Reversione delle forme persistenti. Infezione virale persistente

Perde completamente o parzialmente la parete cellulare o i precursori della sua biosintesi, crescendo sotto forma di piccole colonie caratteristiche. Scoperto per la prima volta nel 1935 da E. Klieneberger in una coltura di Streptobacillus moniliformis isolata da K. Levaditi et al. nel 1932 dal liquido articolare di un paziente affetto da eritema articolare epidemico. Lo Streptobacillus moniliformis è un bacillo gram-negativo, emoglobinofilo, con rigonfiamenti simili a perline alle estremità, che cresce bene su agar sangue (10-20%) e siero coagulato.

Studiando un'infezione sperimentale nei ratti, Klineberger ha isolato diversi ceppi contenenti, oltre alle tipiche forme batteriche, microrganismi polimorfici che sono molto simili nell'aspetto delle colonie e nella morfologia agli organismi simili alle pleuropolmonie - organismi simili alle pleuropolmonie (P PL O). Questi microrganismi sono stati chiamati in onore di Ying. Lister - a forma di L.

Per molti anni Klineberger ha considerato le forme L come rappresentanti dei simbionti PPLO del batterio Streptobacillus moniliformis. La prova dell'esistenza simbiotica di due diversi microrganismi è stata l'assenza di reversione dei batteri dalle forme L per 13 anni (350 passaggi).

Vari esperimenti Amer. il ricercatore Daines (L. Dienes) e altri hanno dimostrato l'errore del concetto di Klineberger. È stato dimostrato che le forme L di Streptobacillus moniliformis, Fusiformis necrophorus e altri batteri sono in grado di ritornare alla specie batterica originale. La formazione delle forme L dei batteri è descritta con i nomi "trasformazione L", "conversione L", "induzione delle forme L".

VD Timakov e G. Ya Kagan hanno ricevuto forme L di molti tipi di batteri, hanno studiato la loro biologia, le proprietà e il ruolo nella patologia (malattia cardiaca reumatica, endocardite settica, meningoencefalite, hron, gonorrea, ecc.).

La trasformazione nella forma a L è una proprietà, con ogni probabilità, insita in tutti i batteri. I farmaci che hanno un effetto L-trasformatore bloccano alcuni collegamenti nella biosintesi delle pareti cellulari, principalmente il peptidoglicano (mureina), oppure li distruggono. I farmaci che inducono le forme L di batteri includono: 1) antibiotici con lo spettro d'azione appropriato, ad esempio penicillina, cicloserina, lisostafina, ecc.; 2) enzimi murolitici - lisozima, endoacetilesosaminidasi della lisina associata ai fagi dello streptococco di gruppo C, ecc.; 3) alcuni aminoacidi (glicina, ecc.).

L'induzione delle forme L di batteri dipende dalle condizioni e dai terreni di coltura: è necessario creare un fisico. ambiente che contribuisce alla stabilizzazione della membrana batterica osmoticamente fragile e protegge le forme L dalla morte.

La composizione del terreno e le condizioni di coltivazione variano a seconda del tipo di batteri; la concentrazione semisolida e semiliquida del gel di agar, la presenza di siero di cavallo normale e la selezione della concentrazione osmotica dei sali sono necessarie per preservare l'integrità del la membrana citoplasmatica dei batteri della forma L.

Esistono forme L di batteri instabili e stabili. Le forme instabili conservano alcuni elementi della parete cellulare o dei suoi precursori e, durante il passaggio su terreni senza un agente L-induttore, ritornano alla specie batterica originale. Le forme stabili perdono completamente i componenti della parete cellulare e non sono in grado di ripristinarla, quindi non ritornano al tipo originario di batteri, anche con ripetuti passaggi su terreni senza agente induttore, nonché su terreni contenenti succinato di sodio o gelatina, che promuove la reversione dei batteri dalle forme L.

Le forme L di batteri crescono sotto forma di due tipi di colonie: A. e B. Le colonie di tipo A sono più spesso inerenti alle forme L stabili di batteri, sono molto piccole (50-100 micron), crescono nell'agar , crescono bene in gruppi, le singole colonie spesso non danno crescita. Gli elementi minimi riproduttivi delle colonie di tipo A, completamente prive di parete cellulare, non hanno recettori recettivi per i fagi. Le colonie di tipo B sono più spesso inerenti a forme L instabili di batteri; sono più grandi, 0,5-2 mm di dimensione, con un delicato bordo di pizzo e un centro che cresce nel terreno. Le colonie sono dominate da corpi sferici di diversa densità ottica; contengono meno elementi submicroscopici rispetto alle colonie di tipo A. Conservano alcuni elementi della parete cellulare, recettori fago-recettori e possono essere agglutinati dal siero della specie originaria.

La differenziazione delle colonie nei tipi A e B è condizionata, così come il fenomeno della stabilizzazione delle forme L. Nelle colture di forme L stabili di batteri possono essere contenute colonie di tipo B, mentre nelle colture di forme L instabili possono essere contenute colonie di tipo A.

Le colonie di batteri della forma L contengono: 1) corpi sferici di diversa densità ottica e dimensioni; 2) corpi elementari o granuli situati in gruppi, nonché intracellularmente in formazioni sferiche o vacuoli più grandi; 3) corpi poco sagomati, informi, in continua crescita; 4) forme contorte; 5) corpi grandi con inclusioni sotto forma di vacuoli. Le forme L dei batteri differiscono nel polimorfismo (Fig. 1, 1-6) e allo stesso tempo sono fondamentalmente le stesse nei diversi tipi di batteri / il che non consente loro di differenziarsi in base al morfolo, un segno.

Insieme alla perdita della parete cellulare nelle forme L dei batteri, si perdono i mesosomi, il che porta all'attaccamento diretto della membrana citoplasmatica al nucleoide; non si osserva il ripristino dei mesosomi nel processo di reversione.

La mancanza di una parete cellulare causa la disorganizzazione della divisione e della pluralità del morfolo, manifestazioni all'atto della riproduzione delle L-forme dei batteri. Le forme L dei batteri si moltiplicano per divisione, gemmazione o disintegrazione della cellula in piccoli granuli.

Le caratteristiche fisiologiche, antigeniche e patogene di queste forme sono determinate dalla struttura della loro membrana citoplasmatica e possibilmente dal citoplasma.

Le forme L dei batteri si formano non solo in vitro, ma anche in vivo; possono persistere nel corpo e trasformarsi nella forma batterica originale.

La Figura 2 mostra i risultati dell'ottenimento di forme L di S. typhi in vivo sotto l'influenza della penicillina. Batteri e antibiotico sono stati somministrati simultaneamente per via intraperitoneale ai topi. Con l'introduzione di 100 unità di penicillina per 1 g di peso si sono formate forme L instabili, regredite alle forme batteriche originarie dopo 24-48 ore, che hanno causato la morte degli animali. Con l'introduzione di 2000 unità di penicillina per 1 g di peso per 24-48 ore. si formarono forme L stabili, sottoposte a fagocitosi; morte degli animali nei prossimi 5 giorni. non è stato osservato. Dati simili sono stati ottenuti studiando l'induzione in vivo di forme L di altri batteri.

Lo schema originale di allocazione delle forme L da patol, il materiale è sviluppato, i bordi hanno permesso di allocare e identificare le forme L di batteri dal liquido cerebrospinale di pazienti con meningite purulenta e cardiopatia reumatica.

La Figura 3 mostra le micrografie delle forme L isolate dal sangue di un paziente con cardiopatia reumatica e dei loro revertanti formatisi a seguito della regressione agli streptococchi, successivamente identificati come Streptococcus hemolyticus di gruppo A.

Anticorpi contro forme L stabili di Streptococcus hemolyticus sono stati trovati nell'87,9% dei pazienti con reumatismi, nel 77% dei pazienti con miocardite infettiva-allergica e solo nell'11% delle persone sane (V. D. Timakov, G. Ya. Kagan, 1973). Forme L di diversi tipi di batteri si trovano nell'hron, nella batteriuria, nella pielonefrite, nelle forme abatteriche della tubercolosi, nella cardiopatia reumatica, ecc.

