (1946) розцінює їх як результат дії мікобактерій туберкульозу у ранні періоди розвитку інфекційного процесу. Показано зв'язок даних реакцій з клітинним та гуморальним імунітетом [Авербах М. М., 1976].

Завдяки профілактичним протитуберкульозним заходам та специфічному лікуванню спостерігається значний патоморфоз туберкульозу. До справжнього патоморфозу відносять зменшення кількості казеозних пневмоній (що свідчить про підвищення імунітету), частіше утворення туберкулем. Рідше стали зустрічатися форми міліарного туберкульозу та туберкульозного менінгіту (особливо у дітей).

Проявами індукованого патоморфозу, обумовленого специфічним лікуванням, є ізольовані каверни, навколо яких швидко розсмоктується перифокальне запалення, повне розсмоктування або розвиток дрібних зірчастих рубчиків при гематогенно-дисемінованому туберкульозі, відторгнення казеозно-некротичних мас з формуванням туберкульозу. кульоз.

Застосування найефективніших хіміопрепаратів призводить до повного лікування від туберкульозу. Найчастіше спостерігається різний перебіг туберкульозного запалення: стабілізація та зворотний розвиток, набуття хронічного характеру з періодами затихання та загострення специфічного процесу. Вирішальне значення належить макроорганізму, стану його захисних механізмів, здатність протистояти дії антигенного подразника, а також розвитку повноцінних репаративних процесів.

Клініко-морфологічні прояви первинного інфікування мікобактеріями туберкульозу прийнято називати первинним туберкульозом. Первинний туберкульозрозвивається лише у 7-10% інфікованих осіб, частіше за дітей, у решти ж зараження проявляється лише віражем туберкулінових проб [Хоменко А. Г., 1989]. Відсутність клінічних проявів первинного зараження пояснюється високим рівнем неспецифічної та специфічної резистентності до туберкульозу, що розвинулася внаслідок протитуберкульозної вакцинації БЦЖ.

Організм справляється з туберкульозною інфекцією, пройшовши період виникнення «малих» неспецифічних та специфічних реакцій. В результаті організм набуває імунітету до туберкульозу і хвороба не розвивається. В даний час рідше, ніж раніше, спостерігається хронічний перебіг первинної туберкульозної інфекції у вигляді різноманітних параспецифічних реакцій, або масок туберкульозу.

Найбільш частою формою первинного туберкульозу є бронхоаденіт, що нерідко протікає без казеінфікації лімфатичних вузлів та формування вогнищ у легенях. При зниженні опірності організму та масивнішого інфікування в лімфатичних вузлах розвивається специфічне запалення з утворенням вогнищ сирного некрозу. Зміни поширюються на капсулу та прилеглі ділянки легені, при цьому формується прикореневий інфільтрат, як правило, неспецифічної природи. Процес може переходити на стінки бронхів із утворенням мікрофістул.

При загоєнні в лімфатичних вузлах спостерігаються розсмоктування перифокального запалення, ущільнення казеозу, відкладення солей кальцію в казеозі, наростання фіброзних змін у капсулі та навколишньої прикореневої ділянки.

Первинний туберкульоз може виявлятися формуванням у легкому первинному туберкульозному вогнищі. Це вогнище має пневмонічний характер із казеозом у центрі та широкою перифокальною зоною запалення зовні. Слідом за формуванням легеневого афекту відзначається поразка регіонарних лімфатичних вузлів із «доріжкою» із змінених лімфатичних судин між ними. Це відповідає картині первинного комплексу з його трьома складовими компонентами.

При загоєнні перифокальне запалення розсмоктується, казеоз у вогнищі ущільнюється, відкладаються солі кальцію, а навколо вогнища формується сполучнотканинна капсула. Може статися заміщення казеозного вогнища фіброзом. У лімфатичних вузлах переважають процеси інкапсуляції та звапніння казеозних мас.

У разі прогресування первинного комплексу пневмонічний фокус збільшується у розмірах, піддається казеінфікації з формуванням гострих пневмоніогенних каверн. Навколо каверни потім формується сполучнотканинна капсула, і процес переходить у фіброзно-кавернозний туберкульоз.

