История развития фтизиатрии. Эпидемиология туберкулеза. Характеристика возбудителя.
Туберкулёз – одно из наиболее древних и распространённых заболеваний. Изменения туберкулёзного характера были обнаружены при раскопках в костных останках людей каменного века и мумий Египта. Врачи древних веков выделяли определенный симптомокомплекс этого заболевания. Он характеризовался наличием сильного кашля с выделением Он характеризовался наличием сильного кашля с выделением мокроты, частым кровохарканьем и лихорадкой. Быстрое прогрессирование процесса приводило к истощению больного, отсюда и появилось название “чахотка” от слова “чахнуть” и “фтиза“, что означает в переводе с греческого (phthisis) “истощение”, “разрушение”. В те времена возникло представление о заразительности туберкулёза и о наследственном предрасположении к нему. Для предупреждения распространения болезни в Персии проводилась изоляция больных туберкулёзом наравне с больными проказой, в Индии запрещались браки с заболевшими туберкулёзом или с происходящими из семей, в которых имелись такие больные.Первое описание болезни, которую мы называем туберкулёзом, можно найти в трудах Гиппократа (460-377 гг. до нашей эры). Он указывал, что заболевают этим недугом чаще люди молодого возраста, а предрасполагающим моментом являются неблагоприятные метеорологические факторы.В трудах Абу-Али Ибн-Сины (Авиценна) (980-1037).
Имеется описание клинических признаков туберкулёза, подчёркивается клинических признаков туберкулёза, подчёркивается значение состояния организма для течения болезни и указывается на возможность излечения. Изучение материалов патологоанатомических секций и накопление клинических наблюдений значительно углубили познания о туберкулёзе. Изучение морфологических изменений в различных органах при этой болезни позволило лейденскому анатому Сильвиусу де ля Боэ (1614-1672) высказать предположение о связи бугорков, обнаруживаемых в различных органах, с туберкулёзом, но Сильвий отождествлял бугорки в легких изменёнными лимфатическими узлами и не считал их морфологическим субстратом болезни. Подобных взглядов придерживался и Ричард Мортон, написавший в
Г. А. Захарьин (1829-1897) считал возможным как эндогенное, так и экзогенное возникновение реинфекции, но развитие
болезни он ставил в связь с плохими санитарно-гигиеническими условиями, в которых жил больной, с тяжелыми перенесенными заболеваниями, с неправильным образом жизни. С.П.Боткин (1832-1899) придавал большое значение социальным факторам в распространении, течении и исходах туберкулёза. А. И. Абрикосов (1875-1955) считал, что туберкулёзные бациллы могут находится в воздухе и с пылью поступать в органы дыхания; большое значение он придавал капельной инфекции. Много труда в развитие учения о туберкулёзе, в организацию и создание государственной системы борьбы с туберкулёзом вложили А.А.Кисель и В.А. Воробьёв. А.А.Кисель считал, туберкулёзное заболевание у детей длительное время ограничивается лимфатическим аппаратом. Исходя из этого представления, он описал хроническую туберкулёзную интоксикацию как самостоятельную форму туберкулёза у детей. В. А. Воробьёв (1864-1951) начал свою работу по борьбе с туберкулёзом в начале ХХ века. В
В
В 1895 г. Кондрат Рентген открыл Х- лучи, которые широко используются вплоть до сегодня. Фактически, это известно достаточно хорошо то X-лучи были обнаружены украинским ученым Иваном Пулюем (1845-1918) на 17 лет раньше. Однако, он сделал свое объявление об открытии 7 дней после Рентгена, поэтому предпочтение было предоставлено Рентгену, который получил Нобелевскую Премию. Важное достижение начала 20-го столетия было создание французскими учеными Кальмет и Герен (1919) противотуберкулезной вакцины БЦЖ (Bacilles Calmette, Guerin). Начиная с 1935 началась массовая вакцинация.