La patogenicità delle forme L di batteri è stata dimostrata sperimentalmente, è noto l'hron, l'artrite causata dalla somministrazione intrarticolare di forme L di Streptococcus hemolyticus, la tonsillite delle scimmie complicata da miocardite interstiziale, indotta dalla somministrazione endovenosa di forme L di batteri Streptococcus hemolyticus, pielonefrite di ratti e conigli, causata da forme L di batteri del genere Proteus e Streptococcus faecalis, meningoencefalite del coniglio associata a forme L di meningococco e listeriosi di pecore e conigli causata dall'introduzione di forme L di Listeria monocytogenes. Patol, i processi causati dalle forme L di batteri differiscono nel patol a sviluppo graduale. i fenomeni, la corrente prolungata e la persistenza dell'attivatore nella forma L che sostiene la transizione di una malattia in hron, una forma. La persistenza delle forme L di batteri è stata stabilita sperimentalmente sulle forme L di Mycobacterium tuberculosis e Streptococcus hemolyticus.

Con una singola infezione intraperitoneale di topi bianchi con forme L stabili di Streptococcus hemolyticus e successiva osservazione per un anno, l'antigene della forma L viene preservato in tutti gli organi interni. La Figura 4, 1 mostra un esempio della localizzazione delle forme L di Streptococcus hemolyticus nella milza dopo 3 settimane. dopo l'infezione, nella figura 4, 2 - dopo 27 settimane. La persistenza a lungo termine delle forme L nel corpo è accompagnata da un aumento dell'effetto dannoso; sviluppo di miocardite interstiziale e glomerulonefrite grave.

La formazione di forme L di batteri in vivo, la loro connessione con molti processi cronici, la possibilità di inversione delle forme batteriche con il ripristino della loro virulenza e il verificarsi di ricadute che di conseguenza non possono essere trattate con una terapia efficace, mettono il miele . microbiologia, il problema di trovare modi per affrontare varianti di microrganismi che hanno perso la parete cellulare (sferoplasti, protoplasti, forme L). Le ricerche vengono condotte da due posizioni diametralmente opposte: 1) prevenire la possibilità di indurre forme L in vivo (un percorso difficile da controllare); 2) l'uso di farmaci che inducono la formazione di forme L, seguito dall'uso di altri farmaci che sono inefficaci contro le cellule intatte, ma penetrano intracellularmente solo nelle forme L dei batteri e li distruggono. Questo percorso è il più promettente. Esistono prove dell'efficacia delle combinazioni di penicillina e kanamicina utilizzate per il trattamento della pielonefrite. La penicillina induce la formazione di forme L di batteri, che vengono distrutti dalla penetrazione intracellulare della kanamicina, che non ha alcun effetto sui batteri intatti.

Bibliografia: Peshkov M. A. Citologia dei batteri, p. 151, M.-L., 1955; Timakov V.D e Kagan G. Ya. Forme L di batteri e famiglia delle micoplasmataceae in patologia, M., 1973, bibliogr.; essi, Forme L di batteri, la famiglia delle micoplasmataceae e il problema della persistenza microbica, Zhurn, mikr., epid e immuno., n° 4, p. 3, 1977, bibliogr.; Dienes L. La morfologia del Li di Klieneberger e la sua relazione con lo streptobacillus monoliformis, J. Bact., v. 54, pag. 231, 1947; Dinenes L.a. Weinberger H. Le forme L dei batteri, Bact. Rev., v. 15, pag. 245, 1951; Klieneberger E. La presenza naturale di organismi simili alla pleuropolmonite, la sua apparente simbiosi con lo streptobacillus moniliformis e gli altri batteri, J. Path. Bact., v. 40, pag. 93, 1935; K li eneberger-N obel E. Organismi simili alla pleuropneumonia (PPLO) mycoplasmataceae, L.-N. Y., 1962; Protoplasti microbici, sferoplasti e forme L, ed. di LB Guze, Baltimora, 1968.

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

È stato accumulato materiale sperimentale che dimostra la capacità di NF di riprendere la crescita in condizioni favorevoli. Le condizioni di reversione comprendono l'uso di vari induttori di reversione (fisici, chimici, biotici), ma possono anche consistere solo nell'abolizione degli effetti avversi, come, ad esempio, dimostrato per i microrganismi esposti ai raggi gamma.

Tra i fattori fisici, la causa più comune di reversione è un aumento della temperatura da 0,5-6°C a 20-22°C o fino a 37°C, riscaldamento a breve termine fino a 45°C. Il rapido aumento delle CFU nei microcosmi è visto come prova di reversione piuttosto che di ricrescita delle poche cellule sopravvissute.

In alcuni casi, l’ottimizzazione della temperatura non riesce a stimolare la reversione. V. parahaemolyticus regredisce quando la temperatura sale a 25°C in combinazione con l'uso di un mezzo salino minimo. Gli NF di V. harveyi e V. fischeri riprendono la crescita quando vengono aggiunte fonti organiche o inorganiche di decompositori di azoto, carbonio o perossido di idrogeno.

Tra gli induttori chimici della reversione NF, è noto un gruppo di composti che distruggono il perossido di idrogeno (antiossidanti). Tali composti includono piruvato di sodio, catalasi, vitamina E. Vengono introdotti direttamente nei microcosmi come protettori o come parte di mezzi nutritivi destinati alla reversione. Ciò ha permesso di ottenere una reversione di E. coli, V. parahaemolyticus. L'efficienza della reversione è influenzata dalla composizione chimica del mezzo e dal suo stato di aggregazione (preferibilmente mezzi nutritivi liquidi).

Per invertire la NF, fattori biotici di crescita vengono aggiunti ai mezzi nutritivi: siero fetale, surnatante di coltura in crescita o proteina Rpf ricombinante isolata da esso. È stato segnalato l'effetto delle citochine sulla reversione di NF. I ceppi virulenti di Salmonella non coltivati ​​erano reversibili in vitro e in vivo in presenza del fattore di necrosi tumorale (TNF).

A volte l'unico modo efficace per regredire è il passaggio attraverso un organismo suscettibile. Così, ad esempio, la ricoltivazione NP di ceppi patogeni di Salmonella introdotti nel corpo di animali sensibili ha sempre portato a un risultato positivo. La ricoltivazione parallela delle stesse sospensioni in vitro non ha dato risultati positivi.

La verità sulla reversione, e non sulla ricrescita delle cellule sopravvissute, rimane la questione più controversa. La crescita da un piccolo inoculo viene utilizzata come prova della reversione. La crescita di una coltura da una piccola quantità di cellule vegetative è molto più lenta rispetto alle varianti con NF.

Le strutture cellulari non sono state studiate accuratamente, poiché le cellule stesse non sono state coltivate, ma sono conosciute esclusivamente da frammenti di DNA. A quanto pare, sarà comunque necessario separare il "non coltivabile" in culture pure. Tuttavia, ciò richiede metodi di analisi genetica economici, veloci e accessibili a qualsiasi laboratorio. Quindi, ad esempio, avendo trovato DNA "non coltivato" in un campione, si può iniziare a selezionare ambienti e condizioni, verificando ogni volta con metodi genetici: la colonia cresciuta è il "microrganismo non coltivato" desiderato oppure no? In caso contrario, variare ancora l'ambiente e le condizioni finché, finalmente, quello "incolto" comincia ad essere coltivato. Un altro modo possibile per “guardarli in faccia” è provare a impiantare qualche etichetta fluorescente o radioattiva sul DNA isolato “non coltivabile”, lanciarlo nella natura e vedere con chi si ibrida secondo il principio di complementarità. Per quanto riguarda l'organizzazione del DNA, fondamentalmente non tutto il DNA viene utilizzato per la diagnostica, ma solo la regione che codifica l'RNA ribosomiale 16S, e non ci sono differenze fondamentali tra batteri, archaea e quelli "non coltivati". L'RNA 16S è stato scelto per una serie di ragioni del tutto giustificate dal punto di vista biologico. Ma questo approccio è anche “fuori dalla povertà”: è molto costoso e richiede tempo analizzare l’intero DNA, il sequenziamento completo del genoma è stato eseguito per pochissimi procarioti (ricordate quanti sforzi e quanti laboratori in tutto il mondo sono stati coinvolti nello studio del genoma umano , e dopotutto i batteri hanno solo 10 volte meno geni dei nostri).