Прогресуючий перебіг первинного туберкульозу може проявитися як міліарного туберкульозу внаслідок «прориву» інфекції в кровоносне русло. Важливо пам'ятати про можливість гострої дисемінації інфекції; необхідно своєчасно діагностувати подібні випадки, оскільки рано розпочате лікування дає добрий ефект.

Отже, періоду первинного зараження поряд із поширенням інфекції по лімфатичних шляхах притаманні і гематогенні відсіви, що характеризують бацилемію з виникненням вогнищ специфічного запалення у різних органах та тканинах. Вогнища-відсіви в легенях, що формуються в різні періоди первинного туберкульозу, нерідко є випадковою знахідкою при рентгеноанатомічному обстеженні людей, які не страждають на активні форми туберкульозу.

Такі вогнища складаються з казеозу, оточеного фіброзною капсулою, бідною на клітинні елементи. Вогнища, як правило, множинні, розташовуються у верхніх сегментах легень під плеврою. З загострення процесу у цих осередках починається вторинний туберкульоз, характеризується локальним поразкою органа. Таким чином, післяпервинні вогнища належить велике значення в патогенезі вторинного туберкульозу.

Накопичено експериментальний матеріал, що демонструє здатність НФ відновлювати зростання у сприятливих умовах. Умови реверсії включають використання різних індукторів реверсії (фізичних, хімічних, біотичних), але можуть полягати і тільки у скасуванні несприятливих впливів, як, наприклад, показано для мікроорганізмів, що піддаються дії гамма-променів.

Серед фізичних факторів найчастіше до реверсії наводить підвищення температури з 0,5-6оС до 20-22о С або до 37оС, короткочасне прогрівання до 45оС. Швидке збільшення КУО в мікрокосмах розглядається як підтвердження реверсії, а не відновлення зростання кількох клітин, що вижили.

У ряді випадків оптимізацією температури не вдається стимулювати реверсію. V. parahaemolyticus реверсує при підвищенні температури до 25оС у поєднанні з використанням мінімального сольового середовища. НФ V. harveyi and V. fischeri відновлюють зростання при додаванні органічних або неорганічних джерел азоту, вуглецю або деструкторів перекису водню.

Серед хімічних індукторів реверсії НФ відома група сполук, що руйнують перекис водню (антиоксиданти). До таких сполук відносять піруват натрію, каталазу, вітамін Е. Їх вводять безпосередньо в мікрокосми як протектори або до складу поживних середовищ, призначених для реверсії. Це дозволило отримати реверсію E. coli, V. parahaemolyticus. На ефективність реверсії впливає хімічний склад середовища та його агрегатний стан (переважно рідкі живильні середовища).

Для реверсії НФ в живильні середовища додають ростові біотичні фактори: фетальну сироватку, супернатант культури, що росте, або виділений з неї рекомбінантний білок Rpf. Повідомляється про вплив цитокінів на реверсію НФ. Некультивовані вірулентні штами сальмонел реверсували in vitro та in vivo у присутності фактора некрозу пухлини (ФНП).

Іноді єдиний ефективний спосіб реверсії - це пасаж через сприйнятливий організм. Так, наприклад, рекультивація НФ патогенних штамів сальмонел при введенні в організм чутливих тварин завжди призводила до позитивного результату. Паралельна рекультивація тих самих суспензій in vitro не давала позитивних результатів.

Істинність реверсії, а не відновлення зростання клітин, що вижили, залишається найбільш дискусійним питанням. Як доказ реверсії використовують зростання з невеликого інокулюма. Зростання культури з невеликої кількості у вегетативних клітин відбувається набагато повільніше, ніж у випадках з НФ.