Эпидемиология туберкулеза
Начало нового тысячелетия сопровождается угрожающей ситуацией по туберкулезу, которая всегда была индикатором социального благополучия в обществе. Ежегодно в мире обнаруживают от 7 до 10 млн. больных туберкулезом, от которого умирает 2,5 – 3 млн. лиц. Общее количество больных этой болезнью достигает 50 – 60 миллионов. Во всем мире смертность от туберкулеза занимает первое место за рейтингом среди других инфекционных и паразитарных болезней и составляет свыше 80%.Выше отмеченные показатели свидетельствуют о том, что распространение туберкулеза приводит к сокращению продолжительности жизни, роста уровня смертности, временной и стойкой потери работоспособности, увеличения количества больных алкоголизмом, наркоманией, социального неравенства и дискриминации.
Микобактерии туберкулеза, их свойства.
Возбудителем туберкулеза является микобактерия туберкулеза (МБТ) – патогенный микроорганизм из рода Micobacterium семейства Actinomycetacae (лучезарные грибы). Различают 3 группы микобактерий:
· истинные микобактерии – патогенны для человека;
· кислотостойкие условно-патогенные микобактерии (атипичные);
· кислотостойкие сапрофиты.
Среди истинных микобактерий, в зависимости от патогенности для человека и разных видов животных, выделяют такие типы:
· M. tuberculosis – человеческий тип, возбудитель туберкулеза человека;
· M. bovis – бычий тип, возбудитель туберкулеза крупного рогатого скота;
· M. africanum – африканский тип, выделенный в западной тропической Африке, ему присущие черты двух предыдущих типов.
M. tuberculosis имеют вид тонких, несколько выгнутых, гомогенных или зернистых палочек длиной 0,8-5 мкм, толщиной 0,3-0,5 мкм. МБТ не образуют спор и капсул. Грам-положительные. Важным их свойством является кислото–, щелоче-, спиртостойкость. МБТ – факультативные аэробы, для их нормального развития нужен кислород. Размножение происходит путем простого деления, реже почкованием. Цикл простого деления материнской клетки на два дочерних длится 20-24 часа. Различают популяции, которые размножаются быстро, медленно и находятся в латентном состоянии. Популяции МБТ с разной активностью имеют разную чувствительность к антибактериальным препаратам. Микробная клетка имеет микрокапсулу, цитоплазматичну мембрану, цитоплазму с органелами (гранулы, вакуоля, рибосомы), ядром.
Химический состав микобактерий – вода (85,9%), белки, углеводы, липиды, минеральные соли. Половину сухого вещества клетки составляют белки – туберкулопротеины, основные носители антигенных свойств МБТ. Туберкулопротеины входят в состав туберкулина. Для МБТ, в отличие от других микроорганизмов, характерное высокое содержание липидов (до 40%), которые предопределяют стойкость МБТ к кислотам, щелочам, спиртам. Из липидных фракций активнейшая фосфатидная, она вызывает в интактном легком специфическую тканевую реакцию с образованием эпителиоидных и гигантских клеток Пирогова-Лангханса. Носителем вирулентных свойств МБТ является липидная фракция, которая имеет название фактор корда. Фактор корда склеивает МБТ, которые растут на питательных средах, образовывая косы и жгуты.
Туберкулез у людей в 80-95% случаев вызывают МБТ человеческого типа, в 10-20% – МБТ бычьего типа, который чаще всего выделяют у больных – жителей сельской местности с высоким уровнем заболеваемости на туберкулез крупного рогатого скота. При заражении бычьим типом МБТ по большей части развиваются внелегочные формы туберкулеза: лимфатических узлов, костей и суставов, мочеполовой системы, мозговых оболочек.