A. G. Khomenko

Mycobacterium tuberculosis può entrare nel corpo in vari modi: aerogenicamente, enteralmente (attraverso il tratto gastrointestinale), attraverso la pelle e le mucose danneggiate, attraverso la placenta durante lo sviluppo fetale. Tuttavia, la principale via di infezione è aerogena.

certo ruolo protettivo nelle infezioni aerogene gioca il sistema di clearance mucociliare, che consente di rimuovere parzialmente le particelle di polvere cadute nei bronchi, gocce di muco, saliva ed espettorato contenenti microrganismi. Con l'infezione enterale, la funzione di assorbimento dell'intestino può avere una certa importanza.

Cambiamenti locali nel sito d'introduzione dei micobatteri sono causati principalmente dalla reazione delle cellule polinucleari, che è sostituita da una forma più perfetta di reazione protettiva con la partecipazione dei macrofagi che effettuano la fagocitosi e la distruzione dei micobatteri. Il processo di interazione dei macrofagi polmonari con vari microrganismi, incluso il Mycobacterium tuberculosis, è complesso e non del tutto compreso. Il risultato dell'interazione tra macrofagi e micobatteri è determinato dallo stato di immunità, dal livello di PCST che si sviluppa durante l'infezione da tubercolosi, nonché da una serie di altri fattori, compresi quelli che determinano la capacità digestiva dei macrofagi.

Fagocitosi si compone di tre fasi: la fase di contatto, in cui i macrofagi fissano i micobatteri con l'aiuto dei recettori sulla membrana cellulare; fasi di penetrazione dei micobatteri nel macrofago mediante invaginazione della parete del macrofago e "avvolgimento" del microbatterio; fasi della digestione, quando i lisosomi dei macrofagi si fondono con i fagosomi contenenti micobatteri. Gli enzimi rilasciati negli isosomi dei fagi distruggono i micobatteri. Nel processo di fagocitosi, un ruolo importante appartiene anche ai meccanismi di perossidazione.

Il Mycobacterium tuberculosis, come alcuni altri microrganismi, entrando nei macrofagi, può persistere e persino continuare a moltiplicarsi. Nei casi in cui il processo di digestione dei micobatteri viene bloccato, i macrofagi vengono distrutti e i micobatteri escono dalle cellule che li hanno assorbiti.
I macrofagi che fagocitano i micobatteri e svolgono la loro digestione secernono nei frammenti dello spazio extracellulare dei micobatteri distrutti, enzimi proteolitici, mediatori (inclusa l'interleuchina-1), che attivano i linfociti T, in particolare i T-helper.

Gli aiutanti T attivati ​​secernono mediatori: le linfochine (inclusa l'interleuchina-2), sotto l'influenza delle quali nuovi macrofagi migrano nel sito dei micobatteri. Allo stesso tempo, la sintesi del fattore di inibizione della migrazione viene soppressa, l'attività enzimatica dei macrofagi aumenta sotto l'influenza del fattore di attivazione dei macrofagi. I linfociti attivati ​​secernono anche un fattore reattivo cutaneo, che provoca una risposta infiammatoria e un aumento della permeabilità vascolare. Questo fattore è associato alla soppressione del PCCT e ad una reazione positiva alla tubercolina [Medunitsyn N. V. et al., 1980]. Oltre ai T-helper, lo stato immunitario è significativamente influenzato dai T-soppressori e dai monociti soppressori, che sopprimono la risposta immunitaria.

Oltre ai linfociti T e ai macrofagi, un ruolo importante nella patogenesi del processo tubercolare appartiene alle sostanze rilasciate durante la distruzione dei micobatteri. Queste sostanze (frazioni) sono state studiate in dettaglio. È stato dimostrato che il fattore cordonale (il fattore di virulenza del Mycobacterium tuberculosis, che determina la loro crescita su un mezzo nutritivo denso sotto forma di "trecce"), provoca un processo infiammatorio acuto e i solfatidi aumentano la tossicità del fattore cordonale e , soprattutto, sopprime la formazione di fagolisosomi nei macrofagi, che impedisce la distruzione dei micobatteri localizzati a livello intracellulare.

Con riproduzione intensiva di micobatteri nel corpo umano, a causa della fagocitosi inefficace, viene rilasciato un gran numero di sostanze tossiche, viene indotto un pronunciato PCCT, che contribuisce alla comparsa di una componente essudativa dell'infiammazione con lo sviluppo della necrosi caseosa e la sua riproduzione. Durante questo periodo, il numero di soppressori T aumenta, il numero di aiutanti T diminuisce, il che porta all'inibizione del PCCT. Ciò provoca la progressione del processo tubercolare.

Con una popolazione batterica relativamente piccola in condizioni di PCCT e fagocitosi efficace, si nota la formazione di granulomi tubercolari. Un tale granuloma si sviluppa come risultato delle reazioni PCST [Averbakh M. M. et al., 1974]. L'accumulo di cellule mononucleate attorno ai neutrofili contenenti antigene e la loro successiva trasformazione avviene sotto l'influenza regolatrice delle linfochine prodotte dai linfociti T (in particolare, T-helper) e che sono mediatori della reazione granulomatosa. Poiché la dimensione della popolazione batterica, così come la natura del decorso delle reazioni immunologiche nei diversi stadi dell'infezione tubercolare, il cambiamento, le reazioni morfologiche nei pazienti affetti da tubercolosi sono caratterizzate da una grande diversità.

A seconda del sito d'introduzione del Mycobacterium tuberculosis un focolaio infiammatorio, o affetto primario, può formarsi nei polmoni, nella cavità orale, nelle tonsille, nell'intestino, ecc. In risposta alla formazione di un affetto primario, si sviluppa un processo specifico nei linfonodi regionali e si forma un complesso tubercolare primario. È stato stabilito che la tubercolosi primaria, che si sviluppa a seguito del primo contatto di un macroorganismo con un agente patogeno, può manifestarsi non solo sotto forma di un complesso di tubercolosi primaria, come si pensava in precedenza. Come risultato dell'infezione primaria, possono svilupparsi tubercolosi dei linfonodi intratoracici, pleurite, tubercoloma e un processo focale.

La tubercolosi primaria come risultato di un'infezione "fresca" si sviluppa solo nel 7-10% delle persone infette, il resto soffre di un'infezione tubercolare primaria senza manifestazioni cliniche. L'insorgenza dell'infezione si manifesta solo con un cambiamento nelle reazioni alla tubercolina.

Anche V. I. Puzik (1946), A. I. Kagramanov (1954) e altri stabilirono che la formazione del complesso primario è spesso preceduta da un periodo di "microbismo latente", in cui il Mycobacterium tuberculosis, entrando nel corpo, per qualche tempo è in esso senza provocando una reazione infiammatoria. Allo stesso tempo, i micobatteri si trovano più spesso nei linfonodi, soprattutto intratoracici. In questi casi, i cambiamenti locali nei polmoni o in altri organi sotto forma di focolai di tubercolosi primaria si verificano nel periodo tardivo dell'infezione primaria e non nel sito di penetrazione dei micobatteri nel corpo, ma nelle aree più favorevoli allo sviluppo di infiammazione della tubercolosi.

L'assenza di manifestazioni cliniche e morfologiche dell'infezione primaria da tubercolosi può essere spiegata da un elevato livello di resistenza naturale alla tubercolosi e può anche essere una conseguenza dell'immunità acquisita a seguito della vaccinazione BCG.

In presenza di manifestazioni locali, la tubercolosi primaria può procedere con lo sviluppo di un processo diffuso di tipo complicato o, che attualmente si osserva molto più spesso, di tipo non complicato con una reazione infiammatoria limitata.