Клітинні структури точно не вивчалися, оскільки самі клітини не культивувалися, а відомі виключно фрагментами ДНК. Мабуть, все-таки доведеться виділяти "некультивованих" у чисті культури. Однак для цього потрібні дешеві, швидкі та доступні для будь-якої лабораторії методи генетичного аналізу. Тоді, наприклад, виявивши в зразку ДНК "некультивованих", можна почати підбирати середовища і умови, щоразу перевіряючи генетичними методами: виросла колонія - це "некультивований мікроорганізм", чи ні? Якщо ні - знову варіювати середовища та умови, поки, нарешті "некультивований" не стане культивуватися. Інший можливий спосіб "подивитися їм в обличчя" - це спробувати посадити на виділену "некультивовану" ДНК якусь флуоресцентну або радіоактивну мітку, запустити в природу і подивитися, з ким вона згібридизується за принципом компліментарності. Що ж до організації ДНК - в основному для діагностики використовують не всю ДНК, а тільки ділянку, що кодує 16S рибосомальну РНК, і тут якихось принципових відмінностей між бактеріями, археями та "некультивованими" немає. 16S РНК обрана за низкою цілком біологічно обгрунтованих причин. Але такий підхід ще й "від злиднів": аналізувати цілу ДНК дуже накладно і трудомістко, повне секвенування геному виконано для небагатьох прокаріотів (згадайте, скільки сил і лабораторій по всьому світу було задіяно на геном людини, адже у бактерії всього в 10 разів менше генів, ніж у нас).

Вступ

Протягом багатьох століть вчені досліджували мікробні популяції та механізми їх формування, і лише наприкінці минулого століття зіткнулися з особливою формою організації бактеріальних культур – спільнотою мікроорганізмів, здатних колонізувати об'єкти довкілля та існувати не лише у вигляді мікропланктону, а й специфічно організованих біоплівок. Біоплівки - рухливі гетерогенні спільноти, що постійно змінюються (Чеботар, 2012), які можуть бути утворені бактеріями одного або декількох видів і складатися як з активно функціонуючих клітин, так і з тих, що покоюються або некультивуються. Формування подібних високоспеціалізованих угруповань - одна з основних стратегій виживання бактеріальних культур не тільки в навколишньому середовищі, а й в організмі людини. В цілому, біоплівки є групою мікробних клітин, оточених товстим, що складається з високомолекулярних речовин слизовим шаром.

Механізм формування біоплівок

Зазвичай мікроорганізми існують у вигляді вільно плаваючих мас або одиничних колоній, але деякі представники бактеріального царства прагнуть прикріпитися до певного субстрату-поверхні та утворити біоплівку, механізм утворення якої складний, суворо регулюємо і включає чотири послідовні стадії.

1 етап: оборотне (первинне) прикріплення до поверхні. Перший етап формування біоплівки характеризується оборотною адгезією, пов'язаною з дією неспецифічних фізико-хімічних сил між молекулами і структурами на поверхні мікроорганізмів (елементами клітинної стінки, джгутиків, пилок) і твердого субстрату за рахунок різних взаємодій: Ван-дер-Вальсових, гідрофоб електростатичних;

2 етап: незворотне прикріплення до поверхні. Після адсорбції бактеріальна клітина переміщається вздовж поверхні субстрату, міцно зв'язуючись з ним за допомогою факторів адгезії, а також за допомогою неполімерних адгезинів, що розрізняють структурні елементи поверхонь тканин господаря – колаген, еластин, глікопротеїни, гіалуронову кислоту. На цьому етапі, крім міцного прикріплення до субстрату, відбуваються: втрата бактеріями рухливості, міжклітинні взаємодії, обмін генами між мікроорганізмами як одного, і різних видів.

3 етап: дозрівання - maturation 1 . Після міцного прикріплення до субстрату і обміну генами бактерії, що прикріпилися, починають синтезувати екзополісахаридний навколишній матрикс, відомий як позаклітинна полімерна речовина ( extracellular polymeric substance), який є запобіжним «слизом» і становить 85% усієї зрілої біоплівки (Чеботар, 2012; Фролова, 2015). Цей матрикс сприяє утворенню початкової біоплівки із дрібних колоній бактерій. Компоненти екзополісахариду варіюють залежно від того, які мікроорганізми є його частиною.

4 етап: зростання - maturation 2 . На даному етапі утворюється зріла біоплівка, після чого настає пора вторинних колонізаторів, тобто клітин, які прикріплюються до бактерій, які вже локалізовані на поверхні (Афіногенова, 2011).

Зрілі біоплівки здатні втрачати поодинокі фрагменти, які, поширюючись макроорганізмом, прикріплюються до субстратів і утворюють нові біоплівки. Крім того, у зрілих біоплівках бактерії не діляться, тому що оточені щільним матриксом, і зберігають високу життєздатність.