МБТ человеческого и бычьего типов могут быть возбудителями туберкулеза не только у людей, но и у крупного рогатого скота, коз, свиней, реже у коней, собак, кошек. Туберкулезом болеют практически все позвоночные животные. Возбудителем туберкулеза у птиц является M. avium. Для МБТ характерная значительная стойкость во внешней среде к физическим и химическим агентам. Без солнечного света они остаются жизнеспособными во внешней среде несколько месяцев, очень долго сохраняющиеся в воде – до 5 месяцев, на страницах книг – на протяжении 3-х месяцев, в уличной пыли – до 10 дней. Однако под действием солнечных лучей МБТ погибают при 1,5 часу, а при ультрафиолетовом облучении – через 2-3 минуты. Кипячение жидкой мокроты убивает МБТ за 5 минут. МБТ стойкие к ионизирующей радиации, но быстро разрушаются под действием ультразвуковых волн. Обычные дезинфицирующие вещества слабо действуют на МБТ. Самые эффективные дезинфицирующие препараты, которые выделяют свободный активный хлор (3-5% раствор хлорамина, раствор хлорной известки).
Изменчивость микобактерий туберкулеза . Характерным свойством МБТ является их изменчивость (полиморфизм). Под воздействием внешней среды, изменений условий существования изменяются морфологические, культуральные, биологические свойства МБТ. Да, кроме типичной палочкоподобной формы, МБТ могут быть нитевидной, зернистой, кокковой, гигантской формы с образованием почек. Под действием противотуберкулезных препаратов могут образовываться ультрамелкие формы МБТ, которые проходят через бактериальные фильтры – фильтратные формы. Фильтраптные формы поддерживают длительный хронический ход туберкулезного воспаления в организме. Одним из видов изменчивости является L-трансформация МБТ.
Антибактериальные препараты не блокируют синтез клеточной оболочки, в результате чего МБТ частично теряет клеточную стенку – образуются L-формы возбудителя как один из вариантов защиты для выживания в неблагоприятных условиях. Вакцина БЦЖ в организме ребенка также переходит в L-форму, предопределяя длительную поддержку иммунитета. L-формы могут иметь вид пуль, зерен, имеют сниженную вирулентность, не окрашиваются за Цилем-Нильсеном в результате потери части клеточной оболочки. Для их культивирования нужные специальные питательные среды. L-формы могут длительно бессимптомный существовать в организме .
При неблагоприятных условиях происходит реверсия L-формы в бактериальную вирулентную форму, что предопределяет эндогенную реактивацию процессу и рецидив заболевания.
Применение антибактериальных препаратов вызывает развитие медикаментозной стойкости МБТ. Существует две теории возникновения стойкости МБТ к противотуберкулезным препаратам:
· теория адаптации;
· теория спонтанных мутаций.
Согласно с теорией адаптации, развитие стойкости является одной из форм изменчивости бактериальной клетки под воздействием химиопрепаратов как вариант приспособления в неблагоприятных условиях.
Согласно со второй теорией, в каждой популяции микобактерий существуют стойкие мутанты. Под воздействием антибактериальных препаратов подавляется рост чувствительных возбудителей, а стойкие мутанты размножаются.
Существует несколько основных механизмов, которые предопределяют резистентность бактериальной клетки: новые пути обменных процессов, которые обходятся без блокированного туберкулостатиком обменного звена; увеличение продукции фермента, что блокируется данным препаратом; уменьшение проницаемости бактериальной клетки для химиопрепаратов и тому подобное. Различают первичную и вторичную стойкость. Первичная стойкость – это стойкость МБТ у впервые обнаруженных больных, которые еще не лечились. Она возникает в результате заражения стойкими штаммами МБТ от больных хроническими формами туберкулеза, которые длилось получали химиопрепараты. Она встречается в 1-14% впервые обнаруженных больных.
Вторичная стойкость возникает в процессе длительной антибактериальной терапии и встречается значительно чаще (40-50%). Развитию стойкости МБТ содействуют монотерапия, перерывы в лечении, недостаточные дозы препаратов. Стойкость может быть до одного препарата (монорезистентность) или до нескольких (полирезистентность).
Кроме стойкости, возможное возникновение зависимости возбудителя от антибактериальных препаратов, когда химиопрепарат становится необходимым для роста и развития культуры. Более частое это явление наблюдается относительно стрептомицина.
Атипичные микобактерии (анонимные, паратуберкульозные) – кислотостойкие, условно-патогенные микобактерии, распространенные в воде, почве, на овощах. При определенных условиях, особенно при снижении иммунитета, могут вызывать у человека заболевания, подобные к туберкулезу, которые объединяются понятиям микобактериозы.