Di norma, la tubercolosi primaria guarisce con pochi cambiamenti residui, che, a quanto pare, sono associati ad un'elevata resistenza naturale e alla vaccinazione di massa e alla rivaccinazione con BCG.
I micobatteri rimasti nei focolai residui o le loro forme alterate dovrebbero essere considerati un antigene della tubercolosi, la cui presenza è necessaria per il mantenimento dell'immunità specifica da parte dei linfociti sensibilizzati. Un ruolo certo, tuttavia, ancora poco studiato nel mantenimento dell’immunità antitubercolare, appartiene all’immunità delle cellule B e ai meccanismi genetici.

Prove ricevute il ruolo dell'ereditarietà durante il processo tubercolare. Fattori genetici influenzano la risposta del sistema immunitario durante la riproduzione del Mycobacterium tuberculosis nel corpo umano e, in particolare, determinano l'interazione tra macrofagi, linfociti T e B, la produzione di linfochine, monochine e altre citochine da parte di T e Linfociti B e macrofagi, una risposta immunitaria complessa, che determina la sensibilità o la resistenza allo sviluppo della tubercolosi. È stato rivelato il collegamento dei genotipi HLA con la malattia tubercolare nelle famiglie in cui genitori e figli sono malati di tubercolosi.

L'accumulo di alcuni tipi specifici di HLA in gruppi di pazienti con un decorso sfavorevole della malattia indica l'associazione di alcuni geni del complesso HLA (principalmente loci B e DR con predisposizione alla tubercolosi) [Khomenko A. G., 1985].

Il periodo dell'infezione primaria può concludersi con una guarigione con cambiamenti residui minimi (piccoli) o abbastanza pronunciati. Queste persone sviluppano l’immunità acquisita. La conservazione di micobatteri persistenti in focolai residui non solo mantiene l'immunità acquisita, ma crea anche il rischio di riattivazione endogena del processo tubercolare a causa della reversione delle forme alterate dell'agente causale della tubercolosi in una forma batterica e della riproduzione della popolazione micobatterica.

La reversione delle forme persistenti di micobatteri in forme moltiplicative avviene in condizioni di riattivazione endogena dei focolai tubercolari e altri cambiamenti residui. Il meccanismo della riattivazione endogena, così come lo sviluppo del processo tubercolare, non sono stati sufficientemente studiati.

Al centro della riattivazione sono la progressiva riproduzione della popolazione batterica e l'aumento del numero dei micobatteri [Khomenko A. G., 1986]. Tuttavia, fino ad oggi, non è noto cosa esattamente e quali condizioni contribuiscano alla regressione dell'agente eziologico della tubercolosi, che era in uno stato persistente. È stato stabilito che la riattivazione della tubercolosi e lo sviluppo delle sue varie forme cliniche si osservano più spesso in persone con alterazioni residue in presenza di fattori che riducono l'immunità.

Possibile e un altro modo di sviluppo della tubercolosi secondaria- esogeno, associato a una nuova (ripetuta) infezione da microbatteri della tubercolosi (superinfezione). Ma anche con un percorso esogeno di sviluppo della tubercolosi secondaria, la penetrazione dei micobatteri in un organismo già infetto non è sufficiente, anche con massicce superinfezioni ripetute. È necessaria una combinazione di una serie di condizioni e fattori di rischio che riducono l’immunità. La tubercolosi secondaria è caratterizzata da un'ampia varietà di forme cliniche.

I principali tipi di cambiamenti patomorfologici nei polmoni e in altri organi sono caratterizzati da:

• focolai con una reazione tissutale prevalentemente produttiva, un decorso cronico favorevole e una tendenza alla guarigione;
• alterazioni infiltrative-polmonari con reazione tissutale prevalentemente essudativa e tendenza a sviluppare necrosi caseosa o riassorbimento della conseguente reazione infiammatoria;
• cavità tubercolare - il risultato della decomposizione delle masse caseose formate e del loro rigetto attraverso i bronchi di drenaggio con la formazione di una cavità di decomposizione.

Varie combinazioni dei principali cambiamenti patomorfologici della tubercolosi creano i prerequisiti per una varietà estremamente ampia di cambiamenti tubercolari, specialmente nel decorso cronico della malattia con periodi alternati di esacerbazione e remissione del processo. A ciò va aggiunto che dalle zone formate della lesione i micobatteri possono diffondersi con il flusso della linfa o del sangue verso aree non interessate e vari organi. L'esito della malattia dipende dal suo decorso - progressivo o regressivo, dall'efficacia del trattamento e dalla reversibilità dei cambiamenti che si sono formati durante il decorso della malattia.

È stato dimostrato che in condizioni di fame e anche di malnutrizione, soprattutto quando nella dieta non c'è una quantità sufficiente di proteine ​​e vitamine, si verifica spesso la riattivazione della tubercolosi. A fattori che contribuiscono alla riattivazione, includono varie malattie: diabete mellito, linfogranulomatosi, silicosi, ulcera peptica dello stomaco e del duodeno, condizioni dopo la resezione dello stomaco e del duodeno, malattie infiammatorie polmonari croniche, malattie mentali che si manifestano con sindrome depressiva, alcolismo, situazioni stressanti, AIDS, malattie a lungo termine termine utilizzare glucocorticoidi, citostatici e immunosoppressori.

Il decorso e gli esiti della tubercolosi dovrebbero essere presi in considerazione solo nel contesto di una chemioterapia specifica in corso utilizzata in tutti i pazienti con tubercolosi attiva. Durante la chemioterapia, si verifica una diminuzione della popolazione di micobatteri a causa dell'effetto distruttivo dei farmaci chemioterapici sugli agenti patogeni della tubercolosi. Di conseguenza, il numero di micobatteri diminuisce drasticamente e si creano condizioni più favorevoli per i processi riparativi e la sanogenesi.

Allo stesso tempo, quando si utilizzano le combinazioni più efficaci dei moderni farmaci chemioterapici, si nota un diverso decorso del processo tubercolare: regressione seguita da guarigione, stabilizzazione del processo senza cura clinica con conservazione della cavità, tubercoloma o altri cambiamenti, temporanei cedimento del processo infiammatorio con conseguente riacutizzazione, sviluppo di un processo cronico o progressione della malattia .

Pertanto, una diminuzione della popolazione di micobatteri sotto l'influenza di specifici farmaci chemioterapici non porta sempre alla guarigione. La cessazione del processo tubercolare e la successiva cura dipendono non solo dalla diminuzione della popolazione di micobatteri, ma anche dalla capacità dei processi riparativi dell'organismo di garantire la regressione del processo tubercolare e la sua conclusione. infiammazione tubercolare
I cambiamenti patologici negli organi e nei tessuti nella tubercolosi sono diversi e dipendono dalla forma, dallo stadio, dalla localizzazione e dalla prevalenza del processo patologico.

Comune alla maggior parte delle forme di tubercolosi sono cambiamenti specifici in combinazione con reazioni non specifiche o paraspecifiche. Cambiamenti specifici includono l'infiammazione tubercolare, il cui decorso è accompagnato dalla formazione di un tubercolo tubercolare, o granuloma, e da un focus più ampio. I cambiamenti non specifici sono varie reazioni che causano le cosiddette maschere della tubercolosi.

Morfologia dell'infiammazione tubercolare dipende dalla reattività dell'organismo e dalla virulenza dell'agente patogeno. In un focolaio tubercolare possono predominare l'essudazione, la necrosi o la proliferazione e il focolaio, di conseguenza, può essere prevalentemente essudativo, nevrotico o produttivo. I processi immunologici svolgono un ruolo importante nello sviluppo dell'infiammazione tubercolare.

Nel sito dell'infiammazione si sviluppa prima una reazione che non presenta segni tipici della tubercolosi. In esso i fenomeni di alterazione e di essudazione si esprimono in varia misura. In primo luogo ci sono le violazioni nel letto del microcircolo. Influiscono sulla struttura fine della parete alveolare e i meccanismi del loro sviluppo possono essere rintracciati a livello ultrastrutturale [Erokhin VV, 1987]. Nelle prime fasi dell'infiammazione, i cambiamenti nell'organizzazione submicroscopica degli elementi costitutivi della parete alveolare sono associati ad un aumento della permeabilità capillare, allo sviluppo di edema interstiziale intracellulare e intraalveolare con lisciviazione del tensioattivo alveolare da parte del fluido edematoso.