Формування біоплівки відбувається досить швидко. Приєднання бактерій один до одного відбувається за кілька хвилин, міцно зв'язані колонії утворюються за 2-4 години, а вироблення позаклітинної полімерної речовини відбувається протягом 6-12 годин, після чого бактерії, що утворюють біоплівку, стають значною мірою толерантними до антибіотиків, дезінфікуючих речовин , антисептикам. Крім того, біоплівки швидко відновлюються після механічної дії (Чеботар, 2012).

Ультраструктура біоплівок

Ультраструктура біоплівок встановлена ​​за допомогою конфокальної скануючої лазерної мікроскопії. Позаклітинний матрикс мікробних клітин має специфічну будову та утворений тривимірними грибоподібними або колоноподібними структурами. Виділяється на етапі дозрівання біоплівок екзополісахарид представлений двошаровим гетерополісахаридом, універсальним для кожного виду мікроорганізмів. Його зовнішній шар містить полісахариди в гідратованому стані (декстран, гіалуронову кислоту, целюлозу), а внутрішній наповнений мембранними везикулами, які здатні виступати в ролі факторів патогенності (такі везикули містять лужну фосфатазу, протеази, лізоцим). Речовини везикул також виконують функцію лізису ослаблених бактеріальних клітин, фрагменти яких надалі є ростовим фактором та джерелом живлення для інших членів біоплівки.

Усі складові матриксу розділені каналами, якими здійснюється транспорт поживних речовин, кисню, і навіть виділення кінцевих продуктів метаболізму бактеріальних клітин. За утворення та збереження таких транспортних каналів несуть відповідальність поверхневі структури – рамноліпіди, що складаються із суміші полісахаридів, білків, нуклеїнових кислот та інших речовин.

У матриксі біоплівки також знаходиться екстрацелюлярна ДНК, яка бере участь у процесах адгезії, міжклітинних взаємодіях та зумовлює специфіку існування біоплівкових угруповань (Тет, 2012).

Морфологія клітин, що входять до складу біоплівки

За допомогою електронної мікроскопії встановлено, що на початкових етапах формування біоплівки морфологія мікроорганізмів не змінюється (Фролова, 2015). На наступних, пізніших етапах, бактеріальні структури набувають морфологічної специфіки, пов'язаної з прикріпленим станом та колективним співіснуванням. Крім того, у клітин у складі біоплівки відбувається заміна поверхневих структур, збільшується частота обміну генетичним матеріалом між особами у співтоваристві, деформується ультраструктурна організація.

Властивості та роль у захисті бактеріальних популяцій

Біоплівки є одним із найбільш значущих факторів захисту, суттєво підвищуючи толерантність бактерій до стресових ситуацій (нестача кисню та поживних речовин в умовах голодування), до факторів імунної системи людського організму, до дії зовнішніх умов (антибіотики, дезінфектори, стерилізація). Така толерантність сприяє набуттю абсолютної резистентності до факторів, які могли б знищити бактерії, перебуваючи вони у вільному стані.

Захисна роль біоплівок полягає в наступних властивостях:

1. Властивість бар'єру. Біопленки запобігають глибокому проникненню в їх матрикс великих молекул і клітин, що викликають запалення, і служать дифузним бар'єром для маленьких антимікробних агентів;
2. Сукупні захисні властивості. Бактерії (як одного, і різних видів) здатні обмінюватися чинниками захисту (продуктами метаболізму чи генами), тобто здійснювати взаємозахист. Так, бактерії одного виду, резистентні до дії антибіотиків, можуть передавати гени, відповідальні за резистентність, бактеріям іншого виду, до даного антибіотику чутливим, забезпечуючи таким чином підвищення їхньої стійкості до дії фактора;
3. Властивість обміну, що забезпечує передачу між мікроорганізмами, що входять до складу однієї біоплівки, генів та продуктів життєдіяльності (Чеботар, 2012; Тец, 2012);
4. Властивість бездіяльності, тобто утворення нерухомих (неактивних, неметаболізуючих, сплячих) субпопуляцій – ключова властивість, властива виключно біоплівкам. Для того, щоб антибіотик подіяв на мікроорганізм, він повинен бути метаболічно активним. Тому неактивні бактерії в біоплівках є найбільш стійкими до таких впливів (Тец, 2012; Фролова, 2015).