За классификацией Runyon, которая основывается на признаках пигментообразования и скорости роста, выделяют 4 группы атипичных микобактерий:
I – фотохромогенные – образуют пигментацию колоний на свету (M. kansasii);
II – скотохромогенные – наиболее распространенная группа – образуют желто-оранжевый пигмент в темноте (M. aquae, M. scrofulaceum);
III – нефотохромогенные – имеют слабую пигментацию или не пигментируются (M. avium, M. intracellularae, M. xenopi);
IV – быстрорастущие (M. phlei, M. smegmatis, M. fortuitum, M. marinum).
Чаще причиной микобактериозов являются микобактерии I и III группы. В организм человека они попадают с пылью, водой, при контакте с пораженными животными и птицами. Возбудителям и заболевания у человека считают лишь те атипичные микобактерии, которые повторно высевают из мокроты при отсутствии типичных микобактерий или обнаруживают специфические антитела в сыворотке крови больных. Атипичные микобактерии стойкие к изониазиду, чувствительные к рифампіцину, пиразинамиду. Они часто бывают причиной микобактериозов у больных СПИДОМ.
Методы выявления микобактерий туберкулеза. Материалом для выявления МБТ является мокрота больных туберкулезом легких, промывные воды бронхов. При внелегочных формах туберкулеза исследуют спинномозговую жидкость, плевральную жидкость, экссудат из брюшной полости, гной из свищей, мочу, кал, пунктат из лимфатического узла, ткань, полученную во время биопсии. Важно правильно собрать мокроту. Необходимо утром прополоскать рот и откашлять содержание верхних дыхательных путей в стерильную плевательницу. При небольшом количестве мокроты её можно собирать на протяжении суток. Для увеличения количества мокроты накануне назначают отхаркивающие средства или раздражающие аэрозольные ингаляции 15%-го раствора натрия хлорида в 1%-ом растворе соды, которые усиливают секрецию бронхиальных желез. При отсутствии харкотиння исследуют промывные воды бронхов.
Методы выявления МБТ
1. Бактериоскопический:
· прямая бактериоскопия;
· флотация;
· люминесцентная микроскопия .
2. Бактериологический (культуральный):
· занял на питательную среду .
3. Биологический .
Прямая бактериоскопия – один из основных методов выявления МБТ, простой, общедоступный, быстрый. Прямую бактериоскопию мокроты можно осуществить в условиях любой лаборатории. Недостатком метода является то, что МБТ можно обнаружить лишь при их значительном количестве – 50 000-100 000 и больше микробных тел у 1 мл патологического материала.
Методика расцветки мазка за Цилем-Нильсеном основывается на кислото–, щелоче-, спиртостойкости возбудителя – способности МБТ после расцветки фуксином удерживать краситель даже после длительного обесцвечения кислотой или спиртом, в отличие от другой микробной флоры.
Методика:
· на предметном стекле делают тонкий мазок из мокроты и высушивают над пламенем горелки;
· на фиксированный препарат налагают полоску фильтровальной бумаги, сверху наливают раствор карболового фуксину и нагревают над пламенем горелки к появлению паров;
· смывают остатки краски водой;
· обесцвечивают мазок в 20%-ом растворе серной кислоты или в 3%-ом солянокислом спирте к розово-сероватому цвету, промывают водой;
· докрашивают 30 секунд 0,025%-м раствором метиленового синего. 
На высушенный мазок наносят каплю оливкового или касторового масла и осматривают через імерсійну систему микроскопа. Под микроскопом МБТ имеют вид палочек красного цвета на синем фоне препарата. Для повышения вероятности нахождения МБТ исследования харкотиння проводят не меньше 3-х раз.