In futuro aumentano i cambiamenti distrofici nel tessuto alveolare, tuttavia, insieme a loro, sorgono processi compensatori e rigenerativi, volti a sviluppare l'organizzazione intracellulare, aumentando l'attività funzionale delle rimanenti cellule del setto interalveolare. Nella fase successiva dell'infiammazione - proliferativa - compaiono elementi specifici della tubercolosi (epitelioide di Pirogov-Langhans e cellule giganti), al centro del focolaio della tubercolosi si formano aree di una sorta di necrosi caseosa omogenea (formaggio).

Sulla base dei dati della microscopia elettronica e dell'autoradiografia sulla dinamica della trasformazione cellulare, è stata stabilita una relazione genetica delle cellule del granuloma lungo la linea monocito - cellula gigante [Serov VV, Shekhter AB, 1981; Erokhin V.V., 1978, 1987; Danneberg AM, 1982; SpectorW-G., 1982]. I macrofagi sintetizzano e accumulano attivamente enzimi lisosomiali, svolgono una funzione fagocitica. Il materiale assorbito, tra cui il Mycobacterium tuberculosis, viene localizzato e digerito nei fagosomi e nei fagolisosomi.

Le cellule epitelioidi sono formate da cellule mononucleate e macrofagi che si accumulano nel focolaio dell'infiammazione tubercolare nelle prime fasi della reazione infiammatoria. Hanno un grande nucleo ovale, solitamente con 1-2 nucleoli. Il citoplasma di queste cellule contiene mitocondri, granuli, l'apparato di Golgi, un sistema ben sviluppato di tubuli e cisterne del reticolo citoplasmatico granulare e non granulare e singoli piccoli fagosomi. Il numero di mitocondri, elementi del reticolo e inclusioni lisosomiali varia ampiamente ed è determinato dallo stato funzionale della cellula.

Le cellule giganti di Pirogov-Langhans possono essere formate da cellule epitelioidi o macrofagi durante la loro proliferazione, nonché come risultato della fusione di cellule epitelioidi. Il citoplasma delle cellule giganti contiene un gran numero di nuclei, solitamente situati sotto forma di un anello o di un ferro di cavallo lungo la periferia cellulare, molti mitocondri, lisosomi, elementi di un reticolo citoplasmatico granulare e un complesso di Golgi ben sviluppato. Le cellule giganti sono capaci di fagocitosi, nel loro citoplasma si trovano varie inclusioni residue e sono caratterizzate da un'elevata attività degli enzimi idrolitici e respiratori.

Oltre alle cellule epitelioidi e giganti, il tessuto di granulazione tubercolare contiene solitamente un numero significativo di cellule linfoidi e plasmatiche, nonché leucociti neutrofili. Nelle parti periferiche dello strato di granulazione vengono rilevati fibroblasti. Intorno al focolaio dell'infiammazione si trova spesso una zona perifocale di una reazione infiammatoria aspecifica. Con la progressione del processo si osserva un aumento della necrosi caseosa, una maggiore infiltrazione del tessuto di granulazione da parte di cellule mononucleate e cellule linfoidi, nonché di neutrofili e un'espansione della zona di infiammazione perifocale. Un processo specifico si diffonde per contatto e per vie linfatiche.

Con la guarigione del focolaio tubercolare le masse di necrosi caseosa diventano più dense, in quest'ultima si nota la deposizione di piccoli granelli di sali di calcio. Nel tessuto di granulazione aumenta il numero di fibroblasti e fibrille di collagene, unendosi in fibre di collagene, che formano una capsula di tessuto connettivo attorno al fuoco tubercolare. Successivamente, il tessuto di granulazione specifico viene sempre più sostituito da tessuto fibroso. Il numero di elementi cellulari tra le fibre di collagene diminuisce, a volte le fibre di collagene subiscono ialinosi.

In focolai simili e post-tubercolari sono state trovate forme alterate di Mycobacterium tuberculosis, in particolare la forma L, che consentono di comprendere meglio il ruolo dei vecchi focolai tubercolari nella patogenesi delle forme secondarie di tubercolosi [Puzik V. I., Zemskova 3. S., Dorozhkova I. R., 1981, 1984]. La riattivazione della tubercolosi e la formazione di varie forme di tubercolosi polmonare secondaria si basano sulla reversione e riproduzione della popolazione batterica sullo sfondo dello sviluppo di insufficienza della protezione specifica e non specifica del microrganismo.

Reazioni aspecifiche o paraspecifiche possono formarsi in vari organi e tessuti: nel sistema nervoso e cardiovascolare, negli organi ematopoietici, nelle articolazioni, nelle membrane sierose, ecc. Nel sistema cardiovascolare e negli organi parenchimali, queste reazioni si manifestano con infiltrazione istiocitaria e linfocitaria focale o diffusa, in i linfonodi - proliferazione delle cellule reticolari ed endoteliali, nei polmoni - la formazione di noduli linfoidi. AI Strukov (1959) ritiene che queste reazioni siano di natura tossico-allergica.

V. I. Puzik (1946) li considera il risultato dell'azione del Mycobacterium tuberculosis nei primi periodi dello sviluppo del processo infettivo. La connessione di queste reazioni con l'immunità cellulare e umorale è mostrata [Averbakh M. M., 1976].

Grazie alle misure preventive antitubercolari e al trattamento specifico, vi è un significativo patomorfismo della tubercolosi. La vera patomorfosi comprende una diminuzione del numero di polmoniti caseose (che indica un aumento dell'immunità), una formazione più frequente di tubercolomi. Cominciarono a manifestarsi forme meno comuni di tubercolosi miliare e meningite tubercolare (soprattutto nei bambini).

Manifestazioni di patomorfosi indotta dovute al trattamento specifico sono cavità isolate attorno alle quali si risolve rapidamente l'infiammazione perifocale, completo riassorbimento o sviluppo di piccole cicatrici a forma di stella nella tubercolosi ematogena disseminata, rigetto di masse caseoso-necrotiche con formazione di una cavità cistica a livello sede della cavità nella tubercolosi fibroso-cavernosa.

L'uso dei farmaci chemioterapici più efficaci porta ad una cura completa dalla tubercolosi. Più spesso si osserva un diverso decorso dell'infiammazione tubercolare: stabilizzazione e sviluppo inverso, acquisizione di un carattere cronico con periodi di remissione ed esacerbazione di un processo specifico. Di decisiva importanza appartiene al macroorganismo, allo stato dei suoi meccanismi di difesa, alla capacità di resistere all'azione di uno stimolo antigenico, nonché allo sviluppo di processi riparativi a tutti gli effetti.

Le manifestazioni cliniche e morfologiche dell'infezione primaria da Mycobacterium tuberculosis sono solitamente chiamate tubercolosi primaria. tubercolosi primaria si sviluppa solo nel 7-10% degli individui infetti, più spesso nei bambini, mentre nel resto l'infezione si manifesta solo con un giro di test alla tubercolina [Khomenko A. G., 1989]. L'assenza di manifestazioni cliniche dell'infezione primaria è spiegata dall'alto livello di resistenza specifica e non specifica alla tubercolosi, che si è sviluppata a seguito della vaccinazione antitubercolare BCG.

Il corpo affronta l'infezione da tubercolosi, dopo aver superato il periodo in cui si verificano "piccole" reazioni non specifiche e specifiche. Di conseguenza, il corpo acquisisce l'immunità alla tubercolosi e la malattia non si sviluppa. Attualmente, meno spesso di prima, si verifica un decorso cronico dell'infezione tubercolare primaria sotto forma di varie reazioni paraspecifiche, o "maschere tubercolotiche".