Різноманітність систем регуляції біоплівкоутворення

Клітини у складі міжклітинного матриксу мають « почуттям кворуму» ( quorum sensing) - здатністю передавати інформацію та регулювати свою поведінку за рахунок секреції сигнальних молекул. Іншими словами, це система регуляції, що знаходиться всередині біоплівки. Відомо три системи, які відрізняються одна від одної природою аутоіндукторів:

1. Використовується переважно грамнегативними бактеріями, а як сигнальні молекули виступають ацильований лактон гомосерину, який зв'язується з білком-регулятором, що взаємодіє з двома регуляторними ферментами - люциферазою і гомосерин-лактоно-синтазою. Активація регуляторних білків індукує створення мікробами кластерів біоплівки (Тец, 2012; Туркутюков, 2013).
2. Характерна для грампозитивних бактерій і функціонує з використанням лінійних та циклічних форм пептидів, фуранів, лактонів, їх похідних, що секретуються у зовнішнє середовище. Одні з них взаємодіють з мембранозв'язуючими сенсорними кіназами, які проводять сигнал через мембрану, інші транспортуються в клітину за допомогою пермеаз, де зв'язуються із внутрішньоклітинними рецепторами. Сигнальним механізмом таких систем є каскад фосфорилювання-дефосфорилування. Інформаційні молекули взаємодіють із двокомпонентними системами, до складу яких входить сигнальний білок кіназу, пов'язаний з мембраною. Кіназа визначає інформаційний пептид, а потім фосфорилює та активує білок-регулятор, що зв'язується з ДНК та регулює транскрипцію. Сигнальні пептиди цієї системи закодовані у хромосомі, а рецепторні білки – у плазмідах. Таким чином, за допомогою подібної комунікації транслокуються плазміди, що несуть гени стійкості до антибіотиків, гени гемолізинів, бактеріоцинів та гени вірулентності.
3. Зустрічається у всіх мікроорганізмів, а сигнальні молекули представлені бутиролактоном, хінолом, гідроксикетонами, люциферазою. У бактерій є сенсорні рецепторні білки, які пов'язують аутоіндуктори, утворюючи комплекс, що взаємодіє з мембранозв'язаною кіназою. Кіназа фосфорилюється, фосфат переноситься на цитоплазматичний білок, потім регуляторний білок, який зв'язується з ДНК. Надалі відбувається активація генів, що кодують регуляторні РНК, що веде до припинення експресії компонентів клітинних структур, що реалізують міжвидові міжклітинні комунікації.

Така складна система регуляції, що базується на продукції сигнальних молекул-індукторів, здійснюється на різних рівнях впливу: транскрипційному, трансляційному, посттрансляційному. Завдяки «почуттю кворуму» у популяції біоплівки постійно відбувається два види селекції – позитивна та негативна, тобто зберігаються клітини з вигідними властивостями та знищуються бактерії з «непотрібними» фенотипами (Тец, 2012).

Участь ТА системи (система токсин-антитоксин) в освіті біоплівки

Говорячи про біоплівки, варто відзначити, що не кожен мікроорганізм здатний до їх утворення. Процес синтезу екзополісахаридного матриксу обумовлений певними факторами. Згідно з останніми результатами дослідження Страсбурзького університету ім. Луї Пастера можна стверджувати, що для утворення біоплівки потрібна наявність спеціалізованого білка. Наприклад, для утворення спільноти Staphylococcus aureusпотрібна наявність SasG-білка (у комплексі з Zn 2+). SasG-білок є РНК-зв'язуючим білоком, який активізує:

1) зростання поверхневих структур бактерій - джгутиків, пилок;

2) синтез позаклітинних полісахаридів;

3) забезпечує формування толерантності.

За секрецію SasG-білка відповідає набір двох або більше тісно пов'язаних генів, які разом кодують і білок, і відповідний йому блокатор.

Ця система отримала назву TA-модуль. Вона локалізована у плазміді. Це досить складна система, яка забезпечує не лише можливість бактерій утворювати біоплівки, а й забезпечує її життєздатність загалом. Відповідно до роботи (Yamaguchi, 2011), якщо дочірня клітина позбавлена ​​плазміди, то нестабільний антитоксин (блокатор), успадкований із цитоплазмою материнської клітини, руйнується, а стабільний токсичний білок вбиває клітину.