Метод флотации основывается на том, что при взбалтывании водной суспензии харкотиння с углеводородом (ксилол, бензин, бензол, толуол) микобактерии прилипают к каплям углеводороду. Углеводород легче воды и потому всплывает на поверхность в виде пены, в которой концентрируются микобактерии (флотаційне кольцо). Из флотаційного кольца берут материал, из которого готовят мазок по принципу толстой капли (наслоение 3-4 мазков с предыдущим высушиванием). Мазок окрашивают за Цилем-Нильсеном. При применении метода флотации МБТ находят на 10-15% чаще, чем при обычной бактериоскопии.
Люминесцентный метод основывается на способности липидов МБТ воспринимать люминесцентные красители, а затем светиться под ультрафиолетовыми лучами. В зависимости от красителя, МБТ светятся ярко-красным цветом на зеленом фоне или золотисто –жовтим – на темно-зеленом. Применяют такие красители: акридин, смесь аураміну ОО с родаміном. Мазок осматривают под специальным люминесцентным микроскопом. Метод люминесцентной микроскопии повышает возможность выявления МБТ на 14-30%, сравнительно с прямой бактериоскопией, и на 8% – сравнительно с флотацией.
Бактериологический метод значительно чувствительнее, позволяет обнаружить МБТ, если в 1 мл мокроты находится 20-100 микробных тел. Значительным преимуществом метода является возможность выделить чистую культуру МБТ, идентифицировать их, определить чувствительность к противотуберкулезным препаратам. Рост МБТ на питательной среде свидетельствует об их высокой жизнеспособности. Недостатком метода является медленный рост микобактерий. Существуют разные питательные среды – тверди, полужидкие, жидкие. Чаще применяют твердые яичные среды – Левенштейна –Йенсена, Финна-2, Гельберга, Петроньяни. В состав среды Левенштейна-Йенсена входит: солевая основа – соли Mg, K, L-аспарагін, глицерин, яичная масса, 2%-й раствор малахитовой зелени. Среда Финна-2 вместо L-аспарагина содержит глутаминат натрию. На среде Финна-2 рост микобактерий появляется на несколько дней раньше, чем на среде Левенштейна-Йенсена.
Для притеснения неспецифической флоры перед посевом мокроты обрабатывают 2-6%-м раствором серной кислоты или 4%-м раствором едкого натрия, 10%-м раствором фосфата натрия. Пробирки с посеянным материалом вмещают в термостат при 37°С. Первые колонии появляются на 18-30-й день культивирования, максимально до 2-2,5 месяцев. Потому материал выдерживают в термостате 3 месяца с пересмотром посевов каждые 7-10 дней. На твердых питательных средах МБТ растут в виде сухих безпигментых R-колоний. На фоне химиотерапии могут выделяться культуры с гладким влажным ростом (S-колонии).
Биологический метод (заражение лабораторных животных) позволяет обнаружить МБТ при минимальном количестве (5 микробных тел) в 1 мл мокроты. Однако микобактерии, стойкие к химиопрепаратам, в частности изоніазида, авирулентные для морских свинок. При применении интенсивной антибактериальной терапии больных, заражение животных может дать негативные результаты. Мокрота или другой материал обрабатывают 3-4%–м раствором серной кислоты для уничтожения неспецифической микрофлоры, после чего тщательным образом промывают стерильным физраствором от остатков серной кислоты. Осадок растворяют в физрастворе и вводят морской свинке подкожно. Для повышения частоты выявления МБТ можно вводить материал в яичко; или одновременно с заражением свинки вводить ей кортизон, который подавляет защитные силы организма. При наличии в введенном свинце материале вирулентных микобактерий через 2 недели в участке заражения появляется инфильтрат, через месяц увеличиваются лимфатические узлы, через 3 месяца развивается генерализованный туберкулез. Для биологического определения МБТ нужные условия для содержания лабораторных животных и потому в практических лечебных заведениях его применяют редко.