La forma più comune di tubercolosi primaria è la broncoadenite, che spesso si manifesta senza caseinfezione dei linfonodi e formazione di focolai nei polmoni. Con una diminuzione della resistenza del corpo e un'infezione più massiccia nei linfonodi, si sviluppa un'infiammazione specifica con la formazione di focolai di necrosi del formaggio. I cambiamenti si estendono alla capsula e alle aree adiacenti del polmone e si forma un infiltrato basale, di regola, di natura non specifica. Il processo può spostarsi alle pareti dei bronchi con la formazione di microfistole.

Durante la guarigione nei linfonodi si osserva il riassorbimento dell'infiammazione perifocale, la compattazione della caseosi, la deposizione di sali di calcio nella caseosi, un aumento dei cambiamenti fibrosi nella capsula e nella regione basale circostante.

La tubercolosi primaria può manifestarsi con la formazione di un focolaio di tubercolosi primaria nel polmone. Questo focolaio ha carattere polmonare con caseosi al centro e un'ampia zona infiammatoria perifocale all'esterno. Dopo la formazione di un'affezione polmonare si ha una lesione dei linfonodi regionali con un "percorso" di vasi linfatici alterati tra loro. Ciò corrisponde all'immagine del complesso primario con i suoi tre componenti costitutivi.

Durante la guarigione, l'infiammazione perifocale si risolve, la caseosi nel focolaio si ispessisce, i sali di calcio si depositano e attorno al focolaio si forma una capsula di tessuto connettivo. Potrebbe esserci una sostituzione completa del focolaio caseoso con fibrosi. Nei linfonodi predominano i processi di incapsulamento e calcificazione delle masse caseose.

In caso di progressione del complesso primario, il focolaio polmonare aumenta di dimensioni, va incontro a caseinfezione con formazione di cavità pneumoniogeniche acute. Attorno alla cavità si forma quindi una capsula di tessuto connettivo e il processo si trasforma in tubercolosi fibroso-cavernosa.

Il decorso progressivo della tubercolosi primaria può manifestarsi sotto forma di tubercolosi miliare a seguito della “svolta” dell'infezione nel flusso sanguigno. È importante essere consapevoli della possibilità di diffusione acuta dell'infezione; è necessario diagnosticare tali casi in modo tempestivo, poiché il trattamento precoce dà un buon effetto.

Di conseguenza, il periodo dell'infezione primaria, insieme alla diffusione dell'infezione lungo il tratto linfatico, è caratterizzato anche da screening ematogeni che caratterizzano la bacillemia con la comparsa di focolai di infiammazione specifica in vari organi e tessuti. I focolai nei polmoni, che si formano durante diversi periodi di tubercolosi primaria, sono spesso un reperto accidentale durante l'esame anatomico a raggi X di persone che non soffrono di forme attive di tubercolosi.

Tali focolai sono costituiti da caseosi circondate da una capsula fibrosa, povera di elementi cellulari. I focolai, di regola, sono multipli, situati nei segmenti superiori dei polmoni sotto la pleura. Con l'esacerbazione del processo in questi focolai inizia la tubercolosi secondaria, caratterizzata da danno locale all'organo. Pertanto, i focolai post-primari sono di grande importanza nella patogenesi della tubercolosi secondaria.

introduzione

Per molti secoli, gli scienziati hanno studiato le popolazioni microbiche e i meccanismi della loro formazione, e solo alla fine del secolo scorso hanno riscontrato una forma speciale di organizzazione delle culture batteriche: una comunità di microrganismi che può colonizzare oggetti ambientali ed esistere non solo in sotto forma di microplancton, ma anche di biofilm specificamente organizzati. I biofilm sono comunità eterogenee mobili e in costante cambiamento (Chebotar, 2012), che possono essere formate da batteri di una o più specie e sono costituiti sia da cellule attive che da cellule dormienti o incolte. La formazione di comunità così altamente specializzate è una delle principali strategie per la sopravvivenza delle colture batteriche non solo nell'ambiente, ma anche nel corpo umano. In generale, i biofilm sono un gruppo di cellule microbiche circondate da uno spesso strato di muco macromolecolare.

Meccanismo di formazione del biofilm

I microrganismi di solito esistono come masse fluttuanti o singole colonie, ma alcuni rappresentanti del regno batterico tendono ad attaccarsi a uno specifico substrato superficiale e formare un biofilm, il cui meccanismo di formazione è complesso, strettamente regolato e comprende quattro fasi successive.

Fase 1: attacco reversibile (primario) alla superficie. Il primo stadio della formazione del biofilm è caratterizzato da un'adesione reversibile associata all'azione di forze fisico-chimiche non specifiche tra molecole e strutture sulla superficie dei microrganismi (elementi della parete cellulare, flagelli, pili) e un substrato solido a causa di varie interazioni: van der Waals, idrofobo, ionico, elettrostatico;

Fase 2: adesione irreversibile alla superficie. Dopo l'adsorbimento, la cellula batterica si muove lungo la superficie del substrato, legandosi saldamente ad esso attraverso fattori di adesione, nonché con l'aiuto di adesine non polimeriche, che distinguono gli elementi strutturali delle superfici del tessuto ospite: collagene, elastina, glicoproteine , acido ialuronico. Nella stessa fase, oltre al forte attaccamento al substrato, si verificano: perdita di mobilità da parte dei batteri, interazioni intercellulari, scambio genico tra microrganismi della stessa specie e di specie diverse.

Fase 3: maturazione - maturazione 1 . Dopo essersi attaccati saldamente al substrato e aver scambiato i geni, i batteri attaccati iniziano a sintetizzare una matrice circostante esopolisaccaride nota come sostanza polimerica extracellulare ( extracellulare polimerico sostanza), che è un "muco" protettivo e costituisce l'85% dell'intero biofilm maturo (Chebotar, 2012; Frolova, 2015). Questa matrice favorisce la formazione del biofilm iniziale da piccole colonie batteriche. I componenti dell'esopolisaccaride variano a seconda di quali microrganismi ne fanno parte.

Fase 4: crescita - maturazione 2 . In questa fase si forma un biofilm maturo, dopodiché arriva il momento dei colonizzatori secondari, cioè delle cellule che si attaccano ai batteri già localizzati sulla superficie (Afinogenova, 2011).

I biofilm maturi sono in grado di perdere singoli frammenti che, diffondendosi nel macroorganismo, si attaccano ai substrati e formano nuovi biofilm. Inoltre, i batteri non si dividono in biofilm maturi, poiché sono circondati da una matrice densa e mantengono un’elevata vitalità.

La formazione del biofilm è abbastanza veloce. L'adesione dei batteri tra loro avviene in pochi minuti, le colonie saldamente legate si formano in 2-4 ore e la produzione di una sostanza polimerica extracellulare avviene entro 6-12 ore, dopodiché i batteri che formano il biofilm diventano ampiamente tolleranti alla antibiotici, disinfettanti, antisettici. Inoltre, i biofilm si riprendono rapidamente dopo l’impatto meccanico (Chebotar, 2012).

Ultrastruttura del biofilm

L'ultrastruttura del biofilm è stata stabilita utilizzando la microscopia laser a scansione confocale. La matrice extracellulare delle cellule microbiche ha una struttura specifica ed è formata da strutture tridimensionali simili a funghi o colonnari. L'esopolisaccaride rilasciato nella fase di maturazione del biofilm è rappresentato da un eteropolisaccaride a due strati, universale per ogni tipo di microrganismo. Il suo strato esterno contiene polisaccaridi idrati (destrano, acido ialuronico, cellulosa) e lo strato interno è pieno di vescicole di membrana che possono agire come fattori di patogenicità (tali vescicole contengono fosfatasi alcalina C, proteasi, lisozima). Le sostanze delle vescicole svolgono anche la funzione di lisi delle cellule batteriche indebolite, i cui frammenti successivamente servono come fattore di crescita e fonte di nutrimento per i restanti membri del biofilm.

Tutti i componenti della matrice sono separati da canali attraverso i quali viene effettuato il trasporto di nutrienti e ossigeno, nonché il rilascio dei prodotti finali del metabolismo delle cellule batteriche. Le strutture superficiali, i ramnolipidi, costituiti da una miscela di polisaccaridi, proteine, acidi nucleici e altre sostanze, sono responsabili della formazione e del mantenimento di tali canali di trasporto.