Крім цього, ТА-модуль відповідає за:

1) регуляцію генів: деякі токсини діють як загальні репресори експресії генів, тоді як інші специфічніші;

2) контроль зростання: як зазначалося, бактеріостатичні токсини не вбивають клітину-господаря, а обмежують її зростання;

3) стійкість клітини: у деяких популяціях бактерій є субпопуляція клітин, що має стійкість до дії безлічі класів антибіотиків. Субпопуляція контролюється системами токсин-антитоксин. Ці повільнорослі витривалі клітини страхують популяцію від повного вимирання.

4) програмовану загибель клітини і виживання її «близьких родичів» - різний рівень стійкості клітин популяції до стресовим умовам, що зумовлює програмовану загибель деяких клітин, яка запобігає вимирання всієї популяції (померла клітина стає джерелом харчування інших).

5) протидія бактеріофагам: коли бактеріофаг порушує транскрипцію та трансляцію клітинних білків, активація систем токсин-антитоксин обмежує реплікацію фага.

Клінічний аспект вивчення біоплівок

В даний час достовірно доведено роль мікробних біоплівок у виникненні та розвитку багатьох інфекційних захворювань. Це інфекції серцевих клапанів та суглобових протезів, інфекції ранових поверхонь. Рани є ідеальним субстратом для мікробної контамінації з подальшим утворенням біоплівок. Біоплівки у рані створюють середовище з певним мікрокліматом, котрим характерно низький вміст кисню. Біоплівки затримують міграцію та проліферацію кератиноцитів, інгібуючи цим захисні імунні механізми, а зовні створюють захисний шар, непроникний для протимікробних препаратів місцевої дії (Чеботар, 2012а).

Характерними біоплівковими інфекційними патологіями є гінгівіти (запалення ясен), стоматити (запалення слизової рота), утворення зубного каменю. Отити - найчастіше зустрічається отоларингологічна проблема - також супроводжуються утворенням біоплівок, причому не тільки бактеріальних, а й грибкових.

Крім ранових інфекцій, біоплівки відіграють роль у хронізації захворювань сечовидільної системи, катетер- та імплант-асоційованих інфекцій (катетери, водії ритму, серцеві клапани, ортопедичні пристрої), захворювань ССС (синуситах, ендокардитах). Іншими словами, біоплівки відіграють найважливішу роль у патогенезі широкого спектру як поверхневих, так і глибоких інфекційних захворювань. Всі ці захворювання важкі для лікування, мають високу частоту рецидивів і деякі з них можуть стати причиною летальних наслідків.

При підозрі на наявність біоплівкоутворюючих мікроорганізмів in vivoвраховуються такі фактори:

1) відшарування біоплівок у кровотоку або сечовивідному тракті може призводити до формування емболів;

2) біоплівки грамнегативних бактерій можуть продукувати ендотоксин (ліпополісахарид), що веде до інфекційно-токсичного шоку та ДВС-синдрому;

3) бактерії в біоплівках можуть обмінюватися плазмідами резистентності (передача резистентності від виду на вигляд);

4) бактерії у біоплівці не піддаються впливу імунної системи господаря;

5) біоплівки можуть знижувати чутливість бактерій до антимікробного агента.

Останні три пункти вказують на те, що біоплівки мають високу резистентність до антибіотиків. Однак щодо них доречніше вжити термін толерантність. Прикладом виникнення феномена толерантності може бути SasG-білок Staphylococcus aureus. Його біосинтез провокує збій у постреплікаційному циклі, при якому порушується функціонування бактеріального ферменту гірази (аналог топоізомерази-4 у бактерій). Це призводить до виникнення персистерів.