Нахождение МБТ в патологическом материале больного, в частности в мокроте, имеет большое значение для установления епидемиологической опасности больного. Количество МБТ в мазке или колоний на питательной среде, их уменьшение в процессе химиотерапии является ориентировочным показателем эффективности лечения. Если количество МБТ не уменьшается, это может свидетельствовать о развитии стойкости и необходимости коррекции комбинации химиопрепаратов. С целью установления наявности или отсутствия бактериовыделения каждый больной перед началом лечения подлежит комплексному бактериологическому обследованию:
· три раза прямая бактериоскопия мокроты или промывных вод бронхов;
· при негативных результатах – три раза исследование методом флотации;
· независимо от результатов этих исследований – три раза посев мокроты на питательную среду с определением медикаментозной стойкости выделенной культуры МБТ;
· в процессе лечения исследования повторяют один раз на месяц после предыдущей отмены препаратов на протяжении 2-х дней – к прекращению бактериовыделения, а в дальнейшем – один раз на 2-3 месяца до окончания основного курса химиотерапии. Бактериовыделителем считают больного, у которого найдена МБТ любым методом один раз при наличии клинико-рентгенологических признаков активности процесса, а при отсутствии этих признаков – 2 раза любым методом. В таких случаях источником выделения МБТ могут быть эндобронхит, прорыв казеозного лимфатического узла в просвет бронха или распад небольшого очага, который тяжело обнаружить рентгенологически. Прекращение бактериовыделения подтверждается не менее чем двумя последовательными негативными бактериоскопиями и посевами с интервалом 2-3 месяца.
Определение чувствительности МБТ к противотуберкулезным препаратам имеет важное значение для тактики химиотерапии, контроля за эффективностью лечения и прогноза заболевания. Изменение чувствительности МБТ наблюдается ко всем туберкулостатиков. Чувствительность МБТ к химиопрепаратам определяется минимальной концентрацией препарата, которая задерживает рост МБТ при стандартных условиях опыта. В бактериологических лабораториях для определения чувствительности МБТ к противотуберкулезным препаратам применяется метод абсолютных концентраций на твердой питательной среде Левенштейна-Йенсена. Получают чистую культуру МБТ, выделенную от больного. Во время приготовления твердой среды к нему добавляют противотуберкулезные препараты в разных разведениях. В пробирки со средой, которые содержат разную концентрацию препаратов, и в одну контрольную, без туберкулостатика, засевают суспензию культуры МБТ (500 млн. микробных тел в 1 мл). Культуру считают чувствительной, если в пробирке с препаратом выросло меньше 20 колоний при обильном росте в контроле. Если выросло более 20 колоний, культуру считают стойкой.
Результаты определения чувствительности и стойкости МБТ называют антибиограммой. Штаммы считают стойкими, если они дают рост при таких концентрациях у 1 мл среды: изониазид – 1 мкг, рифампицин – 20 мкг, стрептомицин – 5 мкг, етамбутол – 2 мкг, все другие препараты – 30 мкг .
Для этиологической идентификации туберкулеза на данное время применяют также молекулярно-генетические и иммунологические методы. Одним из наиболее достоверных признаков подтверждения наличия возбудителя туберкулеза является выявление специфических антигенов МБТ в патологическом материале больных (мокроте , плевральная жидкость, ликвор, сыворотка крови). Микобактерии и их фильтраты – это сложная комбинация антигенов, которые представлены протеинами, полисахаридами, липидами. Антигенные препараты культур МБТ применяют для получения специфических сывороток и моноклональных антител при создании диагностикума, предназначенного для определения микобактериальных антигенов в клиническом материале.
Наболее перспективными есть имуноферментный и радиоиммунный методы определения микобактериальних антигенов, которые основываются на применении моноклональных антител. Молекулярно-генетический метод полимеразной цепной реакции заключается в выявлении в биологическом материале ДНК микобактерий. Даже при минимальном количестве микробных клеток (5-10) в исследуемом материале с помощью специфических праймеров олигонуклеотида запускают синтез специфических фрагментов ДНК в специальном циклотермостаті, которые позже идентифицируют методом гельэлектрофореза. Исходным материалом может быть мокрота, лаважная, спинномозговая, плевральная жидкости, содержание желудка, ткани, обеззараженные нагреванием с неограниченным сроком хранения. Результаты исследований получают через 3-4 часа.