La matrice del biofilm contiene anche DNA extracellulare, che è coinvolto nei processi di adesione, nelle interazioni intercellulari e determina le specificità dell'esistenza delle comunità di biofilm (Tez, 2012).

Morfologia delle cellule che compongono il biofilm

Utilizzando la microscopia elettronica, si è scoperto che la morfologia dei microrganismi non cambia nelle fasi iniziali della formazione del biofilm (Frolova, 2015). Nelle fasi successive, le strutture batteriche acquisiscono specificità morfologica associata allo stato attaccato e alla convivenza collettiva. Inoltre, le cellule del biofilm vengono sostituite da strutture superficiali, la frequenza di scambio di materiale genetico tra gli individui della comunità aumenta e l'organizzazione ultrastrutturale viene deformata.

Proprietà e ruolo nella protezione delle popolazioni batteriche

I biofilm sono uno dei fattori di protezione più significativi, poiché aumentano significativamente la tolleranza dei batteri alle situazioni di stress (mancanza di ossigeno e sostanze nutritive durante il digiuno), ai fattori del sistema immunitario umano, all'azione delle condizioni esterne (antibiotici, disinfettanti, sterilizzazione ). Tale tolleranza contribuisce all'acquisizione di una resistenza assoluta a fattori che potrebbero distruggere i batteri se fossero allo stato libero.

Il ruolo protettivo dei biofilm consiste nelle seguenti proprietà:

1. Proprietà barriera. I biofilm impediscono la penetrazione profonda nella loro matrice di grandi molecole e cellule che causano infiammazioni e fungono da barriera diffusa per piccoli agenti antimicrobici;
2. Proprietà protettive generali. I batteri (sia della stessa specie che di specie diverse) sono in grado di scambiarsi fattori di protezione (prodotti metabolici o geni), cioè di effettuare una protezione reciproca. Pertanto, i batteri di una specie resistenti agli antibiotici possono trasferire i geni responsabili della resistenza ai batteri di un'altra specie sensibili a questo antibiotico, aumentando così la loro resistenza all'azione del fattore;
3. Una proprietà di scambio che garantisce il trasferimento di geni e prodotti di scarto tra microrganismi che fanno parte dello stesso biofilm (Chebotar, 2012; Tets, 2012);
4. La proprietà dell'inattività, cioè la formazione di sottopopolazioni immobili (inattive, non metabolizzanti, dormienti), è una proprietà chiave inerente esclusivamente ai biofilm. Affinché un antibiotico possa agire su un microrganismo, deve essere metabolicamente attivo. Pertanto, i batteri inattivi nei biofilm sono i più resistenti a tali impatti (Tets, 2012; Frolova, 2015).

Diversità dei sistemi di regolazione del biofilm

Le cellule nella matrice extracellulare hanno « senso del quorum" ( quorum rilevamento) - la capacità di trasmettere informazioni e regolare il proprio comportamento grazie alla secrezione di molecole segnale. In altre parole, si tratta di un sistema regolatore situato all'interno del biofilm. Sono noti tre sistemi che differiscono tra loro nella natura degli autoinduttori:

1. Viene utilizzato principalmente da batteri gram-negativi e l'omoserina lattone acilato agisce come molecole segnale, che si lega a una proteina regolatrice che interagisce con due enzimi regolatori: luciferasi e omoserina-lattone-sintasi. L'attivazione delle proteine ​​regolatrici induce la formazione di cluster di biofilm da parte dei microbi (Tets, 2012; Turkutyukov, 2013).
2. È caratteristico dei batteri gram-positivi e funziona utilizzando forme lineari e cicliche di peptidi, furani, lattoni, loro derivati ​​secreti nell'ambiente esterno. Alcuni di essi interagiscono con le chinasi sensoriali leganti la membrana, che conducono un segnale attraverso la membrana, mentre altri vengono trasportati nella cellula utilizzando permeasi, dove si legano ai recettori intracellulari. Il meccanismo di segnalazione di tali sistemi è la cascata fosforilazione-defosforilazione. Le molecole informative interagiscono con sistemi a due componenti, che includono una proteina di segnalazione chinasi legata alla membrana. La chinasi rileva il peptide messaggero, quindi lo fosforila e attiva una proteina regolatrice che si lega al DNA e regola la trascrizione. I peptidi segnale di questo sistema sono codificati nel cromosoma, mentre le proteine ​​​​recettrici sono codificate nei plasmidi. Pertanto, con l'aiuto di tale comunicazione, vengono traslocati plasmidi che trasportano geni di resistenza agli antibiotici, geni per emolisina, batteriocine e geni di virulenza.
3. Si verifica in tutti i microrganismi e le molecole segnale sono rappresentate da butirrolattone, chinolo, idrossichetoni, luciferasi. I batteri hanno proteine ​​sensoriali recettoriali che legano gli autoinduttori, formando un complesso che interagisce con la chinasi legata alla membrana. La chinasi viene fosforilata, il fosfato viene trasferito ad una proteina citoplasmatica, quindi ad una proteina regolatrice che si lega al DNA. Successivamente, si verifica l'attivazione dei geni che codificano per gli RNA regolatori, che porta alla cessazione dell'espressione dei componenti delle strutture cellulari che implementano le comunicazioni intercellulari intraspecifiche.

Un sistema di regolazione così complesso, basato sulla produzione di molecole induttrici di segnale, viene effettuato a diversi livelli di influenza: trascrizionale, traduzionale, post-traduzionale. A causa del "quorum sensing" nella popolazione del biofilm, si verificano costantemente due tipi di selezione: positiva e negativa, ovvero le cellule con proprietà benefiche vengono preservate e i batteri con fenotipi "non necessari" vengono distrutti (Tets, 2012).

Partecipazione del sistema TA (sistema tossina-antitossina) alla formazione del biofilm

Parlando di biofilm, vale la pena notare che non tutti i microrganismi sono in grado di formarli. Il processo di sintesi della matrice esopolisaccaridica è determinato da alcuni fattori. Lo dicono gli ultimi risultati di uno studio dell'Università di Strasburgo. Louis Pasteur, si può sostenere che la presenza di una proteina specializzata è necessaria per la formazione di un biofilm. Ad esempio, per formare una comunità Staphylococcus aureusè richiesta la presenza della proteina SasG (in complesso con Zn 2+). La proteina SasG è una proteina legante l'RNA che attiva:

1) la crescita delle strutture superficiali dei batteri - flagelli, pili;

2) sintesi di polisaccaridi extracellulari;

3) garantisce la formazione di tolleranza.

Un insieme di due o più geni strettamente correlati è responsabile della secrezione della proteina SasG, che insieme codificano sia la proteina che il suo corrispondente bloccante.

Questo sistema è chiamato modulo TA. È localizzato nel plasmide. Questo è un sistema piuttosto complesso che fornisce non solo la capacità dei batteri di formare biofilm, ma ne garantisce anche la vitalità nel suo complesso. Secondo (Yamaguchi, 2011), se una cellula figlia è priva di plasmide, l'antitossina instabile (bloccante) ereditata dal citoplasma della cellula madre viene distrutta e la proteina tossica stabile uccide la cellula.

Inoltre, il modulo TA è responsabile di:

1) regolazione genetica: alcune tossine agiscono come repressori generali dell'espressione genica, mentre altre sono più specifiche;

2) controllo della crescita: come notato, le tossine batteriostatiche non uccidono la cellula ospite, ma ne limitano la crescita;

3) resistenza cellulare: in alcune popolazioni di batteri esiste una sottopopolazione di cellule resistenti all'azione di molte classi di antibiotici. La sottopopolazione è controllata da sistemi tossina-antitossina. Queste cellule resistenti a crescita lenta assicurano la popolazione contro la completa estinzione.

4) morte cellulare programmata e sopravvivenza dei suoi "parenti stretti" - un diverso livello di resistenza delle cellule della popolazione alle condizioni di stress, causando la morte programmata di alcune cellule, che impedisce l'estinzione dell'intera popolazione (la cellula morta diventa una fonte di nutrizione per il resto).