Персистери - унікальні клітини бактеріальних співтовариств, які, володіючи тим самим набором генів, що й інші мікроорганізми співтовариства, багаторазово стійкі до зовнішніх факторів на відміну від клітин, що їх оточують (Ульянов, 2014). Персистери відрізняються від звичайних бактерій своєю фізіологією: навіть у сприятливих умовах вони формують навколо себе екзополісахаридний матрикс, часто ростуть набагато повільніше за звичайні бактерії, і, як уже було сказано, відрізняються високою резистентністю до зовнішніх факторів. Персистери становлять невелику частину бактеріальної спільноти, але їх кількість зростає у стаціонарній фазі зростання. Цікаво, що дочірні клітини мають таку ж резистентність до зовнішніх факторів, як і батьківські клітини-персистери.

Розглянемо механізм резистентності персистерів. Припустимо, що у бактеріальну колонію діє зовнішній чинник - наприклад, антибіотик. Антибіотик інгібує активність гірази (топоізомерази-4), внаслідок чого в бактеріальній клітині виникають дволанцюжкові розриви ДНК, але тільки в тих ділянках, де гіраза активна, тобто в районі «реплікативної вилки». Якщо клітини захищені позаклітинною полімерною речовиною, кількість таких місць не більше двох-чотирьох, то клітинні системи захищають бактерію від загибелі, відновлюючи пошкодження. У звичайних швидкорослих бактеріальних клітин подібних розривів багато і ДНК при застосуванні антибіотика деградує, тоді як ДНК персистерів зберігається. Дія антибіотиків може бути різною, але вони всі зустрічаються з однією і тією ж проблемою: повільно розвиваються, добре захищені персистори менш схильні до стресу і встигають «законсервуватися», перш ніж їм буде завдано незворотної шкоди.

Наведена інформація не вичерпує даних про особливості мікробних біоплівок. Слід зазначити, що, незважаючи на великий теоретичний матеріал та важливість проблеми, залишаються невирішеними питання, пов'язані з біоплівкоутворювальною активністю патогенних та умовно патогенних мікроорганізмів у складі нозокоміальної мікрофлори медичних стаціонарів різного профілю. Відсутні препарати, що володіють ефективністю проти біоплівок та мікрофлори у складі позаклітинних матриксів, а також засоби боротьби зі зрілими біоплівками. Ця проблема потребує подальших розробок.

Бібліографія

1. Yamaguchi Y., Inouye M. Regulation of growth and death in Escherichia coli за допомогою токсин-антитоксинних систем. Nature Reviews Microbiology 2011, 9 (11): 779-790.

2. Афіногенова А.Г., Доровська О.М. Мікробні біоплівки ран: стан питання // Травмотологія та ортопедія. - 2011. - №3. - С.119-125.

3. Балко А.Б., Балко О.І., Авдєєва Л.В. Формування біоплівки штамами Pseudomonas aeruginosa // Мікробіологічний журнал. - 2013. - №2. - С.50-56.

4. Мальцев С.В., Мансурова Г.Ш. Що таке біоплівка? //Практична медицина. - 2011. - №53. - С.7-10.

5. Тец В.В., Тец. Г.В. Мікробні біоплівки та проблеми антибіотикотерапії // Практична пульмонологія. - 2013. - №4. - С. 60-64.

6. Туркутюков В.Б., Ібрагімова Т.Д., Фомін Д.В. Молекулярні особливості морфології біоплівок, що формуються штамами неферментуючих грамнегативних бактерій // Тихоокенський медичний журнал. - 2013. - №4. - С.44-47.

7. Ульянов В.Ю., Определенцева С.В., Швиденко І.Г., Норкін І.А., Коршунов Г.В., Гладкова О.В. Біологічна кінетика біоплівок клінічних штамів Staphylococcus aureus та Pseudomonas aeruginosa, виділених у хворих з бронхолегеневими ускладненнями при травматичній хворобі спинного мозку // Клінічна лабораторна діагностика. - 2014. - №8. - С.43-47.

8. Фролова Я.М. Біологічні властивості біоплівок токсигенних штамів Corinobacterium Diphtheriae gravis TOX+: дис. … канд.біол.наук: 12.06.2015 / Фролова Яна Миколаївна. - Ростов, 2015. - 118 с.

9. Чеботар І.В. Механізм антибіопленочного імунітету // Вісник Російської академії медичних наук. - 2012. - Т.67. - №12. - С.22-29.

10. Чеботар І.В., Кончалова О.Д., Бугрова М.Л. Везикулярні структури у системі «Нейтрофіл – Біоплівка Staphylococcus aureus» // Інфекційна імунологія. - 2012а. - №61. - С.35-39.