5) resistenza ai batteriofagi: quando un batteriofago interrompe la trascrizione e la traduzione delle proteine ​​cellulari, l'attivazione dei sistemi tossina-antitossina limita la replicazione dei fagi.

Aspetti clinici dello studio dei biofilm

Allo stato attuale, il ruolo dei biofilm microbici nella comparsa e nello sviluppo di molte malattie infettive è stato dimostrato in modo affidabile. Si tratta di infezioni delle valvole cardiache e delle protesi articolari, infezioni delle superfici delle ferite. Le ferite sono un substrato ideale per la contaminazione microbica con conseguente formazione di biofilm. I biofilm nella ferita creano un ambiente con un certo microclima, caratterizzato da un basso contenuto di ossigeno. I biofilm ritardano la migrazione e la proliferazione dei cheratinociti, inibendo così i meccanismi immunitari protettivi, e creano all’esterno uno strato protettivo impermeabile agli antimicrobici locali (Chebotar, 2012a).

Patologie infettive tipiche del biofilm sono la gengivite (infiammazione delle gengive), la stomatite (infiammazione della mucosa orale) e la formazione di tartaro. L'otite - il problema otorinolaringoiatrico più comune - è accompagnata anche dalla formazione di biofilm, non solo batterici, ma anche fungini.

Oltre alle infezioni delle ferite, i biofilm svolgono un ruolo nelle malattie croniche del sistema urinario, nelle infezioni associate a cateteri e impianti (cateteri, pacemaker, valvole cardiache, dispositivi ortopedici), malattie cardiovascolari (sinusite, endocardite). In altre parole, i biofilm svolgono un ruolo cruciale nella patogenesi di un’ampia gamma di malattie infettive sia superficiali che profonde. Tutte queste malattie sono difficili da trattare, hanno un alto tasso di recidiva e alcune di esse possono essere fatali.

Se sospetti la presenza di microrganismi che formano biofilm In vivo vengono presi in considerazione i seguenti fattori:

1) il distacco dei biofilm nel torrente sanguigno o nelle vie urinarie può portare alla formazione di emboli;

2) I biofilm di batteri Gram-negativi possono produrre endotossina (lipopolisaccaride), che porta a shock tossico e DIC;

3) i batteri nei biofilm possono scambiare plasmidi di resistenza (trasferimento di resistenza da specie a specie);

4) i batteri nel biofilm non sono influenzati dal sistema immunitario dell'ospite;

5) i biofilm possono ridurre la sensibilità dei batteri a un agente antimicrobico.

Gli ultimi tre punti indicano che i biofilm sono altamente resistenti agli antibiotici. Tuttavia, nei loro confronti è più appropriato usare il termine tolleranza. Un esempio dell'emergere del fenomeno della tolleranza è la proteina SasG Stafilococco aureola. La sua biosintesi provoca un fallimento nel ciclo post-replicazione, in cui il funzionamento dell'enzima batterico girasi (un analogo della topoisomerasi-4 nei batteri) viene interrotto. Ciò porta alla comparsa di persistenti.

Le cellule persistenti sono cellule uniche di comunità batteriche che, avendo lo stesso set di geni del resto dei microrganismi della comunità, sono molte volte più resistenti ai fattori esterni, a differenza delle cellule che le circondano (Ulyanov, 2014). I persistenti differiscono dai batteri ordinari nella loro fisiologia: anche in condizioni favorevoli, formano attorno a sé una matrice esopolisaccaridica, spesso crescono molto più lentamente dei batteri ordinari e, come già accennato, sono altamente resistenti ai fattori esterni. I batteri persistenti costituiscono una piccola parte della comunità batterica, ma il loro numero aumenta nella fase stazionaria della crescita. È interessante notare che le cellule figlie hanno la stessa resistenza ai fattori esterni delle cellule persistenti dei genitori.

Consideriamo il meccanismo della resistenza persistente. Supponiamo che un fattore esterno agisca su una colonia batterica, ad esempio un antibiotico. L'antibiotico inibisce l'attività della girasi (topoisomerasi-4), a seguito della quale si verificano rotture del doppio filamento del DNA nella cellula batterica, ma solo nelle aree in cui la girasi è attiva, cioè nella regione della "forcella replicativa ". Se le cellule sono protette da una sostanza polimerica extracellulare e il numero di tali siti non è superiore a due o quattro, i sistemi cellulari proteggono il batterio dalla morte ripristinando il danno. Nelle cellule batteriche ordinarie a crescita rapida, ci sono molte di queste rotture e il DNA si degrada quando vengono usati gli antibiotici, mentre il DNA dei persistenti viene preservato. L'effetto degli antibiotici può variare, ma tutti affrontano lo stesso problema: i batteri persistenti a crescita lenta e ben protetti sono meno stressati e hanno il tempo di "mettersi in naftalina" prima che venga loro causato un danno irreversibile.

Le informazioni fornite non esauriscono i dati sulle caratteristiche dei biofilm microbici. Va notato che, nonostante l'ampio materiale teorico e l'importanza del problema, rimangono questioni irrisolte relative all'attività di formazione di biofilm di microrganismi patogeni e condizionatamente patogeni nella composizione della microflora nosocomiale degli ospedali medici di vari profili. Non esistono farmaci efficaci contro i biofilm e la microflora nella composizione delle matrici extracellulari, nonché mezzi per combattere i biofilm maturi. Questo problema richiede ulteriore sviluppo.

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"L'ambiente interno del corpo" - Nel corpo umano ci sono circa 20 litri. L'ambiente interno del corpo Tessuto Sangue Linfa (intercellulare) Fluido. La relazione tra i componenti dell'ambiente interno del corpo. L'ambiente interno del corpo. L'ambiente interno del corpo è un insieme di fluidi che prendono parte ai processi del metabolismo e mantengono la costanza dell'ambiente interno.

"Organi del corpo" - In un minuto, il cuore umano fa una media di 70 battiti. batteri. Quali regole per la tutela dei sensi sono “codificate” nei disegni? 3. Quale scienza studia le piante? felci. 7. Che tipo di pianta non fiorisce mai? Polmoni. Cervello. Grado 3 "Noi e la nostra salute. La sonnolenza ci ha sopraffatto, Riluttanza a muoversi.

"Immunità biologica" - Attrezzature: consolidamento delle conoscenze. Se lo si desidera, preparare un messaggio "Dalla storia della trasfusione di sangue". Schema "Tipi di immunità". Quali tipi di immunità esistono? Tavolo "Sangue", ritratti di I.I. Mechnikov, L. Pasteur. Soprattutto spesso le persone sono portatrici del bacillo della tubercolosi. Passivo. Fagocitosi La fagocitosi e la produzione di anticorpi rappresentano un unico meccanismo di difesa chiamato immunità.

"Proporzioni di un uomo" - Dati sui cambiamenti legati all'età nelle proporzioni corporee nei ragazzi: di solito, la pressione sanguigna è più alta del normale. Tipo brachimorfo. Proporzioni del corpo ed età umana. Il cuore si trova trasversalmente a causa del diaframma alto. Aumento del rischio di ipotensione arteriosa. Cambiamenti legati all’età nelle proporzioni corporee. Tipo dolicomorfo.

"La struttura dell'uomo" - Come funziona il nostro corpo? Abbassiamo le mani al comando "due". Quindi, abbiamo considerato la casa e l'aereo. Cuore. Il sole ci solleva per fare esercizio, alza le mani al comando “uno”. Senza aria, una persona può vivere per un tempo molto breve. Cervello. Il cibo trasformato entra nell'intestino. Com'è organizzata la casa? Qual è il segreto della nostra salute?

"La costanza dell'ambiente interno del corpo" - Nastro di eritrociti. Globuli bianchi. I.I. Mechnikov. plasma del sangue. piastrine. Sangue. Il concetto di “ambiente interno del corpo”. Eritrociti. Emoglobina. Leucociti. Fluidi del corpo umano. Elementi formati di sangue. Protrombina. Micropreparazione del sangue umano. fluido tissutale. Componenti. L'ambiente interno del corpo.