Персистирующая інфекція – це захворювання, що викликається бактеріями, які у людському організмі. Деякі з них не становлять загрози для здоров'я, але інші – несуть постійну загрозу, а тому захисні механізми організму ретельно контролюють їхнє розмноження. Тривале перебування таких «сплячих» агентів – це причина хвороби.

Що це за інфекції?

Механізм, який запускає розвиток чи активацію персистуючої інфекції, безпосередньо залежить від стану здоров'я людини – від того, наскільки її організм сильний, щоб блокувати приховану інфекцію.

Під впливом зовнішніх факторів персистуюча інфекція може виходити і виявлятися клінічно. До таких факторів можна віднести:

• зниження імунітету (додатково читайте,);
• сильний стрес;
• переохолодження;
• зниження захисних функцій організму і натомість іншого захворювання.

Збудники інфекції

Не всі мікроорганізми здатні існувати в організмі людини і при цьому не видавати себе. Віруси, які можуть персистувати, обов'язково повинні мати таку властивість, як внутрішньоклітинне існування в мікроорганізмі. До таких агентів входять:

• хламідії;
• мікоплазми;
• хелікобактер;
• віруси групи герпесвіруса;
• гепатит;
• токсоплазми.

У групі ризику хронічної персистуючої інфекції перебувають такі особи:

• донори крові;
• недоношені діти;
• вагітні;
• онкохворі;
• медичний персонал;
• пацієнти із імунодефіцитом.

Перебіг гострих інфекцій відрізняється від перебігу інфекційних процесів, які викликають персистуючі віруси. Наприклад, якщо гостра інфекція (грип, кір і т. д.) проявляє себе відразу ж, то інфекції, що персистують, протікають хронічно з можливими спалахами паталогічних процесів. Так, у персистуючих інфекцій є дві форми – латентна (ремісія) та загострена (коли вірус активується).

Запальний процес, який викликає персистуюча інфекція, призводить до змін у всіх системах організму: морфологічних, метаболічних, структурних. Це відбивається на органах та їх роботі.

• хворобливе сечовипускання;
• прискорене сечовипускання;
• каламутний колір сечі або наявність у ній кров'яних згустків або гною.

• озноб;
• лихоманку;
• слабкість та біль у м'язах (аж до повної неможливості встати з ліжка);
• збільшення селезінки;
• сплутаність свідомості.

Важливо розуміти, що за такими ознаками складно поставити точний діагноз, а саму приховану інфекцію можна взагалі випустити з уваги.

Діагностика та лікування

• цистоскопічне дослідження біологічного матеріалу (зішкріб з уретри, дослідження сечі та слини) – дозволяє виявити характерні клітини персистуючого вірусу;
• молекулярно-біологічна діагностика – допомагає виявити вірусну ДНК геном;
• імуноферментний аналіз – допомагає виявити специфічні антитіла.

• Терапію противірусними препаратами (Фоскарнет, Ганцикловір).
• Терапія імунними засобами. Вона потрібна тому, що часто персистуюча інфекція переходить у гостру форму на фоні імунодефіциту.

Персистирующая інфекція – дуже складна патологія, що у кожного пацієнта протікає індивідуально, тому важливий такий підхід у лікуванні, який грунтується на стані здоров'я пацієнта та її загальної історії хвороби.

Особливості інфекції у дітей

Діти можуть «підхопити» персистуючу інфекцію двома способами:

• від іншої хворої людини або тварини при контакті з інфекційним середовищем;
• із зовнішнього середовища, оскільки дитячий організм ніяк не перешкоджає вірусу, що вільно входить у сприятливе середовище і там розмножується.

• жар (температура від 38 до 40 градусів);
• безперервний головний біль;
• млявість;
• відсутність апетиту;
• сильне потовиділення;
• біль в м'язах;
• нудота та блювання.

• лихоманка;
• захриплість або повна втрата голосу;
• кашель;
• закладеність носа та виділення гною з пазух.

• дотримуватися меню, збагаченого фруктами, овочами та молочними продуктами;
• постаратися збити температуру - малюкам до року можна поставити свічку, а малюкам старше року можна дати Ібупрофен для дітей.